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1、2020年8月3日星期一,北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院,1,第三章 曲柄連桿機(jī)構(gòu),,2020年8月3日星期一,北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院,2,曲柄連桿機(jī)構(gòu)的功用,,,熱能,機(jī)械能,燃?xì)鈮毫?轉(zhuǎn) 矩,連桿,活塞,曲軸,2020年8月3日星期一,北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院,3,曲柄連桿機(jī)構(gòu)能量轉(zhuǎn)換,熱能 轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能 向工作機(jī)構(gòu) 輸出 機(jī)械能,2020年8月3日星期一,北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院,4,曲柄連桿機(jī)構(gòu)工作過程,將活塞頂上的燃?xì)?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(xué)自動化學(xué)院,5,,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

2、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(xué)自動化學(xué)院,6,2020年8月3日星期一,北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院,7,2020年8月3日星期一,北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院,8,2020年8月3日星期一,北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院,9,,1. 機(jī)體組的功用 機(jī)體組是發(fā)動機(jī)的支架 是各機(jī)構(gòu)與系統(tǒng)的裝配機(jī)體 氣缸蓋密封氣缸、形成燃燒室 機(jī)體與氣缸蓋內(nèi)水套冷卻系統(tǒng) 機(jī)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(xué)自動化學(xué)院,10,,（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)動機(jī)中最大的零

3、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,機(jī)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(xué)自動化學(xué)院,11,,氣缸的排列方式（發(fā)動機(jī)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(xué)自動化學(xué)院,12,,2020年8月3日星期一,北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院,13,,氣缸W型式,大眾W12 由兩個(gè)夾角為15的V6發(fā)動機(jī)，以72的夾角組成 擁有5.6升的排量,2020

4、年8月3日星期一,北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院,14,A8L6.0及其W12發(fā)動機(jī),2020年8月3日星期一,北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院,15,,氣缸的結(jié)構(gòu)形式（氣缸套）,（1）無氣缸套式,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 氣缸表面鍍鉻，提高耐磨性,,,,,2020年8月3日星期一,北京郵電大學(xué)自動化學(xué)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(xué)自動化學(xué)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

5、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(xué)自動化學(xué)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(xué)自動化學(xué)院,19,2020年8月3日星期一,北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院,20,6. 水冷和風(fēng)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(xué)自動化學(xué)院,21

6、,缸體與 曲軸箱 分開鑄 缸體和缸蓋鑄有 散熱片 如有風(fēng)扇可加強(qiáng) 散熱,（2）風(fēng)冷氣缸體,2020年8月3日星期一,北京郵電大學(xué)自動化學(xué)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(shè)有進(jìn)排氣座、氣門導(dǎo)管孔 設(shè)有進(jìn)排氣通道 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,2020年8月3日星期一,北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院,23,,氣缸蓋,氣缸蓋示意圖,氣缸蓋實(shí)物,2020年8月3日星期一,北京郵電大學(xué)自動化學(xué)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(jìn)氣門直徑或進(jìn)氣道通道面積：增

7、加進(jìn)氣量，提高發(fā)動機(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)動進(jìn)行良好配合,2020年8月3日星期一,北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院,25,,（2）汽油機(jī)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(xué)自動化學(xué)院,26,,（3）柴油機(jī)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(xué)自動化學(xué)院,27,,分開式燃燒室,渦流燃燒室,預(yù)燃燃燒室,噴油器,噴油器,渦流室,預(yù)燃室,,,2020年8月3日星期一,北

8、京郵電大學(xué)自動化學(xué)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(xué)自動化學(xué)院,29,渦流燃燒室,空氣被擠入渦流室形成強(qiáng)烈有規(guī)則渦流運(yùn)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(xué)自動化學(xué)院,30,,思考題（續(xù)）,1.曲柄連桿機(jī)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(diǎn)? 4.比較干式和濕式缸套的特點(diǎn)? 5.機(jī)體組由哪些零件組成？ 6.汽油機(jī)和柴油機(jī)燃燒室的種類？,課外,2020年8月3日星期一,北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院,31,,活塞連桿組,活塞,活塞環(huán)

9、,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(xué)自動化學(xué)院,32,活 塞,活塞功用 （1）承受氣缸中的燃?xì)鈮毫?（2）將燃?xì)庾饔昧νㄟ^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(xué)自動化學(xué)院,33,工作條件：高溫、高壓、高速往復(fù)直線運(yùn)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(shí)的變形；導(dǎo)熱性好，防止活塞過熱，發(fā)生損壞；耐磨性好，防止在往復(fù)運(yùn)動中大量磨損。 材料：常用鋁合金制造，質(zhì)量小，導(dǎo)熱性好，但是熱膨脹系數(shù)大，高溫下，強(qiáng)度和硬度下降很快。有的柴油機(jī)采用高級鑄鐵或耐熱鋼

10、制造。,2020年8月3日星期一,北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院,34,成型方法 鑄造：高溫強(qiáng)度下降較小、成本低，易出現(xiàn)氣孔、縮松等鑄造缺陷。 鍛造：強(qiáng)度比鑄造高、導(dǎo)熱性較好，適用于強(qiáng)化發(fā)動機(jī)，制造成本高。,2020年8月3日星期一,北京郵電大學(xué)自動化學(xué)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(xué)自動化學(xué)院,36,,（1）活塞頂部（燃燒室組成部分）,汽油機(jī)多采用平頂、有些采用凹頂,二沖程汽油機(jī)多用凸頂,柴油機(jī)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(xué)自動化學(xué)院,37,,（2）活塞頭部（活塞環(huán)槽以上部位）,承受氣

11、體壓力,將熱量通過活塞環(huán)傳給氣缸壁,,與活塞環(huán)實(shí)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(xué)自動化學(xué)院,38,,環(huán)槽,環(huán)槽護(hù)圈可保護(hù)和加強(qiáng)鋁合金活塞環(huán)槽,,隔熱槽(有時(shí)) 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(fù)荷較高發(fā)動機(jī)采用,,,,,,,,,2020年8月3日星期一,北京郵電大學(xué)自動化學(xué)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(dǎo)向和承受側(cè)壓力,燃?xì)鈮毫κ谷共繌澢冃?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(xué)自動化學(xué)院,40,,活塞裙部橢圓形,冷態(tài)下把活塞加工成

12、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(xué)自動化學(xué)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(xué)自動化學(xué)院,42,,活塞銷座軸線布置,活塞越過上止點(diǎn)時(shí)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(xué)自動化學(xué)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(dǎo)熱,,,2020年8月3日星期一,北京郵電大學(xué)

13、自動化學(xué)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(xué)自動化學(xué)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(xué)自動化學(xué)院,46,,1. 連桿組功用,,,活塞,曲軸,往復(fù)運(yùn)動,旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,連桿,力,,,2020年8月3日星期一,北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院,47,,3. 連桿構(gòu)造,,,,,,,,,,,,,,,小頭,桿身,大頭,小頭

14、,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(xué)自動化學(xué)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(jī)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(jī),2020年8月3日星期一,北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院,49,,4. V型發(fā)動機(jī)連桿,（1）并列連桿,前后連桿可通用,左右兩列活塞運(yùn)動規(guī)律相同,增加了曲軸和發(fā)動機(jī)長度,優(yōu)點(diǎn),缺點(diǎn),2020年8月3日星期一,北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院,50,,（2）主副連桿,主副連桿不能互換,兩列活塞運(yùn)動規(guī)律和上止點(diǎn)

15、位置不相同,優(yōu)點(diǎn),不會增加發(fā)動機(jī)長度,缺點(diǎn),主連桿,副連桿,2020年8月3日星期一,北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院,51,,（3）叉形連桿,兩列氣缸無需錯(cuò)開,兩列氣缸中活塞運(yùn)動規(guī)律相同,連桿大頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜、剛度較差,優(yōu)點(diǎn),缺點(diǎn),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(xué)自動化學(xué)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(xué)自動化學(xué)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(jī)構(gòu),2020年8月3日星期一,北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院,54

16、,,,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(jī)構(gòu)和其它輔助裝置,,2020年8月3日星期一,北京郵電大學(xué)自動化學(xué)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(xué)自動化學(xué)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(diǎn),2020年8月3日星期一,北京郵電大學(xué)自動化學(xué)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(fù)雜 拆裝

17、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(jī)體,概念,特點(diǎn),2020年8月3日星期一,北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院,58,,,按主軸頸數(shù)分類,全支承曲軸,相鄰兩個(gè)曲拐間都有主軸頸,抗彎曲能力強(qiáng) 可減輕主軸頸載荷,概念,主軸頸多 加工面多曲軸和機(jī)體較長,缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn),2020年8月3日星期一,北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院,59,,,非全支承曲軸,主軸頸數(shù)少于全支承曲軸,概念,缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn),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(xué)自動化學(xué)院,60,,（3）曲軸前端,曲軸帶輪,空調(diào)壓縮機(jī),動力 轉(zhuǎn)向泵,張緊輪,導(dǎo)向輪,發(fā)電機(jī),曲軸正時(shí)齒形帶輪,曲軸鏈輪,凸輪軸正時(shí)齒形帶輪

18、,水泵,機(jī)油泵,2020年8月3日星期一,北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院,61,,曲軸前端驅(qū)動,2020年8月3日星期一,北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院,62,,（4）曲軸后端,,,,,曲軸帶輪,曲軸正時(shí)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(xué)自動化學(xué)院,63,,,（5）曲軸潤滑,機(jī)油,機(jī)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(xué)自動化學(xué)院,64,,（1）直列四缸發(fā)動機(jī)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

19、年8月3日星期一,北京郵電大學(xué)自動化學(xué)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(xué)自動化學(xué)院,66,,（2）直列六缸發(fā)動機(jī)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(xué)自動化學(xué)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(xué)自動化學(xué)院,68,,（3）V8發(fā)動機(jī)工作循環(huán),發(fā)火間隔角 720/8=90,工作順

20、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(xué)自動化學(xué)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(xué)自動化學(xué)院,70,,四、飛 輪,1. 飛輪功用 能量存儲器：保證發(fā)動機(jī)運(yùn)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(diǎn)記號：用于調(diào)整點(diǎn)火正時(shí)、噴油正時(shí)或配氣正時(shí),2020年8月3日星期一,北京郵電大學(xué)自動化學(xué)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(jī)應(yīng)采用球墨鑄鐵或鑄鋼,2020年8月3日星期一,北京郵電大學(xué)自動化學(xué)院,72,,思考題?,1.指出右圖中各零件的名稱？(曲軸部分),課堂,