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1、第二章第二章 曲柄曲柄(qbng)(qbng)连杆机构连杆机构2022-7-51第一页，共五十五页。第一节 概述(i sh)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 2022-7-52第二页，共五十五页。二、组成(z chn)：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2022-7-53第三页，共五十五页。2、活塞连杆(lin n)组：由活塞、活塞环、活塞销和连杆-运动件2022-7-54第四页，共五十五页。3、曲轴(qzhu)飞轮组：曲轴、飞轮 减振器2022-7-55第五页，共五十五页。三、受力分析(fnx)曲柄
2、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。PPjPCF2022-7-56第六页，共五十五页。1、 气压力(yl)：气压力(yl)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(q n)壁，左侧磨损严重NPSPPRPTP2022-7-57第七页，共五十五页。(2)压缩行程(xngchng)：侧压力NP向右，活塞的右侧面压向气缸壁，左侧磨损严重NPPSPRPTP2022-7-58第八页，共五十五页。2、 往复惯性力Pj：活塞在上半行程时，惯性力都向上，下
3、半行程时，惯性力都向下。在上下止点活塞运动方向改变(gibin)，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。Pj2022-7-59第九页，共五十五页。3、 离心(lxn)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。Pc2022-7-510第十页，共五十五页。4、摩擦力F：指相互运动件之间的摩擦力，它是造成配合(pih)表面磨损的根源。F2022-7-511第十一页，共五十五页。第二节 机体组机体组由气缸(q n)体、曲轴箱、油底壳、气缸(q n)套、气缸(q
4、 n)盖、气缸(q n)垫组成。2022-7-512第十二页，共五十五页。1、 构造气缸体内引导活塞做往复运动的圆筒就是(jish)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。 2022-7-513第十三页，共五十五页。2、 气缸的排列(pili)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。 2022-7-514第十四页，共五十五页。3、 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
5、密 封(mfng)较困难。 应用：中小型发动机。 2022-7-515第十五页，共五十五页。（2） 龙门式定义(dngy)：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。 2022-7-516第十六页，共五十五页。（3） 隧道式定义(dngy)：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。 2022-7-517第十七页，共五十五页。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(fngzh)汽车振动时油底壳油
6、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。 2022-7-518第十八页，共五十五页。三、气缸套1.目的：解决成本(chngbn)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。 2022-7-519第十九页，共五十五页。2.型式（1） 干式(n sh)缸套13mm 定义：其外表面不直接与冷却水接触。 特点：1 ) 壁 厚 较 薄 （ 1 m m 3mm）；2)与缸体承孔过盈配合；3)不易漏水漏气。 13mm2022-7-520第二十页，共五十五页。（2） 湿式缸套定
7、义：其外表面直接与冷却水接触(jich)。特点：1 )壁 厚 较厚（5mm9mm）；2)散热效果好；3)易漏水漏气；4)易穴蚀 59mm0.050.15mm2022-7-521第二十一页，共五十五页。定位：1）径向：靠上下两个凸出(t ch)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。0.050.15mmAB2022-7-522第二十二页，共五十五页。密封：上部：缸套顶面高出缸体0.05mm0.15mm，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(chngshu)较大的压紧力。0.050.15mm2022-7-523第二十三页，共五十
8、五页。1）下部(xi b)：13个耐热耐油的橡胶密封圈。2022-7-524第二十四页，共五十五页。四、气缸盖1、结构(jigu)：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。 2022-7-525第二十五页，共五十五页。2、汽油机燃烧室（图213）（1） 盆形燃烧室：其特点为1） 气门平行于气缸轴线(zhu xin)；2） 有挤气面，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。2022-7-526第二十六页，共五十五页。2022-7-527第二十七页，共五十五页。（2）楔形
9、燃烧室：其特点为1） 气门(qmn)斜置，气流导流较好，充气效率高；2） 有挤气面，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。 2022-7-528第二十八页，共五十五页。（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(zu ho)。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。 2022-7-529第二十九页，共五十五页。五、气缸垫1.作用：保证气缸体与气缸盖间的密封，防止( f n g z h )漏水、漏气、漏油。2022-7-
10、530第三十页，共五十五页。2.构造（图214）金属(jnsh)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）。 2022-7-531第三十一页，共五十五页。（1） 金属骨架(gji)石棉垫：以编织的钢丝网（图c）或有孔钢板（图d）为骨架(gji)，外覆石棉，只在缸口、水孔、油道口处用金属片包边。2022-7-532第三十二页，共五十五页。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(mu xi)强化发动机。 2022-7-533第三十三页，共五十五页。安装注意：金属皮的金属石棉垫，缸口金属卷边一面应朝
11、向易修整(xizhng)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。 2022-7-534第三十四页，共五十五页。第三节第三节 活塞活塞(husi)连杆组连杆组 2022-7-535第三十五页，共五十五页。组成：活塞(husi)、活塞(husi)环、活塞(husi)销、连杆、连杆轴承。 2022-7-536第三十六页，共五十五页。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(qt)压力，并将此力传给连杆，以推动曲轴旋转。 2022-7-537第三十七页，共五十五页。（二）材料：汽车发动机活塞广泛采用铝合金。其特点为1、质量(zhling)小（约为
12、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。 2022-7-538第三十八页，共五十五页。（三）组成（图216）根据其作用(zuyng)，活塞可分为顶部、环槽部、裙部和活塞销座四部分。销座2022-7-539第三十九页，共五十五页。1、顶部：是燃烧室的组成部分，用来(yn li)承受气体压力。汽油机活塞的顶部形状有：（图217）（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。 2022-7-540第四十页，共五十五页。2、活塞销座：用以安装(nzhung)活塞销。在销
13、座孔两端有卡环槽，用以安装(nzhung)卡环。 2022-7-541第四十一页，共五十五页。3活塞的变形(bin xng)及采取的相应措施1)变形原因：热膨胀、侧压力和气体压力。 2022-7-542第四十二页，共五十五页。2)变形(bin xng)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。 2022-7-543第四十三页，共五十五页。制造(zhzo)时变形(bi
14、n xng)后2022-7-544第四十四页，共五十五页。3.)结构措施（1） 活塞(husi)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0.5mm1.0mm。2022-7-545第四十五页，共五十五页。（4） 裙部开绝热膨胀槽（“T”形或形槽），其中(qzhng)横槽叫绝槽，竖槽叫膨胀槽。（图224）2022-7-546第四十六页，共五十五页。（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(tnggu)恒范钢片与裙部相连，而恒范钢片（含镍33%36%）的膨胀
15、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225）2022-7-547第四十七页，共五十五页。2） 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(qinzh)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。2022-7-548第四十八页，共五十五页。3)筒形钢片式：浇铸时，将钢筒夹在铝合金中（图227），冷凝时钢筒内外侧的铝合金分别(fnbi)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。 2022-7-549第四十九页，共五十五页。（五）偏置销座（图232）1、定义：活塞销座朝向(cho x
16、in)承受作功侧压力的一面（图示左侧）偏移1mm2mm。2、作用：减轻活塞换向时对气缸壁的敲击。 2022-7-550第五十页，共五十五页。2022-7-551第五十一页，共五十五页。2022-7-552第五十二页，共五十五页。3、原理：因销座偏置，在接近上止点时，作用(zuyng)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。2022-7-553第五十三页，共五十五页。 可见偏置销座使活塞(husi)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。 2022-7-554第五十四页，共五十五页。内容(nirng)总结第二章 曲柄连杆机构。3、 离心惯性力PC：旋转(xunzhun)机件的圆周运动产生离心惯性力，方向背离曲轴中心向外。（1） 直列式：多用于六缸以下的发动机。（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。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。燃烧速度较快，CO和HC排放较低而NO的排放稍高。3)CO和HC排放最少，而NO的排放较高。因温度上高下低，壁厚上厚下薄。54第五十五页，共五十五页。