曲柄连杆机构

null第二章 曲柄连杆机构第二章 曲柄连杆机构null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 null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null2、活塞连杆组： 由活塞、活塞环、活塞销和连杆------运动件null3、曲轴飞轮组：曲轴、飞轮 减振器null三、受力 曲柄连杆机构受的力主要有气压力P，往复惯性力Pj，旋转离心力Pc和摩擦力F。null1、  气压力：气压力P的集中力PP分解为侧压力NP和SP， SP分解为RP和TP，RP使曲轴主轴颈处受压，TP为周向产生转矩的力。(1)作功行程：侧压力NP向左，活塞的左侧面压向气缸壁，左侧磨损严重NPSPPRPTPnull(2)压缩行程：侧压力NP向右，活塞的右侧面压向气缸壁，左侧磨损严重null2、  往复惯性力Pj：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。Pjnull3、  离心惯性力PC：旋转机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，也引起发动机振动而传到机体外。Pcnull4、摩擦力F：指相互运动件之间的摩擦力，它是造成配合面磨损的根源。null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。null1、  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。 null2、  气缸的排列形式 （1）   直列式：多用于六缸以下的发动机。 （2）   V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。 （3）对置式：是V型的特殊形式。 null3、  曲轴箱的型式 （1）   平分式 定义：主轴承座孔中心线位于曲轴箱分开面上。 特点：刚度小，前后端呈半圆形，与油底壳接合面的密封较困难。 应用：中小型发动机。 null（2）   龙门式 定义：主轴承座孔中心线高于曲轴箱分开面。 特点：刚度较大，油底壳前后端为一平面，密封简单可靠。 应用：大中型发动机。 null（3）   隧道式 定义：主轴承座孔不分开。 特点：刚度最大，主轴承同轴度易保证，主轴承用滚动轴承。 应用：负荷较大的柴油机。 null二、油底壳 1.功用：贮存和冷却机油并封闭曲轴箱。 2.构造：（1）用薄钢板冲压而成。 （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。 （3）最低处有放油塞曲轴箱与油底壳之间有密封衬垫。 null三、气缸套 1.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。 null2.型式 （1）   干式缸套1~3mm 定义：其外表面不直接与冷却水接触。 特点： 1)壁厚较薄（1mm～3mm）； 2)与缸体承孔过盈配合； 3)不易漏水漏气。 null（2）   湿式缸套 定义：其外表面直接与冷却水接触。 特点： 1)壁厚较厚（5mm～9mm）； 2)散热效果好； 3)易漏水漏气； 4)易穴蚀 null定位： 1）径向：靠上下两个凸出的、与气缸体间为动配合的圆环带A和B。 2）轴向：利用缸套上部凸缘与缸体相应的台阶。null密封： 上部：缸套顶面高出缸体0.05mm～0.15mm，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，承受较大的压紧力。 1）下部：1～3个耐热耐油的橡胶密封圈。1）下部：1～3个耐热耐油的橡胶密封圈。null四、气缸盖 1、结构：气缸盖上有冷却水套、燃烧室、进排气门道、气门导管孔和进排气门座、火花塞孔（汽油机）或喷油器座孔。 null2、汽油机燃烧室（图2—13） （1）   盆形燃烧室：其特点为 1）  气门平行于气缸轴线； 2） 有挤气— 冷激面，可形成挤气涡流； 3）盆的形状狭窄，气门尺寸受限，换气质量较差，燃烧速度较低，CO和HC排放较高而NO的排放较低。nullnull（2）楔形燃烧室：其特点为 1）  气门斜置，气流导流较好，充气效率高； 2）  有挤气—冷激面，可形成挤气涡流； 燃烧速度较快，CO和HC排放较低而NO的排放稍高。 null（3）半球形燃烧室：其特点为 1)气门成横向V型排列，因此气门头部直径可以做得较大，换气好； 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。是高速发动机常用的燃烧室； 3)CO和HC排放最少，而NO的排放较高。 null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。null2.构造（图2—14） 金属—石棉垫：（见a、b）外包铜皮和钢片，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，以坚强导热）。 null （1）   金属骨架—石棉垫：以编织的钢丝网（图c）或有孔钢板（图d）为骨架，外覆石棉，只在缸口、水孔、油道口处用金属片包边。纯金属垫：（见图e）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。 纯金属垫：（见图e）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。 null 安装注意：金属皮的金属—石棉垫，缸口金属卷边一面应朝向易修整接触面或硬平面。因卷边一面会对与其接触的平面造成压痕变形。 null第三节 活塞连杆组 null组成：活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆轴承。 null一、活塞 （一）功用 1、与气缸盖、气缸壁等共同组成燃烧室； 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。 null（二）材料：汽车发动机活塞广泛采用铝合金。其特点为 1、质量小（约为铸铁活塞的50%～70%）； 2、导热性好（约为铸铁的三倍）； 3、热膨胀系数大。 null（三）组成（图2—16） 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null1、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：（图2—17） （1）   平顶：受热面积小，广泛采用。 （2）   凸顶：与半球形燃烧室配用。 （3）凹顶：高压缩比发动机为了防止碰撞气门，也可用凹坑的深度来调整压缩比。 null2、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。 null（四）活塞的变形及采取的相应 1、变形原因：热膨胀、侧压力和气体压力。 null2、变形规律 （1）活塞的热膨胀量大于气缸的膨胀量，使配缸间隙变小。因活塞温度高于气缸壁，且铝合金的膨胀系数大于铸铁； （2）活塞自上而下膨胀量由大而小。因温度上高下低，壁厚上厚下薄； （3）裙部周向近似椭圆形变化，长轴沿销座孔轴线方向。因销座处金属量多而膨胀量大，以及侧压力作用的结果。 null制造时变形后null3.结构措施 （1）   活塞纵断面制成上小下大的截锥形。 （2）   活塞横断面制成椭圆形，长轴垂直于销座孔轴线方向，即侧压力方向。 （3）   销座处凹陷0.5mm～1.0mm。null（4）   裙部开绝热—膨胀槽（“T”形或形槽），其中横槽叫绝槽，竖槽叫膨胀槽。（图2—24） null（5）采用双金属活塞：即在活塞裙部或销座内嵌铸入钢片，以减少裙部的膨胀量。 1） 恒范钢片式：活塞销座通过恒范钢片与裙部相连，而恒范钢片（含镍33%～36%）的膨胀系数仅为铝合金的十分之一。这样，使裙部膨胀量大为减少。（图2—25）null2） 自动调节式： 膨胀系数小的低碳钢片贴在销座铝层的内侧，依靠钢片的牵制作用，及钢片与铝壳之间的双金属效应来减小裙部侧压力方向的膨胀量。null3)筒形钢片式：浇铸时，将钢筒夹在铝合金中（图2—27），冷凝时钢筒内外侧的铝合金分别产生“收缩缝隙”和拉应力。工作时因要先消除“收缩缝隙”和拉应力而膨胀量减小。 null（五）偏置销座（图2—32） 1、定义：活塞销座朝向承受作功侧压力的一面（图示左侧）偏移1mm～2mm。 2、作用：减轻活塞换向时对气缸壁的敲击。 nullnullnull3、原理：因销座偏置，在接近上止点时，作用在活塞销座轴线以右的气体压力大于左边，使活塞倾斜，裙部下端提前换向。而活塞在越过上止点，侧压力反向时，活塞才以左下端接触处为支点，顶部向左转（不是平移），完成换向。null 可见偏置销座使活塞换向分成了两步，第一步是在气体压力较小时进行，且裙部弹性好，有缓冲作用；第二步虽气体压力大，但它是个渐变过程。为此，两步过渡使换向冲击力大为减弱。