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第二章第二章 曲柄连杆机构曲柄连杆机构1概述一、功用：作功冲程：将燃料燃烧时产生的热能转变为活塞往复运动的机械能，再转变为曲轴旋转运动而对外输出动力 其他冲程：把曲轴的旋转运动转变成活塞的往复直线运动（依靠曲轴与飞轮的惯性）2二、组成：1、机体组：气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖和气缸垫-不动件曲轴箱曲轴箱气缸体气缸体气缸垫气缸垫气缸盖气缸盖气缸气缸油道和水道油道和水道油底壳油底壳32、活塞连杆组：由活塞、活塞环、活塞销和连杆-运动件气环气环油环油环活塞销活塞销活塞活塞连杆连杆连杆螺栓连杆螺栓连杆轴瓦连杆轴瓦连杆盖连杆盖43、曲轴飞轮组：曲轴、飞轮减振器起动爪起动爪正时齿轮正时齿轮主轴瓦主轴瓦皮带轮皮带轮扭转减振器扭转减振器飞轮飞轮飞轮螺栓飞轮螺栓曲轴曲轴5三三 、工作条件工作条件：发动机工作时，曲柄连杆机构直接与高温高压气体接触，曲轴的旋转速度又很高，活塞往复运动的线速度相当大，同时与可燃混合气和燃烧废气接触，曲柄连杆机构还受到化学腐蚀作用，并且润滑困难。可见，曲柄连杆机构的工作条件相当恶劣，它要承受高温、高压、高速和化学腐蚀作用。工作条件:高温,高压,高速,化学腐蚀受力分析:气体作用力,往复慣性力,离心力，摩擦力6三、受力分析曲柄连杆机构受的力主要有气压力P，往复惯性力Pj，旋转离心力Pc和摩擦力F。PPjPCF71、气压力：气压力P的集中力PP分解为侧压力NP和SP，SP分解为RP和TP，RP使曲轴主轴颈处受压，TP为周向产生转矩的力。(1)作功行程：侧压力NP向左，活塞的左侧面压向气缸壁，左侧磨损严重NPSPPRPTP8(2)压缩行程：侧压力NP向右，活塞的右侧面压向气缸壁，左侧磨损严重NPPSPRPTP92、往复惯性力Pj：活塞在上半行程时，惯性力都向上，下半行程时，惯性力都向下。在上下止点活塞运动方向改变，速度为零，加速度最大，惯性力也最大；在行程中部附近，活塞运动速度最大，加速度为零，惯性力也等于零。Pj103、离心惯性力PC：旋转机件的圆周运动产生离心惯性力，方向背离曲轴中心向外。离心力加速轴承与周颈的磨损，也引起发动机振动而传到机体外。Pc114、摩擦力F：指相互运动件之间的摩擦力，它是造成配合表面磨损的根源。F122.1 机体组机体是构成发动机的骨架，是发动机各机构和各系统的安装基础，其内、外安装着发动机的所有主要零件和附件，承受各种载荷。因此，机体必须要有足够的强度和刚度机体组由气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖、气缸垫组成。曲轴箱曲轴箱气缸体气缸体气缸垫气缸垫气缸盖气缸盖气缸气缸油道和水道油道和水道油底壳油底壳131、气缸体水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体，称为气缸体曲轴箱，也可称为气缸体。气缸体一般用灰铸铁铸成，气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸，下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。在气缸体内部铸有许多加强筋，冷却水套和润滑油道等。14 气缸体的分类1）根据气缸的排列方式（1）直列式：多用于六缸以下的发动机。（2）V型式：缩短了发动机的长度和高度，多用于八缸以上发动机。（3）对置式：是V型的特殊形式。15结构简单、加工结构简单、加工容易，但发动机容易，但发动机长度和高度较大。长度和高度较大。缩短了机体的长度和高缩短了机体的长度和高度，增加了刚度，减轻度，增加了刚度，减轻了发动机的重量；形状了发动机的重量；形状复杂，加工困难。复杂，加工困难。16高度小，总体布置方便。对置气缸式发动机对置气缸式发动机17名称名称性能性能应用应用 一般式一般式（平分式）（平分式）机体高度小、重量轻、结构紧凑，便于加机体高度小、重量轻、结构紧凑，便于加工拆卸。刚度和强度差。工拆卸。刚度和强度差。492Q492Q汽油机，汽油机，9090系列系列柴油机。（中小型）柴油机。（中小型）龙门式龙门式强度和刚度较好。工艺性差、结构笨重、强度和刚度较好。工艺性差、结构笨重、加工困难。（大中型发动机）加工困难。（大中型发动机）捷达轿车、富康轿车、捷达轿车、富康轿车、桑塔纳轿车桑塔纳轿车隧道式隧道式结构紧凑、刚度和强度好。难加工、工艺结构紧凑、刚度和强度好。难加工、工艺性差、曲轴拆卸不方便。性差、曲轴拆卸不方便。主轴承同轴度易主轴承同轴度易保证，主轴承用滚动轴承保证，主轴承用滚动轴承负荷较大的柴油机上负荷较大的柴油机上 。油底壳油底壳安装平安装平面和曲面和曲轴旋转轴旋转中心在中心在同一高同一高度。度。气缸体上曲气缸体上曲轴的主轴承轴的主轴承孔为整体式。孔为整体式。2 2）按气缸体与油底壳安装平面位置不同分为）按气缸体与油底壳安装平面位置不同分为油底壳安装油底壳安装平面低于曲平面低于曲轴的旋转中轴的旋转中心。心。183 3）根据冷却方式不同）根据冷却方式不同(1)(1)、水冷、水冷(2)(2)、风冷、风冷194）整体式气缸体和镶嵌式气缸体）整体式气缸体和镶嵌式气缸体(1)、整体式气缸体：气缸直接镗在气缸体上。、整体式气缸体：气缸直接镗在气缸体上。(2)、镶嵌式气缸体：气缸套镶嵌到气缸体内的气缸。、镶嵌式气缸体：气缸套镶嵌到气缸体内的气缸。类型类型构造构造性能及应用性能及应用整体式整体式气缸直接镗在气缸气缸直接镗在气缸体上体上强度和刚度好，能承强度和刚度好，能承受大负荷。成本高。受大负荷。成本高。镶嵌式镶嵌式用耐磨优质材料制用耐磨优质材料制成气缸套，再装到成气缸套，再装到一般材料制成的气一般材料制成的气缸体内。缸体内。降低了制造成本，便降低了制造成本，便于修理和更换气缸套，于修理和更换气缸套，延长了气缸体的使用延长了气缸体的使用寿命。寿命。20气缸套目的：解决成本与寿命之间的矛盾。气缸内镶了用耐磨的高级铸铁材料制成的气缸套，而缸体则可用价廉的普通铸铁或质量轻的铝合金制成，这样，既延长了使用寿命，又节省了好材料。21性能如何性能如何？5 5）干缸套和湿缸套）干缸套和湿缸套名称名称特点特点示意图示意图干缸套干缸套外壁不直接与冷却水接触。外壁不直接与冷却水接触。1 1）壁厚较薄（）壁厚较薄（1mm1mm3mm3mm）；）；2 2）与刚体承孔过盈配合；与刚体承孔过盈配合；3 3）不易漏水漏气不易漏水漏气。湿缸套湿缸套外壁直接与冷却水接触。外壁直接与冷却水接触。1 1）壁厚较厚（）壁厚较厚（5mm5mm9mm9mm）；）；2 2）散热效果好；散热效果好；3 3）易漏水漏气；易漏水漏气；4 4）易穴蚀。易穴蚀。强度和刚度强度和刚度都较好，加都较好，加工复杂，拆工复杂，拆装不便，散装不便，散热不良。热不良。散热良好、冷散热良好、冷却均匀、加工却均匀、加工容易。容易。强度和刚度不强度和刚度不如干缸套，易如干缸套，易漏水。漏水。222.型式（1）干式缸套13mm定义：其外表面不直接与冷却水接触。特点：1)壁 厚 较 薄（1mm3mm）；2)与缸体承孔过盈配合；3)不易漏水漏气。13mm23（2）湿式缸套定义：其外表面直接与冷却水接触。特点：1)壁厚较厚（5mm9mm）；2)散热效果好；3)易漏水漏气；4)易穴蚀59mm0.050.15mm24定位：1）径向：靠上下两个凸出的、与气缸体间为动配合的圆环带A和B。2）轴向：利用缸套上部凸缘与缸体相应的台阶。0.050.15mmAB25密封：上部：缸套顶面高出缸体0.05mm0.15mm，当气缸盖螺栓拧紧后，缸套与缸体凸台接合处、缸套与缸垫接合处，承受较大的压紧力。0.050.15mm261）下部：13个耐热耐油的橡胶密封圈。272、气缸盖与燃烧室1)、气缸盖（汽油机多为整体式；柴油机多为分开式）功用：密封气缸的上部，与活塞、气缸等共同构成燃烧室。工作条件：由于接触温度很高的燃气，所以承受的热负荷很大。材料：灰铸铁或合金铸铁，铝合金。气缸盖上有冷却水套、燃烧室、进排气门道、气门导管孔和进排气门座、火花塞孔（汽油机）或喷油器座孔。多缸一盖安装时：由中央对称向四周扩展拧紧螺栓分23次。拆卸相反顺序。铝合金缸盖冷机拧紧即可；铸铁缸盖冷机拧紧后热机还需拧紧一次282）、汽油机燃烧室要求：结构紧凑，冷却面积小；能使混合气在压缩行程中形成良好的涡流运动 类型名称名称 特点特点示意图示意图应用应用半球形半球形结构紧凑、结构紧凑、排气效果好排气效果好火焰行程短、燃烧速率火焰行程短、燃烧速率高、热损失小、热效率高、热损失小、热效率高高桑塔纳桑塔纳 夏夏利利 富康富康楔形楔形结构简单、紧凑、散热结构简单、紧凑、散热面积小、热损失少；火面积小、热损失少；火花塞置于燃烧室最高处，花塞置于燃烧室最高处，火焰传播距离长火焰传播距离长,燃烧燃烧速度较快速度较快切诺基切诺基盆形盆形工艺性好、成本低、进工艺性好、成本低、进排气效果不如半球形燃排气效果不如半球形燃烧室烧室,燃烧速度较低燃烧速度较低捷达捷达奥迪奥迪292）、汽油机燃烧室（1）盆形燃烧室：其特点为1）气门平行于气缸轴线；2）有挤气冷激面，可形成挤气涡流；3）盆的形状狭窄，气门尺寸受限，换气质量较差，燃烧速度较低，CO和HC排放较高而NO的排放较低。30（2）楔形燃烧室：其特点为1）气门斜置，气流导流较好，充气效率高；2）有挤气冷激面，可形成挤气涡流；燃烧速度较快，CO和HC排放较低而NO的排放稍高。31（3）半球形燃烧室：其特点为1)气门成横向V型排列，因此气门头部直径可以做得较大，换气好；2)火花塞位于燃烧室的中部火焰行程短，燃烧速度最高，动力性、经济性最好。是高速发动机常用的燃烧室；3)CO和HC排放最少，而NO的排放较高。323、气缸垫1）.作用：保证缸体与缸盖间的密封，防止漏水、漏气、窜油。2）.材料：有弹性、耐热性、耐压性3）.安装时注意方向334）.构造（1）金属石棉垫：（见a、b）外包铜皮和钢片，且在缸口、水孔、油道口周围卷边加强，内填石棉（常掺入铜屑或钢丝，以坚强导热）。（2）金属骨架石棉垫：以编织的钢丝网（图c）或有孔钢板（图e）为骨架，外覆石棉，只在缸口、水孔、油道口处用金属片包边。（3）纯金属垫：（见图e）由单层或多层金属片（铜、铝或低碳钢）制成，用于某些强化发动机。（4）安装注意：金属皮的金属石棉垫，缸口金属卷边一面应朝向易修整接触面或硬平面。因卷边一面会对与其接触的平面造成压痕变形。344、油底壳1).功用：贮存和冷却机油并封闭曲轴箱。2).构造：（1）用薄钢板冲压而成。(2)内部设有稳油挡板，以防止汽车振动时油底壳油面产生较大的波动。(3)最低处有放油塞(磁性)(4)曲轴箱与油底壳之间有密封衬垫。352.2 2.2 活塞连杆组活塞连杆组 36371 1 活塞活塞1 1）功用：）功用：(1)(1)与气缸盖、气缸壁等共同组成燃烧室；与气缸盖、气缸壁等共同组成燃烧室；(2)(2)承力传力：承受气体压力，并将此力传给连杆，以推动曲轴承力传力：承受气体压力，并将此力传给连杆，以推动曲轴旋转。旋转。2 2）工作环境：）工作环境：高温、散热条件差；顶部工作温度高达高温、散热条件差；顶部工作温度高达600-700K600-700K，且分布，且分布不均匀；高速，线速度达到不均匀；高速，线速度达到10m/s10m/s，承受很大的惯性力。活塞，承受很大的惯性力。活塞顶部承受最高可达顶部承受最高可达3-5MPa3-5MPa（汽油机）的压力，使之变形，破（汽油机）的压力，使之变形，破坏配合联结。坏配合联结。3 3）材料：）材料：铝合金：质量小铝合金：质量小 （约为铸铁活塞的（约为铸铁活塞的50%50%70%70%）；）；导热性好（约为铸铁的三倍）；导热性好（约为铸铁的三倍）；3.3.热膨胀系数大。热膨胀系数大。灰铸铁灰铸铁活塞应具备活塞应具备的特点的特点A A 刚度和强度应足够大，传力可靠。刚度和强度应足够大，传力可靠。B B 导热性能好，耐高压、高温、磨损导热性能好，耐高压、高温、磨损C C 质量较小，尽可能减少往复惯性力质量较小，尽可能减少往复惯性力384）构造：活塞可分为顶部、头部、裙部销座39(1)、顶部：是燃烧室的组成部分，用来承受气体压力。形状形状示意图示意图平顶平顶凸顶凸顶凹顶凹顶结构简单、制造容结构简单、制造容易、受热面积小、易、受热面积小、应力分布较均匀，应力分布较均匀，多用在汽油机上多用在汽油机上。凸起呈球状、顶部凸起呈球状、顶部强度高，起导向作强度高，起导向作用、有利于改善换用、有利于改善换气过程。气过程。凹坑的形状、位置凹坑的形状、位置必须有利于可燃混必须有利于可燃混合气的燃烧；提高合气的燃烧；提高压缩比，防止碰气压缩比，防止碰气门。（高压缩比发门。（高压缩比发动机为了防止碰撞动机为了防止碰撞气门，也可用凹坑气门，也可用凹坑的深度来调整压缩的深度来调整压缩比比)402 2）活塞头部）活塞头部位置：第一道活塞槽与活塞销孔之间的部分。位置：第一道活塞槽与活塞销孔之间的部分。气环槽气环槽油环槽油环槽工作条件工作条件最恶劣，最恶劣，应离顶部应离顶部远些。远些。(1)(1)、安装活塞环、与活塞环一起密封气缸、安装活塞环、与活塞环一起密封气缸、(2)(2)、防止可燃混合气漏到曲轴箱内，、防止可燃混合气漏到曲轴箱内，(3)(3)、将顶部吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。、将顶部吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。作用：作用：活塞活塞销孔413 3）活塞裙部）活塞裙部(1)(1)位位置：从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，包括销座孔。置：从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，包括销座孔。(2)(2)作用：对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受侧压力，作用：对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受侧压力，防治破坏油膜。防治破坏油膜。42（3）活塞的变形及采取的相应措施a、变形原因：热膨胀、侧压力和气体压力。43b、变形规律（1）活塞的热膨胀量大于气缸的膨胀量，使配缸间隙变小。因活塞温度高于气缸壁，且铝合金的膨胀系数大于铸铁；（2）活塞自上而下膨胀量由大而小。因温度上高下低，壁厚上厚下薄；（3）裙部周向近似椭圆形变化，长轴沿销座孔轴线方向。因销座处金属量多而膨胀量大，以及侧压力作用的结果。44c.结构措施（1）活塞纵断面制成上小下大的截锥形。45（2）活塞裙部制成椭圆形，长轴垂直于销座孔轴线方向，即侧压力方向。销座处凹陷0.5mm1.0mm。46（3）裙部开隔热膨胀槽，其中横槽叫隔热槽，竖槽叫膨胀槽。(柴油机一般不开)47（4）偏置销座1、定义：活塞销座朝向承受作功侧压力的一面（图示左侧）偏移1mm2mm。2、作用：减轻活塞换向时对气缸壁的敲击。483、原理：因销座偏置，在接近上止点时，作用在活塞销座轴线以右的气体压力大于左边，使活塞倾斜，裙部下端提前换向。而活塞在越过上止点，侧压力反向时，活塞才以左下端接触处为支点，顶部向左转（不是平移），完成换向。可见偏置销座使活塞换向分成了两步，第一步是在气体压力较小时进行，且裙部弹性好，有缓冲作用；第二步虽气体压力大，但它是个渐变过程。为此，两步过渡使换向冲击力大为减弱。49二、活塞环是具有弹性的开口环，分为气环和油环。工作条件：高温、高压、高速、极难润滑。平均寿命：6万公里1气环1）.作用：（1）密封：防止气缸内的气体窜入油底壳；（2）传热：将活塞头部的热量传给气缸壁；（3）辅助刮油、布油。气环尽量少（2-3）；安装时切口错开（迷宫）50活塞环的间隙（1）端隙1：又称开口间隙，是活塞环装入气缸后开口处的间隙。一般为0.25mm0.50mm；2）.结构与密封原理：51（2）侧隙2：又称边隙，是环高方向上与环槽之间的间隙。第一道0.04mm0.10mm；其它气环0.03mm0.07mm。油环一般侧隙较小，0.025mm0.07mm；（3）背隙3：是活塞环装入气缸后，活塞环背面与环槽底部的间隙。0.5mm1mm；2352气环的密封原理（1）第一密封面的建立：环在自由状态下，环外径缸径，装缸后在其弹力P0作用下与缸壁压紧，形成第一密封面。第一密封面53（2）第二密封面的建立：活塞环在运动时产生惯性力Pj，与缸壁间产生摩擦力F，以及侧隙有气体压力P1，在这三个力的共同作用下，使环靠在环槽的上侧或下侧，形成第二密封面。PjFP1第二密封面54（3）气环的第二次密封：窜入背隙和侧隙的气体，使环对缸壁和环槽进一步压紧，加强了第一、二密封面的密封。553）.活塞环的泵油作用及危害原因：（1）存在侧隙和背隙；（2）环运动时在环槽中靠上靠下。56危害：（1）增加了润滑油的消耗；（2）火花塞沾油不跳火；（3）燃烧室积炭增多，燃烧性能变坏；（4）环槽内形成积炭，挤压活塞环而失去密封性；（5）加剧了气缸的磨损。57措施：（1）采用扭曲环；（2）采用组合式油环；（3）油环下设减压腔584）.气环的断面形状气环的断面形状a)矩形环；b)锥形环；c)内切口扭曲环；d)外切口扭曲环；e)梯形环；f)桶形环 59（1）矩形环：结构简单，与缸壁接触面积大，散热好，但易泵油。60（2）锥形环 1）特点：与缸壁线接触，有利于密封和磨合。下行有刮油作用，上行有布油作用，并可形成楔形油膜。2）安装注意：锥角朝下（在环端有向上或TOP等标记）；安装时，不能装反，否则会引起机油上窜 锥形环传热性差，常装到第二、三道环槽上。61（3）扭曲环：将矩形环内圆上方或外圆下方切成台阶或倒角而成。扭曲原理：当活塞环装入气缸后，环受到压缩产生弯曲变形，断面中性层以外产生拉应力、中性层以外产生压应力，矩形环由于中性层内外断面不对称，使F和F不在同一平面内，从而形成力偶M，在力偶的作用下，活塞环发生微量的扭曲变形。e621）特点具有锥形环的特点；减小了泵油作用；作功行程环不再扭曲，两个密封面达到完全接触，利于散热。安装：内上切扭曲环装入第一道环槽，外下切扭曲环装入第二、三道环槽。安装：注意断面形状和方向，内切口朝上，外切口朝下，不能装反。63（4）桶形环：其特点为1）环的外圆面为凸圆弧形；2）环面与缸壁圆弧接触，避免了棱角负荷；环上下运动时，均能形成楔形油膜。64（5）梯形环：当活塞在侧压力作用下左、右换向时，环的侧隙和背隙将不断变化，使胶状油焦不断从环槽中被挤出。梯形环用于热负荷较大的柴油机的第一道环。65气环断面形状：气环断面形状：形状形状特点特点示意图示意图矩形环矩形环 结构简单、制造方便、易于生产、应结构简单、制造方便、易于生产、应用面广用面广扭曲环扭曲环断面不对称，受力不平衡，使活塞环断面不对称，受力不平衡，使活塞环扭曲扭曲锥面环锥面环减少了环与气缸壁的接触面，提高了减少了环与气缸壁的接触面，提高了表面接触压力，有利于磨合和密封。表面接触压力，有利于磨合和密封。梯形环梯形环 加工困难，精度要求高加工困难，精度要求高桶面环桶面环 外圆为凸圆弧形外圆为凸圆弧形66（二）油环（一般为一道，柴油机一般两道）1.作用：刮油。即将气缸壁上多余的润滑油刮下来。672.类型（1）整体式其外圆上切有环形槽，槽底开有回油用的小孔或窄槽。68（2）组合式：由上下刮油片和产生径向、轴向弹力的衬簧组成。1-钢片；2-衬簧；3-径向衬簧；4-轴向衬簧；5-活塞 69其特点为其特点为1）密封好：第一密封面，靠径向力，因衬簧长大于刮片长而产生径向力。第二密封面，靠轴向力，因衬簧和钢片总厚度大于环槽高而产生轴向力。2)无侧隙，不窜油。3)刮油能力强：因钢片薄，对缸壁比压大。4)上下片可分别动作，适应性好。5)回油能力强。70三、活塞销1作用：连接活塞和连杆，并传递活塞的力给连杆。2结构：用低碳钢或低碳合金钢制成的厚壁管状体。713连接方式1.全浮式（1）定义：在发动机正常工作温度下，活塞销在连杆小头孔和活塞销座孔中都能转动。(2)装配：1）销与销座孔在冷态时为过渡配合，采用分组选配法。2）热装合：将活塞放入热水或热油中加热后，迅速将销装入。722.半浮式(1)定义：销与销座孔和连杆小头两处，一处固定，一处浮动。（一般固定连杆小头）(2)装配：加热连杆小头后，将销装入，冷态时为过盈配合。73四、连杆1功用：将活塞的力传给曲轴，变活塞的往复运动为曲轴的旋转运动。1-小头；2-杆身；3-大头；4、9-装配记号（朝前）；5-螺母；6-连杆盖；7-连杆螺栓；8-轴瓦；10-连杆体；11-衬套；12-集油孔 2 组成1)、小头：用来安装活塞销，以连接活塞。（全浮式有油沟）2)、杆身：常做成“工”字形断面。3)、大头：与曲轴的连杆轴颈相连。大头一般做成分开式，即连杆体大头和连杆盖。连杆一般都采用中碳钢或合金钢锻造而成，少数球墨铸铁 743连杆大头（1）切口形式：有平切口(汽油机)和斜切口(柴油机)两种。（2）定位方式连杆螺栓定位：靠连杆螺栓的光圆柱部分与螺栓孔的配合来定位。其定位精度较差，用于切口连杆。锯齿形定位：依靠接合面的齿形定位。套或销定位：依靠套或销与连杆体（或盖）的孔紧配合定位。止口定位 斜切口（30-60一般45）75(3)喷油孔：有的连杆的大头面对气缸主承压面的一侧，钻一喷油孔（1mm1.5mm），以润滑气缸主承压面。4连杆的安装(1)、不能破坏连杆杆身与盖的配对及装合方向，在二在者的同一侧打有配对标记。(2)、不能装反，也不能乱缸，在杆身上有方向标记，大头侧面有缸号标记。764 连杆轴承（俗称小瓦）1.作用：保护连杆轴颈及连杆大头孔。2.组成：由钢背和减磨层组成。钢背由1mm3mm的低碳钢制成。减磨层为0.3mm0.7mm的减磨合金，层质较软能保护轴颈。连杆轴瓦上制有定位凸键，供安装时嵌入连杆大头和连杆盖的定位槽中，以防轴瓦前后移动或转动，有的轴瓦上还制有油孔，安装时应与连杆上相应的油孔对齐。77783.减磨层材料（1）白合金（巴氏合金）：减磨性能好，但机械强度低，且耐热性差。常用于负荷不大的汽油机。（2）铜铅合金：机械强度高，承载能力大，耐热性好。多用于高负荷的柴油机。但其减磨性能差。（3）铝基合金：有铝锑镁合金、低锡铝合金和高锡铝合金三种。1）铝锑镁合金和低锡铝合金：机械性能好，负载能力强，但其减磨性能差。主要用于柴油机。2）高锡铝合金：具有较好的机械性能和减磨性能，广泛应用于柴油机和汽油机。4、轴瓦的自由弹势（1）定义：轴瓦在自由状态下的曲率半径略大于座孔半径，其直径之差称为自由弹势或张开量。（2）配合过盈：因轴瓦外径周长较座孔周长稍大，连杆螺栓紧固后，便产生一定的配合过盈量。靠合适的过盈量保证轴瓦在工作时不转、不移、不振，并可使轴瓦与座孔紧密贴合，以利散热。792.3 曲轴飞轮组由曲轴、飞轮、减振器等组成。起动爪起动爪正时齿轮正时齿轮主轴瓦主轴瓦皮带轮皮带轮扭转减振器扭转减振器飞轮飞轮飞轮螺栓飞轮螺栓曲轴曲轴80一、曲轴（一）功用1.把活塞连杆组传来的气体压力转变为扭矩对外输出。2.驱动配气机构及其它附属装置。材料：大多采用优质中碳钢或中合金碳钢。有的采用球墨铸铁。工作条件：受气体压力、惯性力、惯性力矩。承受交变载荷的冲击。81（二）构造：曲轴包括前端轴、主轴颈、连杆轴颈、曲柄、平衡重、后端轴等，一个连杆轴颈和它两端的曲柄及主轴颈构成一个曲拐。前端轴前端轴连杆轴颈连杆轴颈曲轴轴颈曲轴轴颈后端轴后端轴平衡重平衡重曲拐曲拐曲柄曲柄曲轴的曲拐数目等于气缸数(直列式发动机)；V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。821.主轴颈和连杆轴颈1)主轴颈是曲轴的支承部分(主轴承)。每个连杆轴颈两边都有一个主轴颈者，称为全支承曲轴；主轴颈数等于或少于连杆轴颈数者称为非全支承曲轴。优点优点缺点缺点应用应用全支承曲轴全支承曲轴提高曲轴的刚度和提高曲轴的刚度和弯曲强度，减轻主弯曲强度，减轻主轴承的载荷轴承的载荷曲轴的加工表面曲轴的加工表面增多，主轴承数增多，主轴承数增多，使机体加增多，使机体加长长柴油机一般多柴油机一般多采用此种支撑采用此种支撑方式方式非全支承曲轴非全支承曲轴缩短了曲轴的长度，缩短了曲轴的长度，使发动机总体长度使发动机总体长度有所减小有所减小主轴承载荷较大主轴承载荷较大承受载荷较小承受载荷较小的汽油机可以的汽油机可以采用此种方式采用此种方式832)曲轴上有贯穿主轴颈、曲柄和连杆轴颈的油道，以便润滑主轴颈和连杆轴颈。1-主轴颈；2-曲轴；3-连杆轴颈；4-圆角；5-积污腔；6-油管；7-开口销；8-螺塞；9-油道；10-挡油盘；11-回油螺纹；12-飞轮结合盘842.曲轴臂：曲轴臂是用来连接主轴颈和连杆轴颈的。平衡重的作用是平衡各机件产生的离心惯性力及其力矩。853.前端轴与后端轴（1）作用：前端轴用来安装正时齿轮、皮带轮、扭转减振器及起动爪等；后端轴有飞轮结合盘(凸缘盘)，用来安装飞轮。（2）前后端的密封：曲轴前后端都伸出曲轴箱，为了防止润滑油沿轴颈流出，在曲轴前后都设有防漏装置。86常用的防漏装置有挡油盘、填料油封、自紧油封、回油螺纹等。87884.曲轴的轴向定位（1）结构：止推片：在某一道主轴承的两侧装止推片。止推片由低碳钢背和减磨层组成。翻边轴瓦：89（2）安装注意：止推片有减磨层的一面朝向转动件(有油槽一面)。当曲轴向前窜动时，后止推片承受轴向推力；向后窜动时，前止推片承受轴向推力。90（3）曲轴的轴向间隙的调整：更换止推片的厚度。915.曲拐的布置（1）布置原则1）使各缸作功间隔角尽量相等。对直列多缸四冲程发动机，作功间隔角为7200/缸数。2)连续作功的两缸相隔尽量远，减少主轴承连续载荷和避免相邻两缸进气门同时开启的抢气现象。3）V型发动机左右两气缸尽量交替作功92（2）常用曲拐布置1）直列四冲程四缸发动机曲拐对称布置于同一平面内。相邻作功气缸的曲拐夹角为7200/4=1800。发动机工作顺序有13421243工作顺序：各缸完成同名行程的次序。939495962)直列四冲程六缸发动机曲拐对称布置于三个平面内。相邻作功气缸的曲拐夹角为7200/6=1200。发动机工作顺序有153624;142635 97(1)直列式分左手排列和右手排列两种形式。左手排列即：从曲轴前端看第二缸在第一缸左侧，右手排列，即：从曲轴前端看，第二缸在第一缸的右侧。第一缸与第六缸、第二缸与第五缸、第三缸与第四缸在同一平面内，曲轴配角为120，使用四道或七道轴颈。点火顺序：左手曲轴为15一3624。右手曲轴为l一42635(2)v型，左右排的相对气缸共用一道曲柄销，使用四道轴颈，点火顺序为l6一5一4一32(右1一左3一右3一左2一右2一左1)。9899发火顺序为1-5-3-6-2-4发动机工作循环表。1001.63.42.51-4-2-6-3-51013)四行程V型八缸发动机 曲拐对称布置于四个平面内（或1个）。相邻作功气缸的曲拐夹角为7200/8=900。发动机工作顺序有18436572 102103104(1)直列式：八缸直列式曲轴又分44型和242型。用两根直列四缸曲轴成90连接在一起，称为44曲轴，将一根四缸直列曲轴断成二节，分别接在另一根曲轴的前后端的称为242曲轴。44曲轴第一与第四缸，第二与第三缸，第五与第八缸，第六与第七缸在同一平面，点火顺序为1837452一6，242曲轴第一与第八缸，第二与第七缸，第三与第六缸第四与第五缸在同一平面，点火顺序为：l一6258374，这两种型式的曲轴使发动机整体结构变长，且平衡性较差现代发动机已不采用。(2)V式:左右相对的气缸共用一个曲柄销，曲轴配角为90，使用三道或五道轴颈，因各发动机标法不同，点火顺序也不相同，但基本的点火顺序有两种，即154863一7一2(左1一右1一左4一右2一左3一右3一左2)；l一8436572(右1一右4一左2一右2一左3一右3一右4一左1)，105二、飞轮（一）功用1、贮存能量：在作功行程贮存能量，用以完成其它三个行程，使发动机运转平稳。2、利用飞轮上的齿圈起动时传力。3、将动力传给离合器。4、克服短暂的超负荷。106发动机使用的飞轮因离合器不同而不同，分机械式离合器和液力偶合器两类。(1)用于机械式离合器的飞轮机械式离合器使用的飞轮，用铸铁制成，用螺丝与曲轴凸缘相连接。中间有支承曲承，飞轮与离合器摩擦片接触的平面经精密加工而成。圆周装有齿环，安装齿环时通常将齿环加热后套入，冷却后即紧密结合在一起。有些飞轮上打有上止点及点火正时记号。(2)用于液力偶合器的飞轮液力偶合器用的飞轮。飞轮与主动叶轮焊在一起，被动叶轮与导轮等包在内部，而形成液力偶合器组。107（二）构造1、飞轮为一外缘有齿圈的铸铁圆盘。飞轮边缘部分做的飞轮边缘部分做的厚些，可以增大转厚些，可以增大转动惯量动惯量齿圈在发动机起动齿圈在发动机起动时与起动机齿轮啮时与起动机齿轮啮合，带动曲轴旋转。合，带动曲轴旋转。一缸上止点记号一缸上止点记号圆周装有齿环，安装齿环时通常将齿环加热后套入，冷却后即紧密结合在一起。1082、有的飞轮上有一缸上止点记号和点火提前角刻度线（汽油机）或供油提前角刻度线（柴油机），以便调整和检验点火正时，供油提前角和气门间隙。3、飞轮与曲轴在制造时一起进行过动平衡实验，在拆装时为了不破坏它们之间的平衡关系，飞轮与曲轴之间应有严格不变的相对位置。通常用定位销和不对称布置的螺栓来定位。109三、曲轴扭转减振器三、曲轴扭转减振器（一）扭转振动（一）扭转振动在发动机工作过程中，经连杆传给连杆轴颈的作用力的大小和方向都是周期性变化的，所以曲轴各个曲拐的旋转速度也是忽快忽慢呈周期性变化。安装在曲轴后端的飞轮转动惯量最大，可以认为是匀速旋转，由此造成曲轴各曲拐的转动比飞轮时快时慢，这种现象称之为曲轴的扭转振动。当曲轴第一、二缸作功行程时，有使曲轴前部向前转动的倾向，而曲轴后部则因飞轮惯性不能立刻跟随转动，此时曲轴产生扭曲现象。第一，二缸作功行程以后飞轮惯性反使曲轴后都较前部转得快，而发生另一方向扭转。这种来回扭转若不加以控制，在某种转速时会产生共振，而曲轴经长时间承受扭转应力会产生疲劳而折断。减振器就是起吸收振动的作用。当曲轴前端发生加速或减速时，减振器上的配重就发生迟滞作用，而吸收扭转振动。减振器有磨擦片式、橡胶式和液体式三种。110（二）扭转减振器（二）扭转减振器皮带盘皮带盘惯性盘惯性盘橡胶垫橡胶垫减振器圆盘减振器圆盘皮带轮毂皮带轮毂曲轴前端曲轴前端功用：吸收曲轴扭转功用：吸收曲轴扭转振动的能量，消减扭振动的能量，消减扭转振动。转振动。当曲轴发生扭转振当曲轴发生扭转振动时，力图保持等动时，力图保持等速转动的惯性盘便速转动的惯性盘便与橡胶层发生了内与橡胶层发生了内摩擦，从而消耗了摩擦，从而消耗了扭转振动的能量，扭转振动的能量，消减了扭振。消减了扭振。橡胶摩擦式扭转减振器橡胶摩擦式扭转减振器111曲轴的平衡曲轴如果局部重量不均运转时将产生剧烈振动，致使曲轴疲劳折断。因此，在曲柄销对面必须加上配重以保持平衡。配重有些可用螺丝固定，可拆卸，有的配重直接铸造在曲轴上。现代的高速发动机为减小噪音，平衡轴来提高平衡度。平衡轴通常使用两根，断面为半圆，使用胶木齿轮与曲轴齿轮相啮合，平衡轴与曲轴转动方向相反，以消除曲轴转动的惯性力。112