第3章曲柄連桿機(jī)構(gòu)

1、第第3章章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu) 3.1 概述概述曲柄連桿機(jī)構(gòu)是在高壓下作變速運(yùn)動(dòng)，受力情況復(fù)雜。其中有氣體作用力、運(yùn)動(dòng)質(zhì)量慣性力、摩擦力以及外界阻力等。氣體作用力氣體作用力-在每個(gè)工作循環(huán)的四個(gè)行程中，氣體壓力始終存在 (進(jìn)氣、排氣氣體壓力較小;作功、壓縮兩行程中氣體作用力較大）。往復(fù)慣性力與離心力往復(fù)慣性力與離心力-往復(fù)運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)運(yùn)動(dòng)速度變化時(shí)，就要產(chǎn)生住復(fù)慣性力。物體繞某一中心作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生離心力。這兩種力在曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)中部是存在的。摩擦力摩擦力-是任何一對(duì)互相壓緊并作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件表面之間必定存在的力，其最大值決定于上述各種力對(duì)摩擦面形成的正壓力和摩擦系數(shù)。3.1

2、 氣缸體與氣缸蓋氣缸體與氣缸蓋1、氣缸體、氣缸體水冷發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體：水冷發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體：一般式氣缸體一般式氣缸體-發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸軸線與氣缸體下表面在同一平面上（便于機(jī)械加工）。龍門式氣缸體龍門式氣缸體-發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體下表面移至曲軸軸線以下(剛度和強(qiáng)度較好，工藝性較差)。隧道式氣缸體隧道式氣缸體-留有滾動(dòng)主軸承支承的組合式曲軸的安裝孔（結(jié)構(gòu)剛度比龍門式的更高）。 V型型發(fā)發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)氣氣缸缸體體風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體：風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體： 用空氣冷卻，在氣缸體和氣缸蓋外表面鑄有許多散熱片，以增加散熱面積，保證散熱充分。 發(fā)動(dòng)機(jī)的排列型式：發(fā)動(dòng)機(jī)的排列型式： 水水平平對(duì)對(duì)置置發(fā)發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)V型發(fā)動(dòng)機(jī)型發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸：氣缸

3、： 氣缸工作表面由于經(jīng)常與高溫、高壓的燃?xì)庀嘟佑|，且有活塞在其中作高速往復(fù)運(yùn)動(dòng) （材料、冷卻）。 水冷式氣缸套水冷式氣缸套有干式和濕式兩種： 干缸套干缸套-不直接與冷卻水接觸，壁厚一般為l一3mm。 濕缸套濕缸套-直接與冷卻水接觸，壁厚一般為59mm。 發(fā)發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)型型式式氣氣缸缸體體1氣氣缸缸體體2氣氣缸缸套套2、氣缸蓋與氣缸襯墊、氣缸蓋與氣缸襯墊（1）氣缸蓋）氣缸蓋氣缸蓋的主要功用是封閉氣缸上部，并與活塞頂部氣缸蓋的主要功用是封閉氣缸上部，并與活塞頂部和氣缸壁一起形成燃燒室。和氣缸壁一起形成燃燒室。氣缸蓋內(nèi)部也有冷卻水套，其端面上的冷卻水孔與氣缸蓋內(nèi)部也有冷卻水套，其端面上的冷卻水孔與氣缸

4、體的冷卻水孔相通，以便利用循環(huán)水來(lái)冷卻氣缸體的冷卻水孔相通，以便利用循環(huán)水來(lái)冷卻燃燒室等高溫部分。燃燒室等高溫部分。發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋上應(yīng)有進(jìn)、排氣門座及氣門導(dǎo)管孔發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋上應(yīng)有進(jìn)、排氣門座及氣門導(dǎo)管孔和進(jìn)、排氣通道等。和進(jìn)、排氣通道等。氣缸蓋形狀復(fù)雜，一般采用灰鑄鐵或合金鑄鐵，少氣缸蓋形狀復(fù)雜，一般采用灰鑄鐵或合金鑄鐵，少數(shù)用鋁合金鑄造。數(shù)用鋁合金鑄造。 單體氣缸蓋單體氣缸蓋-在多缸發(fā)動(dòng)機(jī)中的一列中，只覆蓋一個(gè)氣缸的氣缸蓋。缸徑較大的發(fā)動(dòng)機(jī)常采用。整體氣缸蓋整體氣缸蓋-能覆蓋全部氣缸的氣缸蓋?？梢钥s短氣缸中心距和發(fā)動(dòng)機(jī)的總長(zhǎng)度，其缺點(diǎn)是剛性較差，在受熱和受力后容易變形而影響密封；損壞時(shí)須整

5、個(gè)更換。多用于發(fā)動(dòng)機(jī)缸徑小于105mm的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上。塊狀氣缸蓋塊狀氣缸蓋-能覆蓋部分(兩個(gè)以上)氣缸蓋。缸徑較大的發(fā)動(dòng)機(jī)常采用。 氣氣缸缸蓋蓋汽油機(jī)燃燒室形狀：汽油機(jī)燃燒室形狀： 1)、楔形燃燒室：結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、緊湊。在壓縮終、楔形燃燒室：結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、緊湊。在壓縮終了時(shí)能形成擠氣渦流（紅旗轎車、了時(shí)能形成擠氣渦流（紅旗轎車、CA1091型型貨車）。貨車）。2)、盆形燃燒室：結(jié)構(gòu)也較簡(jiǎn)單、緊湊（北京、盆形燃燒室：結(jié)構(gòu)也較簡(jiǎn)單、緊湊（北京492QG）。）。3)、半球形燃燒室：結(jié)構(gòu)較前兩種更緊湊。但因半球形燃燒室：結(jié)構(gòu)較前兩種更緊湊。但因進(jìn)排氣門分別置于缸蓋兩側(cè)，故使配氣機(jī)構(gòu)比進(jìn)排氣門分別置于缸蓋兩

6、側(cè)，故使配氣機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜。但由于其散熱面積小有利于促進(jìn)燃較復(fù)雜。但由于其散熱面積小有利于促進(jìn)燃料的完全燃燒和減少排氣中有害氣體，對(duì)排氣料的完全燃燒和減少排氣中有害氣體，對(duì)排氣凈化有利。凈化有利。 氣氣缸缸蓋蓋與與燃燃燒燒室室燃燃燒燒室室及及進(jìn)進(jìn)氣氣方方式式缸缸蓋蓋與與氣氣道道（2）氣缸蓋襯墊）氣缸蓋襯墊置于氣缸蓋與氣缸體之間，以保證燃燒室的密封。其應(yīng)滿足的置于氣缸蓋與氣缸體之間，以保證燃燒室的密封。其應(yīng)滿足的要求：要求： 1) 在高溫高壓燃?xì)庾饔孟掠凶銐虻膹?qiáng)度，不易損壞；在高溫高壓燃?xì)庾饔孟掠凶銐虻膹?qiáng)度，不易損壞； 2) 耐熱和耐腐蝕。耐熱和耐腐蝕。 3) 有彈性，能補(bǔ)償接合面的不平度，以保證

7、密封；有彈性，能補(bǔ)償接合面的不平度，以保證密封； 4) 拆裝方便，能重復(fù)使用，壽命長(zhǎng)。拆裝方便，能重復(fù)使用，壽命長(zhǎng)。金屬一石棉材料金屬一石棉材料-石棉中間夾有金屬絲或金屬屑，且外覆銅石棉中間夾有金屬絲或金屬屑，且外覆銅皮或鋼皮。水孔和燃燒室孔周圍另用鑲邊增強(qiáng)，以防被高溫皮或鋼皮。水孔和燃燒室孔周圍另用鑲邊增強(qiáng)，以防被高溫燃?xì)鉄?。安裝氣缸蓋襯墊時(shí)，應(yīng)注意把光滑的一面朝氣缸燃?xì)鉄?。安裝氣缸蓋襯墊時(shí)，應(yīng)注意把光滑的一面朝氣缸體，否則容易被氣體沖壞。體，否則容易被氣體沖壞。金屬片作為襯墊的材料（強(qiáng)化的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)）金屬片作為襯墊的材料（強(qiáng)化的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)）膨脹石墨作為襯墊的材料（研究中）膨脹石墨作為襯

8、墊的材料（研究中） 氣氣缸缸蓋蓋襯襯墊墊的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)1)復(fù)合型氣缸墊復(fù)合型氣缸墊金屬石棉型金屬石棉型-稱作夾鋼石棉墊。在復(fù)合型氣缸墊中用得最多。由于石棉是致癌性物質(zhì)，現(xiàn)在都改為用膨脹石墨、纖維系作為壓縮材料。這種材料壓緊厚度為1.2mm2.0mm，有很好的彈性和耐熱性，并能重復(fù)使用。鋼絲輻板型氣缸墊鋼絲輻板型氣缸墊-其壓縮材料是用石棉橡膠系，芯骨用金屬網(wǎng)。由于接觸面小，壓縮性好。金屬石墨型氣缸墊金屬石墨型氣缸墊-其基本結(jié)構(gòu)與金屬石棉型氣缸墊一樣，只是壓縮材料系采用膨脹石墨，其耐熱性和密封性較好。2)金屬型氣缸墊金屬型氣缸墊-利用金屬的彈性進(jìn)行密封的，故受壓后復(fù)原性以及耐熱性良好。這種墊是采用單

9、塊光整冷軋低碳鋼板沖制而成。在需要密封的氣缸孔、水孔及油孔周圍，沖壓出一定高度的凸紋、利用凸紋受壓后的彈性變形來(lái)實(shí)現(xiàn)密封。氣缸蓋的緊固：擰緊螺栓時(shí)，必須按由中央對(duì)稱地氣缸蓋的緊固：擰緊螺栓時(shí)，必須按由中央對(duì)稱地向四周擴(kuò)展的順序分幾次進(jìn)行。向四周擴(kuò)展的順序分幾次進(jìn)行。最后一次要用扭力扳手按工廠規(guī)定的擰緊力矩值擰最后一次要用扭力扳手按工廠規(guī)定的擰緊力矩值擰緊（氣缸蓋由鋁合金制成，在發(fā)動(dòng)機(jī)冷的狀態(tài)下緊（氣缸蓋由鋁合金制成，在發(fā)動(dòng)機(jī)冷的狀態(tài)下擰緊；鑄鐵氣缸蓋則在發(fā)動(dòng)機(jī)熱時(shí)最后擰緊）擰緊；鑄鐵氣缸蓋則在發(fā)動(dòng)機(jī)熱時(shí)最后擰緊）。 密密封封墊墊3、油底殼、油底殼油底殼的主要功用是貯存機(jī)油并封閉曲軸箱。材料：材

10、料：薄鋼板沖壓容積：容積：發(fā)動(dòng)機(jī)的總體布置和機(jī)油的容量散熱：散熱：機(jī)油泵能經(jīng)常吸油：機(jī)油泵能經(jīng)常吸油：局部凹陷擋油板擋油板：防止油面波動(dòng)過(guò)大。放油塞：放油塞：油底殼底部，有的放油塞是磁性的。 油油底底殼殼4、發(fā)動(dòng)機(jī)的支承、發(fā)動(dòng)機(jī)的支承發(fā)動(dòng)機(jī)一般通過(guò)氣缸體和飛輪殼或變速器殼上的支撐發(fā)動(dòng)機(jī)一般通過(guò)氣缸體和飛輪殼或變速器殼上的支撐支承在車架上。支承在車架上。 發(fā)動(dòng)機(jī)的彈性支承，是為了消除在汽車行駛中車架的發(fā)動(dòng)機(jī)的彈性支承，是為了消除在汽車行駛中車架的扭轉(zhuǎn)變形對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響，以及減少傳給底盤和乘扭轉(zhuǎn)變形對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響，以及減少傳給底盤和乘員的振動(dòng)和噪聲。員的振動(dòng)和噪聲。彈性支承的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)彈性支承的

11、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)(特別在工作不穩(wěn)定，如低特別在工作不穩(wěn)定，如低轉(zhuǎn)速或超載荷時(shí)轉(zhuǎn)速或超載荷時(shí))，可能發(fā)生橫向角振動(dòng)，與發(fā)動(dòng)，可能發(fā)生橫向角振動(dòng)，與發(fā)動(dòng)機(jī)相連的各種管子和桿子等的結(jié)構(gòu)要考慮發(fā)動(dòng)機(jī)振機(jī)相連的各種管子和桿子等的結(jié)構(gòu)要考慮發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)對(duì)它的影響（如采用軟管）。動(dòng)對(duì)它的影響（如采用軟管）。 3.2 活塞連桿組活塞連桿組活塞連桿組由活塞、活塞活塞連桿組由活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿等機(jī)環(huán)、活塞銷、連桿等機(jī)件組成。件組成。1、 活塞活塞活塞的主要作用是承受氣缸中氣體壓力所造成的作用力，活塞的主要作用是承受氣缸中氣體壓力所造成的作用力，并將此力通過(guò)活塞銷傳給連桿以推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。活塞頂并將此力通過(guò)活塞銷傳

12、給連桿以推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)?；钊敳窟€與氣缸蓋氣缸壁共同組成燃燒室。活塞的基本構(gòu)造部還與氣缸蓋氣缸壁共同組成燃燒室?；钊幕緲?gòu)造可分頂部、頭部和裙部三部分。可分頂部、頭部和裙部三部分。 活塞工作環(huán)境：活塞工作環(huán)境：高溫度：頂部直接與高溫燃?xì)猓ㄟ_(dá)高溫度：頂部直接與高溫燃?xì)猓ㄟ_(dá)2500K以上）接觸，活塞的以上）接觸，活塞的溫度也很高（達(dá)溫度也很高（達(dá)600700K）。）。高溫高溫-活塞的機(jī)械強(qiáng)度下降活塞的機(jī)械強(qiáng)度下降-熱膨脹量增大熱膨脹量增大-容易破壞活塞與其相關(guān)零件的配合。容易破壞活塞與其相關(guān)零件的配合。高壓力：在作功行程時(shí)，活塞頂部承受著燃?xì)獾膸_擊性的高高壓力：在作功行程時(shí)，活塞頂部承受著燃?xì)獾?/p>

13、帶沖擊性的高壓力（汽油機(jī)壓力（汽油機(jī)35Mpa，柴油機(jī)柴油機(jī)69Mpa）。）。高壓導(dǎo)致活塞的高壓導(dǎo)致活塞的側(cè)壓力大，加速活塞外表面的磨損，也容易引起活塞變形。側(cè)壓力大，加速活塞外表面的磨損，也容易引起活塞變形。慣性力：慣性力： 活塞在氣缸中高速運(yùn)動(dòng)（汽油機(jī)的轉(zhuǎn)速為活塞在氣缸中高速運(yùn)動(dòng)（汽油機(jī)的轉(zhuǎn)速為40006000rmin，活塞的平均速度可達(dá)活塞的平均速度可達(dá)812ms），），產(chǎn)生很大的慣性產(chǎn)生很大的慣性力力-曲柄連桿機(jī)構(gòu)的各零件和軸承承受附加的載荷。曲柄連桿機(jī)構(gòu)的各零件和軸承承受附加的載荷。熱應(yīng)力：活塞承受的氣壓力和慣性力是呈周期性變化的。要求熱應(yīng)力：活塞承受的氣壓力和慣性力是呈周期性變化的

14、。要求活塞質(zhì)量小，熱膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱性好和耐磨?；钊|(zhì)量小，熱膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱性好和耐磨。 活塞材料：鋁合金、高級(jí)鑄鐵、耐熱鋼。活塞材料：鋁合金、高級(jí)鑄鐵、耐熱鋼。 鋁合金活塞：鋁合金活塞：具有質(zhì)量小具有質(zhì)量小(約為同樣結(jié)構(gòu)的鑄鐵活塞的約為同樣結(jié)構(gòu)的鑄鐵活塞的50一一70)，導(dǎo)熱性好，導(dǎo)熱性好(約為鑄鐵的約為鑄鐵的3倍倍)的優(yōu)點(diǎn)。的優(yōu)點(diǎn)。 缺點(diǎn)是熱膨脹系數(shù)較大，在溫度升高時(shí)，強(qiáng)度和缺點(diǎn)是熱膨脹系數(shù)較大，在溫度升高時(shí)，強(qiáng)度和硬度下降較快（結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)械加工、熱處理硬度下降較快（結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)械加工、熱處理上加以彌補(bǔ)）。鋁活塞的成型方法有鑄造、鍛上加以彌補(bǔ)）。鋁活塞的成型方法有鑄造、鍛造和液態(tài)模鍛（

15、高壓擠壓）等幾種。造和液態(tài)模鍛（高壓擠壓）等幾種。 活塞頂部活塞頂部汽油機(jī)活塞頂部多采用平頂，其優(yōu)點(diǎn)是吸熱面積小，制造工汽油機(jī)活塞頂部多采用平頂，其優(yōu)點(diǎn)是吸熱面積小，制造工藝簡(jiǎn)單。有些汽油機(jī)為了改善混合氣形成和燃燒而采用凹藝簡(jiǎn)單。有些汽油機(jī)為了改善混合氣形成和燃燒而采用凹頂活塞；二沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)采用凸頂活塞；柴油機(jī)的活塞頂活塞；二沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)采用凸頂活塞；柴油機(jī)的活塞頂部常常設(shè)有各種各樣的凹坑，位置和大小都必須與柴油頂部常常設(shè)有各種各樣的凹坑，位置和大小都必須與柴油機(jī)混合氣的形成或與燃燒要求相適應(yīng)。機(jī)混合氣的形成或與燃燒要求相適應(yīng)。 活塞頭部活塞頭部活塞頭部是活塞環(huán)槽以上的部分。其主要作用有

16、三：活塞頭部是活塞環(huán)槽以上的部分。其主要作用有三：承受氣體壓力，并傳給連桿，承受氣體壓力，并傳給連桿，與活塞環(huán)一起實(shí)現(xiàn)氣缸的密封；與活塞環(huán)一起實(shí)現(xiàn)氣缸的密封；將活塞頂所吸收的熱量通過(guò)活塞環(huán)（氣環(huán)、油環(huán)）傳導(dǎo)到將活塞頂所吸收的熱量通過(guò)活塞環(huán)（氣環(huán)、油環(huán)）傳導(dǎo)到氣缸壁上。氣缸壁上?；钊^部較厚活塞頭部較厚-熱量從活塞頂經(jīng)活塞環(huán)傳給氣缸的冷卻壁面熱量從活塞頂經(jīng)活塞環(huán)傳給氣缸的冷卻壁面上上-防止活塞項(xiàng)溫度過(guò)高。防止活塞項(xiàng)溫度過(guò)高。有的發(fā)動(dòng)機(jī)活塞在第一道環(huán)槽上面，切出一道較環(huán)槽窄的隔有的發(fā)動(dòng)機(jī)活塞在第一道環(huán)槽上面，切出一道較環(huán)槽窄的隔熱槽，它的作用是隔斷從活塞頂部流下來(lái)的部分熱流通路，熱槽，它的作用是隔

17、斷從活塞頂部流下來(lái)的部分熱流通路，迫使熱流方向折轉(zhuǎn)，把原來(lái)應(yīng)由第一道活塞環(huán)散走的熱量，迫使熱流方向折轉(zhuǎn)，把原來(lái)應(yīng)由第一道活塞環(huán)散走的熱量，分散給第二、三環(huán)，以消除第一環(huán)過(guò)熱后產(chǎn)生積炭和卡死分散給第二、三環(huán)，以消除第一環(huán)過(guò)熱后產(chǎn)生積炭和卡死在環(huán)槽中的可能性。在環(huán)槽中的可能性。 活塞環(huán)槽的磨損?；钊h(huán)槽的磨損常常是限制活塞使常是限制活塞使用壽命的一個(gè)重用壽命的一個(gè)重要因素。要因素。鋁臺(tái)金活塞環(huán)槽部鋁臺(tái)金活塞環(huán)槽部位鑄入采用耐熱位鑄入采用耐熱材料制造的環(huán)槽材料制造的環(huán)槽護(hù)圈，采用奧氏護(hù)圈，采用奧氏體鑄鐵護(hù)圈后，體鑄鐵護(hù)圈后，環(huán)槽的壽命可以環(huán)槽的壽命可以提高提高310倍倍 活塞裙部活塞裙部 是指自油環(huán)

18、槽下端面起至活塞底面的部分。其作是指自油環(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)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向和承受側(cè)壓力。用是為活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向和承受側(cè)壓力。燃燒氣體壓力燃燒氣體壓力P均布作用、側(cè)壓力均布作用、側(cè)壓力N的作用、活塞銷座附近的作用、活塞銷座附近的金屬堆積。使得其裙部斷面變成長(zhǎng)軸在活塞銷方向上的的金屬堆積。使得其裙部斷面變成長(zhǎng)軸在活塞銷方向上的橢圓。預(yù)先在冷態(tài)下把活塞加工成其裙部斷面為長(zhǎng)軸垂直橢圓。預(yù)先在冷態(tài)下把活塞加工成其裙部斷面為長(zhǎng)軸垂直于活塞銷方向的橢圓形。于活塞銷方向的橢圓形。 由于活塞沿軸線方向溫度分布和質(zhì)量分布都不均勻，各個(gè)斷由于活塞沿軸線方向溫度分布和質(zhì)量分布

19、都不均勻，各個(gè)斷面的熱膨脹量是上大下小，必須事先把活塞做成直徑上小面的熱膨脹量是上大下小，必須事先把活塞做成直徑上小下大的近似圓錐形。下大的近似圓錐形。 有的汽油機(jī)活塞，還開有有的汽油機(jī)活塞，還開有“T”形或形或“”形槽。形槽。橫槽：切斷從活塞頭部向裙部傳輸熱流的部分通道。橫槽：切斷從活塞頭部向裙部傳輸熱流的部分通道。縱槽：使裙部具有彈性，從而使冷態(tài)下的裝配間隙得縱槽：使裙部具有彈性，從而使冷態(tài)下的裝配間隙得以盡可能小，而在熱態(tài)下又因切槽的補(bǔ)償作用以盡可能小，而在熱態(tài)下又因切槽的補(bǔ)償作用。有的汽油機(jī)活塞在活塞有的汽油機(jī)活塞在活塞銷座中鑲鑄進(jìn)熱膨脹銷座中鑲鑄進(jìn)熱膨脹系 數(shù) 低 的系 數(shù) 低 的

20、“ 恒 范 鋼恒 范 鋼片片”1(含鎳含鎳33一一36，線膨脹系數(shù)約為，線膨脹系數(shù)約為鑄鋁合金的鑄鋁合金的110)以以牽制裙部的熱膨脹。牽制裙部的熱膨脹。 隨著柴油機(jī)強(qiáng)化程隨著柴油機(jī)強(qiáng)化程度的不斷提高，度的不斷提高，（機(jī)械負(fù)荷、熱（機(jī)械負(fù)荷、熱負(fù)荷）負(fù)荷）- 油冷活塞。油冷活塞。 活塞銷座活塞銷座-是將活塞頂部氣體作用經(jīng)活塞銷傳給連桿。銷座銷座通常有肋片與活塞內(nèi)壁相連，以提高其剛度。銷座孔內(nèi)有安放彈性卡環(huán)的卡卡環(huán)槽環(huán)槽 活塞銷的安裝位置活塞銷的安裝位置如果活塞銷對(duì)中布置-則當(dāng)活塞越過(guò)上死點(diǎn)時(shí)側(cè)壓力的作用方向改變-活塞敲擊氣缸壁面產(chǎn)生噪聲。如果把活塞銷偏移布置（在作功行程中受側(cè)向力的一面偏移了1

21、2mm）-活塞較平順地從壓向氣缸的一面過(guò)渡到壓向另一面-可以減輕活塞“敲缸”，減小噪聲-帶來(lái)活塞裙部?jī)啥说募饨秦?fù)荷增大-拖板式裙部的活塞。活活塞塞1活活塞塞2、 活塞環(huán)活塞環(huán)活塞環(huán)包括氣環(huán)、油環(huán)兩種?；钊h(huán)包括氣環(huán)、油環(huán)兩種。 活塞環(huán)工作環(huán)境：活塞環(huán)工作環(huán)境：受到氣缸中高溫受到氣缸中高溫(第一環(huán)溫度達(dá)第一環(huán)溫度達(dá)600K)、高壓燃?xì)飧邏喝細(xì)獾淖饔谩５淖饔?。另外由于氣缸壁的錐度和橢圓度，活塞環(huán)隨同活另外由于氣缸壁的錐度和橢圓度，活塞環(huán)隨同活塞在氣缸中作高速住復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，沿徑向會(huì)產(chǎn)生塞在氣缸中作高速住復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，沿徑向會(huì)產(chǎn)生一張一縮的運(yùn)動(dòng)，使環(huán)受到交變彎曲應(yīng)力作用。一張一縮的運(yùn)動(dòng)，使環(huán)受到交變彎曲應(yīng)力

22、作用。 氣環(huán)氣環(huán)-是保證活塞與氣缸壁間的密封，防止氣缸中的高溫、高壓燃?xì)獯罅柯┤肭S箱，同時(shí)還將活塞頂部的大部分熱量傳導(dǎo)到氣缸壁，再由冷卻水或空氣帶走。密封密封-導(dǎo)熱的前提，如果氣環(huán)密封性能不好，高溫燃?xì)鈱⒅苯訌臍猸h(huán)外圓表面漏入曲軸箱，此時(shí)氣環(huán)和氣缸貼合導(dǎo)熱性下降，氣環(huán)外圓表面還接受附加的熱量，最后必將導(dǎo)致活塞和氣環(huán)繞壞。油環(huán)油環(huán)-除氣缸壁上多余的機(jī)油，并在氣缸壁上鋪涂一層均勻的機(jī)油膜。既防止機(jī)油竄入氣缸燃燒，又可以減小活塞、活塞環(huán)與氣缸的磨損和摩擦阻力。 活塞環(huán)失效的后果：活塞環(huán)失效的后果：在高溫、高壓、高速以及潤(rùn)滑困難的條件下工作在高溫、高壓、高速以及潤(rùn)滑困難的條件下工作的活塞環(huán)是發(fā)動(dòng)機(jī)所

23、有零件中工作壽命最短的。的活塞環(huán)是發(fā)動(dòng)機(jī)所有零件中工作壽命最短的?；钊h(huán)失效活塞環(huán)失效-發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)困難發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)困難-功率不足功率不足-曲軸曲軸箱壓力升高箱壓力升高-通風(fēng)系統(tǒng)嚴(yán)重冒煙通風(fēng)系統(tǒng)嚴(yán)重冒煙-機(jī)油消耗增機(jī)油消耗增大大-排氣冒藍(lán)煙排氣冒藍(lán)煙-燃燒室、活塞等表面嚴(yán)重積燃燒室、活塞等表面嚴(yán)重積炭。炭。 活塞環(huán)材料活塞環(huán)材料：是合金鑄鐵(銅、鉻、鉬等合金元素)。 活塞環(huán)結(jié)構(gòu)工藝與結(jié)構(gòu)：活塞環(huán)結(jié)構(gòu)工藝與結(jié)構(gòu)：多孔性鉻鍍層多孔性鉻鍍層-第一道氣環(huán)的工作表面上。多孔性鉻層硬度高，并能貯存少量機(jī)油，以改善潤(rùn)滑條件，使環(huán)的使用壽命提高23倍。鍍錫或磷化鍍錫或磷化-用于氣環(huán)，以改善磨合性能。噴鉬噴鉬-提高

24、活塞環(huán)的耐磨性。鋼片環(huán)鋼片環(huán)-用于高速?gòu)?qiáng)化的柴油機(jī)，以提高彈力和沖擊韌性。金屬陶瓷和聚四氯乙烯：金屬陶瓷和聚四氯乙烯：在國(guó)外處于試用階段?；钊h(huán)切口形活塞環(huán)切口形狀：狀： 氣環(huán)的泵油作氣環(huán)的泵油作用用-矩形斷面（常用）的氣環(huán)隨活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)把氣缸壁上的機(jī)油不斷送入氣缸中的現(xiàn)象。氣環(huán)下裝設(shè)油環(huán)。 氣環(huán)的斷面形狀氣環(huán)的斷面形狀扭曲環(huán)扭曲環(huán)-扭曲環(huán)是在矩形的內(nèi)圓上邊緣或外圓下邊緣切去一部分。將這種環(huán)隨同活塞裝入氣缸時(shí)，由于環(huán)的彈性內(nèi)力不對(duì)稱作用產(chǎn)生明顯的斷面傾斜斷面傾斜?；钊h(huán)的外側(cè)拉伸應(yīng)力的合力F1與內(nèi)側(cè)壓縮應(yīng)力的合力F2之間有一力臂e-扭曲力矩M-環(huán)的外圓周扭曲成上小下大的錐形-環(huán)的邊緣與

25、環(huán)糟的上下端面接觸加強(qiáng)-提高了表面接觸應(yīng)力-防止了活塞環(huán)在環(huán)槽內(nèi)上下竄動(dòng)而造成的泵油作用-同時(shí)增加了密封性-扭曲環(huán)還易于磨合，并有向下刮油的作用。 錐面環(huán)錐面環(huán)-可以改善環(huán)的磨合這種環(huán)在氣缸內(nèi)，可向下刮油，而向上滑動(dòng)時(shí)由于斜面的油楔作用，可在油膜上浮起，減少磨損。梯形環(huán)梯形環(huán)-在熱負(fù)荷較高的柴油機(jī)上、第一環(huán)常采用梯形環(huán)。當(dāng)活塞受側(cè)壓力的作用而改變位置時(shí)，環(huán)的側(cè)隙相應(yīng)發(fā)生變化，使沉積在環(huán)槽中的結(jié)焦被擠出，避免了環(huán)被粘在環(huán)槽中而引起折斷。在作功行程中，作用在梯形環(huán)上的燃?xì)庾饔昧的徑向分力Rx，加強(qiáng)了環(huán)的密封作用。桶面環(huán)桶面環(huán)-作為強(qiáng)比柴油機(jī)活塞中的第一環(huán)-外圓面為凸圓弧形。當(dāng)桶面環(huán)上下運(yùn)動(dòng)時(shí)-均

26、能與氣缸壁形成楔形空間，使機(jī)油容易進(jìn)入摩擦面，從而使磨損大為減少。-桶面環(huán)與氣缸是圓弧接觸，故對(duì)氣缸表面的適應(yīng)性和對(duì)活塞偏擺的適應(yīng)性均較好，有利于密封。 油環(huán)油環(huán)-普通油環(huán)、組合油環(huán)（材料：合金鑄鐵）。普通油環(huán)普通油環(huán)-其外圓面的中間切有一道凹槽，在凹槽底部加工出很多穿通的排油小孔或狹縫。組合油環(huán)組合油環(huán)-片環(huán)很薄，對(duì)氣缸壁的比壓大，因而刮油作用強(qiáng)；三個(gè)刮油片是各自獨(dú)立的，故對(duì)氣缸的適應(yīng)性好；質(zhì)量小；回油通路大。 活活塞塞環(huán)環(huán) 3、活塞銷、活塞銷活塞銷的功用活塞銷的功用-是連是連接活塞和連桿小頭，接活塞和連桿小頭，將活塞承受的氣體將活塞承受的氣體作用力傳給連桿。作用力傳給連桿。活塞銷通常做成空

27、活塞銷通常做成空心圓柱體。（周期心圓柱體。（周期性沖擊載荷、飛濺性沖擊載荷、飛濺潤(rùn)滑，要求有足夠潤(rùn)滑，要求有足夠的剛度和強(qiáng)度、小的剛度和強(qiáng)度、小的慣性）的慣性） 活塞銷材料與工藝活塞銷材料與工藝-低碳低碳鋼或低碳合金鋼，表面鋼或低碳合金鋼，表面滲碳處理滲碳處理-精磨和拋光。精磨和拋光。全浮式配合全浮式配合-在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，活塞銷不僅轉(zhuǎn)過(guò)程中，活塞銷不僅可以在連桿小頭襯套孔可以在連桿小頭襯套孔內(nèi)，還可以在銷座孔內(nèi)內(nèi)，還可以在銷座孔內(nèi)緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)，以使活塞緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)，以使活塞銷各部分的磨損比較均銷各部分的磨損比較均勻。勻。 4、 連桿連桿連桿的功用連桿的功用-是將活塞承受的是將活塞承受

28、的力傳給曲軸，使得活塞的往復(fù)力傳給曲軸，使得活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。（活塞銷傳來(lái)的氣體作用力、連（活塞銷傳來(lái)的氣體作用力、連桿擺動(dòng)和活塞組往夏運(yùn)動(dòng)時(shí)的桿擺動(dòng)和活塞組往夏運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性力等周期性變化的力作用慣性力等周期性變化的力作用-壓縮、拉伸和彎曲）壓縮、拉伸和彎曲）連桿材料與結(jié)構(gòu)連桿材料與結(jié)構(gòu)-中碳鋼或合中碳鋼或合金鋼經(jīng)模鍛或輥鍛而成，然后金鋼經(jīng)模鍛或輥鍛而成，然后經(jīng)機(jī)械加工和熱處理。經(jīng)機(jī)械加工和熱處理?！肮すぁ弊中螖嗝孀中螖嗝孢B桿螺栓連桿螺栓-承受交變載荷的重承受交變載荷的重要零件。采用韌性較高的優(yōu)質(zhì)要零件。采用韌性較高的優(yōu)質(zhì)合金鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼鍛制或冷合

29、金鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼鍛制或冷墩成型。擰緊力矩有嚴(yán)格的規(guī)墩成型。擰緊力矩有嚴(yán)格的規(guī)定。定。 剖分式連桿大頭剖分式連桿大頭-平切口、斜切口。平切口、斜切口。平切口平切口-汽油機(jī)連桿大頭尺寸一般小于氣缸直徑，可以采用汽油機(jī)連桿大頭尺寸一般小于氣缸直徑，可以采用平切口連桿。平切口的連桿蓋與連桿的定位，是利用連桿平切口連桿。平切口的連桿蓋與連桿的定位，是利用連桿螺栓上的精加工的圓柱凸臺(tái)或光圓柱部分，與經(jīng)過(guò)精加工螺栓上的精加工的圓柱凸臺(tái)或光圓柱部分，與經(jīng)過(guò)精加工的螺栓孔來(lái)保證的。的螺栓孔來(lái)保證的。斜切口斜切口-柴油機(jī)的連桿，由于受力較大，其大頭的尺寸往往柴油機(jī)的連桿，由于受力較大，其大頭的尺寸往往超過(guò)氣缸直徑

30、。為使連桿大頭能通過(guò)氣缸，大多采用斜切超過(guò)氣缸直徑。為使連桿大頭能通過(guò)氣缸，大多采用斜切口連桿（口連桿（300-600）。斜切口連桿常用的定位方法：）。斜切口連桿常用的定位方法： 1) 止口定位止口定位-優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是定位不大可靠，優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是定位不大可靠，只能單向定位對(duì)連桿蓋止口向外變形或連桿大頭小口向只能單向定位對(duì)連桿蓋止口向外變形或連桿大頭小口向內(nèi)變形均無(wú)法防止。內(nèi)變形均無(wú)法防止。 2) 套筒定位套筒定位-是在連桿蓋的每一個(gè)螺栓孔中壓配一個(gè)剛是在連桿蓋的每一個(gè)螺栓孔中壓配一個(gè)剛度大，而且剪切強(qiáng)度高的短套簡(jiǎn)。度大，而且剪切強(qiáng)度高的短套簡(jiǎn)。 3) 鋸齒定位鋸齒定位-這種定位

31、方式的優(yōu)點(diǎn)是鋸齒接觸面大，貼這種定位方式的優(yōu)點(diǎn)是鋸齒接觸面大，貼合緊密，定位可靠，結(jié)構(gòu)緊湊。缺點(diǎn)是對(duì)齒節(jié)距公差要求合緊密，定位可靠，結(jié)構(gòu)緊湊。缺點(diǎn)是對(duì)齒節(jié)距公差要求嚴(yán)格。嚴(yán)格。 連桿軸承連桿軸承-剖分式滑動(dòng)軸承剖分式滑動(dòng)軸承 薄鋼背的內(nèi)圓面上澆鑄薄鋼背的內(nèi)圓面上澆鑄0.30.7mm厚的減摩合厚的減摩合金層而成金層而成(如巴氏合金如巴氏合金-疲勞強(qiáng)度較低、銅鉛合疲勞強(qiáng)度較低、銅鉛合金和高錫鋁合金金和高錫鋁合金-有較高的承載能力與耐疲勞有較高的承載能力與耐疲勞性等性等) -具有保持油膜，減少磨擦阻力和加速具有保持油膜，減少磨擦阻力和加速摩合的作用。摩合的作用。 連連桿桿3.3 曲軸飛輪組曲軸飛輪組

32、1、曲軸、曲軸曲軸的功用曲軸的功用: 承受連桿傳來(lái)的力（離心力、氣體承受連桿傳來(lái)的力（離心力、氣體壓力、往復(fù)慣性力），形成繞其本身軸線的力壓力、往復(fù)慣性力），形成繞其本身軸線的力矩。（剛度、強(qiáng)度、耐磨、潤(rùn)滑良好）。矩。（剛度、強(qiáng)度、耐磨、潤(rùn)滑良好）。曲軸主要由三部分組成：曲軸主要由三部分組成：曲軸的前端曲軸的前端(或稱自由端或稱自由端)1；若干個(gè)曲柄銷若干個(gè)曲柄銷3和它左右兩端的曲柄和它左右兩端的曲柄4、前后兩、前后兩個(gè)主軸頸個(gè)主軸頸2組成的曲拐；組成的曲拐；曲軸后端曲軸后端(或稱功率輸出端或稱功率輸出端)6。 曲軸的曲拐數(shù)：決定于氣缸的數(shù)目和排列方式。曲軸的曲拐數(shù)：決定于氣缸的數(shù)目和排列方式

33、。在相鄰的兩個(gè)曲拐之間（全支承曲軸），都設(shè)置在相鄰的兩個(gè)曲拐之間（全支承曲軸），都設(shè)置一個(gè)主軸頸的曲軸（直列式發(fā)動(dòng)機(jī)的主軸頸總一個(gè)主軸頸的曲軸（直列式發(fā)動(dòng)機(jī)的主軸頸總數(shù)比氣缸數(shù)多一個(gè)；數(shù)比氣缸數(shù)多一個(gè)；V型發(fā)動(dòng)機(jī)的主軸頸總數(shù)比氣缸數(shù)的一半多一型發(fā)動(dòng)機(jī)的主軸頸總數(shù)比氣缸數(shù)的一半多一個(gè)）。個(gè)）。全支承曲軸全支承曲軸優(yōu)點(diǎn)：可以提高曲軸的剛度和彎曲強(qiáng)度，可減輕優(yōu)點(diǎn)：可以提高曲軸的剛度和彎曲強(qiáng)度，可減輕主軸承的載荷。主軸承的載荷。缺點(diǎn)：曲軸的加工表面增多，主軸承數(shù)增多，使缺點(diǎn)：曲軸的加工表面增多，主軸承數(shù)增多，使機(jī)體加長(zhǎng)。機(jī)體加長(zhǎng)。 曲軸的工藝結(jié)構(gòu)及材料：曲軸的工藝結(jié)構(gòu)及材料：曲軸銷為空心曲軸銷為空心-

34、減少質(zhì)量、儲(chǔ)油。減少質(zhì)量、儲(chǔ)油。 平衡重-平衡發(fā)動(dòng)機(jī)不平衡的離心力和離心力矩。 曲曲軸軸前前端端結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu) 曲軸后端結(jié)構(gòu)：曲軸后端結(jié)構(gòu)：材料材料-中碳鋼或中碳鋼或中碳合金鋼模中碳合金鋼模鍛鍛-機(jī)加工機(jī)加工-高頻淬火或氮高頻淬火或氮化化-精磨精磨（稀土球墨鑄鐵（稀土球墨鑄鐵鑄造）鑄造）-曲軸曲軸必須采用全支必須采用全支承以保證剛度。承以保證剛度。 組合式曲軸組合式曲軸：多缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲拐布置和發(fā)火次序：多缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲拐布置和發(fā)火次序：四行程直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)火次序四行程直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)火次序-發(fā)火間隔角應(yīng)為發(fā)火間隔角應(yīng)為720041800。 四行程直列六缸發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)火次序四行程直列六缸發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)火次序-發(fā)火間

35、隔角發(fā)火間隔角應(yīng)為應(yīng)為720061200。 曲曲軸軸平平衡衡與與軸軸承承2. 平衡軸平衡軸三缸機(jī)固有的一級(jí)往復(fù)慣性力矩和四缸機(jī)固有的二三缸機(jī)固有的一級(jí)往復(fù)慣性力矩和四缸機(jī)固有的二級(jí)往復(fù)慣性力矩?zé)o法通過(guò)曲軸本身增加平衡塊的級(jí)往復(fù)慣性力矩?zé)o法通過(guò)曲軸本身增加平衡塊的方法來(lái)完全平衡，而這些不平衡的力和力矩正是方法來(lái)完全平衡，而這些不平衡的力和力矩正是造成發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)和噪音的重要原因。造成發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)和噪音的重要原因。夏利三缸發(fā)動(dòng)機(jī)采用的平衡軸。它裝在曲軸的側(cè)面，夏利三缸發(fā)動(dòng)機(jī)采用的平衡軸。它裝在曲軸的側(cè)面，由曲軸前端的齒輪驅(qū)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)方向與曲軸的旋轉(zhuǎn)由曲軸前端的齒輪驅(qū)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)方向與曲軸的旋轉(zhuǎn)方向相反。平衡軸齒輪與曲軸齒輪嚙合時(shí)必須對(duì)方向相反。平衡軸齒輪與曲軸齒輪嚙合時(shí)必須對(duì)正標(biāo)記，以保證平衡軸力矩作用平面與不平衡的正標(biāo)記，以保證平衡軸力矩作用平面與不平衡的一級(jí)往復(fù)慣性力矩作用平面始終在同一平面內(nèi)。一級(jí)往復(fù)慣性力矩作用平面始終在同一平面內(nèi)。對(duì)于直列式四缸發(fā)動(dòng)機(jī)，一般采用雙軸平衡機(jī)構(gòu)，對(duì)于直列式四缸發(fā)動(dòng)機(jī)，一般采用雙軸平衡機(jī)構(gòu)，即在曲軸兩側(cè)各設(shè)置一個(gè)帶平衡塊的平衡軸。即在曲軸兩側(cè)各設(shè)置一個(gè)帶平衡塊的平衡軸。平衡軸一般用鋼制成，外形似槳，裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的底平衡軸一般用鋼制成，外形似槳，裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的底部。平衡軸是由曲軸驅(qū)動(dòng)，但其轉(zhuǎn)速是曲軸轉(zhuǎn)速部。平衡軸是由曲