第二章 机体组和曲柄连杆机构

1、 第一节第一节 曲柄连杆机构受力分析曲柄连杆机构受力分析 第二节第二节 缸体曲轴箱组缸体曲轴箱组 第三节第三节 活塞连杆组活塞连杆组 第四节第四节 曲轴飞轮组曲轴飞轮组第二章第二章 机体组和曲柄连杆机构机体组和曲柄连杆机构第一节第一节 曲柄连杆机构的组成曲柄连杆机构的组成及受力分析及受力分析 功用功用: :1.1.将气体力转换成将气体力转换成扭矩扭矩2.2.将活塞的往复直将活塞的往复直线运动转换为曲线运动转换为曲轴旋转运动轴旋转运动 组成组成: :缸体曲轴箱组缸体曲轴箱组活塞连杆组活塞连杆组曲轴飞轮组曲轴飞轮组气体力气体力 大小大小: P=PCD2/4 方向方向:沿活塞轴线沿活塞轴线1 .做功

2、行程做功行程PP2P1T（产生扭矩）（产生扭矩）R（轴瓦磨损轴瓦磨损）（缸壁磨损（缸壁磨损）P为气体为气体 力力P1为侧向力为侧向力P2为连杆力为连杆力T为切向力为切向力R为法向力为法向力压缩行程压缩行程作功行程作功行程惯性力惯性力 大小大小: :F=maF=ma 方向方向: :与加速度方向相反与加速度方向相反 上半行程：上半行程： 加速度向下惯性力向上加速度向下惯性力向上 下半行程：下半行程： 加速度向上惯性力向下加速度向上惯性力向下 危害危害: :活塞换向活塞换向 连杆受拉连杆受拉 缸体震动缸体震动 磨损加剧磨损加剧离心力离心力 大小大小:FC=mR2 方向方向:沿曲柄半径向外沿曲柄半径向

3、外FCX（水平力）（水平力）FC Y（垂直力）（垂直力）FCFCX使曲轴磨损变形使曲轴磨损变形 FCY 使缸体震动使缸体震动第二节第二节 缸体曲轴箱组缸体曲轴箱组 作用作用: :承受发动机负承受发动机负荷，安装各种机件。荷，安装各种机件。 组成：组成：气缸体气缸体 气缸盖气缸盖 气缸垫气缸垫 曲轴箱曲轴箱 气缸体气缸体 作用作用: :主体骨架主体骨架支撑运动机件支撑运动机件安装所有附件安装所有附件 要求要求: :1.1.足够的刚度和强度足够的刚度和强度2.2.耐磨、耐热、耐腐蚀耐磨、耐热、耐腐蚀3.3.结构紧凑、轻巧结构紧凑、轻巧 结构形式结构形式1 .一般式一般式（492Q） 曲轴轴线与曲轴

4、箱下表面在曲轴轴线与曲轴箱下表面在同一平面同一平面 简单紧凑、高度小、重量轻、简单紧凑、高度小、重量轻、刚度差刚度差2.龙门式龙门式（CA6102Q、EQ6100-1） 曲轴轴线高于曲轴箱下表面曲轴轴线高于曲轴箱下表面 刚度好、密封简单刚度好、密封简单3.隧道式隧道式（少数柴油机）（少数柴油机） 制有安装滚珠轴承的孔道制有安装滚珠轴承的孔道 长度短、重量大、结构复杂长度短、重量大、结构复杂 气缸排列形式气缸排列形式 直列式直列式 双列式（双列式（V V） 卧式卧式气缸套气缸套 作用作用: : 活塞运动的支撑和导活塞运动的支撑和导 结构形式结构形式 干式缸套：干式缸套：不直接与不直接与冷却水接触

5、冷却水接触 刚度好、不易漏水漏刚度好、不易漏水漏气、冷却差、拆装困气、冷却差、拆装困难难 湿式缸套：湿式缸套：直接与冷直接与冷却水接触却水接触 冷却好、拆装方便、冷却好、拆装方便、刚度差、密封困难刚度差、密封困难气缸盖与气缸垫气缸盖与气缸垫 气缸盖气缸盖 功用：功用： 1 1、密封气缸上部、并密封气缸上部、并与活塞顶构成燃烧室；与活塞顶构成燃烧室； 2 2、布置气道和配气机、布置气道和配气机构。构。 结构形式：结构形式： 整体式整体式 分开式：块状缸盖分开式：块状缸盖 单体缸盖单体缸盖 气缸盖与气缸气缸盖与气缸体的结合体的结合 a.a.螺栓从中间向螺栓从中间向两边分几次拧紧两边分几次拧紧达到规

6、定力矩；达到规定力矩； b.b.铸铁缸盖，冷铸铁缸盖，冷态下拧紧一次，态下拧紧一次，热态下再拧紧一热态下再拧紧一次；次； c.c.铝合金缸盖，铝合金缸盖，冷态下拧紧一次冷态下拧紧一次即可。即可。 气缸垫气缸垫 作用：作用：密封气缸密封气缸 结构形式结构形式 金属金属-石棉垫石棉垫 复合式复合式 低碳钢低碳钢汽油机汽油机燃烧室燃烧室 浴盆形浴盆形1.结构简单、紧凑；结构简单、紧凑；2.火焰传距离短，不火焰传距离短，不易爆燃；易爆燃；3.气道弯度大，充气气道弯度大，充气性能受影响，压性能受影响，压缩终了可产生挤缩终了可产生挤气涡流。气涡流。 楔形楔形1.结构简单、紧凑；结构简单、紧凑；2.进气涡流

7、好；进气涡流好；3.气门较大，气道平气门较大，气道平直，进气性好，压直，进气性好，压缩终了可产生挤气缩终了可产生挤气涡流；涡流；4.个别部位燃烧不良。个别部位燃烧不良。汽油机燃烧室汽油机燃烧室进气涡流与挤气涡流进气涡流与挤气涡流 挤气涡流发生在压缩、做功冲程挤气涡流发生在压缩、做功冲程汽油机汽油机燃烧室燃烧室 半球形半球形1.结构最紧凑，火焰结构最紧凑，火焰行程短，散热少，行程短，散热少，不易爆震不易爆震2.无挤气涡流无挤气涡流3.便于使用大气门、便于使用大气门、多气门多气门4.低速大负荷时燃烧低速大负荷时燃烧受影响，结构复杂受影响，结构复杂汽油机汽油机燃烧室燃烧室 多球形多球形1.结构更紧凑

8、，火焰结构更紧凑，火焰行程短行程短2.气门直径大，气道气门直径大，气道平直平直3.产生挤气涡流产生挤气涡流4.夏利发动机使用夏利发动机使用汽油机汽油机燃烧室燃烧室 篷形篷形1.小气门夹角，挤气小气门夹角，挤气效果强效果强2. 火花塞居中，火焰火花塞居中，火焰传播速度快传播速度快3.轿车高性能多气门轿车高性能多气门发动机应用发动机应用发动机的支撑发动机的支撑 三点支撑三点支撑 汽油机多采用汽油机多采用EQ1090EQ1090，CA1091CA1091是是一点前，两点后一点前，两点后 BJ2020BJ2020是两点前，是两点前，一点后一点后 四点支撑四点支撑 柴油机多采用柴油机多采用小节习题小节习

9、题 下列术语的含义：下列术语的含义： 干缸套、湿缸套干缸套、湿缸套 曲柄连杆机构的组成（作用）曲柄连杆机构的组成（作用） 气缸盖与气缸体的结合应注意哪些气缸盖与气缸体的结合应注意哪些 汽油机燃烧室的分类（及其特点）汽油机燃烧室的分类（及其特点）第三节第三节 活塞连杆组活塞连杆组 作用作用: : 将气体力传给曲轴将气体力传给曲轴 组成组成: : 1. 1.活塞活塞 2.2.活塞环活塞环 3.3.活塞销活塞销 4.4.连杆连杆 5.5.活塞销锁活塞销锁 6.6.轴瓦轴瓦 作用作用: : 参与构成燃烧室参与构成燃烧室 承压承压 传力传力 密封密封 吸气、压气吸气、压气 散热散热一、活塞一、活塞活塞活

10、塞 工作条件与要求工作条件与要求 高温高温-刚度好，导热性好刚度好，导热性好 高压高压-刚度好刚度好 润滑条件差润滑条件差-耐磨耐磨 高速往复运动高速往复运动-重量轻重量轻 材料材料 1.1.铝合金铝合金: :比重小、导热性好、热胀大、强度差比重小、导热性好、热胀大、强度差 2.2.铸铁铸铁活塞的构造活塞的构造 分为：分为： 顶部顶部 头部头部 裙部裙部 顶部顶部承压并构成燃承压并构成燃烧室烧室A.A.平平顶顶结构简单，制造方便结构简单，制造方便B.B.凹顶凹顶有利于混合气的形成有利于混合气的形成防止活塞与气门相碰防止活塞与气门相碰调整压缩比调整压缩比C.C.凸顶凸顶有利于二行程的排气有利于二

11、行程的排气与球形燃烧室配合与球形燃烧室配合 头部头部用于安装活用于安装活塞环塞环改善散热结构措施改善散热结构措施: :a.a.热流形变截面；热流形变截面；b.b.火力岸处开绝热槽；火力岸处开绝热槽；c.c.第一道环槽襄耐热、第一道环槽襄耐热、耐磨护圈；耐磨护圈；d.d.头部加工多道环形沟头部加工多道环形沟槽；槽；E.E.喷油冷却。喷油冷却。 裙部裙部导向、传力、承受侧压力导向、传力、承受侧压力筒形筒形鞍形鞍形铝合金活塞防铝合金活塞防“冷敲热拉冷敲热拉”的措的措施施1.1.侧表面形状呈上小下大侧表面形状呈上小下大2.2.裙部呈椭圆（长轴垂直于销座）裙部呈椭圆（长轴垂直于销座） 销销座部位金属多，

12、热膨胀量大座部位金属多，热膨胀量大 侧向力作用侧向力作用 顶部气体力作用顶部气体力作用3 3. .裙部开横向隔热裙部开横向隔热槽和纵向膨胀槽槽和纵向膨胀槽4 4. .活塞销座附近镶活塞销座附近镶入恒范钢片入恒范钢片活塞换向敲击活塞换向敲击 活塞自上向下运动，侧向力向左活塞自上向下运动，侧向力向左 活塞自下向上运动，侧向力向右活塞自下向上运动，侧向力向右压缩冲程压缩冲程做功冲程做功冲程二、活塞环二、活塞环 功用功用: : 密封密封 刮油刮油 传热传热 分类：分类：气环、油环气环、油环 气环气环 气气环的密封原理环的密封原理 环的径向弹力和气体侧环的径向弹力和气体侧压力压力形成径向密封形成径向密封

13、面面 活塞上下运动和气体正活塞上下运动和气体正压力压力形成轴向密封形成轴向密封面面b.b.断面形状断面形状 矩形环矩形环 结构简单，密封性结构简单，密封性与磨合性差，易产与磨合性差，易产生泵油作用生泵油作用扭曲环扭曲环密封性密封性、磨合性好，、磨合性好，结构复杂结构复杂扭曲原理：扭曲原理： 外层拉应力，内层外层拉应力，内层压应力，由于截面压应力，由于截面不对称，产生一力不对称，产生一力偶，使环发生扭曲偶，使环发生扭曲安装安装: :内上，外下内上，外下梯形环梯形环自洁作用好自洁作用好工艺性差工艺性差桶面环桶面环气缸表面适应性好气缸表面适应性好磨合性，密封性好磨合性，密封性好锥面环锥面环磨合性好，

14、易磨成矩形环磨合性好，易磨成矩形环鼻形环鼻形环刮油能力好，结构复杂刮油能力好，结构复杂油环的结构形式油环的结构形式普通槽孔式普通槽孔式 结构简单，刮油性差结构简单，刮油性差弹簧胀圈式弹簧胀圈式 板簧螺旋弹簧轨形簧板簧螺旋弹簧轨形簧 提高气缸失圆的适应提高气缸失圆的适应性性组合式组合式 刮油性好适应性好回刮油性好适应性好回油畅通油畅通油环油环三、活塞销三、活塞销 作用作用: : 连接活塞与连杆，并连接活塞与连杆，并传力传力 连接方式：连接方式：浮式浮式 发动机工作时，活塞发动机工作时，活塞销在连杆小头衬套内销在连杆小头衬套内和活塞销座孔内均能和活塞销座孔内均能转动转动半浮式半浮式 活塞销只能在活

15、塞销活塞销只能在活塞销座孔内转动（座孔内转动（BJ2021BJ2021）四、连杆四、连杆 作用作用: : 连接活塞和曲轴，传连接活塞和曲轴，传力并推动曲轴旋转力并推动曲轴旋转 构造：构造： 1. 1.连杆小头连杆小头 2.2.连杆大头连杆大头 3.3.杆身杆身 4.4.轴瓦轴瓦 V V型连杆的形式型连杆的形式 连杆的切口连杆的切口 小节习题小节习题 活塞连杆组的购成活塞连杆组的购成 活塞的结构及其作用活塞的结构及其作用 活塞头部改善散热结构措施活塞头部改善散热结构措施 铝合金活塞冷敲热拉的现象产生及结构上铝合金活塞冷敲热拉的现象产生及结构上的解决措施的解决措施 气环的密封机理，扭曲环的安装气环

16、的密封机理，扭曲环的安装 气环的截面形状有哪些气环的截面形状有哪些 浮式活塞销、半浮式活塞销浮式活塞销、半浮式活塞销第四节第四节 曲轴飞轮组曲轴飞轮组 功用功用: : a.a.活塞的往复运动变为旋转运动活塞的往复运动变为旋转运动 b.b.使曲轴运转均匀使曲轴运转均匀 组成组成: : 曲轴曲轴 扭转减震器扭转减震器 飞轮飞轮 飞轮壳飞轮壳 曲轴曲轴 功用功用: : a.a.接受传力，变为转矩；接受传力，变为转矩； b.b.驱动配气机构和其他辅助装置工作驱动配气机构和其他辅助装置工作 要求要求: : 足够的刚度和强度，重量轻，耐磨足够的刚度和强度，重量轻，耐磨 材料材料: : 优质中碳钢中碳合金钢

17、球墨铸铁优质中碳钢中碳合金钢球墨铸铁 结构结构1 1. .主轴颈主轴颈用于支撑用于支撑曲轴曲轴a.a.全支承曲轴全支承曲轴 两个主轴颈之间有一两个主轴颈之间有一个连杆轴颈个连杆轴颈 刚度好，负荷小，曲刚度好，负荷小，曲轴长，结构复杂轴长，结构复杂b.b.非全支承曲轴非全支承曲轴 主轴颈数少于或等于主轴颈数少于或等于连杆轴颈数连杆轴颈数2.2.连杆轴颈连杆轴颈用于连用于连接连杆接连杆a.a.连杆轴颈分布原则连杆轴颈分布原则 各缸工作间隔角相等各缸工作间隔角相等连续做功两缸间隔应连续做功两缸间隔应尽量远尽量远b. b. 连杆轴颈分布依据连杆轴颈分布依据 四缸机四缸机: :工作间隔角工作间隔角720

18、7200 0/4=180/4=1800 0 工作顺序：工作顺序：1 1243243 六缸机六缸机: :工作间隔角工作间隔角7207200 0/6=120/6=1200 0 工作顺序：工作顺序：1气缸缸数数目目气气缸缸排排列列工工作作顺顺序序四行程四缸机工作循环四行程四缸机工作循环四缸机四缸机: :工作间隔工作间隔7207200 0/ /4=1804=1800 0工作顺序：工作顺序：1 1243243（或（或13421342）1 1缸缸作功作功0 00 02 2缸缸压缩压缩0 00 0（进气（进气1801800 0）4 4缸缸进气进气0 00 0（排气（排气180180

19、0 0）3 3缸缸排气排气0 00 0（作功（作功1801800 0）1423四行程六缸机工作循环四行程六缸机工作循环六缸机六缸机: :工作间隔工作间隔7207200 0/6=120/6=1200 0工作顺序：工作顺序：1 153624536241 1缸缸作功作功0 00 05 5缸缸压缩压缩60600 03 3缸缸进气进气1201200 06 6缸缸进气进气0 00 0（排气（排气1801800 0）2 2缸缸排气排气60600 04 4缸缸作功作功1201200 01536243.3.曲轴臂曲轴臂连接连接主轴颈和连杆轴主轴颈和连杆轴颈颈4.4.平衡重平衡重平衡平衡曲轴转动时产生曲轴转动时产

20、生的离心力和力矩的离心力和力矩 492 492Q Q BJ2021 BJ2021 新新EQ61001EQ61001 采用了平衡重采用了平衡重5.5.前端轴前端轴用来安装止推垫圈、曲轴正时齿轮、用来安装止推垫圈、曲轴正时齿轮、 起动爪、挡油圈、皮带轮、扭转减震器起动爪、挡油圈、皮带轮、扭转减震器6.6.飞轮结合盘飞轮结合盘安装飞轮安装飞轮 曲轴限位曲轴限位1.单面合金止推垫圈单面合金止推垫圈 第一道主轴颈两侧，第一道主轴颈两侧，两片白金面分别朝外两片白金面分别朝外2.组合翻边止推垫圈组合翻边止推垫圈 依维柯依维柯扭转减振器扭转减振器 功用功用: : 降低曲轴扭转振幅，降低曲轴扭转振幅，防止曲轴共振防止曲轴共振 结构形式：结构形式： a.a.橡