构造04_曲柄连杆机构

1、发动机构造曲柄连杆机构曲柄连杆机构l曲柄连杆机构是发动机将燃料燃烧的热能转换为机械能的主要机构。l包括：机体组活塞连杆组曲轴飞轮组机体组l缸体l缸盖l气缸垫气缸体的类型1）根据气缸体与油底壳安装平面的位置不同分为名称名称性能性能应用应用一般式一般式机体高度小、重量轻、结构紧机体高度小、重量轻、结构紧凑，便于加工拆卸。刚度和强凑，便于加工拆卸。刚度和强度差。度差。492Q汽油机汽油机龙门式龙门式强度和刚度较好。工艺性差、强度和刚度较好。工艺性差、结构笨重、加工困难。结构笨重、加工困难。捷达轿车、捷达轿车、富康轿车、富康轿车、桑塔纳轿车桑塔纳轿车隧道式隧道式结构紧凑、刚度和强度好。难结构紧凑、刚度

2、和强度好。难加工、工艺性差、曲轴拆卸不加工、工艺性差、曲轴拆卸不方便。方便。负荷较大的负荷较大的柴油机上柴油机上 。气缸体的类型2）根据冷却方式 为了能够使气缸内表面在高温下正常工作，必须对气缸和气缸盖进行为了能够使气缸内表面在高温下正常工作，必须对气缸和气缸盖进行适当地冷却。冷却方法有两种，一种是水冷，另一种是风冷适当地冷却。冷却方法有两种，一种是水冷，另一种是风冷 水冷水冷 风冷风冷 水冷发动机的机体风冷发动机的缸体与曲轴箱发动机缸体的类型l 直列式l 对置式l V型l W型气缸体的类型3）根据汽缸排列方式名称特点形状直列式 结构简单、加工容易，但结构简单、加工容易，但发动机长度和高度较大

3、。发动机长度和高度较大。V型缩短了机体的长度和高度，增缩短了机体的长度和高度，增加了刚度，减轻了发动机的重加了刚度，减轻了发动机的重量；形状复杂，加工困难。量；形状复杂，加工困难。水平对置式高度小，总体布置方便。高度小，总体布置方便。二、机体组 气缸直接镗在气缸体上叫做整体式气缸，整体式气缸强度和刚度都气缸直接镗在气缸体上叫做整体式气缸，整体式气缸强度和刚度都好，能承受较大的载荷，这种气缸对材料要求高，成本高。如果将气好，能承受较大的载荷，这种气缸对材料要求高，成本高。如果将气缸制造成单独的圆筒形零件缸制造成单独的圆筒形零件(即气缸套即气缸套)，然后再装到气缸体内。这样，然后再装到气缸体内。这

4、样，气缸套采用耐磨的优质气缸套采用耐磨的优质材料制成，气缸体可用材料制成，气缸体可用价格较低的一般材料制价格较低的一般材料制造，从而降低了制造成造，从而降低了制造成本。同时，气缸套可以本。同时，气缸套可以从气缸体中取出，因而从气缸体中取出，因而便于修理和更换，并可便于修理和更换，并可大大延长气缸体的使用大大延长气缸体的使用寿命。气缸套有寿命。气缸套有干式气干式气缸套和湿式气缸套两缸套和湿式气缸套两种种 ，如右图所示二、机体组2、曲轴箱1、概念：、概念：曲轴箱：气缸体下部用来安装曲轴的部分。曲轴箱：气缸体下部用来安装曲轴的部分。2、结构：、结构：上曲轴箱上曲轴箱 与气缸体铸成一体与气缸体铸成一体

5、 下曲轴箱下曲轴箱 贮存润滑油（油底壳）贮存润滑油（油底壳）3、材料：、材料：薄钢板冲压薄钢板冲压发动机机体构造缸体缸盖燃烧室燃烧室燃烧室的常见形式名称名称特点特点应用应用半球形半球形结构紧凑、火焰行程短、燃烧速率高、热结构紧凑、火焰行程短、燃烧速率高、热损失小、热效率高损失小、热效率高桑塔纳桑塔纳 夏利夏利 富康富康楔形楔形结构简单、紧凑、散热面积小、热损失少；结构简单、紧凑、散热面积小、热损失少；火花塞置于燃烧室最高处，火焰传播距离火花塞置于燃烧室最高处，火焰传播距离长长切诺基切诺基盆形盆形工艺性好、成本低、进排气效果不如半球工艺性好、成本低、进排气效果不如半球形燃烧室形燃烧室捷达捷达 奥

6、迪奥迪气缸垫1）气缸垫装在气缸盖和气缸）气缸垫装在气缸盖和气缸体之间，其体之间，其功用是保证气缸盖与气缸体接触面的密封，防止漏气，漏水和漏油。目前应用较多的是目前应用较多的是铜皮石棉结构的气缸垫，的气缸垫，其翻边处有三层铜皮，压其翻边处有三层铜皮，压紧时不易变形紧时不易变形 2）安装注意：金属皮的金）安装注意：金属皮的金属属石棉垫，缸口金属卷石棉垫，缸口金属卷边一面应朝向易修整接触边一面应朝向易修整接触面或硬平面。因卷边一面面或硬平面。因卷边一面会对与其接触的平面造成会对与其接触的平面造成压痕变形。压痕变形。气缸垫活塞连杆组 活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆轴瓦等组成，如图所示 活

7、塞连杆组1、活塞1）功用：）功用： 承受气体压力，并通过活塞销和连杆驱使曲轴旋转。承受气体压力，并通过活塞销和连杆驱使曲轴旋转。2）工作环境：）工作环境：高温、散热条件差；顶部工作温度高达高温、散热条件差；顶部工作温度高达600700K，且分布不均匀；，且分布不均匀；高速，线速度达到高速，线速度达到10m/s，承受很大的惯性力。活塞部承受最高可达，承受很大的惯性力。活塞部承受最高可达3 5MPa（汽油机）的压力，使之变形，破坏配合联结。（汽油机）的压力，使之变形，破坏配合联结。3）材料：）材料：铝合金：质量小铝合金：质量小 导热性好导热性好活塞连杆组4）结构）结构 活塞可分为三部分，活塞可分为

8、三部分，活塞顶部活塞顶部、活塞头部活塞头部和和活塞裙部活塞裙部。 （1）活塞顶部 活塞顶部承受气体压力，它是燃烧室的组成部分，其形状、位置、大活塞顶部承受气体压力，它是燃烧室的组成部分，其形状、位置、大小都和燃烧室的具体形式有关，其顶部形状可分为四大类，平顶活塞、小都和燃烧室的具体形式有关，其顶部形状可分为四大类，平顶活塞、凸顶活塞、凹顶活塞和成型顶活塞。凸顶活塞、凹顶活塞和成型顶活塞。 活塞连杆组（2）活塞头部 位置：第一道活塞槽与活塞销孔之间的部分。位置：第一道活塞槽与活塞销孔之间的部分。 功用：功用： 1、承受活塞顶的压力，并传给活塞销 2、安装活塞环、与活塞环一起密封气 缸，防止可燃混

9、合气漏到曲 轴箱 内 3、将顶部吸收的热量通过活塞环传 给气缸壁。活塞连杆组（3）活塞裙部 位置：从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，包括销座位置：从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，包括销座 孔。孔。 作用：对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受作用：对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受侧侧 压力压力。 裙部表面的保护：裙部表面的保护： a）镀锡）镀锡 油膜破坏时，起润滑作用；又可加速磨合作用。油膜破坏时，起润滑作用；又可加速磨合作用。 b）涂石墨）涂石墨(柴油机）柴油机） 易脆断可加速磨合，自润滑。易脆断可加速磨合，自润滑。 c）表面粗糙化）表面粗糙化 有规律的粗糙化，可加速磨合

10、，沟谷可存机油润滑。有规律的粗糙化，可加速磨合，沟谷可存机油润滑。活塞活塞连杆组（4）结构特点 工作时，活塞受热膨胀，由于销座方向的金属材料较多，所以膨胀工作时，活塞受热膨胀，由于销座方向的金属材料较多，所以膨胀量较大。所以在生产时先将活塞制成椭圆形，短轴在销座轴方向。量较大。所以在生产时先将活塞制成椭圆形，短轴在销座轴方向。裙部受侧压力的作用导致变形裙部受侧压力的作用导致变形部受侧压力的作用，导致活塞部受侧压力的作用，导致活塞发生变形发生变形制造时制造时变形后变形后活塞连杆组2、活塞环 活塞环是具有弹性的开口环，有活塞环是具有弹性的开口环，有气环气环和和油环油环之分。之分。1）气环）气环 功

11、用：功用： （1）保证气缸与活塞间的密）保证气缸与活塞间的密 封性，防止漏气封性，防止漏气 （2）把活塞顶部吸收的大部）把活塞顶部吸收的大部 分热量传给气缸壁分热量传给气缸壁 工作条件工作条件 ： 高温、高压、高速和润滑极其困难高温、高压、高速和润滑极其困难 活塞环活塞环 结构特点：结构特点： 气环开有切口，具有弹性，在自气环开有切口，具有弹性，在自由状态下外径大于气缸直径，由状态下外径大于气缸直径，它与活塞一起装入气缸后，外它与活塞一起装入气缸后，外表面紧贴在气缸壁上，形成第表面紧贴在气缸壁上，形成第一密封面，被封闭的气体不能一密封面，被封闭的气体不能通过环周与气缸之间，便进入通过环周与气缸

12、之间，便进入了环与环槽的空隙，一方面把了环与环槽的空隙，一方面把环压到环槽端面形成第二密封环压到环槽端面形成第二密封面，同时，作用在环背的气体面，同时，作用在环背的气体压力又大大加强了第一密封面压力又大大加强了第一密封面的密封作用的密封作用 侧隙侧隙背隙背隙端隙端隙活塞连杆组活塞连杆组活塞连杆组气环的密封气环的密封作用气环的导热作用活塞连杆组气环的断面形状 形状形状特点特点示意图示意图矩形环矩形环结构简单、制造方便、易于生产、结构简单、制造方便、易于生产、应用面广应用面广扭曲环扭曲环断面不对称，受力不平衡，使活断面不对称，受力不平衡，使活塞环扭曲塞环扭曲锥面环锥面环减少了环与气缸壁的接触面，提

13、减少了环与气缸壁的接触面，提高了表面接触压力，有利于磨合高了表面接触压力，有利于磨合和密封。和密封。梯形环梯形环加工困难，精度要求高加工困难，精度要求高桶面环桶面环外圆为凸圆弧形外圆为凸圆弧形气环的泵油作用活塞连杆组2）油环（普通环（普通环 组合环）组合环） 功用：布油和刮油，下行时刮除气缸壁上多余的机油，上行时在气缸功用：布油和刮油，下行时刮除气缸壁上多余的机油，上行时在气缸壁上铺涂一层均匀的油膜。壁上铺涂一层均匀的油膜。 油环的刮油作用油环同时还有布油膜的作用活塞连杆组3、活塞销作用：连接活塞和连杆，并传递活塞的力给连杆。作用：连接活塞和连杆，并传递活塞的力给连杆。要求：活塞销具有足够的强

14、度和刚度，表面韧性好，耐磨性要求：活塞销具有足够的强度和刚度，表面韧性好，耐磨性 好，重量轻好，重量轻结构：用低碳钢或低碳合金钢制成的厚壁管状体。结构：用低碳钢或低碳合金钢制成的厚壁管状体。活塞销的活塞销的内孔有三种形状有三种形状 ：a 圆柱形；b 两段截锥与一段圆柱组合；c两段截锥形 活塞连杆组活塞销的连接配合方式“全浮式”安装 ：当发动机工作时，活塞销、连杆小头和活塞销座都有相当发动机工作时，活塞销、连杆小头和活塞销座都有相对运动，这样，活塞销能在连杆衬套和活塞销座中自由摆动，使磨损均对运动，这样，活塞销能在连杆衬套和活塞销座中自由摆动，使磨损均匀。匀。“半浮式半浮式”安装安装 ：特点是活

15、塞中特点是活塞中部与连杆小头部与连杆小头采用紧固螺栓采用紧固螺栓连接，活塞销连接，活塞销只能在两端销只能在两端销座内作自由摆座内作自由摆动，而和连杆动，而和连杆小头没有相对小头没有相对运动。活塞销运动。活塞销不会作轴向窜不会作轴向窜动，不需要锁动，不需要锁片。片。 活塞连杆组4、连杆功用：将活塞的力传给曲轴，变活塞的往复运动为曲轴的旋功用：将活塞的力传给曲轴，变活塞的往复运动为曲轴的旋 转运动转运动组成：连杆体，连杆盖，连杆组成：连杆体，连杆盖，连杆 螺栓和连杆轴瓦等螺栓和连杆轴瓦等材料：连杆体和连杆盖，一般为材料：连杆体和连杆盖，一般为 45、40Cr，螺栓为，螺栓为40Cr 或或35CrM

16、o，一般经喷丸，一般经喷丸 处理处理活塞连杆组连杆大头与曲轴的连杆轴颈相连，大头有整体式和分开式两连杆大头与曲轴的连杆轴颈相连，大头有整体式和分开式两种。一般都采用分开式种。一般都采用分开式 ，分开式又分为，分开式又分为平分和斜分平分和斜分两种。两种。平分平分分面与连杆杆身轴线垂直，汽油机多采用这种连杆。分面与连杆杆身轴线垂直，汽油机多采用这种连杆。斜分斜分分面与连杆杆身轴线成分面与连杆杆身轴线成3060夹角。柴油机多夹角。柴油机多 采用这种连杆采用这种连杆 活塞连杆组四、曲柄飞轮组曲轴飞轮组主要由曲轴飞轮组主要由曲轴曲轴、飞轮飞轮和一些和一些附件附件组成。组成。 四、曲柄飞轮组1、曲轴功用：

17、把活塞连杆组传来的气体压力转变为扭矩对外输出。功用：把活塞连杆组传来的气体压力转变为扭矩对外输出。 还用来驱动发动机的配气机构及其他各种辅助装置。还用来驱动发动机的配气机构及其他各种辅助装置。工作条件：受气体压力、惯性力、惯性力矩。承受交变载荷工作条件：受气体压力、惯性力、惯性力矩。承受交变载荷 的冲击。的冲击。四、曲柄飞轮组曲轴的分类l 全支承：相邻曲拐间都有主轴颈。全支承：相邻曲拐间都有主轴颈。l 非全支承：相邻曲拐间非全支承：相邻曲拐间不不都有主轴颈。都有主轴颈。四、曲柄飞轮组曲轴的支承方式曲轴的支承方式 在相邻的两个曲拐之间都设有主轴颈的曲轴，称为全支承曲轴，否在相邻的两个曲拐之间都设

18、有主轴颈的曲轴，称为全支承曲轴，否 则为非全支承主轴则为非全支承主轴优点优点缺点缺点应用应用全支承曲轴全支承曲轴提高曲轴的刚度和提高曲轴的刚度和弯曲强度，减轻主弯曲强度，减轻主轴承的载荷轴承的载荷提高曲轴的刚度和提高曲轴的刚度和弯曲强度，减轻主弯曲强度，减轻主轴承的载荷轴承的载荷曲轴的加工表曲轴的加工表面增多，主轴面增多，主轴承数增多，使承数增多，使机体加长机体加长柴油机一般多采柴油机一般多采用此种支撑方式用此种支撑方式非全支承曲非全支承曲轴轴缩短了曲轴的长度，缩短了曲轴的长度，使发动机总体长度使发动机总体长度有所减小有所减小主轴承载荷较主轴承载荷较大大承受载荷较小的承受载荷较小的汽油机可以采

19、用汽油机可以采用此种方式此种方式四、曲柄飞轮组曲轴的轴向定位 功用：保证曲柄连杆机构在曲轴受轴向力时能够正常工作。功用：保证曲柄连杆机构在曲轴受轴向力时能够正常工作。 轴向定位措施：轴向定位措施： 1.翻边轴瓦翻边轴瓦 2.止推片止推片 3.止推环止推环 4.止推轴承止推轴承四、曲柄飞轮组2、曲拐的布置一般规律一般规律1）各缸的作功间隔要尽量均衡，以使发动机运转平稳。2）连续作功的两缸相隔尽量远些，最好是在发动机的前半部和后半部交替进行。3） 避免进气重叠4） V型发动机左右气缸尽量交替作功。5）曲拐布置尽可能对称、均匀以使发动机工作平衡性好。1）常见曲轴曲拐的布置（1）四冲程四缸发动机）四冲程四缸发动机曲拐布置曲拐布置四、曲柄飞轮组四、曲柄飞轮组四、曲柄飞轮组四冲程四缸发动机点