曲柄连杆机构

1、2021-7-30曲柄连杆机构1第二章第二章 曲柄连杆机构曲柄连杆机构2021-7-30曲柄连杆机构2第一节 概述一、功用：将燃料燃烧时产生的热能转变为活塞往复运动的机械能，再转变为曲轴旋转运动而对外输出动力 2021-7-30曲柄连杆机构3二、组成：1、机体组：气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖和气缸垫-不动件2021-7-30曲柄连杆机构42、活塞连杆组：由活塞、活塞环、活塞销和连杆-运动件2021-7-30曲柄连杆机构53、曲轴飞轮组：曲轴、飞轮减振器2021-7-30曲柄连杆机构6三、受力分析曲柄连杆机构受的力主要有:1)气压力P；2)往复惯性力Pj；3)旋转离心力Pc；4)摩擦力

2、F。PPjPCF2021-7-30曲柄连杆机构71 1）气压力：气压力）气压力：气压力P P的集中力的集中力P PP P分解为侧压力分解为侧压力N NP P和和S SP P， S SP P分分解为解为R RP P和和T TP P，R RP P使曲轴主轴颈处受压，使曲轴主轴颈处受压，T TP P为周向产生转矩的为周向产生转矩的力。力。(1)(1)作功行程：侧压力作功行程：侧压力N NP P向左，活塞的左向左，活塞的左侧面压向气缸壁，左侧磨损严重侧面压向气缸壁，左侧磨损严重(2)(2)压缩行程：侧压力压缩行程：侧压力N NP P向右，活向右，活塞的右侧面压向气缸壁，右侧磨损塞的右侧面压向气缸壁，右

3、侧磨损严重严重NPPSPRPTP2021-7-30曲柄连杆机构82 2、 往复惯性力往复惯性力P Pj j：活塞在上半行程时，惯性力都向上，下半：活塞在上半行程时，惯性力都向上，下半行程时，惯性力都向下。在上下止点活塞运动方向改变，速度行程时，惯性力都向下。在上下止点活塞运动方向改变，速度为零，加速度最大，惯性力也最大；在行程中部附近，活塞运为零，加速度最大，惯性力也最大；在行程中部附近，活塞运动速度最大，加速度为零，惯性力也等于零。动速度最大，加速度为零，惯性力也等于零。Pj2021-7-30曲柄连杆机构93 3、离心惯性力、离心惯性力P PC C：旋转机件的圆周运动产生离心惯性力，：旋转机

4、件的圆周运动产生离心惯性力，方向背离曲轴中心向外。离心力加速轴承与周颈的磨损，方向背离曲轴中心向外。离心力加速轴承与周颈的磨损，也引起发动机振动而传到机体外。也引起发动机振动而传到机体外。Pc2021-7-30曲柄连杆机构104 4、摩擦力、摩擦力F F：指相互运动件之间的摩擦：指相互运动件之间的摩擦力，它是造成配合表面磨损的根源。力，它是造成配合表面磨损的根源。F2021-7-30曲柄连杆机构11第二节 机体组机体组由气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖、气缸垫组成。2021-7-30曲柄连杆机构121、 构造 气缸体内引导活塞做往复运动的圆筒就是气缸，气缸外面气缸体内引导活塞做往复运动的

5、圆筒就是气缸，气缸外面制有水套以散热。曲轴箱上有主轴承座孔，还有主油道和分油制有水套以散热。曲轴箱上有主轴承座孔，还有主油道和分油道。道。 2021-7-30曲柄连杆机构132、 气缸的排列形式（1 1）直列式：多用于六缸以下的发动机。）直列式：多用于六缸以下的发动机。（2 2）V V型式：它缩短了发动机的长度和高度，多用于八缸型式：它缩短了发动机的长度和高度，多用于八缸以上的发动机。以上的发动机。（3 3）对置式：是）对置式：是V V型的特殊形式。型的特殊形式。 2021-7-30曲柄连杆机构143、 曲轴箱的型式(1)平分式 定义定义：主轴承座孔中心线位于曲轴：主轴承座孔中心线位于曲轴箱分

6、开面上。箱分开面上。 特点特点：刚度小，前后端呈半圆形，与：刚度小，前后端呈半圆形，与油底壳接合面的密封较困难。油底壳接合面的密封较困难。 应用应用：中小型发动机。：中小型发动机。 2021-7-30曲柄连杆机构15（2） 龙门式 定义定义：主轴承座孔中心线高：主轴承座孔中心线高于曲轴箱分开面。于曲轴箱分开面。 特点特点：刚度较大，油底壳前：刚度较大，油底壳前后端为一平面，密封简单可靠。后端为一平面，密封简单可靠。 应用应用：大中型发动机。：大中型发动机。 2021-7-30曲柄连杆机构16（3） 隧道式定义定义：主轴承座孔不分开。：主轴承座孔不分开。特点特点：刚度最大，主轴承同轴度：刚度最大

7、，主轴承同轴度易保证，主轴承用滚动轴承。易保证，主轴承用滚动轴承。应用应用：负荷较大的柴油机。：负荷较大的柴油机。 2021-7-30曲柄连杆机构17二、油底壳1. 1.功用：贮存和冷却机油并封闭曲轴箱。功用：贮存和冷却机油并封闭曲轴箱。2. 2.构造：（构造：（1 1）用薄钢板冲压而成。）用薄钢板冲压而成。 （2) 2)内部设有稳油挡板，以防止汽车振动时油底壳油面产生较大的波动。内部设有稳油挡板，以防止汽车振动时油底壳油面产生较大的波动。 （3 3）最低处有放油塞曲轴箱与油底壳之间有密封衬垫。）最低处有放油塞曲轴箱与油底壳之间有密封衬垫。 2021-7-30曲柄连杆机构182. 2.型式型式

8、（1 1）干式缸套）干式缸套1-3mm1-3mm 定义：其外表面不直接与冷却水接触。定义：其外表面不直接与冷却水接触。 特点：特点：1) 1)壁厚较薄（壁厚较薄（1mm1mm3mm3mm）；）； 2) 2)与缸体承孔过盈配合；与缸体承孔过盈配合； 3) 3)不易漏水漏气。不易漏水漏气。 13mm三、气缸套1. 1.目的：解决成本与寿命之间的矛盾。目的：解决成本与寿命之间的矛盾。 气缸内镶了用耐磨的高级铸铁材料制成的气缸套，而缸体则可用价廉的普通铸铁或气缸内镶了用耐磨的高级铸铁材料制成的气缸套，而缸体则可用价廉的普通铸铁或质量轻的铝合金制成，这样，既延长了使用寿命，又节省了好材料。质量轻的铝合金

9、制成，这样，既延长了使用寿命，又节省了好材料。 2021-7-30曲柄连杆机构19（2 2）湿式缸套）湿式缸套定义：其外表面直接与冷却水接触。定义：其外表面直接与冷却水接触。特点：特点：1) 1)壁厚较厚（壁厚较厚（5mm5mm9mm9mm）；）； 2) 2)散热效果好；散热效果好； 3) 3)易漏水漏气；易漏水漏气； 4) 4)易穴蚀。易穴蚀。 59mm0.050.15mm2021-7-30曲柄连杆机构20定位：定位：1 1）径向：靠上下两个凸出的、与气缸体间）径向：靠上下两个凸出的、与气缸体间为动配合的圆环带为动配合的圆环带A A和和B B。2 2）轴向：利用缸套上部凸缘与缸体相应的）轴向

10、：利用缸套上部凸缘与缸体相应的台阶。台阶。0.050.15mmAB密封：密封：上部：缸套顶面高出缸体上部：缸套顶面高出缸体0.05mm0.05mm0.15mm0.15mm，当气缸盖螺栓拧紧后，缸套与，当气缸盖螺栓拧紧后，缸套与缸体凸台接合处、缸套与缸垫接合处，缸体凸台接合处、缸套与缸垫接合处，承受较大的压紧力。承受较大的压紧力。0.050.15mm2021-7-30曲柄连杆机构211）下部：13个耐热耐油的橡胶密封圈。2021-7-30曲柄连杆机构22四、气缸盖1 1、结构：气缸盖上有冷却水套、燃烧室、进排气门道、气门导管孔、结构：气缸盖上有冷却水套、燃烧室、进排气门道、气门导管孔和进排气门座

11、、火花塞孔（汽油机）或喷油器座孔。和进排气门座、火花塞孔（汽油机）或喷油器座孔。 2021-7-30曲柄连杆机构23（二）汽油机燃烧室1、对燃烧室基本要求：1）面容比要小；2）结构紧凑；3）能产生一定的涡流运动；4）充气效率高；5）表面光滑2、燃烧室类型： 1）楔形；2）半球形；3）碗形；）盆形；）蓬形楔形燃烧室楔形燃烧室盆形燃烧室盆形燃烧室碗形燃烧室碗形燃烧室蓬形燃烧室蓬形燃烧室半球形燃烧室半球形燃烧室2021-7-30曲柄连杆机构242、汽油机燃烧室（1 1）盆形燃烧室）盆形燃烧室 特点特点: 1: 1）气门平行于气缸轴线；）气门平行于气缸轴线； 2 2）有挤气）有挤气冷激面，可形成挤气涡

12、流；冷激面，可形成挤气涡流； 3 3）盆的形状狭窄，气门尺寸受限，换气质量较差，燃烧速度较）盆的形状狭窄，气门尺寸受限，换气质量较差，燃烧速度较 低，低，COCO和和HCHC排放较高而排放较高而NONO的排放较低。的排放较低。2021-7-30曲柄连杆机构25（2 2）楔形燃烧室：其特点为）楔形燃烧室：其特点为1 1）气门斜置，气流导流较好，充气效率高；）气门斜置，气流导流较好，充气效率高；2 2）有挤气）有挤气冷激面，可形成挤气涡流；冷激面，可形成挤气涡流；3) 3)燃烧速度较快，燃烧速度较快，COCO和和HCHC排放较低而排放较低而NONO的排放稍高。的排放稍高。 2021-7-30曲柄连

13、杆机构26（3 3）半球形燃烧室：其特点为）半球形燃烧室：其特点为 1) 1)气门成横向气门成横向V V型排列，因此气门头部直径可以做得较大，换气好；型排列，因此气门头部直径可以做得较大，换气好； 2) 2)火花塞位于燃烧室的中部火焰行程短，燃烧速度最高，动力性、经济性最好。火花塞位于燃烧室的中部火焰行程短，燃烧速度最高，动力性、经济性最好。是高速发动机常用的燃烧室；是高速发动机常用的燃烧室； 3)CO3)CO和和HCHC排放最少，而排放最少，而NONO的排放较高。的排放较高。 2021-7-30曲柄连杆机构27五、气缸垫1.作用：保证气缸体与气缸盖间的密封，防止漏水、漏气。2021-7-30

14、曲柄连杆机构282. 2.构造（图构造（图214214）(1)(1)金属金属石棉垫：（见石棉垫：（见a a、b b）外包铜皮和钢）外包铜皮和钢片，且在缸口、水孔、油道口周围卷边加强，片，且在缸口、水孔、油道口周围卷边加强，内填石棉（常掺入铜屑或钢丝，以加强导内填石棉（常掺入铜屑或钢丝，以加强导热）。热）。 （2 2）金属骨架）金属骨架石棉垫：以编织的钢丝网石棉垫：以编织的钢丝网（图（图c c）或有孔钢板（图）或有孔钢板（图d d）为骨架，外覆石棉，）为骨架，外覆石棉，只在缸口、水孔、油道口处用金属片包边。只在缸口、水孔、油道口处用金属片包边。 2021-7-30曲柄连杆机构29纯金属垫：（见图

15、纯金属垫：（见图e e）由单层或多层金属片（铜、）由单层或多层金属片（铜、铝或低碳钢）制成，用于某些强化发动机。铝或低碳钢）制成，用于某些强化发动机。 2021-7-30曲柄连杆机构30安装注意：金属皮的金属安装注意：金属皮的金属石棉垫，石棉垫，缸口金属卷边一面应朝向易修整接缸口金属卷边一面应朝向易修整接触面或硬平面。因卷边一面会对与触面或硬平面。因卷边一面会对与其接触的平面造成压痕变形。其接触的平面造成压痕变形。 2021-7-30曲柄连杆机构31组成：活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆轴承。 第三节第三节 活塞连杆组活塞连杆组 2021-7-30曲柄连杆机构32一、活塞（一）功用（一）功用1

16、 1、与气缸盖、气缸壁等共同组成燃烧室；、与气缸盖、气缸壁等共同组成燃烧室；2 2、承力传力：承受气体压力，并将此力传给连杆，以推动曲轴旋转。、承力传力：承受气体压力，并将此力传给连杆，以推动曲轴旋转。 2021-7-30曲柄连杆机构33（二）材料：汽车发动机活塞广泛采用铝合金。（二）材料：汽车发动机活塞广泛采用铝合金。其特点为其特点为1 1、质量小（约为铸铁活塞的、质量小（约为铸铁活塞的50%50%70%70%）；）；2 2、导热性好（约为铸铁的三倍）；、导热性好（约为铸铁的三倍）；3 3、热膨胀系数大。、热膨胀系数大。 2021-7-30曲柄连杆机构34（三）组成（三）组成根据其作用，活塞

17、可分为顶部、环槽部、裙部和活塞销座四部分。根据其作用，活塞可分为顶部、环槽部、裙部和活塞销座四部分。销座2021-7-30曲柄连杆机构351 1、顶部：是燃烧室的组成部分，用来承受气体压力。、顶部：是燃烧室的组成部分，用来承受气体压力。汽油机活塞的顶部形状有：汽油机活塞的顶部形状有：（1 1）平顶：受热面积小，广泛采用。）平顶：受热面积小，广泛采用。（2 2）凸顶：与半球形燃烧室配用。）凸顶：与半球形燃烧室配用。（3 3）凹顶：高压缩比发动机为了防止碰撞气门，也可用凹坑的深度）凹顶：高压缩比发动机为了防止碰撞气门，也可用凹坑的深度来调整压缩比。来调整压缩比。 2021-7-30曲柄连杆机构36

18、2 2、活塞销座：用以安装活塞销。在销座孔两端有卡环槽，用以安装、活塞销座：用以安装活塞销。在销座孔两端有卡环槽，用以安装卡环。卡环。 2021-7-30曲柄连杆机构37第四节：曲轴飞轮组第四节：曲轴飞轮组一、曲轴组成：组成：曲轴、飞轮、正时齿轮、皮带轮、扭转减振器曲轴、飞轮、正时齿轮、皮带轮、扭转减振器（一）功用 把活塞连杆组传来的气体压力转变为扭矩对外输出；还驱动配气机构及其他各种辅助装置（二）工作条件及要求1）承受周期变化的气体压力、往复惯性力和离心力；2）在周期载荷下，引起扭转和弯曲振动而产生附加应力；3）转速和负荷不断变化, 轴颈处不易形成良好油膜； 4）紧急制动等情况下,曲轴会产生轴向窜动。2021-7-30曲柄连杆机构38要求要求: :细长件曲轴工作时会产生弯曲变形、细长件曲轴工作时会产生弯曲变形、疲劳破坏和轴颈磨损，因此要有足够的刚度、疲劳破坏和轴颈磨损，因此要有足够的刚度、强度和一定的耐磨性，并需要很好的平衡。强度和一定的