曲軸連桿機(jī)構(gòu)

1、曲軸連桿機(jī)構(gòu)曲軸連桿機(jī)構(gòu)曲軸連桿機(jī)構(gòu)是發(fā)動機(jī)產(chǎn)生和輸出動力的主要機(jī) 構(gòu)，它由機(jī)體組，活塞連桿組和曲軸飛輪組三部分組成。一.機(jī)體組：由氣缸蓋，氣缸蓋襯墊，氣缸體，氣缸 套和油底殼組成。如圖：1. 氣缸蓋用來封閉氣缸，并與活塞頂面構(gòu)成燃燒室。2. 氣缸蓋襯墊安裝在氣缸體和氣缸蓋之間，用來密封氣缸， 防止漏氣，漏水。3. 氣缸體支承發(fā)動機(jī)的所有運動件和各種附件。 氣缸體內(nèi)設(shè) 有冷卻水道和潤滑滑道。氣缸體上部的圓柱形空腔稱為氣缸， 氣缸的光滑內(nèi)表面稱氣缸壁。作用是引導(dǎo)活塞往復(fù)運動。氣 缸體下部的空間為上曲軸箱用來安裝曲軸。4. 氣缸套是為了提高發(fā)動機(jī)的耐磨性和使用壽命，便于修理 和更換。分為干式和濕式

2、兩種。干式氣缸套表面不直接與冷 水接觸。壁厚較?。?mm-3mm ）;與剛體承孔過盈配合；不易漏水漏氣 4 強(qiáng)度和硬度大 .干式氣缸套的強(qiáng)度和剛度 都較好，但內(nèi)外表面都要精加工，工藝復(fù)雜散熱不良，而且 拆裝不方便。濕式氣缸套表面直接與冷水接觸。壁厚一般為 59mm 。濕式氣缸套散熱性能好， 冷卻均勻， 通常只需要加工內(nèi)表面， 拆裝比較方便，但容易漏水， 通常下部安裝有 13 道橡膠密 封圈。濕式氣缸套目前多應(yīng)用于柴油機(jī)上。如圖：干式氣缸套濕式氣缸套5. 油底殼是曲軸箱的下半部分，用以貯存發(fā)動機(jī)的潤滑油。二.活塞連桿組： 由活塞， 活塞環(huán)，活塞銷，連桿等零件組成。 如圖：1. 活塞：與氣缸蓋構(gòu)成

3、燃燒室，承受燃?xì)馀蛎泬毫Γㄟ^活 塞銷和連桿把動力傳遞給曲軸， 同連桿帶動完成進(jìn)氣， 壓縮， 排氣三個行程。如下圖：活塞主要由頂部，頭部和裙部組成。活塞頂部的形狀與選用燃燒室有關(guān)。汽油機(jī)活塞的 頭部一般采用平頂，其優(yōu)點是吸熱面積小，制造工藝簡單。 有些為了改變混合汽形成而采用凹頂，凹坑的大小還可以調(diào) 節(jié)發(fā)動機(jī)的壓縮比?；钊^部是活塞環(huán)槽以上部分。其作用有三：承受 氣體壓力，并傳給連桿；與活塞一起實現(xiàn)氣缸密封；將活塞 頂所吸收的熱量通過活塞環(huán)傳給氣缸壁。頭部切有若干道環(huán) 槽用以安裝活塞環(huán)，汽油機(jī)一般有 23 到環(huán)槽，上面 12 道用于氣環(huán)，下面一道用于安裝油環(huán)。油環(huán)槽底面上鉆有許 多徑向小孔，使

4、被油環(huán)所刮下來的多余的機(jī)油，經(jīng)過小孔流 回油底殼?；钊共渴侵缸杂铜h(huán)槽下端面起至活塞底面的部分。 其作用是為活塞在氣缸內(nèi)做往復(fù)運動導(dǎo)向何承受側(cè)壓力?；?塞工作時，燃燒氣體壓力作用在活塞的頂部，而活塞銷反力 作用在頭部的銷座孔處，由此產(chǎn)生的變形是裙部直徑沿活塞 銷座軸線方向增大 （受力變形） 。側(cè)壓力 N 使活塞裙部變形； 活塞銷座孔附近的金屬堆，受熱膨脹量大，致使裙部在受熱 變形時，活塞銷座孔方向的膨脹量大，裙部是橢圓。為了保 證在冷態(tài)的情況下活塞于氣缸壁的接觸，在活塞裙部有開槽。由于活塞沿軸線受熱和質(zhì)量分布不均勻，所以活塞作成一個 上小下大的近似圓錐形?；钊N座孔也是活塞的組成部分之一，它將

5、活塞頂部氣體作 用力經(jīng)活塞銷傳給連桿。銷座孔通常有肋片與活塞內(nèi)避相連， 以提高其剛度。銷座孔內(nèi)有安裝彈性卡環(huán)的卡環(huán)槽，卡環(huán)用 來防止活塞銷在工作中發(fā)生軸向串動。2. 活塞環(huán)：包括氣環(huán)和油環(huán)兩種。氣環(huán)：氣環(huán)的作用是保證活塞與氣缸壁間的密封， 防止高溫高壓燃?xì)膺M(jìn)入曲軸箱；同時還將活塞頂部的大部分 熱量傳導(dǎo)給氣缸壁，再由冷卻水或空氣帶走。氣環(huán)工作時受到氣缸中氣體的高溫高壓作用，其溫 度較高，而且在氣缸中高速運動，加上機(jī)油高溫變質(zhì)，潤滑 條件變壞，其磨損嚴(yán)重。氣環(huán)磨損失效后，發(fā)動機(jī)出現(xiàn)啟動 困難、功率不足、曲軸箱壓力升高、機(jī)油損耗量大、排氣冒 黑煙，活塞邊面積碳嚴(yán)重。由于氣缸的磨損不均勻性，使其變成錐

6、度和橢圓性， 活塞在其中往復(fù)運動，沿頸向產(chǎn)生一張一縮的運動，使環(huán)受 彎曲應(yīng)力而容易折斷，造成發(fā)動機(jī)卡死，拉缸、發(fā)動機(jī)不工 作。氣環(huán)一般是用合金鑄鐵鑄造的。第一道氣環(huán)的工作 表面一般鍍有多孔鉻。 （多孔鉻的硬度高，能儲存少量的機(jī)油），其它一般鍍錫或磷化，改善磨合性能。氣環(huán)上有一切口，且自由狀態(tài)不是圓形，其尺寸比 氣缸的內(nèi)徑大，所以它隨活塞一起裝入氣缸后，便產(chǎn)生彈力 而緊貼氣缸壁，使燃?xì)獠荒芡ㄟ^環(huán)與氣缸壁的接觸面的間隙 切口一般是 0.25-0.8mm 。油環(huán)：主要是刮油、布油和輔助密封作用。油環(huán)用 來刮除氣缸壁上多余的機(jī)油，并在氣缸壁上鋪涂一層均勻機(jī) 油膜，這樣即可以防止機(jī)油串入燃燒室積炭，又可

7、以減小活 塞與氣缸的磨損與摩擦阻力。油環(huán)分為普通油環(huán)和組合油環(huán)。普通油環(huán)一般是由 鑄鐵作成的，其外圓中間切有一道凹槽，在凹槽的底部加工 有許多排油孔。組合油環(huán)由刮油片和兩個彈性襯環(huán)組合而成 的。軸向襯環(huán)夾裝在第二第三刮油片之間。3. 活塞銷： 是連接活塞與連桿小端， 將活塞承受的氣體的作 用力傳遞給連桿。 活塞銷為中空的圓柱體， 一般采用低碳鋼、 低碳合金鋼滲碳淬火或用 45 號中碳鋼高頻淬火。根據(jù)活塞銷的固定方式的不同，可分為全浮式或半 浮式兩種?；钊N與活塞銷座孔的連接配合一般多采用“全浮 式”，即在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)運過程中， 活塞銷不僅可以在連桿小頭襯 套孔內(nèi)，還可以在銷座孔內(nèi)緩慢地轉(zhuǎn)動，以使活

8、塞銷各部分 的磨損比較均勻。4. 連桿：是連接活塞和曲軸，把活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S 的旋轉(zhuǎn)運動， 并將活塞承受的力傳給曲軸。 連桿一般由小頭、 桿身和大頭三部分組成。連桿一般由中碳鋼或合金鋼彈壓而 成。連桿小端與活塞銷相連，工作時與銷之間有相對運 動，小頭孔中有襯套（青銅） 。在連桿的小端和襯套上鉆有 小孔（油道），用來潤滑小端和活塞銷。連桿桿身通常作成工字型斷面，以求增加其強(qiáng)度和 剛度。在其中間有油潤滑油道。連桿大頭與曲軸的曲柄銷相連，大頭一般作剖分式 的，被分開的部分稱為連桿蓋，接特制的連桿螺栓緊固在連 桿的大頭上。連桿蓋與連桿大頭是組合搪孔，為了防止裝配 錯誤，在同一側(cè)有配對記號。大頭

9、孔表面有很高的光潔度， 以便與連桿軸瓦緊密貼合。連桿大頭還銑有定位坑，連桿的 大端還有油孔。連桿大頭按剖分面可分為平切口和斜切口兩種 般汽油機(jī)連桿大頭的直徑小于氣缸的直徑，采用平切口；柴 油機(jī)受力大，其大頭直徑較大，超過氣缸的直徑，采用斜切 口，一般與連桿軸線成 3060 C夾角。連桿螺栓是經(jīng)常受交 變應(yīng)力作用的重要零件，安裝時，必須牢固可靠，要符合工 廠規(guī)定的擰緊力矩，分 23 次擰緊。三.曲軸飛輪組曲軸飛輪組由曲軸、 飛輪、皮帶輪、 正式齒輪 （或鏈輪）等組成。如下圖：1.曲軸 :在做功行程中把活塞連桿組傳來的推力轉(zhuǎn)變?yōu)?扭矩對外輸出，經(jīng)飛輪傳給傳動裝置，帶動配氣機(jī)構(gòu)，機(jī)油 泵，風(fēng)扇，水泵

10、，發(fā)電機(jī)，空氣壓縮機(jī)等附屬裝置工作。曲 軸大多采用優(yōu)質(zhì)中碳鋼或中合金碳鋼。有的采用球墨鑄鐵。 曲軸包括前端軸、主軸頸、連桿軸頸、曲柄（曲軸臂） 、平 衡重、后端軸等，一個連桿軸頸和它兩端的曲柄及主軸頸構(gòu) 成一個曲拐。 曲軸上有貫穿主軸頸、 曲柄和連桿軸頸的油道， 以便潤滑主軸頸和連桿軸頸。主軸頸：安裝在曲軸箱上的主軸承座內(nèi)，下方用主軸 承蓋支承。是曲軸的支承部分。每個連桿軸頸兩邊都有一個 主軸頸者，稱為全支承曲軸；主軸頸數(shù)等于或少于連桿軸頸 數(shù)者稱為非全支承曲軸。連桿軸頸：用來安裝連桿大頭。氣缸直列式發(fā)動機(jī)，連 桿軸頸數(shù)與氣缸數(shù)相同。曲柄（曲軸臂）：曲柄是用來連接主軸頸和連桿軸頸的。 平衡重

11、：是平衡各機(jī)件產(chǎn)生的離心慣性力及其力矩。 前端軸與后端軸：前端軸用來安裝正時齒輪、皮帶 輪及起動爪等；后端軸有凸緣盤，用來安裝飛輪。前后端的 密封：曲軸前后端都伸出曲軸箱，為了防止?jié)櫥脱剌S頸流 出，在曲軸前后都設(shè)有防漏裝置。 常用的防漏裝置有擋油盤、 填料油封、自緊油封、回油螺紋等。曲拐的布置（1 ） 布置原則1 ） 使各缸作功間隔角盡量相等。 對直列多缸四沖程發(fā)動機(jī)， 作功間隔角為 720 度/缸數(shù)。2） 連續(xù)作功的兩缸相隔盡量遠(yuǎn)，減少主軸承連續(xù)載荷和避 免相鄰兩缸進(jìn)氣門同時開啟的搶氣現(xiàn)象。3） V 型發(fā)動機(jī)左右兩排氣缸盡量交替作功（2 ） 常用曲拐布置1） 直列四沖程四缸發(fā)動機(jī)：曲拐對稱布置于同一平面內(nèi)。 相鄰作功氣缸的曲拐夾角為 720 度 /4=180 度。發(fā)動機(jī)工作 順序有 1 342 和 124 3 兩種。2）直列四沖程六缸發(fā)動機(jī)：曲拐對稱布置于三個平面內(nèi)。 相鄰作功氣缸的曲拐夾角為 720 度 /6=120 度。發(fā)動機(jī)工作 順序有 1