曲柄連桿機(jī)構(gòu)概述 機(jī)體組

第三章曲柄連桿機(jī)構(gòu)第一節(jié)概述曲柄連桿機(jī)構(gòu)的功用曲柄連桿機(jī)構(gòu)的組成曲柄連桿機(jī)構(gòu)的受力分析一、曲柄連桿機(jī)構(gòu)的功用1.將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。2.將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。3.在其他三個(gè)輔助沖程中，將曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊耐鶑?fù)運(yùn)動(dòng)，為做功沖程做準(zhǔn)備。二、曲柄連桿機(jī)構(gòu)的組成1.機(jī)體組

氣缸體曲軸箱氣缸套氣缸蓋氣缸墊油底殼等2.活塞連桿組

活塞活塞環(huán) 活塞銷連桿等3.曲軸飛輪組

曲軸飛輪等(一）工作環(huán)境高溫：發(fā)動(dòng)機(jī)作功時(shí)，氣缸內(nèi)最高溫度可達(dá)2500K以上；高壓：最高壓力可達(dá)5～9MPa;高速：活塞行程100～200個(gè)/s,發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速可達(dá)3000～6000r/min;化學(xué)腐蝕：與可燃混合氣和燃燒廢氣接觸的機(jī)件。三、曲柄連桿機(jī)構(gòu)的受力（二）受力情況（1）作功行程Fp燃?xì)鈮毫p1

連桿分力Fp2

側(cè)壓力FR

壓緊力FS

曲軸旋轉(zhuǎn)力1.氣體作用力FpFpFp1Fp2Fp2Fp1FRFST（2）壓縮行程F′p

氣體壓力F′p1

連桿分力F′p2

側(cè)壓力F′R

壓緊力F′S

旋轉(zhuǎn)阻力

F′pT′F′p2F′SF′RF′p1

2.往復(fù)慣性力和離心力（1）活塞在上半行程時(shí)（向下運(yùn)動(dòng)）Fj慣性力（向上）Fc

離心力Fcy

上下振動(dòng)Fcx

水平振動(dòng)FjFcnFjFcxFcy（2）活塞在下半行程時(shí)（向下運(yùn)動(dòng)）F′j

慣性力(向下)F′c

離心力F′cy

上下振動(dòng)F′cx

水平振動(dòng)3.摩擦力

各相對(duì)運(yùn)動(dòng)件表面的摩擦阻力F′jF′cnF′jF′cxF′cy第二節(jié)機(jī)體組氣缸體氣缸蓋氣缸蓋罩與氣缸襯墊油底殼一、氣缸體1.氣缸體的功用和組成

（1）發(fā)動(dòng)機(jī)的基體和骨架（2）稱為氣缸體—曲軸箱氣缸體往往與曲軸箱鑄成一體通常簡稱氣缸體（1）應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度、耐磨損和耐腐蝕、適當(dāng)冷卻（以免損壞和變形）發(fā)動(dòng)機(jī)中最大的零件承受拉、壓、彎、扭等機(jī)械負(fù)荷承受高溫燃?xì)夂艽蟮臒嶝?fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)大部分零件安裝在機(jī)體上（2）力求結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕盡量減小整機(jī)的重量（發(fā)動(dòng)機(jī)最大的零件）加強(qiáng)肋（減小質(zhì)量、保證剛度與強(qiáng)度）（3）機(jī)體材料一般高強(qiáng)度灰鑄鐵、鋁合金合金鑄鐵2.氣缸體工作條件、要求及材料3.氣缸體的結(jié)構(gòu)型式一般式龍門式隧道式三種氣缸體結(jié)構(gòu)型式的比較一般式龍門式隧道式概念曲軸軸線與缸體下平面共面曲軸軸線高于缸體下平面主軸承座孔不分開特點(diǎn)便于機(jī)械加工但剛度較差剛度強(qiáng)度較好工藝性較差結(jié)構(gòu)剛度大但最重應(yīng)用多用于中小型發(fā)動(dòng)機(jī)中型及重型車用發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械負(fù)荷大柴油機(jī)實(shí)例夏利富康發(fā)動(dòng)機(jī)，BJ492Q捷達(dá)/高爾夫CA61026135Q滾動(dòng)主軸承4.氣缸的排列方式（發(fā)動(dòng)機(jī)形式）直列式V型式對(duì)置式氣缸W型式大眾W12由兩個(gè)夾角為15°的VR6發(fā)動(dòng)機(jī)，以72°的夾角組成它擁有5.6升的排量

5.氣缸套無缸套合金鑄鐵缸體

優(yōu)點(diǎn)：縮短氣缸中心距，減小機(jī)體尺寸質(zhì)量機(jī)體剛度大、工藝性好缺點(diǎn)：耐磨合金鑄鐵成本高無氣缸套式鋁合金缸體氣缸表面多孔鍍鉻，提高耐磨性濕式缸套普通鑄鐵或鋁合金缸體AB環(huán)帶：徑向定位凸緣C：軸向定位缸套頂面略高于缸體平面密封圈ABC0.05~0.155~9干式缸套普通鑄鐵或鋁合金缸體干、濕式缸套比較可卸干式缸套干式缸套1~36.水冷和風(fēng)冷（1）水冷利用水套中的冷卻水流過高溫零件的周圍帶走多余熱量缸體與曲軸箱分開鑄造缸體和缸蓋鑄有散熱片如有風(fēng)扇可加強(qiáng)散熱（2）風(fēng)冷二、氣缸蓋1.氣缸蓋的功用和結(jié)構(gòu)

（1）密封氣缸上部形成燃燒室（2）冷卻水套與缸體水套相通（3）設(shè)有進(jìn)排氣座

氣門導(dǎo)管孔（4）設(shè)有進(jìn)排氣通道（5）汽油機(jī)缸蓋設(shè)有火花塞座孔

柴油機(jī)缸蓋設(shè)有噴油器座孔2.氣缸蓋的結(jié)構(gòu)型式整體式能覆蓋全部氣缸縮短氣缸中心距縮短發(fā)動(dòng)機(jī)總長度剛性較差單體式塊狀式只覆蓋一個(gè)氣缸能覆蓋部分氣缸（兩個(gè)以上）缸體較大發(fā)動(dòng)機(jī)常采用多用于缸徑<105mm發(fā)動(dòng)機(jī)（1）應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度承受燃?xì)鈮毫蜌飧咨w螺栓等機(jī)械負(fù)荷承受高溫燃?xì)夂艽蟮臒嶝?fù)荷保證氣缸的良好密封，不能損壞和變形（2）進(jìn)行良好冷卻保證氣缸蓋溫度分布盡可能均勻避免進(jìn)排氣門座之間產(chǎn)生熱裂紋3.氣缸蓋工作條件及要求4.氣缸蓋的材料優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵或合金鑄鐵高溫強(qiáng)度高、價(jià)格低、應(yīng)用廣泛導(dǎo)熱性差、重量大鋁合金導(dǎo)熱性好，有利于提高壓縮比鑄造性能優(yōu)異、重量輕高溫強(qiáng)度低、易變形、成本高有取代鑄鐵缸蓋的趨勢(shì)5.燃燒室1）燃燒室基本要求結(jié)構(gòu)緊湊：（表面積/容積）要小，減小熱損失，提高熱效率能增大進(jìn)氣門直徑或進(jìn)氣道通道面積：增加進(jìn)氣量，提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和功率能在壓縮行程終點(diǎn)產(chǎn)生擠氣渦流：以提高混合氣燃燒速度，保證混合氣充分燃燒汽油機(jī)燃燒室：應(yīng)保證火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x最短，以防止發(fā)生不正常燃燒柴油機(jī)燃燒室：應(yīng)與燃油噴射、空氣渦流運(yùn)動(dòng)進(jìn)行良好配合2）汽油機(jī)燃燒室楔形盆形半球形3）柴油機(jī)燃燒室①直噴式燃燒室ω形燃燒室球形燃燒室②分開式燃燒室渦流燃燒室預(yù)燃燃燒室噴油器加熱塞加熱塞噴油器渦流室預(yù)燃室三、氣缸蓋罩與氣缸襯墊1.氣缸蓋罩

位置氣缸蓋上部功用

起封閉及防塵作用材料一般為薄鋼板沖壓而成2.缸蓋螺栓

功用用于固定缸蓋要求用規(guī)定力矩按由中央對(duì)稱地向四周擴(kuò)展的順序分2~3次擰緊3.氣缸蓋襯墊功用保證缸體與缸蓋結(jié)合面的密封種類金屬—石棉氣缸墊常用石棉中間夾雜金屬絲，外包銅皮制成金屬-復(fù)合材料襯墊在鋼板的兩面粘覆耐熱、耐壓和耐腐蝕的新型復(fù)合材料，孔周圍用不銹鋼皮包邊。使用耐熱密封膠取代氣缸墊要求結(jié)合面精度更高全金屬氣缸墊單層或多層金屬片(低碳鋼或銅)強(qiáng)度高，抗腐蝕能力強(qiáng)，冷卻液孔用橡膠環(huán)密封。四、油底殼功用儲(chǔ)存機(jī)油并封閉曲軸箱種類一般為薄鋼板沖壓而成也有鋁合金鑄造(帶散熱片)要求中部或后部較深有時(shí)設(shè)有擋油板底部有磁性放油螺塞放映結(jié)束氣缸直列式結(jié)構(gòu)簡單加工容易長度較大高度較大一般多用于6缸以下發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸V型式縮短長度縮短高度剛度增加重量減輕形狀復(fù)雜寬度加大加工困難一般多用于8缸以上發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸對(duì)置式高度較小布置方便對(duì)風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)有利濕式缸套特點(diǎn)與缸體動(dòng)配合與冷卻水直接接觸合金鑄鐵濕式缸套：5~8mm廣泛應(yīng)用車用柴油機(jī)上優(yōu)點(diǎn)機(jī)體沒有封閉水套，容易鑄造傳熱好，溫度分布均勻修理更換方便缺點(diǎn)機(jī)體剛度差容易漏水干式缸套特點(diǎn)與缸體緊配合不與冷卻水接觸合金鑄鐵離心鑄造：2~3mm精密拉伸鋼制缸套：1.0~1.5mm優(yōu)點(diǎn)機(jī)體剛度大氣缸中心距小質(zhì)量輕加工工藝簡單缺點(diǎn)傳熱較差溫度不均易變形可卸干式缸套與缸體動(dòng)配合（間隙：0.017~0.037mm）可拆卸更換上端有凸緣干、濕式缸套比較和冷卻水直接接觸與缸體配合較松壁厚5～9mm

不直接和冷卻水接觸與缸體緊配合壁厚1～3mm

缸套材料：合金鑄鐵或合金鋼氣缸蓋氣缸蓋示意圖氣缸蓋實(shí)物楔形燃燒室結(jié)構(gòu)簡單緊湊進(jìn)氣道較平直壓縮終了時(shí)能形成擠氣渦流盆形燃燒室