曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)第一節(jié)概述第二節(jié)機(jī)體組第三節(jié)活塞連桿組第四節(jié)曲軸飛輪組2314567第一節(jié)

概述

第一節(jié)、概述曲柄連桿機(jī)構(gòu)的功用是把燃?xì)庾饔迷诨钊斏系牧D(zhuǎn)變?yōu)榍S的轉(zhuǎn)矩,從而向從動(dòng)機(jī)械輸出機(jī)械能。曲柄連桿機(jī)構(gòu)的主要零件可以分成三組:機(jī)體組、活塞連桿組以及曲軸飛輪組。此外,與可燃混合氣和燃燒廢氣接觸的部件(如氣缸、氣缸蓋、活塞組等)還將受到化學(xué)腐蝕的作用。因此,曲柄連桿機(jī)構(gòu)工作條件的特點(diǎn)是高溫、高壓、高速和化學(xué)腐蝕。

第一節(jié)、概述由于曲柄連桿機(jī)構(gòu)是在高壓下做變速運(yùn)動(dòng),因此它在工作中的受力情況很復(fù)雜。其中有氣體作用力、運(yùn)動(dòng)質(zhì)量慣性力、摩擦力以及外界阻力等。

(1)氣體作用力在每個(gè)工作循環(huán)的四個(gè)行程中,氣體壓力始終存在。但由于進(jìn)氣、排氣兩個(gè)行程中氣體壓力較小,對(duì)部件影響不大,故這里主要研究做功和壓縮行程中的氣體作用力。(2)往復(fù)慣性力與離心力往復(fù)運(yùn)動(dòng)的物體,當(dāng)運(yùn)動(dòng)速度變化時(shí),就要產(chǎn)生往復(fù)慣性力。物體繞某一中心做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí),就會(huì)產(chǎn)生離心力。這兩種力在曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)中都是存在的。

第一節(jié)、概述(3)摩擦力在任何一對(duì)互相壓緊并做相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件表面之間,必定存在摩擦力,其最大值取決于上述各種力對(duì)摩擦表面形成的正壓力和摩擦因數(shù)。

圖2-2往復(fù)慣性力和離心力的作用情況a)活塞在上半行程時(shí)的慣性力b)活塞在下半行程時(shí)的慣性力2134567第二節(jié)

機(jī)體組一、氣缸體水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體和曲軸箱通常鑄成一體,可稱為氣缸體-曲軸箱,也可簡稱為氣缸體。其具體結(jié)構(gòu)形式分為三種,如圖2-3所示。

圖2-3氣缸體的結(jié)構(gòu)形式a)一般式b)龍門式c)隧道式1—?dú)飧左w2—水套3—凸輪軸孔座4—加強(qiáng)肋5—濕缸套6—主軸承座7—主軸承座孔8—安裝油底殼的加工面9—安裝主軸承蓋的加工面一、氣缸體氣缸工作表面經(jīng)常與高溫、高壓的燃?xì)饨佑|,且活塞在其中做高速往復(fù)運(yùn)動(dòng),所以必須耐高溫、耐磨損、耐腐蝕。為了滿足以上要求,一般可從氣缸的材料、加工精度和結(jié)構(gòu)等方面采取措施。為了保證氣缸表面能在高溫下正常工作,必須對(duì)氣缸和氣缸蓋隨時(shí)進(jìn)行冷卻。冷卻方式有兩種:一種用冷卻液來冷卻(水冷);另一種用空氣來冷卻(風(fēng)冷)。二、氣缸蓋與氣缸蓋襯墊發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋形狀復(fù)雜,對(duì)于常見的水冷發(fā)動(dòng)機(jī),其氣缸蓋上有進(jìn)、排氣門座孔,氣門導(dǎo)管孔和進(jìn)、排氣通道,冷卻水套及其進(jìn)、出口,潤滑油路及其進(jìn)、出口,氣缸蓋螺栓孔及安裝搖臂或配氣機(jī)構(gòu)凸輪軸座的螺栓孔等(圖2-10)。汽油機(jī)氣缸蓋還設(shè)有火花塞座孔,而柴油機(jī)則設(shè)有安裝噴油器的座孔。 圖2-10幾種形式的氣缸蓋a)、b)整體氣缸蓋c)塊狀氣缸蓋d)單體氣缸蓋二、氣缸蓋與氣缸蓋襯墊在多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的一列中,只覆蓋一個(gè)氣缸的氣缸蓋,稱為單體氣缸蓋(圖2-10d)。能覆蓋部分(兩個(gè)以上)氣缸的,稱為塊狀氣缸蓋(圖2-10c);能覆蓋全部氣缸的氣缸蓋,則稱為整體氣缸蓋(圖2-10a、b)。汽油機(jī)的燃燒室由活塞頂部及缸蓋上相應(yīng)的凹部空間組成。對(duì)燃燒室有兩點(diǎn)基本要求:一是結(jié)構(gòu)盡可能緊湊,表面積要小;二是使混合氣在壓縮終了時(shí)具有一定的氣流運(yùn)動(dòng)。 圖2-11汽油機(jī)的燃燒室形狀a)楔形b)半球形c)碗形d)浴盆形e)篷形三、油底殼油底殼的主要功用是貯存機(jī)油(潤滑油)并封閉曲軸箱。油底殼受力很小,一般采用薄鋼板沖壓而成(圖2-13)。其形狀取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的總體布置和機(jī)油的容量。在有些發(fā)動(dòng)機(jī)上,為了加強(qiáng)油底殼內(nèi)機(jī)油的散熱,采用了鋁合金鑄造的油底殼,在殼的底部還鑄有相應(yīng)的散熱肋片。

圖2-13油底殼1—密封墊2—油底殼3—墊圈4、5—螺栓6—放油螺塞磁鐵7—組合密封墊圈8—螺塞四、發(fā)動(dòng)機(jī)的支承發(fā)動(dòng)機(jī)一般通過氣缸體和飛輪殼或變速器殼上的支撐來支承在車架上。發(fā)動(dòng)機(jī)的支承方法一般有三點(diǎn)支承和四點(diǎn)支承兩種。三點(diǎn)支承可布置成前二后一或前一后二形式。有些發(fā)動(dòng)機(jī)的支承是前面兩個(gè)支承點(diǎn)位于曲軸箱的支撐上,后面一個(gè)支承點(diǎn)在變速器殼上;而有些汽油機(jī)則采用前一后二的三點(diǎn)支承形式。采用四點(diǎn)支承時(shí),前后各有兩個(gè)支承點(diǎn)。2134567第三節(jié)

活塞連桿組第三節(jié)、活塞連桿組活塞連桿組將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),同時(shí)將作用于活塞上的力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S對(duì)外輸出的轉(zhuǎn)矩,最終驅(qū)動(dòng)汽車車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。活塞連桿組由活塞5,活塞環(huán)1、2和3,活塞銷4,連桿6等部件組成,如圖2-16所示。

圖2-16轎車發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞連桿組1—第一道氣環(huán)2—第二道氣環(huán)3—組合油環(huán)

4—活塞銷5—活塞6—連桿7—連桿螺栓

8—連桿軸瓦9—連桿蓋一、活塞活塞的主要作用是承受氣缸中的氣體壓力,并將此力通過活塞銷傳給連桿,推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。活塞頂部還與氣缸蓋、氣缸壁共同組成燃燒室?；钊幕緲?gòu)造可分為頂部、頭部和裙部三部分,如圖2-17所示。圖2-17活塞結(jié)構(gòu)剖視圖a)全剖b)部分剖1—活塞頂2—活塞頭3—活塞環(huán)4—活塞銷座5—活塞銷6—活塞銷卡環(huán)7—活塞裙8—加強(qiáng)肋9—環(huán)槽二、活塞環(huán)塞環(huán)包括氣環(huán)和油環(huán)兩種。氣環(huán)的作用是保證活塞與氣缸壁間的密封,防止氣缸中的高溫、高壓燃?xì)獯罅柯┤肭S箱,同時(shí)還將活塞頂部的大部分熱量傳給氣缸壁,再由冷卻液或空氣帶走。油環(huán)用來刮除氣缸壁上多余的機(jī)油,并在氣缸壁面上涂布一層均勻的機(jī)油膜,這樣既可以防止機(jī)油竄入氣缸燃燒,又可以減小活塞、活塞環(huán)與氣缸壁的磨損和摩擦阻力。此外,油環(huán)也起到封氣的輔助作用。油環(huán)分為普通油環(huán)和組合油環(huán)兩種。三、活塞銷活塞銷的功用是連接活塞和連桿小頭,將活塞承受的氣體作用力傳給連桿?；钊N通常做成空心圓柱體,如圖2-38所示?；钊N一般用低碳鋼或低碳合金鋼制造?；钊N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等。

圖2-38活塞銷的內(nèi)孔形狀a)圓柱形b)組合形c)兩段截錐形四、連桿連桿的功用是連接活塞和曲軸,把活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),并將活塞承受的力傳給曲軸。連桿主要承受活塞銷傳來的氣體作用力和活塞組往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性力。此外,由于連桿變速擺動(dòng)而產(chǎn)生的慣性力矩,還使連桿承受一定的彎矩。連桿一般用中碳鋼或合金鋼經(jīng)模鍛或輥鍛而成,然后再進(jìn)行機(jī)械加工和熱處理。在連桿體與連桿大頭蓋之間必須有能夠承受較大剪切力的定位部分,才能保證工作可靠。斜切口連桿上必須采用可靠的定位措施,常用的定位方法有:(1)止口定位(2)套筒定位(3)鋸齒定位。V形發(fā)動(dòng)機(jī)左、右兩側(cè)對(duì)應(yīng)的兩個(gè)氣缸的連桿是共同連接在一個(gè)曲柄銷上的,它有三種形式：(1)并列連桿(2)叉形連桿(3)主副連桿。2134567第四節(jié)

曲軸飛輪組第四節(jié)、曲軸飛輪組曲軸飛輪組主要由曲軸和飛輪以及其他具有不同作用的零件和附件組成。其零件和附件的種類和數(shù)量取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和性能要求,典型的實(shí)例如圖2-45所示。圖2-45曲軸飛輪組典型實(shí)例1—起動(dòng)爪2—起動(dòng)爪鎖緊墊圈3—扭轉(zhuǎn)減振器4—帶輪5—擋油片6—定時(shí)齒輪7—半圓鍵8—曲軸9—主軸承上下軸瓦10—中間主軸瓦11—止推片12—螺柱13—潤滑脂嘴14—螺母15—齒圈16—圓柱銷17—一、六缸活塞處在上止點(diǎn)時(shí)的記號(hào)(鋼球)一、曲軸曲軸的功用是承受連桿傳來的力,產(chǎn)生繞其自身軸線的旋轉(zhuǎn)力矩,并對(duì)外輸出轉(zhuǎn)矩。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作中,曲軸受到旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的離心力、周期性變化的氣體壓力和往復(fù)慣性力的共同作用,使曲軸承受彎曲與扭轉(zhuǎn)載荷。為了保證工作可靠,要求曲軸具有足夠的剛度和強(qiáng)度,各工作表面要耐磨而且潤滑良好。多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸按曲拐之間連接方式不同,分為整體式和組合式兩類。二、曲軸扭轉(zhuǎn)減振器曲軸是具有一定彈性和旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的軸,即是一種扭轉(zhuǎn)彈性系統(tǒng),本身具有一定的固有頻率。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中,曲軸上各曲拐承受轉(zhuǎn)矩的大小是周期性變化的,而曲軸后端的飛輪具有很大的慣量,轉(zhuǎn)速可以看成是均勻的,所以各曲拐相對(duì)于飛輪就會(huì)發(fā)生大小和方向做周期性變化的相對(duì)扭轉(zhuǎn)振動(dòng),也就是扭振。為了消減曲軸的扭振,有的發(fā)動(dòng)機(jī)在曲軸前端裝有扭轉(zhuǎn)減振器。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)常用的曲軸扭轉(zhuǎn)減振器是摩擦式減振器,其工