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1、 18大精神： 2013年教育部高教方面重點工作： 落實4%撥款，西部傾斜、農村傾斜，研究生創(chuàng)新教育（我校的CDIO與人事分配制度改革）兩會焦點：房價、反腐、反鋪張浪費、環(huán)境、機構改革思考：創(chuàng)新包括哪些方面的內容？本課“三強”的要求對我們提出特殊要求：能夠識別各種圖形（block、stereo、structure、schematic、parts、assembly、principle; drawing、diagram、chart等）草繪、圖解、圖表加強與實踐的結合：體會，“孵化基地”，雙元教育充分發(fā)揮空間想象能力，以直覺思維為主，以邏輯思維為輔，逐步過度、升華的頓悟思維回憶：金屬材料有關機械性能

2、：彈性變形，塑性變形，機械組成相關名詞：零件，機構，總成 汽缸體，汽缸筒，汽缸蓋，汽缸墊，缸蓋螺栓。一、汽缸體（鏈接動畫） 1、功用：整個內燃機的骨架（支撐、承載、安 裝、固定、通路） 2、受力：多達十余種力的作用 機體零件 3、實物圖片 立體結構 三 維 造 型 4、結構材料：5、型式（1）、按具體結構形式分： 1）一般式（無裙式）氣缸體： 曲軸軸線與氣缸體下表面在同一平面上。其優(yōu)點是制造方便，質量輕，高度低，但剛度低，適用于汽油機。 2）龍門式氣缸體： 氣缸體下表面移至曲軸軸線以下。 其優(yōu)點是剛度和強度較好，但工藝性較差，適用于柴油機和強化汽油機。 3）隧道式氣缸體： 氣缸體上有完整的主軸

3、承座孔。其優(yōu)點是剛度最好，主軸承座孔不易變形，便于安裝滾動主軸承支承的組合曲軸，各缸主軸承孔同軸度易保證，制造方便，但質量大，高度高。 （2）、按冷卻方式分：1）水冷式：氣缸體內鑄有冷卻水套2）風冷式：氣缸體外鑄有散熱片 （3）、按鑲缸套方式分為兩種： 1）干式缸套：不直接與冷卻水接觸，薄壁（1-3mm），過盈壓配在氣缸體內孔中。其優(yōu)點是：密封性好，氣缸體剛性好，不易變形。缺點是： a 、制造成本增加：氣缸體內孔、缸套外圓亦需精加工，且薄壁缸套剛性差，加工裝夾時易變形。 b、熱負荷增加：缸套外圓與氣缸體內孔理論上是完全接觸，但加工誤差使之不可能完全接觸，因而散熱面積小，影響缸套散熱，必然使缸套

4、、活塞等熱負荷嚴重。 c、氣缸體鑄造工藝性差：水套封閉，去渣困難。 d：缸心距（氣缸間的中心距）增加，曲軸易彎曲變形：水套封閉。 2）濕式缸套：氣缸體水套敞開，缸套與冷卻水直接接觸，壁厚（5-9mm），缸套下端帶橡膠封水圈，氣缸套外圓上大，下?。ㄒ驗闅飧滋紫露藥?-3道橡膠封水圈），且上端與氣缸體內孔配合緊，下端配合松，以方便推入氣缸體內孔。 濕式缸套壓配在氣缸體內孔時，上部凸肩頂面高出氣缸體頂面0.05-0.15 mm，這樣緊固缸蓋時，可將缸墊壓得更緊，以密封燃氣。 濕式缸套優(yōu)點是：氣缸套冷卻好；制造成本低；氣缸體鑄造工藝性好；缸心距短，曲軸不易彎曲。 濕式缸套缺點是：氣缸體剛性差，容易變形

5、，易漏氣、漏水；氣缸套外圓表面易產(chǎn) 生穴蝕現(xiàn)象，常見涂漆。 密封圈機體水套汽缸壁 （4）、按氣缸排列形式分（見“發(fā)動機的類型”）：1）、直立（立式）2）、平臥（臥式）3）、V型（，相鄰兩缸的連桿大頭共用一個曲柄銷）4）、水平對置（=，每缸的連桿大頭各占用一個曲柄銷） 6、要求：（1）、足夠的剛度（2）、足夠的強度（3）、上下平面有足夠的平面度（4）、質量盡量?。?）、有防凍措施（6）、便于其它零部件的安裝、調整、保養(yǎng)（7）、通道設計合理 二、汽缸套1、功用2、要求3、材料4、類型鑄鐵高磷鑄鐵釩鈦鑄鐵多合金鑄鐵含硼鑄鐵鋼合金鋼陶瓷功能梯度材料等（鏈接動畫） 三、汽缸蓋（鏈接動畫） 1、功用： 2

6、、要求：剛度、強度、下平面、耐熱性、冷卻效果 3、材料：與機體一致 4、結構形式：（1）按是否可拆分(多缸發(fā)動機用)分為 a、單體氣缸蓋(亦稱組合式)：每缸一蓋，或兩缸一蓋,剛性好，制造容易，維修方便，但缸心距較長，曲軸容易彎曲。 b、整體氣缸蓋(亦稱單體式)：只有一蓋，缸心距最短，發(fā)動機緊湊，曲軸剛性好，但氣缸蓋剛性差，制造困難，維修成本增加。（現(xiàn)代發(fā)動機大部分采用） 單體式（兩缸一蓋）整體式 （2）按所用燃料分 a、汽油機氣缸蓋： 1）氣缸蓋中心加工有裝火花塞的孔 2）進、排氣道一般鑄在氣缸蓋的一側（進氣管布置在排氣管的上部，利用廢氣加熱進氣管壁面油膜，促進霧化),但現(xiàn)代汽油機采用半球形燃

7、燒室時則進、排氣道在氣缸蓋的兩側 3）燃燒室在氣缸蓋上，氣缸蓋底部有凹坑。 b、柴油機氣缸蓋： 1）氣缸蓋中心加工有裝噴油器的孔 2）進、排氣道鑄在氣缸蓋的兩側（避免進氣加熱，影響充氣效率，降低發(fā)動機功率） 3）車用中小功率柴油機的氣缸蓋底部沒有凹坑（直噴式 燃燒室一般在活塞頂上，分開式燃燒室則在氣缸蓋內部）。 （3）按冷卻方式分： a、水冷：內鑄水套，入水口與氣缸體上水套相通，上 部出水口通過節(jié)溫器與散熱器入水口相通。 b、風冷：外鑄散熱片，平行于來流方向。 水冷型缸蓋 5、缸蓋的拆裝注意事項（1）、拆卸：冷車，自外向內，對稱，交叉，2-3次放松，防止損壞螺栓、缸墊、螺孔發(fā)動機正時帶端 表顯

8、扭力扳手表顯扭力扳手數(shù)顯扭力扳手 （2）、安裝緊固：對稱，交叉（交替），自內向外，分2-3次，用專用扭力扳手，按規(guī)定扭矩擰緊。必須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工廠規(guī)定的數(shù)值擰緊，一則保證密封性，二則避免損壞氣缸墊，三則保證壓縮比的一致性。鋁合金制成的氣缸蓋到最后必須在發(fā)動機冷的狀態(tài)下擰緊，這樣，發(fā)動機熱起來時會增加密封性，因為鋁合金氣缸蓋的熱膨脹比鋼螺栓的大；鑄鐵氣缸蓋則一般在發(fā)動機熱車時最后擰緊，因為裝配時擰緊的螺栓在發(fā)動機工作初始后不久會松弛。思考：查閱捷達、奧迪某發(fā)動機的上緊扭力；若無據(jù)可查時怎么辦？ 四、汽缸墊（鏈接錄像） 1、功用：彌補不平度，防漏

9、2、型式：（1）、銅皮石棉銅皮（常用）（2）、實心彈性金屬片（用于強化）（3）、絲網(wǎng)石棉（少用，逐步淘汰） 3、“呲墊兒”： 4、汽缸墊的安裝注意正反面：一般，記號沖蓋；光面朝汽缸體 五、油底殼（鏈接錄像） 1、作用：儲存機油并密封曲軸箱。 2、要求：（1）結合面平整，密封性好（2）剛性好，避免振動、機械噪聲過大（3）散熱性好 3、材料與結構： 一般用薄的低碳合金鋼板沖壓而成，為了加強油底殼內機油的散熱，也有的發(fā)動機采用鋁合金鑄造的油底殼，油底殼底部鑄有散熱肋片。 油底殼形狀決定于發(fā)動機的總體布置和機油容量，后部一般做得較深，以便發(fā)動機縱向傾斜時機油泵能吸到機油；油底殼內還設有擋油隔板，避免油

10、面波動太大，機油泵吸進氣泡，供油不暢；油底殼底部裝有磁性放油塞，以便吸集機油中的金屬屑，減少發(fā)動機運動零件的磨損。 鑄鋁油底殼鋼板油底殼 五大部分的拆分 導入二起腳，火箭，試管飛塞，火槍，四桿機構，曲柄連桿機構 一、功用（鏈接錄像）1、作功沖程中2、其它沖程時 二、基本構成1、活塞組2、連桿組3、曲軸飛輪組 三 、活塞組： 1、活塞（鏈接錄像） （1）、功用： 1）、構成燃燒室；活塞在高溫、高壓、高速、潤滑不良的條件下工作?；钊苯优c高溫氣體接觸，瞬時溫度可達2500K以上，因此，受熱嚴重，而散熱條件又很差，所以活塞工作時溫度很高，頂部高達600700K，且溫度分布很不均勻；活塞頂部承受氣體壓

11、力很大，特別是作功行程壓力最大，汽油機高達35MPa，柴油機高達69MPa，這就使得活塞產(chǎn)生沖擊，并承受側壓力的作用；活塞在氣缸內以很高的速度(812m/s)往復運動，且速度在不斷地變化，這就產(chǎn)生了很大的慣性力，使活塞受到很大的附加載荷?；钊谶@種惡劣的條件下工作，會產(chǎn)生變形并加速磨損，還會產(chǎn)生附加載荷和熱應力，同時受到燃氣的化學腐蝕作用。. 2）、傳遞動力?；钊墓τ檬浅惺軞怏w壓力，并通過活塞銷傳給連桿驅使曲軸旋轉 （2）、要求： 、活塞質量小：往復慣性力?。? 、熱膨脹系數(shù)?。豪鋺B(tài)裝配 間隙小，減輕敲 缸現(xiàn)象；. 、導熱性好：減輕熱負荷，第一道環(huán)槽不易 積碳， 活塞頂不易熱裂； 、耐磨：環(huán)

12、槽不易磨損，裙部不易磨損；. 、耐高溫：高溫時機械強度不會下降太多； 、足夠的剛度和強度： a、銷座不會產(chǎn)生過大的彎曲變形；. b、活塞頂不會壓碎。. （3）、材料與工藝： 1）、材料： a、共晶鋁硅合金（鑄鋁、鍛鋁）；. （質量小，導熱性好，適用于一般發(fā)動機）. b、組合式：上半部用鋼，下半部用鋁合金，沉頭螺栓連接。. 剛度好，高溫強度高；熱膨脹系數(shù)低，配缸間隙??；耐磨（環(huán)槽）；質量居中。僅適用于極少數(shù)大功率 強化柴油機 2）、工藝： a、鑄造：質量大，加工工序多；. b、鍛造：居中；. c、模鍛（鏈接錄像） ：質量小，加工少。. （4）、結構1）基本結構：由頂部、頭部、裙部、銷座部組成a、

13、頂部：組成燃燒室，易熱裂、壓碎，要求加工應光潔，材料應阻熱。. 平頂：吸熱面積小，制造工藝簡單（四沖程汽油機）. 凸頂：剛性好、強度高，但吸熱面積大，難加工（二沖程汽油機，凸頂有利于掃氣）. 凹頂：一般適用于車用直噴式柴油機，如形、雙型、U型、花瓣型、四角形燃燒室。 但有的汽油機如桑塔納2000GSI轎車AJR發(fā)動機的活塞頂是凹頂，主要為減少往復慣性質量，改善混合氣形成和燃燒，有時可用來調節(jié)發(fā)動機的壓縮比。 成型頂活塞 ：用于與特殊噴油器配合，以獲得良好的噴油和霧化質量 b、頭部： 油環(huán)槽以上部分。 其主要作用是：、承受燃氣壓力，并傳給連桿（說明包括活塞銷座）；、與活塞環(huán)一起實現(xiàn)氣缸的密封；

14、、將活塞頂所吸收的熱量通過活塞環(huán)傳導給氣缸體。 其主要結構特點是：、活塞內腔呈流線型，由油環(huán)到活塞頂?shù)淖钚『穸?逐漸擴大，并使活塞頭部第一道環(huán)槽處于活塞內腔最低位置之上，目的是使活塞頂吸收的熱量平均分攤給各道活塞環(huán)，避免第一道活塞環(huán)過熱；. 有的汽油機的活塞在第一道環(huán)槽上面，切出一道較環(huán)槽窄的隔熱槽，隔 斷傳給第一道活塞環(huán)的熱流通路，迫使熱流方向折轉，目的同上；.熱負荷較高的汽油機活塞一般在第一道環(huán)槽內鑲鑄耐熱材料奧氏體鑄鐵制造的護圈，因為第一道環(huán)槽溫度高，鋁合金材料硬度大幅下降，易磨損，導致燃氣泄漏和竄機油。 .四沖程汽油機一般2-3道氣環(huán)槽，1道油環(huán)槽，最低一道油環(huán)槽內鉆有許多徑向小孔，氣

15、缸壁上多余機油刮下后，經(jīng)過這些小孔流回油底殼。 c、裙部：油環(huán)槽底面至活塞底端的外圓柱表面。 其主要作用是活塞往復直線運動導向（說明裙部長度不能過短，否則活塞運動時擺頭）；承受側壓力（說明裙部應有一定的剛度和承壓面積）。. 發(fā)動機工作時活塞裙部的變形機械變形：燃氣壓力作用在活塞頂上，導致銷座彎曲變形，裙部擠壓變形；熱變形：銷座附近金屬堆積，受熱后熱膨脹量大。 機械變形 熱變形結論：機械變形和熱變形均使得裙部斷面變成長軸沿活塞銷方向的橢圓。 裙部的結構特點橢圓度：活塞裙部加工成短軸沿活塞銷方向，但注意橢圓度不可過大，否則活塞上下運動時因棱緣負荷過大易拉傷氣缸壁；. 圓臺度：沿高度方向呈上小下大的

16、圓錐形： 開切槽：裙部次推力面?zhèn)乳_“T”形槽或“ ”形槽：次推力面?zhèn)乳_橫向隔熱直槽（油環(huán)槽內，兼做泄油槽）和縱向膨脹補償斜槽（避免拉傷氣缸壁）； 橫槽稱為隔熱槽豎槽叫做膨脹槽 銷座附近凹陷0.51.0mm：減少此處金屬堆積，以減少熱變形；. 雙金屬活塞：銷座內側鑲鑄熱膨脹系數(shù)極低的恒范鋼片（含鎳33%36%的低碳鐵鎳合金，其膨脹系數(shù)僅為鋁合金的1/10，而銷座通過恒范鋼片與裙部相連，牽制了裙部的熱膨脹變形量），牽制此處熱變形恒范鋼片 雙金屬活塞剖視圖 拖板式裙部：活塞銷座下方挖去大塊金屬，以減輕往復慣性質量，避免下止點時活塞裙部下端與曲軸平衡重相碰，并且可使裙部富有彈性，補償熱變形。（有些活塞

17、為了減輕重量，在裙部開孔或把裙部不受側壓力的兩邊切去一部分，以減小慣性力，減小銷座附近 的熱變形量，形成拖板式活塞或短活塞，拖板式結構裙部彈性好，質量小，活塞與氣缸的配合間隙較小，適用于高速發(fā)動機）。 d、銷座部：功用，結構特點同裙部，用活塞銷卡簧圈槽 活塞結構設計中需考慮的幾個問題 、冷敲缸現(xiàn)象冷態(tài)裝配間隙若無或過小，則由于活塞工作時的機械變形和熱變形時裙部直徑增大，容易拉傷氣缸壁（又稱拉缸），輕則造成漏氣、竄機油，重則活塞卡死。. 由于冷態(tài)裝配間隙的存在，.活塞工作時側壓力方向的交替變化，活塞越過上止點時，時而是活塞的次推力面?zhèn)荣N緊氣缸壁（壓縮行程時貼緊氣缸壁的一側），時而是活塞的主推力面

18、側貼緊氣缸壁（作功行程時貼緊氣缸壁的一側），形成金屬敲缸聲音，加劇裙部磨損。顯然，發(fā)動機冷車時敲缸現(xiàn)象嚴重。 減輕冷態(tài)敲缸現(xiàn)象的主要結構措施 偏向主推力面?zhèn)?2mm，可使活塞越過上止點之前就完成推力面?zhèn)鹊膿Q向，避免峰值壓力時刻過渡，因而可以減輕敲缸現(xiàn)象，但增加了裙部尖角處的磨損，常見于汽油機。. 活塞改進結構措施，制成反橢圓裙部斷面，牽制裙部工作時的熱變形，從而在保證活塞工作時不拉缸的前提下減小活塞配缸間隙，減輕發(fā)動機冷車敲缸現(xiàn)象。 若偏向弄反，則會出現(xiàn)（鏈接動畫） 、活塞的散熱途徑（散熱方式）a頂部吸收的熱量62-67%由活塞環(huán)傳給汽缸蓋，由汽缸套傳給冷卻水。b14%由活塞裙部傳給缸套。c其

19、余部分由活塞內表面?zhèn)鹘o曲軸箱中飛濺的潤滑油和氣體。 改善措施a.圓弧過渡：非冷卻整體鋁活塞的頭部熱流密度很大，為降低活塞頭部和環(huán)槽溫度，加大散熱面積，保證熱流密度大致相等，頂?shù)變缺诤蛡缺谙噙B接部分多用大圓弧過渡，同時減少了應力集中。（見動畫演示）圓弧過渡 b.隔熱槽：整體鋁活塞第一環(huán)槽因溫度高，材料硬度下降較多，及潤滑條件差，環(huán)槽磨損嚴重。這些常常是限制活塞使用期限的重要因素。為了改善這種情況，某些柴油機活塞在第一道環(huán)槽上方車隔熱槽，改變頂部熱流方向，將部分原來由第一道環(huán)散走的熱量分散到第二、三道環(huán)散走。隔熱槽 、特殊活塞簡介油冷活塞 a、蛇形油管冷卻活塞：采用螺旋形銅管或鋼管鑄入活塞本體，使

20、冷卻油流經(jīng)蛇型管，在潤滑油壓力作用下進行循環(huán)冷卻。為了增強冷卻效果，也有鑄成后再用酸蝕掉銅管。蛇型油管冷卻活塞 b、冷卻油腔活塞：活塞頭內部設置冷卻油腔，冷卻油不充滿整個油腔，一般只充30-50%，由于活塞往復運動的慣性，冷卻油在油腔中震蕩沖刷，冷卻油與油腔面相對運動速度較大，容易形成紊流，冷卻效果較好。冷卻油腔活塞 組合油冷活塞 a、用耐熱材料制成活塞頭部 b、用鋁合金或鑄鐵制造活塞裙部 c、然后將二者用螺栓連接起來，之間充流動的 潤滑油、活塞表面特殊處理 a、頂部淬火，氮化處理 b、頂部噴涂陶瓷、陽極氧化 c、環(huán)槽部鍍鉻或氮化處理 d、裙部噴涂石墨或鍍錫 、活塞頂部記號 a、前后記號-確定

21、安裝方位，一般沖向曲軸前端 b、尺寸代碼-表明活塞尺寸系列及標準級差，以便 維修選配 c、銷孔代碼-配套活塞銷的選配、思考： a 、活塞銷為何偏置？偏向何處？ b、活塞與缸套之間如何密封？ c、是否知道合金鑄鐵活塞？什么情況下使用？ d、普通活塞制造出廠后冷態(tài)下大致應該是什么 形狀？正常工作時的熱態(tài)下又應該是什么形 狀？ 2、活塞環(huán)（鏈接錄像）（1）、類型和功用：、氣環(huán)：1）、密封（防止燃氣漏入曲軸箱）是主要作用，是傳熱作用的前提。 2）、傳熱（將活塞頭部吸收的70%80%的熱量傳導給氣缸壁）。 一般高速機有2-3道氣環(huán)，中速機有3-4道氣環(huán)，低速機有5-6道氣環(huán) ，油環(huán)一般是1-2道。目前的

22、趨向是減少環(huán)數(shù)，強化第一道環(huán)。因此柴油機所消耗的摩擦功中約有50%是活塞環(huán)和活塞裙與缸套間的摩擦引起的。 、油環(huán)： 1）、潤滑（氣缸壁上鋪油膜）； 2）、刮油（氣缸壁上多余機油刮落回曲軸箱）； 3）、輔助密封。 油環(huán)一般是1-2道，位置一般下置。 （2）、工作特點： 1）、高溫、高壓、高速，潤滑不良，磨損嚴重； 2）、交變的彎曲應力，（氣缸壁沿高度方向有加工錐 度，環(huán)有開口）（3）、要求：足夠的彈性、沖擊韌性、耐磨性、耐熱性、儲油性、導熱性和良好的加工性 （4）、材料： 1）、一般用合金鑄鐵（在優(yōu)質灰鑄鐵中加入少量銅、 鉻、鉬等合金元素） ，少數(shù)高速強化柴油機用鋼 片環(huán)（以提高彈力和沖擊韌性）

23、；. 2）、第1道氣環(huán)的工作表面一般都鍍上多孔性鉻（硬度 高，并能儲存少量機油，以改善潤滑條件）；. 3）、其余氣環(huán)一般鍍錫（鑄鋁活塞）或磷化（鍛鋁活 塞）（以改善磨合性能）。 （5）、活塞環(huán)的密封機理：注意： 第一道氣環(huán)的初始彈力F1要求最小，隨后的幾道氣環(huán)的初始彈力F1大小要求依次遞增。 （6）、氣環(huán)的結構類型極其特點：1）、按切口（開口）形狀分： 、直角切口：工藝性好，密封效果差 、階梯切口：密封好，工藝性差 、斜切口：介于中間，但套裝時尖角易折斷 、帶防轉銷釘槽切口：方向不可裝反，否則，漏氣量急劇增加。 2）、按氣環(huán)的斷面形狀分：、矩形環(huán)：工藝最簡單，導熱性好，但存在“泵油”現(xiàn)象。.

24、矩形環(huán)的“泵油作用”原理解釋在進氣行程中，由于環(huán)與缸壁的摩擦阻力以及環(huán)本身的慣性，環(huán)將靠緊環(huán)槽的上側平面，缸壁上的機油就被刮入下邊隙與背隙內；. 在膨脹作功行程中，燃氣壓力的作用大于摩擦阻力和慣性的影響，環(huán)被壓緊在環(huán)槽的下側平面，下邊隙與背隙內的機油上竄。. 活塞上行時，在摩擦阻力、慣性、缸內氣體壓力的作用下，環(huán)將靠緊在環(huán)槽的下側平面，下邊隙與背隙內的機油上竄。 結論：由于矩形環(huán)的“泵油”作用，氣缸壁上的機油將源源不斷地上竄入活塞頂上燃燒室內燒掉，排氣管冒藍煙。 、扭曲環(huán)： a、正扭曲環(huán)：內圓上邊緣切去部分金屬或外圓下邊緣切去部分金屬 b、反扭曲環(huán)：內圓下邊緣切去部分金屬或外圓上邊緣切去部分金

25、屬正反 扭曲原理活塞環(huán)裝入氣缸后，其外側氣缸壁的作用力F1與內側環(huán)的彈力F2不在一條直線上，于是產(chǎn)生扭曲力矩M，從而使環(huán)的邊緣與環(huán)槽的上下側平面都接觸，避免了因環(huán)在環(huán)槽內的上下竄動造成的“泵油”現(xiàn)象。. 注意事項環(huán)的扭曲變形應使環(huán)的端面與氣缸壁形成的楔形尖角向下。這樣，活塞向上運動時，因“油楔”作用使環(huán)懸浮于氣缸壁，改善潤滑，減少摩擦阻力；活塞向下運動時，向下刮油。但如果裝反使尖角朝上，則活塞向上運動時，向上刮油，機油消耗率劇增，排氣冒藍煙。扭曲環(huán)的優(yōu)點 a)、密封性、磨合性好（線接觸）； b)、防止“泵油”現(xiàn)象（正確安裝時）； c)、形成油楔，改善潤滑； d)、提高刮油能力。扭曲環(huán)的缺點 a

26、)、扭轉角不超過1，工藝性差； b)、不可裝反，否則機油消耗率成倍增加，環(huán)上有朝上 的記號 、錐面環(huán)：小錐角，不超過2，方向不可裝反。優(yōu)缺點同扭曲環(huán)，但仍有“泵油”現(xiàn)象。斷面呈錐形，外圓工作面上加工一個很小的錐面(0.51.5)，減小了環(huán)與氣缸壁的接觸面，提高了表面接觸壓力，有利于磨合和密封?；钊滦袝r，便于刮油；活塞上行時，由于錐面的油楔作用，能在油膜上飄浮過去，減小磨損，安裝時，不能裝反，否則會引起機油上竄。. 、梯形環(huán)：斷面呈梯形，工作時，梯形環(huán)在壓縮行程和作功行程隨著活塞受側壓力的方向不同而不斷地改變位置，這樣會把沉積在環(huán)槽中的積炭擠出去，避免了環(huán)被粘在環(huán)槽中而折斷?？梢匝娱L環(huán)的使用壽

27、命。但是主要缺點是加工困難，精度要求高。其優(yōu)點是側壓力方向的交替變化，使環(huán)槽間隙時而減小，時而增大，間隙中的結焦被擠出，避免環(huán)因粘結而折斷，常做第一道氣環(huán)。缺點是環(huán)上、下兩側平面難以精磨，工藝性差，仍有“泵油”現(xiàn)象。 、桶面環(huán)：與氣缸壁凸圓弧面接觸。優(yōu)點 a)、活塞上下移動時均能形成油楔作用，改善潤滑 b)、避免棱緣負荷，能很好適應活塞的擺動及氣缸表面 c)、密封性改善缺點 a)、工藝性差（凸圓弧面難加工）； b)、仍有“泵油”現(xiàn)象。 （7）、油環(huán)的結構類型及特點： 1）、油環(huán)的位置和要求 置于最后一道環(huán)槽，背隙內氣體壓力極低，因此，油環(huán)置于氣缸內時，必須具有較大的初始彈力；油環(huán)的斷面形狀如圖

28、所示，均分布若干個中間泄油孔，設計重點在于提高與氣缸壁的接觸比壓，以提高刮油能力。 2）、油環(huán)分為兩種類型、普通槽孔式油環(huán)（整體式油環(huán)）：合金鑄鐵， 鼻形倒角 a為異向外倒角油環(huán). b為同向外倒角油環(huán). c為同向內倒角油環(huán). d為鼻式油環(huán). e為雙鼻式油環(huán). 、組合鋼片式油環(huán)：接觸比壓大，刮油能力強，泄油 通路大，慣性質量小，但制造成本高下圖中，1-上刮片 2-襯簧 3-下刮片 4-活塞 雙上刮片軸向襯環(huán)下刮片徑向襯環(huán) （8）、基本概念1）、泵油作用2）、活塞環(huán)端間隙（開口間隙）e3）、邊間隙（側間隙）s4）、背間隙（后間隙）b思考不裝活塞環(huán)會怎樣？無間隙活塞環(huán)是怎么回事？冒黑煙和活塞環(huán)有哪些

29、關系？ 3、活塞銷（鏈接錄像）（1）、作用：連接活塞和連桿小頭，傳遞動力。（2）、要求： 1）、足夠的剛度、強度和沖擊韌性；. 2）、表面耐磨 3）、質量小。（3）、材料與工藝：一般為低碳鋼或低碳合金鋼，半液態(tài)精鍛后，經(jīng)表面滲碳或滲氮熱處理以提高心部沖擊韌性和表面硬度，然后進行精磨和研磨。. （4）、結構特點：三種軸剖面形狀的無縫鋼管 1）、等截面圓柱形：易加工，但質量大； 2）、組合形：居中。 3）、兩段截錐式：接近等強度梁，但孔的加工較復雜質量小，但難加工；. 5）、活塞銷的安裝方式（鏈接錄像）：1）、 “全浮式” ，即. 在發(fā)動機運轉過程中，活塞銷不僅可以在連桿小頭襯套孔內，還可以在銷座

30、孔內緩慢轉動，以使活塞銷表面的磨損比較均勻。用于工程車輛和大型汽車2）、“半浮式”， 即.連桿小頭與活塞銷過盈緊固連接，活 塞銷與活塞銷座孔松動連接，多用于個別小汽車 思考“全浮式”連接活塞銷軸向如何定位？活塞銷座孔與活塞銷熱膨脹系數(shù)是否一致？安裝時應怎樣考慮？必須在活塞銷座兩端用卡環(huán)定位，防止活塞銷軸向竄動。.由于鋁合金活塞銷座的熱膨脹量大于鋼活塞銷，因此，在冷態(tài)裝配時，活塞銷與活塞銷座孔為過渡配合，裝配時，應先將鋁合金活塞預熱（7090C的水或油中加熱），然后將銷裝入 四、連桿組 1、作用：傳遞動力，將活塞往復直線運動轉變?yōu)榍S的 旋轉運動。. 2、工作特點：復雜平面運動，承受壓縮、拉伸、

31、彎曲等 交變載荷。. 3、要求：在質量盡可能小的前提下有足夠的剛度和強度。否則會引起：（1）大頭孔失圓：燒軸瓦，甚 至咬死；（2）桿身彎曲：偏磨，漏氣，竄機油 4、材料與工藝：優(yōu)質中碳鋼或中碳合金鋼經(jīng)模鍛或輥鍛 而成（鏈接錄像）。 5、結構特點：（1）、連桿桿身通常做成“工”字形 斷面，以求在剛度足夠的前提下盡可能減少慣性質 量，有的桿身鉆有潤滑油道。 （2）、連桿大頭：通常做成分開式的，以便于拆裝活塞連桿組，被分開的部分叫連桿蓋，兩者之間用連桿螺栓連接。連桿與連桿蓋之間有配對記號，拆裝時應注意一致。.平切口分面與連桿桿身軸線垂直，汽油機多采用這種連桿。因為，一般汽油機連桿大頭的橫向尺寸都小于

32、氣缸直徑，可以方便地通過氣缸進行拆裝，故常采用平切口連桿。斜切口分面與連桿桿身軸線成3060夾角。柴油機多采用這種連桿。因為，柴油機壓縮比大，受力較大，曲軸的連桿軸頸較粗，相應的連桿大頭尺寸往往超過了氣缸直徑，為了使連桿大頭能通過氣缸，便于拆裝，一般都采用斜切口，最常見的是45夾角。 平切口斜切口 （3）、連桿小頭： 其結構按潤滑方式而不同 a.飛濺潤滑：適用于大批量生產(chǎn)的小尺寸四沖程發(fā)動機。 b.強制潤滑：開油孔和油槽。適用于小批量生產(chǎn)的中低速柴油機 c.螺旋形布油槽：襯套內表面有螺旋形布油槽。連桿始終受壓， 不容易形成油膜。 （4）連桿小頭襯套 在連桿小頭與活塞銷結合部，一般壓入減磨的錫青

33、銅襯套4，小頭 頂部鑄有工藝凸臺，減重用； 為改善磨損，小頭孔中以一定的過盈量壓入耐磨襯套，材料為錫青銅或鋼青銅鉛合金。 （5）、連桿軸瓦：連桿大頭孔內過盈壓入上、下兩半薄壁鋼軸瓦（45號鋼、優(yōu)質碳素鋼、銅鉛合金、銅鋁合金等鍛造而成），在其內表面上（鍍、涂、澆鑄、濺射、沉積有0.30.7mm厚的減磨合金層，具有保持油膜、減少摩擦阻力和易于磨合的作用，主要有巴氏合金、銅鋁合金、高錫鋁合金。軸瓦背面制有定位凸肩，防止軸瓦轉動；軸瓦內表面開有油槽用以儲油和作垃圾槽用。 軸瓦是發(fā)動機用量最大的配件之一，軸瓦的工作穩(wěn)定性及壽命直接影響到發(fā)動機的工作穩(wěn)定性和工作效率。隨著科技的快速發(fā)展，當前的軸瓦產(chǎn)品已不

34、能滿足重型卡車、坦克、艦船等高速、高承 載型發(fā)動機的使用要求，逐漸暴露出越來越多的問題。目前常用的軸瓦結構形式為鋼背減摩合金層，機械加工完畢后,在其內表面的基體上先電鍍1-3m 厚的鎳柵阻擋層，繼之電鍍15-30m 厚的鉛錫銅(PbSnCu) 三元合金減摩層，最后在全部表面上電鍍1-2m 厚的錫(Sn) 或鉛錫(PbSn) 合金防護層，這就形成了傳統(tǒng)的三層軸瓦。 但是這種傳統(tǒng)的三層軸瓦的缺點是軟覆層耐磨性不足，而且覆層一旦被磨損，硬的鎳柵層就會導致軸承很快失去應急運行 能力，因此新型軸承材料的研制成為了世界各國的研究重點。奧地利美巴滑動軸承公司(Miba Gleitlager AG) 目前已成

35、功研制了一系列的新型軸承材料，通過物理氣相沉積設備生成第四代鎳柵濺射式新型軸瓦這種材料具有極高的耐磨性和疲勞強度,并具有極佳的摩擦學特性，它采用的關鍵技術是對軸瓦濺鍍一層具有特殊組織結 構的超微晶粒結構材料,如AlSn20 等。這種采用新型材料涂層的軸瓦屬于滑動軸承的第四代產(chǎn)品，目前只有德國，英國，奧地利等少數(shù)幾個國家生產(chǎn)，而在我國尚屬空白，因此價格非常昂貴 （7-10歐元/片）。 耐磨合金層具有質軟，容易保持油膜，磨合性好，摩擦阻力小，不易磨損等特點。耐磨合金常采用的有巴氏合金，銅鋁合金，高錫鋁合金。連桿軸瓦的背面有很高的光潔度。半個軸瓦在自由狀態(tài)下不是半圓形，當它們裝入連桿大頭孔內時，又有

36、過盈，故能均勻地緊貼在大頭孔壁上，具有很好的承受載荷和導熱的能力，并可以提高工作可靠性和延長使用壽命。鍛造平拉開油槽開倒角制定位突肩測量制備減磨層粗磨精磨 （5）、連桿螺栓：、工作要求：承受交變負荷，受力嚴重。優(yōu)質合金鋼鍛造毛胚，一級精度細牙螺紋，滾壓法加工，以提高其疲勞強度，外表面發(fā)藍防銹。 、常用材料：專用優(yōu)質合金鋼40Cr, 35CrMoNi, 30CrMoA等、預緊力：為保證軸瓦有一定過盈，并使大端與連桿蓋間有足夠的壓緊力，用扭力扳手、規(guī)定扭矩、螺栓伸長量和鎖緊螺母旋轉過角度。、防松措施：必須有開口銷、鉛絲綁扎、軸端擋圈、自鎖螺母。 （6）、連桿蓋：、作用：連桿與連桿蓋配對加工，加工后

37、，在它們同一側打上配對記號，安裝時不得互相調換或變更方向。為此，在結構上采取了定位措施。 、定位措施： a、連桿螺栓的圓柱面定位 b、定位銷 c、定位套筒 d、定位凸肩（止口定位） e、鋸齒形結合面定位 d、e多用于斜切口連桿大端，避免螺栓受剪切力 6、V型發(fā)動機的連桿類型（1）并列連桿：左右兩缸的連桿一前一后地裝在同一個曲柄銷上，連桿可以通用，兩缸活塞連桿組的運動規(guī)律相同，但曲軸加長，剛度降低。常用于V6、V8汽車發(fā)動 機。 2）主副連桿：副連桿鉸接在主連桿凸耳上，曲軸不加長，但相鄰兩缸活塞連桿組運動規(guī)律和受力不相同。. 3）叉形連桿：相鄰兩缸的一個連桿大頭做成叉形，另一個連桿大頭套于其叉形

38、中。兩缸活塞連桿組的運動規(guī)律相同，左右兩缸中心線不需錯位，但叉形連桿大頭結構和制造工藝比較復雜，而且連桿大頭的剛度也不高。 思考1、連桿螺栓的擰緊應遵循什么原則？2、什么是“纖維增強型鋁合金”連桿，用在何處？ 在鋁合金中加入不銹鋼纖維、氧化鋁纖維、或硅酸鋁纖維，擠壓或鍛造3、軸瓦又叫連桿大端軸承在結構上分為幾層？ 五、曲軸飛輪組（鏈接錄像） 下圖為桑塔納2000時代超人發(fā)動機曲軸飛輪信號齒盤 1、曲軸（鏈接動畫）（1）、功用：將作用在連桿的力（由活塞頂上的燃氣 壓力所傳）轉變?yōu)榍S轉矩輸出給車輛傳動 系；驅動配氣機構和其他輔助裝置。（2）、工作條件：承受周期性變化的連桿作用力、往 復慣性力、離

39、心力以及由此產(chǎn)生的扭矩、彎矩 的共同作用。.（3）、要求： 1）、足夠的剛度、疲勞強度和沖擊韌性； 2）、各工作表面潤滑良好、耐磨； 3）、旋轉慣性力系達到良好的平衡（離心力合力及 其合力矩為零時稱為完全平衡，亦稱動平 衡）。. （4）、材料及工藝多采用優(yōu)質中碳鋼或中碳合金鋼如鉻鎳鋼（18CrNi5）、鉻鋁鋼（34CrAl16）模鍛而成，其主軸頸和曲柄銷工作表面均需高頻淬火或氮化，再經(jīng)過精磨；其軸頸圓角過渡處不經(jīng)淬火，采用滾壓強化工藝，以提高疲勞強度。優(yōu)點是機械疲勞強度高，軸頸直徑可以較細，發(fā)動機結構緊湊，但表面加工質量要求高，否則，容易引起應力集中。. 過去，國產(chǎn)的許多發(fā)動機采用高強度的稀土

40、球墨鑄鐵鑄造曲軸，優(yōu)點是制造成本低，鑄鐵比鋼的耐磨性、抗扭振性好，但發(fā)動機體積龐大。 （5）、曲軸的分類 1）、整體式：用于中、高速柴油機，主軸頸、曲柄銷和曲柄臂一體半組合式 2）、組合式：曲柄銷、曲臂、主軸頸都分別制造，然 后套合為一體 3）、半組合式：曲柄銷與曲臂為一體，主軸頸自一體組合式 4）、圓盤式曲軸：主軸頸和曲臂合成一個圓盤。圓盤外面多半是同時裝有短滾柱式主軸承，軸向尺寸緊湊，曲柄銷長度可加大，剛度較大，承載能力強，但成本高，噪聲大 （6）、曲軸的結構、前端第一道主軸頸之前的部分。裝有驅動其他裝置的機件（正時齒輪4、 及起動爪、止推墊片、甩油盤油封、皮帶輪等 1-油孔2、3、6-止

41、推墊片、軸承蓋擋圈、油封4-正時齒輪5-調整墊片7-皮帶輪8-啟動爪 、主軸頸 功用： 形式：（全支撐、半支撐）， 結構：（油孔、油道、過度圓角） 、曲柄也叫曲柄臂，有矩型、橢圓型、圓形等幾種a、 巨型，易于加工，但應力集中較大，重量也較大，多用于鍛造曲軸。 b、橢圓形，模鍛和鑄造曲軸，最合理，加工困難。C、圓形，便于加工，但重量較大。潔油腔、連桿軸頸亦稱曲柄銷，注意有油孔、油道、潔油腔 、后端最后一道主軸頸之后的部分。一般在其后端帶有回油螺紋和為安裝飛輪的法蘭盤，還可裝擋油盤。、平衡重塊兒平衡重一般用于平衡發(fā)動機不平衡的離心力及離心力矩，有時也被用于部分平衡往復慣性力。. 對于汽車發(fā)動機常用

42、的直列四缸機、六缸機，從整體上看，旋轉慣性力系和一階往復慣性力系已得到完全平衡（由于曲拐均勻布置且相對于曲軸中央主軸頸成鏡面對稱，慣性力合力及其合力矩均為零）（六缸機二階往復慣性力系也已得到完全平衡，但四缸機的二階往復慣性力系慣性力合力不為零）。 平衡重塊的作用 （7）、曲柄的布置 曲軸的形狀和各曲拐的相對位置取決于氣缸數(shù)、氣缸排列形式和各缸的作功行程交替順序（發(fā)火順序）。(a)發(fā)動機每完成一個循環(huán)，各缸都應發(fā)火一次，且各缸作功間隔應均勻，即發(fā)火間隔角應等于720/ I；(b)應使連續(xù)作功的兩缸相距盡可能遠 ，避免相鄰兩缸發(fā)生進氣重疊現(xiàn)象，同時降低主軸承負荷、直列四缸機 工作順序為： 1342

43、 、直列六缸發(fā)動機： 空間曲拐，各平面曲拐成120夾角，發(fā)火間隔角是720/ 6=120 ，發(fā)火順序是15 3 6 2 4 或1 4 2 6 3 5 。 思考：V6發(fā)動機的曲柄布置及發(fā)火順序？ 、V型八缸發(fā)動機：空間曲拐，各平面曲拐成90夾角，發(fā)火間隔角是720/ 8=90 ，發(fā)火順序是 184365721。 2、飛輪（鏈接動畫）（1）、作用： 1）、儲存動能，克服阻力使發(fā)動機的工作循環(huán)周而復 始，使曲軸轉速均勻，并使發(fā)動機具有短時間超 載的能力； 2）、驅動其它輔助裝置； 3）、傳遞扭矩給汽車傳動系，是離合器的驅動件； 4）、飛輪上正時刻度記號作為配氣機構、供油系統(tǒng) （柴油機）、點火系統(tǒng)（汽

44、油機）正時調整角度用。（2）、要求： 1）、尺寸盡可能小的前提下具有足夠大的轉動慣 量，因而輪緣通常做得寬而厚。 2）、外端面無翹曲且有一定的粗糙度 3）、定位記號要清晰可辨 1-殼體刻線2-觀察孔蓋3-飛輪刻線 （3）、材料、工藝、結構特點： 1）、一般用灰鑄鐵，當輪緣速度超過50米/秒時要 采用球鐵或鑄鋼。 2）、飛輪外緣上的齒圈是熱壓配的，齒圈磨損失效后 可以更換，但拆裝齒圈時應注意加熱后進行。 3）、多缸發(fā)動機的飛輪應與曲軸一起進行動平衡校準 為了拆裝時不破壞它們的平衡狀態(tài)，飛輪與曲 軸之間的連接螺栓應不對稱布置，以防錯位。3、扭轉減振器（1）、扭振的概念 假設有一個彈性鋼棍，其一端被

45、固定，而另一自由端上有一個圓盤，（如下圖）如果把圓盤施加一個扭矩，將它轉某一角度，然后放開，則系統(tǒng)將在鋼棍材料彈力及圓盤質動量慣性力的作用下進行角振動，圓盤和彈性鋼棍時而轉到其平衡位置 （靜止時的位置）的這一邊，時而又轉到其平衡位置的另一邊。這樣的角振動，稱為自由扭轉振動；偏離平衡位置的最大角度，稱為振幅，其振動率（即每分鐘振動的次數(shù)）稱為自由振動頻率。圓盤的質量越大及鋼棍的剛性愈小，自振頻率越小。 （2）、曲軸的扭振 曲軸是一種扭轉彈性系統(tǒng)，其本身具有一定的自振頻率。在發(fā)動機工作過程中，經(jīng)連桿傳給連桿軸頸的作用力的大小和方向都是周期性變化的，所以曲軸各個曲拐的旋轉速度也是忽快忽慢呈周期性變化

46、。安裝在曲軸后端的飛輪轉動慣量最大，可以認為是勻速旋轉，由此造成曲軸各曲拐的轉動比飛輪時快時慢，這種現(xiàn)象稱之為曲軸的扭轉振動。當振動強烈時甚至會扭斷曲軸。扭轉減振器的功用就是吸收曲軸扭轉振動的能量，消減扭轉振動，避免發(fā)生強烈的共振及其引起的嚴重惡果。一般低速發(fā)動機不易達到臨界轉速。但曲軸剛度小、旋轉質量大、缸數(shù)多及轉速高的發(fā)動機，由于自振頻率低，強迫振動頻率高，容易達到臨界轉速而發(fā)生強烈的共振。因而加裝扭轉減振器就很有必要。 因此，對曲軸剛度較小、轉動慣量較大、缸數(shù)多及轉速高的發(fā)動機，一般在曲軸前端裝有曲軸扭轉減振器，此處扭轉振幅最大。（思考為什么？1、離合器自身有，2、需驅動重要輔助機構。）

47、 （3）、扭轉減振器的類型（a）、橡膠式扭轉減振器轉動慣量較大的慣性盤5與薄鋼片制成的減振器圓盤3都同橡膠墊4硫化粘結，減振器圓盤3轂部用螺栓固裝于曲軸前端的風扇帶輪6上，后者與曲軸前端螺栓固緊，因此，圓盤3與帶輪、曲軸同步轉動，慣性盤5與圓盤3有了相對角振動，橡膠墊4的扭轉變形消耗了扭轉振動能量，振幅減小。 1-曲軸前端;2-帶輪轂;3-減振器圓盤; 4-橡膠墊; 5-慣性盤; 6-帶盤 （b）硅油-橡膠式扭轉減振器: 該減振器結構緊湊（質量和容積均較?。?、減振性能良好。 減振體2浮動地裝在密封外殼1中，兩者之間間隙很?。?.50.7mm），其中充滿高粘度的有機硅油。當曲軸發(fā)生扭轉振動時，帶

48、著外殼1一起振動，而轉動慣量較大的減振體2基本上是勻速轉動，于是兩者之間發(fā)生相對滑動，使硅油受剪切，摩擦生熱而消耗振動的能量，從而減小了扭轉振幅。顯然，摩擦使硅溫度升高，粘度下降，對曲軸的扭振衰減作用減弱。1-密封外殼 2-減振體 3-橡膠襯套 4-側蓋 5-注油螺塞孔 思 考 1、還可設計制造出什么形式的扭轉減器？ 2、是否能夠對一套真實的曲柄連桿機構做出例分析？ 3、飛輪上的記號都有哪些作用？其上齒圈有何作用？ 4、活塞銷的安裝是否還有其它方法？ 導入： 、考研所需 、新教學大綱要求 、內燃機中唯一對外傳力和動力輸出部分 、要想了解受力必須先掌握運動 、要想了解運動必須先了解結構 、主要內容：曲柄連桿機構的運動規(guī)律 曲柄連桿機構的受力 曲柄連桿機構的平衡 （因繪圖和數(shù)學公式推到需求用Word文檔）