2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,1,第三章 曲柄連桿機構(gòu),2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,2,曲柄連桿機構(gòu)的功用,熱能,機械能,燃氣壓力,轉(zhuǎn) 矩,連桿,活塞,曲軸,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,3,曲柄連桿機構(gòu)能量轉(zhuǎn)換,熱能 轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能 向工作機構(gòu) 輸出 機械能,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,4,曲柄連桿機構(gòu)工作過程,將活塞頂上的燃氣 壓力 轉(zhuǎn)變?yōu)榍S 轉(zhuǎn)矩,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,5,曲柄連桿機構(gòu)的組成,1、機體組 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,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,6,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,7,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,8,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,9,1. 機體組的功用 機體組是發(fā)動機的支架 是各機構(gòu)與系統(tǒng)的裝配機體 氣缸蓋密封氣缸、形成燃燒室 機體與氣缸蓋內(nèi)水套冷卻系統(tǒng) 機體與氣缸蓋內(nèi)油道潤滑系統(tǒng),2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,10,（1）應具有足夠的強度和剛度、耐磨損和耐腐蝕、適當冷卻（以免損壞和變形） 發(fā)動機中最大的零件 承受拉、壓、彎、扭等機械負荷 承受高溫燃氣很大的熱負荷 發(fā)動機大部分零件安裝在機體上 （2）力求結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕 盡量減小整機的重量（發(fā)動機最大的零件） 加強肋（減小質(zhì)量、保證剛度與強度） （3）機體材料 一般高強度灰鑄鐵、鋁合金 合金鑄鐵,機體工作條件、要求及材料,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,11,氣缸的排列方式（發(fā)動機形式）,直列式,V型式,對置式,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,12,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,13,氣缸W型式,大眾W12 由兩個夾角為15的V6發(fā)動機，以72的夾角組成 擁有5.6升的排量,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,14,A8L6.0及其W12發(fā)動機,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,15,氣缸的結(jié)構(gòu)形式（氣缸套）,（1）無氣缸套式,優(yōu)點： 縮短氣缸中心距，減小機體尺寸質(zhì)量 機體剛度大、工藝性好 缺點： 耐磨合金鑄鐵 成本高 無氣缸套式鋁合金缸體 氣缸表面鍍鉻，提高耐磨性,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,16,干式缸套,灰鑄鐵或鋁合金缸體,可卸干式缸套,（2）干式缸套式,13,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,17,（3）濕式缸套式,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：0.050.15mm 密封圈：下部13道密封圈,A,B,C,0.050.15,59,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,18,干、濕式缸套比較,和冷卻水直接接觸 與缸體配合較松 壁厚 59mm,不直接和冷卻水接觸 與缸體緊配合 壁厚 13mm,缸套材料：合金鑄鐵或合金鋼,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,19,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,20,6. 水冷和風冷氣缸體,（1）水冷氣缸體,利用水套中的冷卻水流過高溫零件的周圍帶走多余熱量,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,21,缸體與 曲軸箱 分開鑄 缸體和缸蓋鑄有 散熱片 如有風扇可加強 散熱,（2）風冷氣缸體,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,22,氣缸蓋,1. 氣缸蓋的組成 密封氣缸上部形成燃燒室 冷卻水套與缸體水套相通 設有進排氣座、氣門導管孔 設有進排氣通道 汽油機缸蓋：設有火花塞座孔 柴油機缸蓋：設有噴油器座孔,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,23,氣缸蓋,氣缸蓋示意圖,氣缸蓋實物,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,24,5. 燃燒室,（1）燃燒室基本要求 結(jié)構(gòu)經(jīng)湊：（表面積/容積）要小，減小熱損失，提高熱效率 能增大進氣門直徑或進氣道通道面積：增加進氣量，提高發(fā)動機轉(zhuǎn)矩和功率 能在壓縮行程終點產(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 汽油機燃燒室：應保證火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x最短，以防止發(fā)生不正常燃燒 柴油機燃燒室：應與燃油噴射、空氣渦流運動進行良好配合,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,25,（2）汽油機燃燒室,楔形,盆形,半球形,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,26,（3）柴油機燃燒室,直噴式燃燒室,形燃燒室,球形燃燒室,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,27,分開式燃燒室,渦流燃燒室,預燃燃燒室,噴油器,噴油器,渦流室,預燃室,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,28,直噴式燃燒室,燃燒室容積 集中于活塞頂上的 燃燒室凹坑內(nèi),2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,29,渦流燃燒室,空氣被擠入渦流室形成強烈有規(guī)則渦流運動 大部分柴油在渦流室內(nèi)燃燒形成二次渦流混合燃燒,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,30,思考題（續(xù)）,1.曲柄連桿機構(gòu)的功用和組成？ 2.氣缸體的結(jié)構(gòu)形式及概念比較? 3.氣缸的三種排列方式及特點? 4.比較干式和濕式缸套的特點? 5.機體組由哪些零件組成？ 6.汽油機和柴油機燃燒室的種類？,課外,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,31,活塞連桿組,活塞,活塞環(huán),活塞銷,連桿組,曲軸 飛輪組,活塞 活塞環(huán) 活塞銷 連桿組,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,32,活 塞,活塞功用 （1）承受氣缸中的燃氣壓力 （2）將燃氣作用力通過活塞銷和連桿傳給曲軸，推動曲軸旋轉(zhuǎn) （3）參與組成燃燒室,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,33,工作條件：高溫、高壓、高速往復直線運動 要求：活塞的質(zhì)量要小，可以減小慣性力；熱膨脹系數(shù)要小，減小受熱時的變形；導熱性好，防止活塞過熱，發(fā)生損壞；耐磨性好，防止在往復運動中大量磨損。 材料：常用鋁合金制造，質(zhì)量小，導熱性好，但是熱膨脹系數(shù)大，高溫下，強度和硬度下降很快。有的柴油機采用高級鑄鐵或耐熱鋼制造。,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,34,成型方法 鑄造：高溫強度下降較小、成本低，易出現(xiàn)氣孔、縮松等鑄造缺陷。 鍛造：強度比鑄造高、導熱性較好，適用于強化發(fā)動機，制造成本高。,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,35,活塞構(gòu)造,活塞頂部,活塞頭部,活塞裙部,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,36,（1）活塞頂部（燃燒室組成部分）,汽油機多采用平頂、有些采用凹頂,二沖程汽油機多用凸頂,柴油機多采用各種各樣的凹坑,凸頂,凹坑,平頂,凹頂,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,37,（2）活塞頭部（活塞環(huán)槽以上部位）,承受氣體壓力,將熱量通過活塞環(huán)傳給氣缸壁,與活塞環(huán)實現(xiàn) 氣缸密封,主要作用,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,38,環(huán)槽,環(huán)槽護圈可保護和加強鋁合金活塞環(huán)槽,隔熱槽(有時) 使部分熱流轉(zhuǎn)向二、三環(huán),主要結(jié)構(gòu),氣環(huán),油環(huán),熱負荷較高發(fā)動機采用,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,39,（3）活塞裙部（活塞環(huán)槽以下部位）,功用,橢圓變形,為活塞導向和承受側(cè)壓力,燃氣壓力使裙部彎曲變形,側(cè)壓力使銷座軸線方向增大,熱變形使銷座軸線方向增大,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,40,活塞裙部橢圓形,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,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,41,活塞銷座附近裙部外表面下陷,為減少活塞銷座附近處的熱變形量,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,42,活塞銷座軸線布置,活塞越過上止點時側(cè)壓力方向改變會產(chǎn)生“敲缸”噪聲,可減輕活塞“敲缸”噪聲，但會引起裙部兩端尖角的磨損或變形增大,主推力面,活塞銷偏移布置 (偏移活塞軸線12mm),活塞銷對中布置,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,43,二、活 塞 環(huán),1. 活塞環(huán)功用,氣環(huán),刮油 均勻油膜 輔助密封,油環(huán),密封 導熱,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,44,三、活 塞 銷,1. 活塞銷功用,連接活塞和連桿,將活塞承受的力傳給連桿,活塞銷,連桿襯套,卡環(huán),2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,45,四、連 桿 組,連桿襯套,連桿體,連桿螺栓,連桿軸承上軸瓦,連桿軸承下軸瓦,連桿蓋,螺母,連桿襯套,連桿體,連桿軸承上軸瓦,連桿軸承下軸瓦,連桿蓋,連桿螺栓,集油孔,噴油孔,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,46,1. 連桿組功用,活塞,曲軸,往復運動,旋轉(zhuǎn)運動,連桿,力,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,47,3. 連桿構(gòu)造,小頭,桿身,大頭,小頭,桿身,大頭,集油孔,噴油孔,縱向油道,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,48,（3）連桿大頭,剖分形式（連桿大頭剖分，用連桿螺栓緊固）,平切口,斜切口,結(jié)合面與連桿軸線垂直,剛度大 變形小 成本低,汽油機采用平切口,結(jié)合面與連桿軸線成3060夾角,連桿體能從缸體上端取出,多用于柴油機,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,49,4. V型發(fā)動機連桿,（1）并列連桿,前后連桿可通用,左右兩列活塞運動規(guī)律相同,增加了曲軸和發(fā)動機長度,優(yōu)點,缺點,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,50,（2）主副連桿,主副連桿不能互換,兩列活塞運動規(guī)律和上止點位置不相同,優(yōu)點,不會增加發(fā)動機長度,缺點,主連桿,副連桿,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,51,（3）叉形連桿,兩列氣缸無需錯開,兩列氣缸中活塞運動規(guī)律相同,連桿大頭結(jié)構(gòu)復雜、剛度較差,優(yōu)點,缺點,叉形連桿,內(nèi)連桿,叉形連桿軸承,內(nèi)連桿軸承,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,52,思考題?,1. 指出右圖中各零件的名稱？(活塞連桿部分),課堂,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,53,曲軸飛輪組,飛輪,曲軸,曲軸軸承,曲軸 曲軸前后 端密封 曲軸扭轉(zhuǎn) 減震器 飛輪 曲軸軸承 平衡機構(gòu),2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,54,一、曲 軸,1. 曲軸功用,曲軸,氣體壓力,轉(zhuǎn)矩,飛輪,汽車傳動系,驅(qū)動配氣機構(gòu)和其它輔助裝置,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,55,3. 曲軸構(gòu)造,平衡重,輸出端,曲軸前端,主軸頸,連桿軸頸,曲柄臂,單元曲拐,自由端,曲軸后端,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,56,（1）曲軸分類,按單元曲拐連接方式分類,整體式曲軸,各單元曲拐鍛造或鑄造成整體,工作可靠 質(zhì)量輕 結(jié)構(gòu)簡單 加工面少,主軸頸,連桿軸頸,曲柄臂,概念,特點,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,57,組合式曲軸,由單元曲拐組合裝配,方便制造和更換 結(jié)構(gòu)復雜 拆裝不便,曲柄臂兼作主軸頸,單元曲拐,滾動軸承(主軸承),配用隧道式機體,概念,特點,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,58,按主軸頸數(shù)分類,全支承曲軸,相鄰兩個曲拐間都有主軸頸,抗彎曲能力強 可減輕主軸頸載荷,概念,主軸頸多 加工面多曲軸和機體較長,缺點,優(yōu)點,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,59,非全支承曲軸,主軸頸數(shù)少于全支承曲軸,概念,缺點,優(yōu)點,與全支承曲軸恰好相反,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,60,（3）曲軸前端,曲軸帶輪,空調(diào)壓縮機,動力 轉(zhuǎn)向泵,張緊輪,導向輪,發(fā)電機,曲軸正時齒形帶輪,曲軸鏈輪,凸輪軸正時齒形帶輪,水泵,機油泵,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,61,曲軸前端驅(qū)動,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,62,（4）曲軸后端,曲軸帶輪,曲軸正時齒形帶輪,曲軸鏈輪,安裝飛輪用凸緣,飛輪,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,63,（5）曲軸潤滑,機油,機體油道,主軸承,主軸頸,曲軸油孔,連桿軸承,連桿軸頸,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,64,（1）直列四缸發(fā)動機工作循環(huán),發(fā)火間隔角 720/4=180,工作順序 1-3-4-2 1-2-4-3,1,4,3,2,1-4,2-3,180,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,65,工作循環(huán)表（1-3-4-2）,作功,作功,作功,作功,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,66,（2）直列六缸發(fā)動機工作循環(huán),發(fā)火間隔角 720/6=120,工作順序 1-5-3-6-2-4 1-4-2-6-3-5,1,4,3,2,1-6,3-4,120,5,6,2-5,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,67,工作循環(huán)表（1-5-3-6-2-4）,作功,作功,作功,作功,作功,作功,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,68,（3）V8發(fā)動機工作循環(huán),發(fā)火間隔角 720/8=90,工作順序 R1-L1-R4-L4-L2-R3-L3-R2 L1-R4-L4-L2-R3-R2-L3-R1,R1,R1-L1,90,R4,R3,R2,L1,L4,L3,L2,R2-L2,R3-L3,R4-L4,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,69,工作循環(huán)表（R1-L1-R4-L4-L2-R3-L3-R2）,作功,作功,作功,作功,作功,作功,作功,作功,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,70,四、飛 輪,1. 飛輪功用 能量存儲器：保證發(fā)動機運轉(zhuǎn)平穩(wěn) 摩擦式離合器的主動件 輪緣上鑲嵌起動用飛輪齒圈 刻有上止點記號：用于調(diào)整點火正時、噴油正時或配氣正時,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,71,2. 飛輪結(jié)構(gòu),盤形零件,輪緣較寬厚以獲得較大轉(zhuǎn)動慣量,與曲軸動平衡，定位銷和飛輪螺栓,多用灰鑄鐵，高速發(fā)動機應采用球墨鑄鐵或鑄鋼,2020年8月3日星期一,北京郵電大學自動化學院,72,思考題?,1.指出右圖中各零件的名稱？(曲軸部分),課堂,