第三章曲柄連桿機(jī)構(gòu)機(jī)體組活塞連桿組曲軸飛輪組 3.1 概述一、功用將燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊鶑?fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能，再通過(guò)連桿將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而對(duì)外輸出動(dòng)力。二、組成1、機(jī)體組2、活塞連桿組3、曲軸飛輪組 三、工作條件承受機(jī)械載荷：1、氣體壓力、慣性力、離心力、摩擦力2、汽車行駛中產(chǎn)生的沖擊力。 3.2 機(jī)體組機(jī)體組組成：曲軸箱氣缸體氣缸墊氣缸蓋 氣缸油道和水道油底殼 一、氣缸體與曲軸箱1、氣缸體:水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體和上曲軸箱常鑄成一體，稱為氣缸體曲軸箱。2、氣缸體的分類：一汽奧迪100汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體 名 稱 性 能 應(yīng) 用 一般式（平分式）機(jī)體高度小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，便于加工拆卸。剛度和強(qiáng)度差。492Q汽油機(jī)，90系列柴油機(jī)。龍門式強(qiáng)度和剛度較好。工藝性差、結(jié)構(gòu)笨重、加工困難。捷達(dá)轎車、富康轎車、桑塔納轎車隧道式結(jié)構(gòu)緊湊、剛度和強(qiáng)度好。難加工、工藝性差、曲軸拆卸不方便。負(fù)荷較大的柴油機(jī)上 。油底殼安裝平面和曲軸旋轉(zhuǎn)中心在同一高度。油底殼安裝平面低于曲軸的旋轉(zhuǎn)中心。氣缸體上曲軸的主軸承孔為整體式。（1）按氣缸體與油底殼安裝平面位置不同分為 （2）根據(jù)冷卻方式不同1、水冷2、風(fēng)冷散熱片風(fēng)冷氣缸體和氣缸蓋 （3）根據(jù)氣缸的排列方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工容易，但發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)度和高度較大?？s短了機(jī)體的長(zhǎng)度和高度，增加了剛度，減輕了發(fā)動(dòng)機(jī)的重量；形狀復(fù)雜，加工困難。 高度小，總體布置方便。對(duì)置氣缸式發(fā)動(dòng)機(jī) （4）整體式氣缸體和鑲嵌式氣缸體1、整體式氣缸體：氣缸直接鏜在氣缸體上。2、鑲嵌式氣缸體：氣缸套鑲嵌到氣缸體內(nèi)的氣缸。類型構(gòu)造性能及應(yīng)用整體式氣缸直接鏜在氣缸體上強(qiáng)度和剛度好，能承受大負(fù)荷。成本高。鑲嵌式用耐磨優(yōu)質(zhì)材料制成氣缸套，再裝到一般材料制成的氣缸體內(nèi)。降低了制造成本，便于修理和更換氣缸套，延長(zhǎng)了氣缸體的使用壽命。 （5）干缸套和濕缸套名稱特點(diǎn)示意圖干缸套外壁不直接與冷卻水接觸。壁厚13mm。濕缸套外壁直接與冷卻水接觸。壁厚59mm。強(qiáng)度和剛度都較好，加工復(fù)雜，拆裝不便，散熱不良。散熱良好、冷卻均勻、加工容易。 強(qiáng)度和剛度不如干缸套，易漏水。性能如何？ 二、曲軸箱1、概念：曲軸箱：氣缸體下部用來(lái)安裝曲軸的部分。2、結(jié)構(gòu)：上軸箱 與氣缸體鑄成一體 下軸箱 貯存潤(rùn)滑油（油底殼）3、材料：薄鋼板沖壓 桑塔納發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼 三、氣缸蓋功用：密封氣缸的上部，與活塞、氣缸等共同構(gòu)成燃燒室。工作條件：由于接觸溫度很高的燃?xì)猓猿惺艿臒嶝?fù)荷很大。材料：灰鑄鐵或合金鑄鐵，鋁合金。 氣缸墊氣缸蓋氣缸蓋罩襯墊安裝火花塞 燃燒室名稱 特點(diǎn)示意圖應(yīng)用半球形結(jié)構(gòu)緊湊、火焰行程段、燃燒速率高、熱損失小、熱效率高富康楔形結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、散熱面積小、熱損失少；火花塞置于燃燒室最高處，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x長(zhǎng)CA6102盆形 工藝性好、成本低、進(jìn)排氣效果不如半球形燃燒室捷達(dá)奧迪100 燃燒室名稱 特點(diǎn)示意圖應(yīng)用多球形結(jié)構(gòu)緊湊、火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x短、氣門直徑大，能產(chǎn)生擠氣渦流TJ376Q蓬形多用于高性能轎車發(fā)動(dòng)機(jī)奔馳320 四、氣缸墊1、功用：安裝在氣缸蓋和氣缸體之間，保證氣缸蓋與氣缸體接觸面的密封，防止漏氣、漏水和漏油。2、材料：有彈性、耐熱性、耐壓性3、安裝時(shí)注意方向 3.3 活塞連桿組氣環(huán)油環(huán)活塞銷活塞連桿連桿螺栓連桿軸瓦連桿蓋 （一）活塞1、功用：承受氣體壓力，并通過(guò)活塞銷和連桿驅(qū)使曲軸旋轉(zhuǎn)。2、工作環(huán)境：高溫、散熱條件差；頂部工作溫度高達(dá)600700K，且分布不均勻；高速，線速度達(dá)到10m/s，承受很大的慣性力?；钊敳砍惺茏罡呖蛇_(dá)3 5MPa（汽油機(jī)）的壓力，使之變形，破壞配合聯(lián)結(jié)。3、材料：鋁合金：質(zhì)量小 導(dǎo)熱性好；灰鑄鐵活塞應(yīng)具備的特點(diǎn)A 剛度和強(qiáng)度應(yīng)足夠大，傳力可靠。B 導(dǎo)熱性能好，耐高壓、高溫、磨損C 質(zhì)量較小，盡可能減少往復(fù)慣性力 4、結(jié)構(gòu)（1）活塞頂部功用：是燃燒室的組成部分，主要作用承受氣體 壓力。 活塞頂分類形狀示意圖平頂凸頂凹頂結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、受熱面積小、應(yīng)力分布較均勻，多用在汽油機(jī)上。凸起呈球狀、頂部強(qiáng)度高，起導(dǎo)向作用、有利于改善換氣過(guò)程。凹坑的形狀、位置必 須有利于可燃混合氣的燃燒；提高壓縮比，防止碰氣門。 （2）活塞頭部位置：第一道活塞槽與活塞銷孔之間的部分。氣環(huán)槽可鑲嵌耐熱護(hù)圈油環(huán)槽工作條件最惡劣，設(shè)置隔熱槽可以減少一道環(huán)熱量1、安裝活塞環(huán)、與活塞環(huán)一起密封氣缸、2、防止可燃混合氣漏到曲軸箱內(nèi)， 3、將頂部吸收的熱量通過(guò)活塞環(huán)傳給氣缸壁。作用：活塞銷孔 （3）活塞裙部位置：從油環(huán)槽下端面起至活塞最下端的部分，包括銷座孔。作用：對(duì)活塞在氣缸內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)起導(dǎo)向作用，并承受側(cè)壓力，防止破壞油膜。 裙部表面的保護(hù)1）鍍錫油膜破壞時(shí)，起潤(rùn)滑作用；又可加速磨合作用。2）涂石墨(柴油機(jī)）易脆斷可加速磨合，自潤(rùn)滑。3）表面粗糙化有規(guī)律的粗糙化，可加速磨合，溝谷可存機(jī)油潤(rùn)滑。 （4）活塞形狀工作時(shí)，活塞受熱膨脹，由于銷座方向的金屬材料較多， 所以膨脹量較大。所以在生產(chǎn)時(shí)先將活塞制成橢圓形，短軸在銷座軸方向?；钊闲∠麓蟆ｄN座方向裙部受側(cè)壓力的作用，導(dǎo)致活塞發(fā)生變形工作時(shí)向里變形桶形不受壓力的部分，去掉后可以減輕質(zhì)量。拖鞋式 開(kāi)槽活塞（汽油機(jī)）恒范活塞：在活塞銷座處鑲恒范鋼片，牽制銷軸方向的熱膨脹。自動(dòng)補(bǔ)償活塞：將普通碳素鋼片鑄在銷座處鋁合金內(nèi)側(cè)，限制裙部的熱膨脹。絕熱槽膨脹槽圓槽 活塞銷的偏置使活塞從壓縮行程到作功行程柔和的從氣缸的一邊過(guò)渡到另一邊，減少敲缸的聲音。 （二）活塞環(huán)是具有彈性的開(kāi)口環(huán)，分為氣環(huán)和油環(huán)。工作條件：高溫、高壓、高速、極難潤(rùn)滑。平均壽命：6萬(wàn)公里（1）氣環(huán)作用：保證氣缸與活塞間的密封性，防止漏氣，并把活塞頂部吸收的大部分熱量傳給氣缸壁，再由冷卻水將其帶走。一般兩道密封不良；啟動(dòng)困難，功率下降，機(jī)油消耗增加，活塞環(huán)溫度高損壞要求；耐磨、導(dǎo)熱、耐熱、沖擊韌性、彈性、強(qiáng)度密封原理：第一密封面：環(huán)的外圓與汽缸壁第二密封面：環(huán)的下側(cè)與與環(huán)槽下側(cè)面幾道活塞環(huán)切口錯(cuò)開(kāi)，形成迷宮 端隙適量開(kāi)口形狀：直開(kāi)口、階梯形開(kāi)口、斜開(kāi)口切口0.250.8mm氣環(huán) 氣環(huán)的泵油作用 氣環(huán)的泵油作用演示 氣環(huán)斷面形狀：形狀特點(diǎn)示意圖矩形環(huán)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、易于生產(chǎn)、應(yīng)用面廣；磨合性差，有“泵油作用”（桑塔娜JV第一道）扭曲環(huán)斷面不對(duì)稱，受力不平衡，活塞環(huán)扭曲，消除“泵油作用”。做功行程同矩形環(huán)。內(nèi)園上邊或外園下邊切掉為正扭曲環(huán)；內(nèi)園下邊切掉為反扭曲環(huán)（捷達(dá)EA827、切諾機(jī)2.4、依維柯第一、二道）錐面環(huán)減少了環(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。傳熱性差，不做第一道環(huán)。記號(hào)向上（TJ376、富康TU第二道）梯形環(huán) 抗粘結(jié)性好，經(jīng)常用做柴油機(jī)（奔馳）第一道氣環(huán)桶面環(huán)外圓為凸圓弧形，密封性、磨合性、適應(yīng)性好，減輕磨損（CA488、TJ376、富康TU第一道） （2）油環(huán)作用：刮油、涂油種類普通油環(huán)組合式油環(huán)示意圖刮油片軸向襯環(huán)徑向襯環(huán)刮油片 油環(huán)的刮油作用 （三）活塞銷作用：連接活塞和連桿小頭，并把活塞承受的氣體壓力傳遞給連桿。構(gòu)造： 活塞銷的內(nèi)孔形狀有圓柱形，兩段截錐形，以及兩段截錐與一段圓柱的組合形。 活塞銷的連接方式連桿活塞銷全浮式半浮式可以在連桿小頭中轉(zhuǎn)動(dòng)，磨損均 勻活塞銷用螺栓夾緊，在連桿小頭中不轉(zhuǎn)動(dòng) （四）連桿作用：連接活塞與曲軸，并把活塞承受的氣體壓力傳給曲軸，使活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 連桿組件分解圖 V型發(fā)動(dòng)機(jī)連桿的布置形式并列式主副式叉式連桿相同，通用。增加了發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)度一列汽缸主，一列汽缸副，運(yùn)動(dòng)不同。發(fā)動(dòng)機(jī)短運(yùn)動(dòng)規(guī)律同，發(fā)動(dòng)機(jī)短；制造困難 連桿軸瓦定位凸鍵油槽潤(rùn)滑減磨合金層 連桿大頭的連接形式平分式斜分式汽油機(jī)經(jīng)常采用平分式，斜分式用于柴油機(jī)。安裝時(shí)注意定位。連桿大頭孔在連桿體與連桿蓋組合之后鏜削，同一 側(cè)有記號(hào)，不可調(diào)換；連桿螺栓需用規(guī)定扭矩用扭力扳手分幾次擰緊。 3.4 曲軸飛輪組一、曲軸飛輪組的組成起動(dòng)爪正時(shí)齒輪 主軸瓦 皮帶輪扭轉(zhuǎn)減振器飛輪飛輪螺栓曲軸 二、曲軸1、功用：把活塞連桿組傳來(lái)的氣體壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榕ぞ貙?duì)外輸出。還用來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)及其他各種輔助裝置。2、工作條件：受氣體壓力、慣性力、慣性力矩。承受交變載荷的沖擊。 3、結(jié)構(gòu)：前端軸連桿軸頸曲軸軸頸后端軸平衡重曲拐 曲拐：由一個(gè)連桿軸頸（曲柄銷）和它兩端曲柄及主軸頸構(gòu)成。曲柄 曲軸的結(jié)構(gòu)曲拐：由主軸頸、連桿軸頸、曲柄組成直列發(fā)動(dòng)機(jī)曲拐數(shù)等于汽缸數(shù)；V型發(fā)動(dòng)機(jī)曲拐數(shù)等于汽缸數(shù)一半 曲軸的支承方式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)應(yīng)用全支承曲軸提高曲軸的剛度和彎曲強(qiáng)度，減輕主軸承的載荷曲軸的加工表面增多，主軸承數(shù)增多，使機(jī)體加長(zhǎng)柴油機(jī)一般多采用此種支撐方式 非全支承曲軸縮短了曲軸的長(zhǎng)度，使發(fā)動(dòng)機(jī)總體長(zhǎng)度有所減小主軸承載荷較大承受載荷較小的汽油機(jī)可以采用此種方式概念：在相鄰的兩個(gè)曲拐之間都設(shè)置一個(gè)主軸頸的曲軸，稱為全支承曲軸，否則稱為非全支承曲軸。直列：主軸頸數(shù)為汽缸數(shù)加一；V型：汽缸數(shù)一半加一 桑塔納轎車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸飛輪組 三、曲拐的布置（1）一般規(guī)律1）各缸的作功間隔要盡量均衡，以使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。2）連續(xù)作功的兩缸相隔盡量遠(yuǎn)些，最好是在發(fā)動(dòng)機(jī)的前半部和后半部交替進(jìn)行。3）V型發(fā)動(dòng)機(jī)左右氣缸盡量交替作功。4）曲拐布置盡可能對(duì)稱、均勻以使發(fā)動(dòng)機(jī)工作平衡性好。 （2）常見(jiàn)曲軸曲拐的布置1）四沖程四缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲拐布置 2）四沖程四缸發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火順序點(diǎn)火順序：各缸完成同名行程的次序。 3）直列四沖程六缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸曲拐布置 四沖程六缸發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火順序 四、曲軸扭轉(zhuǎn)減振器（一）扭轉(zhuǎn)振動(dòng)自由扭轉(zhuǎn)振動(dòng)強(qiáng)迫扭轉(zhuǎn)振動(dòng)共振功率損失、曲軸扭轉(zhuǎn)變形甚至扭斷、正時(shí)齒輪產(chǎn)生沖擊噪聲等臨界轉(zhuǎn)速：發(fā)生共振時(shí)的轉(zhuǎn)速 （二）扭轉(zhuǎn)減振器皮帶盤慣性盤橡膠墊 減振器圓盤皮帶輪轂曲軸前端功用：吸收曲軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的能量，消減扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。當(dāng)曲軸發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動(dòng)時(shí)，力圖保持等速轉(zhuǎn)動(dòng)的慣性盤便與橡膠層發(fā)生了內(nèi)摩擦，從而消耗了扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的能量，消減了扭振。橡膠摩擦式扭轉(zhuǎn)減振器 四、飛輪（一）功用：將在作功行程中輸入于曲軸的功能的一部分貯存起來(lái)，用以在其他行程中克服阻力，帶動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)越過(guò)上、 下止點(diǎn)，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(dòng)機(jī)有可能克服短時(shí)間的超載荷，同時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳給離合器。 （二）構(gòu)造 飛輪邊緣部分做的厚些，可以增大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量齒圈在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)與起動(dòng)機(jī)齒輪嚙合，帶動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。一缸上止點(diǎn)記號(hào) 作業(yè)1、曲柄連桿機(jī)構(gòu)由哪些零件組成及其功用。2、汽油機(jī)的燃燒室有哪幾種及特點(diǎn)。3、何謂發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火順序和作功間隔角。