汽車構(gòu)造第02章曲柄連桿機構(gòu)教案課件

1、汽車構(gòu)造電子教案第二章 曲柄連桿機構(gòu)7/28/20221第一節(jié) 概述曲柄連桿機構(gòu)的功用，是把燃氣作用在活塞頂上的力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的轉(zhuǎn)矩，以向工作機械輸出機械能。曲柄連桿機構(gòu)的主要零件可以分成三組：機體組、活塞連桿以及曲軸飛輪組。曲柄連桿機構(gòu)的工作條件的特點是高溫、高壓、高速和化學腐蝕。曲柄連桿機構(gòu)在高壓下作變速運動，因此它在工作中的受力情況很復雜，其中有氣體作用力、運動質(zhì)量慣性力、摩擦力以及外界阻力等。 7/28/20222哈爾濱工業(yè)大學（威海）對曲柄連桿機構(gòu)進行受力分析氣體作用力往復慣性力與離心力摩擦力（摩擦力主要取決于運動零件的制造質(zhì)量與潤滑情況，其數(shù)值相對較小，在對機構(gòu)進行受力分析時可忽略。

2、）7/28/20223哈爾濱工業(yè)大學（威海）氣體作用力 在每個工作循環(huán)的四個行程中，氣體壓力始終存在。但由于進氣、排氣兩行程中氣體壓力較小，對機件影響不大，故這里主要研究作功和壓縮行程中的氣體作用力。7/28/20224哈爾濱工業(yè)大學（威海）一、氣缸體7/28/20226哈爾濱工業(yè)大學（威海）氣缸工作表面必須耐高溫、耐磨損、耐腐蝕。為了滿足以上要求，一般可以從氣缸的材料、加工精度和結(jié)構(gòu)等方面來采取措施。為了保證氣缸表面能在高溫下正常工作，必須對氣缸和氣缸蓋隨時加以冷卻。7/28/20227哈爾濱工業(yè)大學（威海）多缸發(fā)動機的氣缸排列形式 對于多缸發(fā)動機，氣缸的排列形式?jīng)Q定了發(fā)動機外形結(jié)構(gòu)，對于發(fā)

3、動機氣缸體的剛度和強度也有影響，并關系到汽車總體布置情況。7/28/20228哈爾濱工業(yè)大學（威海）7/28/20229哈爾濱工業(yè)大學（威海）氣缸套有干式和濕式兩種，如圖2-9所示。干缸套（圖2-9 bc）不直接與冷卻水接觸，壁厚一般為13mm。濕缸套（圖2-9 dh）則與冷卻水直接接觸，壁厚一般為59mm。濕缸套的優(yōu)點是在氣缸體上沒有密閉的水套，鑄造方便，容易拆卸更換，冷卻效果也較好；其缺點是氣缸體的剛度差，易于漏氣、漏水。濕缸套廣泛應用于汽車柴油機上。在某些負荷比較小，缸徑又不大的柴油機中，為使結(jié)構(gòu)緊湊，可以不另外安裝氣缸套，而是直接在氣缸體上加工出氣缸內(nèi)壁。氣缸套7/28/202210哈

4、爾濱工業(yè)大學（威海）二、氣缸蓋與氣缸襯墊氣缸蓋 氣缸蓋的主要功用是密封氣缸上部，并與活塞頂部和氣缸壁一起形成燃燒室。氣缸襯墊 氣缸蓋與氣缸體之間置有氣缸蓋襯墊，以保證燃燒室的密封 。 它們的優(yōu)缺點是什么呢？7/28/202211哈爾濱工業(yè)大學（威海）氣缸蓋的材料 氣缸蓋由于形狀復雜，一般都采用灰鑄鐵或合金鑄鐵鑄成，有的汽油機氣缸蓋用鋁合金鑄造，因鋁的導熱性比鑄鐵好，有利于提高壓縮比。鋁合金蓋的缺點是剛度低，使用中容易變形。 CA6102型發(fā)動機采用銅鉬低合金鑄鐵鑄造的整體式氣缸蓋。 汽油機的燃燒室是由活塞頂部及缸蓋上相應的凹部空間組成。燃燒室形狀對發(fā)動機的工作影響很大。（柴油機燃燒室將在“柴油

5、機供給系”一章中討論。）對燃燒室的基本要求汽油機常用燃燒室形狀的分類汽油機的燃燒室7/28/202212哈爾濱工業(yè)大學（威海）對燃燒室的基本要求 結(jié)構(gòu)盡可能緊湊，表面積要小，以減少熱量損失及縮短火焰行程； 要使混合氣在壓縮終了時具有一定的渦流運動，以提高混合氣燃燒速度，保證混合氣得到及時和充分的燃燒。7/28/202213哈爾濱工業(yè)大學（威海）汽油機燃燒室的形狀7/28/202214哈爾濱工業(yè)大學（威海）氣缸蓋襯墊的構(gòu)造 目前應用較多的是金屬石棉襯墊，如圖2-12a、b所示。石棉之間加有金屬絲或金屬屑，而外覆銅皮或鋼皮。水孔和燃燒室孔周圍另用鑲邊增強，以防被高溫燃氣燒壞。這種襯墊壓緊厚度為1.

6、22mm，有很好的彈性和耐熱性，能重復使用，但厚度和質(zhì)量的均一性較差。安裝氣缸襯墊時，應注意把光滑的一面朝氣缸體，否則容易被氣體沖壞。有的發(fā)動機還采用在石棉中心用編織的鋼絲網(wǎng)（圖2-12c）或有孔鋼板（沖有帶毛刺小孔的鋼板）（圖2-12d）為骨架，兩面用石棉及橡膠粘結(jié)劑壓成的氣缸蓋襯墊。近年來，國內(nèi)還正在試驗采用膨脹石墨作為襯墊的材料。很多強化的汽車發(fā)動機采用實心的金屬片作為氣缸蓋襯墊（圖2-12e）。這種氣缸墊由單塊光整冷軋的低碳鋼板制成，在需要密封的氣缸孔和水孔、油孔周圍沖壓出一定高度的凸紋，利用凸紋的彈性變形來實現(xiàn)密封。 解放CA1091型汽車6102型發(fā)動機的氣缸墊，就采用了這種較先進

7、的加強型無石棉氣缸墊，其結(jié)構(gòu)如圖2-12f所示，在氣缸口密封部位采用五層薄鋼板組成，并設計成圓形，沒有石棉夾層，從而消除了氣囊的產(chǎn)生，也減少了工業(yè)污染。在油孔和水孔周圍均包有鋼護圈以提高密封性。7/28/202215哈爾濱工業(yè)大學（威海）氣缸蓋襯墊應滿足的要求：（1）在高溫、高壓燃氣作用下有足夠的強度，不易損壞。（2）耐熱和耐腐蝕，即在高溫、高壓燃氣下或有壓力的機油和冷卻水的作用下不燒損、不變質(zhì)。（3）具有一定彈性，能補償結(jié)合面的不平度，以保證密封。（4）拆裝方便，能重復使用，壽命長。 氣缸蓋用螺栓固緊在氣缸體上。擰緊螺栓時，必須按由中央對稱地向四周擴展的順序分幾次進行。最后一次要用扭力扳手按

8、工序規(guī)定的擰緊力矩值擰緊，以免損壞氣缸墊和發(fā)生漏水現(xiàn)象。如果氣缸蓋由鋁合金制成，則最后必須在發(fā)動機冷的狀態(tài)下擰緊，這樣熱起來時會增加密封的可靠性，因為鋁氣缸蓋的膨脹比鋼螺栓的大；鑄鐵氣缸蓋則可以在發(fā)動機熱態(tài)時最后擰緊。7/28/202216哈爾濱工業(yè)大學（威海）7/28/202217哈爾濱工業(yè)大學（威海）三、油底殼主要功用是貯存機油并封閉曲軸箱。油底殼受力很小。其形狀決定于發(fā)動機總體布置和機油的容量。散熱肋片。后部較深。擋油板。底部裝有放油塞。有的放油塞是磁性的。7/28/202218哈爾濱工業(yè)大學（威海）四、發(fā)動機的支承7/28/202219哈爾濱工業(yè)大學（威海）第三節(jié) 活塞連桿組活塞活塞環(huán)

9、活塞銷連桿活塞連桿組的組成7/28/202220哈爾濱工業(yè)大學（威海）活塞 活塞的主要作用是承受氣缸中的氣體壓力，并將此力通過活塞銷傳給連桿，以推動曲軸旋轉(zhuǎn)?；钊敳窟€與氣缸蓋、氣缸壁共同組成燃燒室。活塞的工作條件活塞的材料活塞的基本構(gòu)造 要求活塞質(zhì)量小，強度高，熱膨脹系數(shù)小，導熱性好和耐磨。7/28/202221哈爾濱工業(yè)大學（威海）7/28/202222哈爾濱工業(yè)大學（威海）活塞頂部1.平頂活塞優(yōu)點是吸熱面積小，制造工藝簡單 。汽油機活塞頂部多采用平頂。2.凹頂活塞為了改善混合氣的形成和燃燒，有些汽油機采用了凹頂活塞，并且凹坑的大小還可以用來調(diào)節(jié)發(fā)動機的壓縮比。二沖程汽油機常采用凸頂活塞。

10、柴油機的活塞頂部常常設有各種各樣的凹坑，其具體形狀、位置、大小都必須與柴油機混合氣的形成或與燃燒要求相適應。7/28/202223哈爾濱工業(yè)大學（威海）活塞裙部活塞的工作條件對裙部產(chǎn)生的影響采取的措施活塞銷座7/28/202224哈爾濱工業(yè)大學（威海） 為了使活塞在正常工作溫度下與氣缸壁間保持比較均勻的間隙，以免在氣缸內(nèi)卡死或引起局部磨損，必須預先在冷態(tài)下把活塞加工成裙部斷面為長軸垂直于活塞銷方向的橢圓形。 為了減少銷座附近處的熱變形量，有的活塞將銷座附近的裙部外表面制成下陷 0.51.0mm。 為了使裙部適應活塞的溫度分布，并且裙部與承受側(cè)壓力的一邊的缸壁之間容易形成雙向“油楔”，使活塞無論

11、向上或向下運動時，都能保證裙部有良好的潤滑及較高的承載能力，活塞裙部形狀可以做成變橢圓桶形。 為了減少鋁活塞裙部的熱膨脹量，有的汽油機活塞在活塞銷座中鑲鑄有 “恒范鋼片” 。柴油機的鑄鋁活塞的裙部有的鑲鑄筒形鋼片，還有的采用鑲鑄復式鋼片的結(jié)構(gòu)。具體內(nèi)容7/28/202225哈爾濱工業(yè)大學（威海）恒范鋼片（含鎳33%36%，線膨脹系數(shù)約為鑄鋁合金的1/10），其熱膨脹系數(shù)低，將其鑲鑄在活塞銷座中以牽制裙部的熱膨脹，如圖所示。7/28/202226哈爾濱工業(yè)大學（威海）柴油機的鑄鋁活塞的裙部有的鑲鑄筒形鋼片，還有的采用鑲復式鋼片的結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)在裙部上方受膨脹側(cè)壓力的那一面鑲?cè)雰善容^短的弓形鋼片

12、1，在銷座位置鑄入相應于裙部圓周形狀的筒形鋼片2。兩部分鋼片的聯(lián)合作用，保證了整個裙部的膨脹量很小而且很均勻。7/28/202227哈爾濱工業(yè)大學（威海）油冷活塞右圖a，是利用經(jīng)過連桿桿身輸送到小頭的機油噴到活塞頂部底面進行冷卻（稱為“振蕩冷卻”）；右圖b，是在活塞頂部材料內(nèi)用失蠟鑄造法鑄出蛇形管，利用安裝在機體上的噴油嘴對蛇形管的一端噴入機油的方法，來帶走活塞頂?shù)拇蟛糠譄崃?。溫度升高的機油，從蛇形管的另一端流出。7/28/202228哈爾濱工業(yè)大學（威海） 這種結(jié)構(gòu)不僅質(zhì)量輕，而且裙部具有較大的彈性，可使裙部與氣缸裝配間隙減小很多，也不會卡死。托板式裙部活塞銷座7/28/202229哈爾濱工

13、業(yè)大學（威海）可使活塞較平穩(wěn)的從壓向氣缸的一面過渡另一面，而且過渡時刻早于達到最高燃燒壓力的時刻，可以減輕活塞“敲缸”，減小噪聲，改善發(fā)動機工作的平順性。有些高速汽油機活塞銷孔中心線偏離活塞中心線平面7/28/202230哈爾濱工業(yè)大學（威海）活塞環(huán)活塞環(huán)包括氣環(huán)和油環(huán)兩種：氣環(huán)用來保證活塞與氣缸壁間的密封，防止氣缸中的高溫、高壓燃氣大量漏入曲軸箱，同時還將活塞頂部分的大部分熱量傳導到氣缸壁，再由冷卻水或空氣帶走。油環(huán)用來刮除氣缸壁上多余的機油，并在氣缸壁面涂上一層均勻的機油膜，這樣既可以防止機油竄入氣缸燃燒，又可以減小活塞、活塞環(huán)與氣缸的磨損和摩擦阻力。此外，油環(huán)也起到封氣的輔助作用。7/2

14、8/202231哈爾濱工業(yè)大學（威海）活塞環(huán)的工作條件在高溫、高壓、高速以及潤滑困難的條件下工作的活塞環(huán)，是發(fā)動機所有零件中工作壽命最短的。當活塞環(huán)磨損到失效時，將出現(xiàn)發(fā)動機起動困難，功率不足，曲軸箱壓力升高，機油消耗增大，排氣冒藍煙，燃燒室、活塞等表面嚴重積碳等不良狀況?；钊h(huán)的材料目前廣泛應用：合金鑄鐵（在優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵中加入少量銅、鉻、鉬等合金元素）。第一道氣環(huán)的工作表面一般都鍍上多孔性鉻。多孔性鉻層硬度高，并能貯存少量機油，以改善潤滑條件，使環(huán)的使用壽命提高23倍。其余氣環(huán)一般鍍錫或磷化，以改善磨合性能?？捎脟娿f來提高活塞環(huán)的耐磨性。在高速強化的柴油機上，還可以采用鋼片環(huán)來提高彈力和沖擊韌

15、度。用粉末冶金的金屬陶瓷和聚四氟乙烯制造的活塞環(huán)，在國外獲得試用。7/28/202232哈爾濱工業(yè)大學（威海）活塞環(huán)7/28/202233哈爾濱工業(yè)大學（威海）氣環(huán)氣環(huán)所起的密封和導熱兩大作用，密封是主要的?；钊h(huán)有一個切口，且在自由狀態(tài)下不是圓環(huán)形，其外形尺寸比氣缸的內(nèi)徑大些。為數(shù)很少的幾道切口相互錯開的氣環(huán)所構(gòu)成的“迷宮式”封氣裝置。通常在保證密封的前提下，應該盡可能減少環(huán)數(shù)。 7/28/202234哈爾濱工業(yè)大學（威海）氣環(huán)的切口 氣缸內(nèi)的燃氣漏入曲軸箱的主要通路是活塞環(huán)的切口，因此，切口的形狀和裝入氣缸后的間隙大小對于漏入曲軸箱的燃氣量有一定的影響，切口間隙過大，則漏氣嚴重，使發(fā)動機功

16、率減??；間隙過小，活塞環(huán)受熱膨脹后就有可能卡死或折斷。切口間隙值一般為0.250.8mm。第一道氣環(huán)的溫度最高，因而其切口間隙值最大。a，直角形切口；b，階梯形切口；c，斜切口，容易折損；d，二沖程發(fā)動機活塞環(huán)的帶防轉(zhuǎn)銷釘槽切口。7/28/202235哈爾濱工業(yè)大學（威海）氣環(huán)的斷面a是常用的矩形斷面，其工藝性和導熱效果較好；“氣環(huán)的泵油作用”。b是錐形環(huán)，可以改善環(huán)的磨合，這種環(huán)在氣缸內(nèi)可向下刮油，而向上滑動時，由于斜面的油楔作用，可在油膜上浮起，減少磨損。c、d是非矩形斷面的扭曲環(huán) 。它可以防止活塞環(huán)在環(huán)槽內(nèi)上下竄動而造成的泵油作用，同時增加了密封性。扭曲環(huán)還易于磨合，并有向下刮油的作用。

17、e是梯形環(huán)。常用在熱負荷較高的柴油機上的第一環(huán)。f是桶面環(huán)。新型結(jié)構(gòu)，目前廣泛地用在強化柴油機中第一環(huán)。圓弧面加工困難。7/28/202236哈爾濱工業(yè)大學（威海）氣環(huán)的泵油作用泵油原理危害 竄入氣缸內(nèi)的機油，會使燃燒室內(nèi)形成積碳和增加機油消耗，并且還可能在環(huán)槽（尤其是溫度較高的一道氣環(huán)槽）中形成積碳，使環(huán)被卡死在環(huán)槽中，失去密封作用，劃傷氣缸壁，甚至使環(huán)折斷。消除的方法7/28/202237哈爾濱工業(yè)大學（威海）消除的方法 為了消除或減少有害的泵油作用，除在氣環(huán)的下面裝有油環(huán)外，廣泛采用非矩形斷面的扭曲環(huán) 。扭曲環(huán)目前在發(fā)動機上得到廣泛的應用。它在安裝時，必須注意環(huán)的斷面形狀和方向，應將其內(nèi)

18、圓切槽向上，外圓切槽向下，不能裝反。其作用原理詳見扭曲環(huán) 部分7/28/202238哈爾濱工業(yè)大學（威海）扭曲環(huán) 扭曲環(huán)是在矩形環(huán)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，由于環(huán)的彈性內(nèi)力不對稱作用而產(chǎn)生明顯的斷面傾斜，其作用原理如圖所示?；钊h(huán)裝入氣缸后，其外側(cè)拉伸應力的合力 與內(nèi)側(cè)壓縮應力的合力 之間有一力臂 ，于是產(chǎn)生了扭曲力矩 。它使環(huán)扭曲，從而使環(huán)的邊緣與環(huán)槽的上下端面接觸，提高了表面接觸應力，防止了活塞環(huán)在環(huán)槽內(nèi)上下竄動而造成的泵油作用，同時增加了密封性。扭曲環(huán)還易于磨合，并有向下刮油的作用。 為了消除或減少有害的泵油作用，除在氣環(huán)的下面裝有油環(huán)外，廣泛采用非

19、矩形斷面的扭曲環(huán) 。7/28/202239哈爾濱工業(yè)大學（威海）油環(huán)（分為普通油環(huán)和組合油環(huán)兩種）7/28/202240哈爾濱工業(yè)大學（威海）普通油環(huán) 普通油環(huán)外圓面的中間切有一道凹槽，在凹槽底部加工出很多排油小孔或狹縫。油環(huán)的刮油作用如圖2-34所示。 油環(huán)上唇的上端面外緣，一般均有倒角，使油環(huán)向上運動能夠形成油膜。于是，積油可把油環(huán)推離氣缸壁，易于進入油環(huán)的切槽內(nèi)。7/28/202241哈爾濱工業(yè)大學（威海）組合式油環(huán)的優(yōu)點片環(huán)很薄，對氣缸壁的比壓大，因而刮油作用強；三個刮油鋼片是各自獨立的，故對氣缸適應性好；質(zhì)量?。换赜屯反?。組合油環(huán)在高速發(fā)動機上得到廣泛應用。其缺點是制造成本高。（片

20、環(huán)的外表面必須鍍鉻，否則滑動性不好）7/28/202242哈爾濱工業(yè)大學（威海）活塞銷活塞銷的功用是連接活塞和連桿小頭，將活塞承受的氣體作用力傳給連桿。活塞銷一般用低碳鋼或低碳合金鋼制造，先進行表面滲碳處理以提高表面硬度，并保證心部有一定的沖擊韌度，然后進行精磨和拋光。7/28/202243哈爾濱工業(yè)大學（威海） 活塞銷與活塞銷座孔和連桿小頭襯套孔的連接配合，一般多采用“全浮式”，即在發(fā)動機運轉(zhuǎn)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)緩慢的轉(zhuǎn)動，以使活塞銷各部分的磨損比較均勻。當采用鋁活塞時，活塞銷座的熱膨脹量大與鋼活塞銷。為了保證高溫工作時有正常的工作間隙（0.010.02

21、mm），在冷態(tài)裝配時活塞銷與活塞銷座孔為過渡配合。裝配時，應先將鋁活塞放在溫度為7090的水或油中加熱，然后將銷裝入。為了防止銷的軸向竄動而刮傷氣缸壁，在活塞銷兩端用卡環(huán)嵌在銷座孔凹槽中加以軸向定位。7/28/202244哈爾濱工業(yè)大學（威海）連桿連桿的功用和材料連桿的工作條件連桿的組成連桿的定位連桿的分類7/28/202245哈爾濱工業(yè)大學（威海）連桿小頭 連桿小頭與活塞銷相連。工作時，小頭與銷之間有相對轉(zhuǎn)動，因此小頭孔中一般壓入減磨的青銅襯套。 為了潤滑活塞銷與襯套，在小頭和襯套上鉆出集油孔或銑出集油槽，用來收集發(fā)動機運轉(zhuǎn)時被激濺上來的機油，以便潤滑。 有的發(fā)動機連桿小頭采用壓力潤滑，在連

22、桿桿身內(nèi)裝有縱向的壓力油通道。7/28/202246哈爾濱工業(yè)大學（威海）連桿大頭 連桿大頭與曲軸的曲柄銷相連，一般做成剖分式的，被分開的部分稱為連桿蓋，借特制的連桿螺栓 緊固在連桿大頭上。 連桿蓋與連桿大頭是組合鏜孔的，為了防止裝配時配對錯誤，在同一側(cè)刻有配對記號。大頭孔表面有很小的表面粗糙度值，以便與連桿軸瓦 緊密貼合。 連桿大頭上還銑有連桿軸瓦的定位凹坑。有的連桿大頭連同軸瓦還鉆有11.5mm小油孔，從中噴出機油以加強配氣凸輪與氣缸壁的激濺潤滑。7/28/202247哈爾濱工業(yè)大學（威海）7/28/202248哈爾濱工業(yè)大學（威海）連桿螺栓 連桿螺栓是一個承受交變載荷的重要零件，一般采用

23、韌性較高的優(yōu)質(zhì)合金鋼或優(yōu)質(zhì)碳素鋼鍛制或冷鐓成形。連桿大頭在安裝時必須緊固可靠。連桿螺栓必須以工廠規(guī)定的擰緊力矩，分23次均勻的擰緊；還必須用防松膠（如樂泰243螺紋鎖固膠）或其它鎖緊裝置緊固，以防止工作時自動松動。連桿的定位方法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或光圓柱部分，與經(jīng)過精加工的螺栓孔來保證的。斜切口連桿在工作中受到慣性力的拉伸，在切口方向有一個較大的橫向分力。因此在斜切口連桿上必須采用可靠的定位措施。斜切口連桿常用的定位方法有：7/28/202249哈爾濱工業(yè)大學（威海）1）止口定位（圖a） 優(yōu)點是工藝簡單，缺點是定位不大可靠。2）套筒定位（圖b） 短套

24、筒與連桿大頭有很高配合精度，工藝要求高，橫向尺寸加大。3）鋸齒定位（圖c） 優(yōu)點是鋸齒接觸面積大，貼合緊密，定位可靠，結(jié)構(gòu)緊湊。7/28/202250哈爾濱工業(yè)大學（威海）連桿軸瓦 安裝在連桿大頭孔中的連桿軸瓦是剖分成兩半的滑動軸承，軸瓦是在厚13mm的薄鋼背的內(nèi)圓面上澆鑄0.30.7mm厚的減磨合金層(如巴氏合金、銅鉛合金、高錫鋁合金等)而成，如圖2-41所示。連桿軸瓦的背面應有很小的表面粗糙度值。半個軸瓦自由狀態(tài)下不是半圓形，當它們裝入連桿大頭孔內(nèi)時，因有過盈，故能均勻的緊貼在大頭孔壁上，具有很好的承受載荷和導熱的能力。這樣可以提高其工作可靠性和延長使用壽命。7/28/202251哈爾濱工

25、業(yè)大學（威海）V形發(fā)動機左右兩側(cè)對應兩氣缸的連桿是共同連接在一個曲柄銷上的7/28/202252哈爾濱工業(yè)大學（威海）第四節(jié) 曲軸飛輪組 曲軸飛輪組主要由曲軸和飛輪以及其它不同功用的零件和附件組成。7/28/202253哈爾濱工業(yè)大學（威海）一、曲軸功用及工作條件組成分類材料結(jié)構(gòu)措施定位多缸發(fā)動機的發(fā)火次序7/28/202254哈爾濱工業(yè)大學（威海）7/28/202255哈爾濱工業(yè)大學（威海）曲軸的分類 按照曲軸的主軸頸數(shù)，可以把曲軸分為：（1）全支承曲軸 在相鄰的兩個曲拐之間，都設置一個主軸頸的曲軸，稱為全支承曲軸；（2）非全支承曲軸 與全支承曲軸相對的即稱為非全支承曲軸；7/28/2022

26、56哈爾濱工業(yè)大學（威海） 曲軸的曲拐數(shù)取決于氣缸的數(shù)目和排列方式，直列式發(fā)動機曲軸的曲拐數(shù)等于氣缸數(shù)；V形發(fā)動機曲軸的曲拐數(shù)等于氣缸數(shù)的一半。 因此，直列發(fā)動機的全支承曲軸，其主軸頸的總數(shù)（包括曲軸前端和后端的主軸頸）比氣缸數(shù)多一個；V形發(fā)動機的全支承曲軸，其主軸頸的總數(shù)比氣缸數(shù)的一半多一個。 全支承曲軸的優(yōu)點是可以提高曲軸的剛度和彎曲強度，并且可減輕主軸承的載荷。其缺點是曲軸的加工表面增多，主軸承增多，使機體加長。這兩種形式的曲軸均可用于汽油機，但柴油機多采用全支承曲軸，這是因為其載荷較大的緣故。多缸發(fā)動機的曲軸一般做成整體式的。采用滾動軸承作為曲軸主軸承的發(fā)動機，必須采用組合式曲軸，即將

27、曲軸的各部分分段加工，然后在組合成整個曲軸。7/28/202257哈爾濱工業(yè)大學（威海）柴油機的組合式曲軸-主軸承即為滾動軸承-隧道式氣缸體7/28/202258哈爾濱工業(yè)大學（威海）曲軸的材料 曲軸要求用強度、沖擊韌度和耐磨性都比較好的材料制造，一般采用中碳鋼或中碳合金鋼模鍛。為了提高曲軸的耐磨性，其主軸頸和曲柄銷表面上均需高頻淬火或滲氮，再經(jīng)過精磨，以達到高的精度和較小的表面粗糙度值。在一些強化程度不高的發(fā)動機上，還采用高強度的稀土球墨鑄鐵鑄造曲軸。采取的結(jié)構(gòu)措施為了減小質(zhì)量和離心力，不少曲柄銷做成空心的。為了平衡發(fā)動機不平衡的離心力和離心力矩，有時還用來平衡一部分往復慣性力，加平衡重。曲

28、軸前端裝有驅(qū)動配氣凸輪軸的定時齒輪，驅(qū)動風扇和水泵的帶輪以及止推片等。曲軸后端有安裝飛輪用的凸緣。7/28/202259哈爾濱工業(yè)大學（威海）空心曲柄銷 曲柄銷不少做成空心，減小質(zhì)量和離心力。從主軸承經(jīng)曲柄孔道輸來的機油就貯存在此空腔中，曲柄銷與軸瓦上鉆有徑向孔與此油腔相同。有的結(jié)構(gòu)中，在此小孔內(nèi)插入一個吸油管，管口位于油腔的中心。這樣，當曲軸旋轉(zhuǎn)時，進入油腔的機油在離心力的作用下，將較重的雜質(zhì)甩向油腔壁，油腔中心的清潔機油就經(jīng)吸油管流到曲柄銷工作表面。為了防止吸油管堵塞，應按時清除雜質(zhì)。7/28/202260哈爾濱工業(yè)大學（威海）有的發(fā)動機平衡重與曲軸是一體的，有的則單獨制造并用螺釘安裝在曲

29、軸上。一般4缸發(fā)動機設置4塊平衡重，6缸發(fā)動機可設置4、6、8塊平衡重，甚至在所有曲柄下均設有平衡重。加平衡重會導致曲軸質(zhì)量和材料消耗增加，鍛造工藝復雜。因此，曲軸是否加平衡重，要視具體情況而定。雖然存在彎矩，但由于采用全支承，就不設平衡重；采用非全支承，曲軸剛度較差，為了減輕曲軸軸承的負荷，也設置了平衡重。7/28/202261哈爾濱工業(yè)大學（威海）曲軸前端曲軸前端裝有驅(qū)動配氣凸輪軸的定時齒輪4,驅(qū)動風扇和水泵的帶輪7以及止推片3等。為了防止機油沿曲軸頸外漏，在曲軸前端上有一個甩油盤5，壓配在齒輪室蓋上的油封6。7/28/202262哈爾濱工業(yè)大學（威海）曲軸后端曲軸后端有安裝飛輪的凸緣。為

30、防止機油從曲軸后端漏出，通常在曲軸后端車回油螺紋或安裝其它封油裝置。回油螺紋可以是梯形的或矩形的，其螺旋的方向應為右旋。因為機油本身帶有粘性，所以受到機體后蓋孔壁的磨擦阻力 。機油在平行于螺紋的分力 的作用下，順著螺紋槽被推送向前，流回到油底殼。7/28/202263哈爾濱工業(yè)大學（威海）曲軸的定位 發(fā)動機工作時，曲軸經(jīng)常受到離合器施加于飛輪的軸向力作用而有軸向竄動的趨勢。曲軸竄動將破壞曲柄連桿機構(gòu)各零件正確的相對位置，故必須用止推軸承（一般是滑動軸承）加以限制。而在曲軸受熱膨脹時，又應允許它能自由伸長，所以曲軸上只能有一處設置軸向定位裝置。滑動止推軸承的形式 滑動止推軸承的形式有兩種：翻邊軸

31、瓦的翻邊部分；單制的具有減磨合金層的止推片。后者應用更為廣泛。7/28/202264哈爾濱工業(yè)大學（威海）幾種常用的多缸發(fā)動機的曲拐布置和發(fā)火次序曲軸的形狀和各曲拐的相對位置，取決于缸數(shù)、氣缸排列方式（單列或V形等）和發(fā)火次序。在安排多缸發(fā)動機的發(fā)火次序時，應注意使連續(xù)作功的兩缸相距盡可能遠，以減輕主軸承的載荷，同時避免可能發(fā)生的進氣重疊現(xiàn)象（即相鄰兩缸進氣門同時開啟），以避免影響充氣；作功間隔應力求均勻，也就是說，在發(fā)動機完成一個工作循環(huán)的曲軸轉(zhuǎn)角內(nèi)，每個氣缸都應發(fā)火作功一次，而且各缸發(fā)火的間隔時間（以曲軸轉(zhuǎn)角表示，稱為發(fā)火間隔角）應力求均勻。對缸數(shù)為i的四沖程發(fā)動機而言，發(fā)火間隔角為720

32、/i。即曲軸每轉(zhuǎn)720/i時，就應有一缸作功，以保證發(fā)動機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。7/28/202265哈爾濱工業(yè)大學（威海）幾種常用的多缸發(fā)動機的曲拐布置和發(fā)火次序發(fā)火間隔角應為720/4=180。4個曲拐布置在同一平面內(nèi)。發(fā)火次序排列法，1-2-4-3或1-3-4-2。7/28/202266哈爾濱工業(yè)大學（威海）幾種常用的多缸發(fā)動機的曲拐布置和發(fā)火次序7/28/202267哈爾濱工業(yè)大學（威海）幾種常用的多缸發(fā)動機的曲拐布置和發(fā)火次序7/28/202268哈爾濱工業(yè)大學（威海）幾種常用的多缸發(fā)動機的曲拐布置和發(fā)火次序發(fā)火間隔角應為720/6=120。發(fā)火次序是：1-5-3-6-2-4，比較普遍；另一種次

33、序是：1-4-2-6-3-5。7/28/202269哈爾濱工業(yè)大學（威海）幾種常用的多缸發(fā)動機的曲拐布置和發(fā)火次序發(fā)火間隔角應為720/8=90。V形發(fā)動機左右兩列中相對應的一對連桿共用一個曲拐，所以V形8缸發(fā)動機只有4個曲拐，其布置可以與4缸發(fā)動機一樣，4個曲拐布置在一個平面內(nèi)，也可以布置在兩個互相垂直的平面內(nèi)。發(fā)火次序一般為：1-8-4-3-6-5-7-2。7/28/202270哈爾濱工業(yè)大學（威海）幾種常用的多缸發(fā)動機的曲拐布置和發(fā)火次序7/28/202271哈爾濱工業(yè)大學（威海）發(fā)火間隔角應為720/4=180。4個曲拐布置在同一平面內(nèi)。發(fā)火次序有兩種可能的排列法，即1-2-4-3或1

34、-3-4-2。四沖程直列4缸發(fā)動機發(fā)火次序7/28/202272哈爾濱工業(yè)大學（威海）7/28/202273哈爾濱工業(yè)大學（威海）缸數(shù)i=8。所以發(fā)火間隔角應為720/8=90。V形發(fā)動機左右兩列中相對應的一對連桿共用一個曲拐，所以V形8缸發(fā)動機只有4個曲拐，其布置可以與4缸發(fā)動機一樣，4個曲拐布置在一個平面內(nèi)，也可以布置在兩個互相垂直的平面內(nèi)。發(fā)火次序一般為：1-8-4-3-6-5-7-2。見表2-4。四沖程V形8缸發(fā)動機發(fā)火次序7/28/202274哈爾濱工業(yè)大學（威海）二、曲軸扭轉(zhuǎn)減振器汽車發(fā)動機常用的曲軸扭轉(zhuǎn)減振器是磨擦式減振器，其工作原理是使曲軸扭轉(zhuǎn)能量逐漸消耗于減振器內(nèi)的摩擦，從而

35、使振幅逐漸減小。曲軸是一種扭轉(zhuǎn)彈性系統(tǒng)，本身具有一定的自振頻率。在發(fā)動機工作過程中，經(jīng)連桿傳給曲柄銷的作用力的大小和方向都是周期性變化的，這種周期性變化的激力作用在曲軸上，引起曲拐回轉(zhuǎn)的瞬時角速度也呈周期性變化。由于固裝在曲軸上的飛輪轉(zhuǎn)動慣量大，其瞬時角速度基本上可看作是均勻的。這樣，曲拐便會忽而比飛輪轉(zhuǎn)的快，忽而又會比飛輪轉(zhuǎn)的慢，形成相對于飛輪的扭轉(zhuǎn)擺動，也就是曲軸的扭轉(zhuǎn)振動，當激力頻率與曲軸自振頻率成整數(shù)倍時，曲軸扭轉(zhuǎn)振動便因共振而加劇。這將使發(fā)動機功率受到損失，定時齒輪或鏈條磨損增加，嚴重時甚至將曲軸扭斷。為了消減曲軸的扭轉(zhuǎn)振動，有的發(fā)動機在曲軸前端裝有扭轉(zhuǎn)減振器。7/28/202275

36、哈爾濱工業(yè)大學（威海）7/28/202276哈爾濱工業(yè)大學（威海）三、飛輪7/28/202277哈爾濱工業(yè)大學（威海）三、飛輪7/28/202278哈爾濱工業(yè)大學（威海）三、飛輪主要功用是將在作功行程中傳輸給曲軸的動能，用以在其它行程中克服阻力，帶動曲柄連桿機構(gòu)越過上、下止點，保證曲軸的旋轉(zhuǎn)角速度和輸出轉(zhuǎn)矩盡可能均勻，并使發(fā)動機有可能克服短時間的超載荷；此外，在結(jié)構(gòu)上飛輪又往往用作汽車傳動系中摩擦離合器的驅(qū)動件。為了保證有足夠的轉(zhuǎn)動慣量，并盡可能減小飛輪的質(zhì)量，應使飛輪的大部分質(zhì)量都集中在輪緣上，因而輪緣通常做得寬而厚。飛輪多采用灰鑄鐵制造，當輪緣的圓周速度超過50m/s時，要采用強度較高的球

37、鐵或鑄鋼制造。 飛輪外緣上壓有一個齒環(huán)（圖2-43），可與起動機的驅(qū)動齒輪嚙合，供起動發(fā)動機用。飛輪上通?？逃械谝桓装l(fā)火定時記號，以便校準發(fā)火時間。多缸發(fā)動機的飛輪應與曲軸一起進行平衡，飛輪與曲軸之間應有嚴格的相對位置，用定位銷或不對稱布置螺栓予以保證。7/28/202279哈爾濱工業(yè)大學（威海）思考題2-1 (1)發(fā)動機機體鑲?cè)霘飧滋子泻蝺?yōu)點? (2)什么是干缸套? (3)什么是濕缸套? (4)采用濕缸套時如何防止漏水。2-2 曲柄連桿機構(gòu)的功用和組成是什么？2-3 (1)扭曲環(huán)裝入氣缸體中為什么回產(chǎn)生扭曲? (2)它有何優(yōu)點? (3)裝配時應注意什么？2-4 (1)曲軸為什么要軸向定位?

38、(2)怎樣定位？(3)為什么曲軸只能有一處定位?2-5 浮式活塞銷有什么優(yōu)點? (2)為什么要軸向定位?2-6 (1)曲軸上的平衡重起什么作用？(2)為什么有的曲軸上沒有平衡重？2-7 曲軸扭轉(zhuǎn)減振器起什么作用?7/28/202280哈爾濱工業(yè)大學（威海）2-1 (1)發(fā)動機機體鑲?cè)霘飧滋子泻蝺?yōu)點? (2)什么是干缸套? (3)什么是濕缸套? (4)采用濕缸套時如何防止漏水。答: (1)采用鑲?cè)敫左w內(nèi)的氣缸套，形成氣缸工作表面。這樣，缸套可用耐磨性較好的合金鑄鐵或合金鋼制造，以延長氣缸使用壽命，而缸體則可采用價格較低的普通鑄鐵或鋁合金等材料制造。 (2)不直接與冷卻水接觸的氣缸套叫作干缸套。

39、(3)與冷卻水直接接觸的氣缸套叫作濕缸套。 (4)為了防止漏水，可以在缸套凸緣下面裝紫銅墊片;還可以在下支承密封帶與座孔配合較松處，裝入13道橡膠密封圈來封水。常見的密封形式有兩種，一種是將密封環(huán)槽開在缸套上，將具有一定彈性的橡膠密封圈裝入環(huán)槽內(nèi)，另一種是安置密封圈的環(huán)槽開在氣缸體上；此外，缸套裝入座孔后，通常缸套頂面略高于氣缸體上平面0。050。15mm，這樣當緊固氣缸蓋螺栓時，可將氣缸蓋襯墊壓得更緊，以保證氣缸的密封性，防止冷卻水漏出。 7/28/202281哈爾濱工業(yè)大學（威海）2-2 曲柄連桿機構(gòu)的功用和組成是什么？答: 曲柄連桿機構(gòu)的功用是把燃氣作用在活塞頂?shù)牧D(zhuǎn)變?yōu)榍S的轉(zhuǎn)矩，從而工作機械輸出機械能。其組成可分為三部分:機體組，活塞連桿組，曲軸飛輪組。7/28/202282哈爾濱工業(yè)大學