曲柄连杆机构—.pptx
《曲柄连杆机构—.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《曲柄连杆机构—.pptx(64页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、汽车构造汽车构造 精品课程精品课程 第二章第二章 曲柄连杆机构曲柄连杆机构 第三节 活塞连杆组 第四节 曲轴飞轮组第1页/共64页 一、一、活塞活塞1、功用:与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室承受气体压力,并将此力通过活塞销传给连杆,以推动曲轴旋转。2、工作条件与性能要求:高压 足够的刚度和强度 高温 良好耐热性和导热性(热膨胀系数小)高速 质量轻(密度小)润滑困难 良好的耐磨性 腐蚀性 良好的耐蚀性第三节第三节 活塞连杆组活塞连杆组 主要由 活塞、活塞环、活塞销、连杆等组成Flash动画第1道气环 第2道气环 组合油环活塞销连杆活塞连杆螺栓连杆轴瓦连杆盖第2页/共64页3、材料与工艺(1)材料铝
2、合金 密度小,质量轻,导热性好,适用于一般发动机。(2)工艺a、铸造:高温时强度下降小,制造成本低,易出现铸造缺陷b、锻造:强度高,导热性好,适用于强化发动机,成本高。c、液态模锻:兼有二者优点,提高金属利用率。第3页/共64页 4.结构特点 (1)顶部 (2)头部 (3)裙部第4页/共64页 活塞顶部 燃烧室的组成部分,其形状与选用的燃烧室 形式有关。平顶活塞 吸热面积小,制造工艺简单,多用于汽油机。凹顶活塞 凹坑的大小可以用来调节发动机的压缩比,汽油机为了改善混合气形成和燃烧而采用。凸顶活塞 刚性好、强度高,吸热面积大,二冲程汽油机 通常采用。有的汽油机如桑塔纳2000GSI轿车AJR发动
3、机的活塞采用凹顶,主要为减少往复惯性质量,改善混合气形成和燃烧,有时可用来调节发动机的压缩比。第5页/共64页头部:油环槽以上部分。主要作用:)承受燃气压力,并传给连杆(包括活塞销座);)与活塞环一起实现气缸的密封;)将活塞顶所吸收的热量通过活塞环传导给气缸体。主要结构特点:)活塞内腔呈流线型,由到活塞顶的最小厚度 逐渐扩大;)有的汽油机的活塞在第一道环槽上面,切出一道较环槽窄的隔热槽,隔 断传给第一道活塞环的热流通路,迫使热流方向折转。第6页/共64页)热负荷较高的汽油机活塞一般在第一道环槽内镶铸奥氏体铸铁制造的护圈。原因:第一道环槽温度高,铝合金材料硬度大幅下降,易磨损,导致燃气泄漏和窜机
4、油。)四冲程汽油机一般2-3道气环,1道油环,最低一道油环槽内有许多径向小孔,气缸壁上多余机油刮下后,经其流回油底壳。第7页/共64页活塞裙部活塞裙部:指油环槽下端以下部分作用:为活塞在气缸内作往复运动导向和承受侧压力。第8页/共64页2)热变形:销座附近金属堆积,受热后热膨胀量大。弯曲变形挤压变形销座热变形裙部综合变形 活塞裙部的椭圆变形 1)机械变形:燃气压力作用在活塞顶上,导致销座弯曲变形,裙部挤压变形;机械变形和热变形均使得裙部断面变成长轴沿活塞销方向的椭圆。结论:问题:裙部变形?第9页/共64页 次推力面侧开横向隔热直槽(油环槽内,兼做泄油槽)和纵向膨胀补偿斜槽(避免拉伤气缸壁)(b
5、)(a)(c)(d)(e)对策:结构设计巧突破!1)裙部横断面呈反椭圆形 活塞裙部加工成短轴沿活塞销方向。2)沿高度方向呈上小下大的圆锥形上热下冷3)裙部次推力面侧开“T”形槽或“”形槽:第10页/共64页制造时变形后第11页/共64页 活塞销座下方挖去大块金属,以减轻往复惯性质量,避免下止点时活塞裙部下端与曲轴平衡重相碰,并且可使裙部富有弹性,补偿热变形。(f)(g)(h)活塞裙部的不同形状和结构4)销座附近裙部凹陷0.51.0mm减少此处金属堆积,以减少热变形销座内侧镶铸热膨胀系数极低的恒范钢片,牵制此处热变形5)双金属活塞6)拖板式裙部第12页/共64页*改善铝合金耐磨性措施改善铝合金耐
6、磨性措施 汽油机活塞裙部外表面汽油机活塞裙部外表面镀锡镀锡 柴油机活塞裙部外表面柴油机活塞裙部外表面磷化磷化 锻铝活塞裙部外表面锻铝活塞裙部外表面涂石墨涂石墨*活塞的冷却活塞的冷却 1)1)自由喷射冷却法。自由喷射冷却法。从连杆小头从连杆小头上的喷油孔或从安装在机体上的喷上的喷油孔或从安装在机体上的喷油嘴向活塞顶内壁喷射机油。油嘴向活塞顶内壁喷射机油。2)2)振荡冷却法。振荡冷却法。从连杆小头上的从连杆小头上的喷油孔将机油喷入活塞内壁的环形喷油孔将机油喷入活塞内壁的环形油槽中,由于活塞的运动使机油在油槽中,由于活塞的运动使机油在槽中产生振荡而冷却活塞。槽中产生振荡而冷却活塞。3)3)强制冷却法
7、。强制冷却法。在活塞头部铸出在活塞头部铸出冷却油道或铸入冷却油管,使机油冷却油道或铸入冷却油管,使机油在其中强制流动以冷却活塞。强制在其中强制流动以冷却活塞。强制冷却法广为增压发动机所采用。冷却法广为增压发动机所采用。第13页/共64页冷态敲缸现象:(a)活塞销对中布置 冷态装配间隙若过小,由于活塞工作时的机械变形和热变形时裙部直径增大,容易拉缸,轻则造成漏气、窜机油,重则活塞卡死。工作时侧压力方向的交替变化,活塞越过上止点时,时而是活塞的次推力面侧贴紧气缸壁(压缩行程时贴紧气缸壁的一侧),时而是活塞的主推力面侧贴紧气缸壁(作功行程时贴紧气缸壁的一侧),形成金属敲缸声音,加剧裙部磨损。发动机冷
8、车时敲缸现象严重。活塞装配时应留有间隙。由于冷态装配间隙的存在,活塞第14页/共64页 偏向主推力面侧12mm,可使活塞越过上止点之前就完成推力面侧的换向,避免峰值压力时刻过渡,因而可以减轻敲缸现象,但增加了裙部尖角处的磨损,常见于汽油机。(b)活塞销负偏置活塞销偏置时的工作情况减轻冷态敲缸现象的主要结构措施:(1)活塞销偏置 通过改进结构措施,制成反椭圆裙部断面,牵制裙部工作时的热变形,在保证活塞不拉缸的前提下减小活塞配缸间隙,减轻发动机冷车敲缸现象。(2)减少冷态装配间隙第15页/共64页二、活塞环:分成气环和油环两大类。(一)作用:(2)传热(将活塞头部吸收的70%80%的热量传导给气缸
9、壁)2、油环:(3)辅助密封。1、气环:活塞环(1)密封(防止燃气漏入曲轴箱)(1)润滑(气缸壁上铺油膜)(2)刮油(气缸壁上多余机油刮落回曲轴箱)第16页/共64页(二)工作特点:(2)交变的弯曲应力(三)要求:(2)耐高温(第1道气环)、耐磨。(四)材料:(2)第1道气环的工作表面一般都镀上多孔性铬 (硬度高,并能储存少量机油,以改善润滑条件)(1)高温、高压、高速,润滑不良,磨损严重(1)足够的强度、冲击韧性(1)一般用合金铸铁,少数高速强化柴油机用钢片环(以提高弹力和冲击韧性);(3)其余气环一般镀锡(铸铝活塞)或磷化(锻铝活塞改善磨合性能)第17页/共64页(五)气环的密封机理:第一
10、密封面(气环装入气缸时产生的初始弹力F1)气环的密封机理 各环间隙处的气体压力递减图第二密封面(燃气压力F2)气环的切口端呈迷宫式布置(减少漏气)第一密封面很重要,若失效,则第二密封面建立不起来,因此气环装入气缸时产生的初始弹力F1很重要。第一道气环的初始弹力F1要求最小,随后的几道气环的初始弹力F1要求依次递增。第18页/共64页(1)切口形状:1)直角切口:工艺性好,密封效果差2)阶梯切口:密封好,工艺性差3)斜切口:介于中间,但套装时尖角易折断4)带防转销钉槽切口:方向不可装反,否则漏气量急剧增加。气环的切口形状(六)气环的结构特点第19页/共64页(a)矩形环(2)断面形状 气环的断面
11、形状(b)正扭曲内切环(c)反扭曲内切环(d)锥面环(f)桶面环(e)梯形环第20页/共64页活塞环安装三隙侧隙背隙端隙第21页/共64页 由于矩形环的“泵油”作用,气缸壁上的机油将源源不断地上窜入活塞顶上燃烧室内烧掉,排气管冒蓝烟。矩形环的泵油作用1)矩形环(a)矩形环工艺最简单,导热性好,但存在“泵油”现象。“泵油”作用原理:活塞下行时,由于环与缸壁的摩擦阻力以及环本身的惯性,环将靠紧环槽的上端面,缸壁上的机油就被刮入下边隙与背隙内;活塞上行时,在摩擦阻力、惯性、缸内气体压力的作用下,环将靠紧在环槽的下侧平面,下边隙与背隙内的机油上窜。结论:气环的断面形状第22页/共64页矩形气环的泵油作
12、用 缸体第23页/共64页矩形气环的泵油作用 第24页/共64页2)扭曲环 环的扭曲变形应使环的端面与气缸壁形成的楔形尖角向下。活塞向上运动时,因“油楔”作用使环悬浮于气缸壁,改善润滑,减少摩擦阻力;活塞向下运动时,向下刮油。如果装反使尖角朝上,活塞向上运动时,向上刮油,机油消耗率剧增,排气冒蓝烟。活塞环装入气缸后,其外侧气缸壁的作用力F1与内侧环的弹力F2不在一条直线上,于是产生扭曲力矩M,从而使环的边缘与环槽的上下侧平面都接触,避免了因环在环槽内的上下窜动造成的“泵油”现象。正扭曲内切环 反扭曲内切环第25页/共64页总结:扭曲环的优点:a)密封性、磨合性好(线接触)b)防止“泵油”现象c
13、)形成油楔,改善润滑d)提高刮油能力扭曲环的缺点:a)扭转角不超过1,工艺性差b)不可装反,否则机油消耗率成倍增加,环上有朝上记号。b)仍有“泵油”现象(d)锥面环优点:缺点:b)避免棱缘负荷,能很好适应活塞的摆动及气缸表面小锥角,不超过2,方向不可装反。优缺点同扭曲环,但仍有“泵油”现象。3)锥面环:4)桶面环:与气缸壁凸圆弧面接触。a)活塞上下移动时均能形成油楔作用,改善润滑c)密封性改善 a)工艺性差(凸圆弧面难加工)(f)桶面环第26页/共64页缺点:环上、下两侧平面难以精磨,工艺性差,仍有“泵油”现象。5)梯形环:侧压力方向的交替变化,使环槽间隙时而减小,时而增大,间隙中的结焦被挤出
14、,避免环因粘结而折断,常做第一道气环。(a)间隙变化(b)受力情况梯形环工作示意图第27页/共64页 (七)油环 分为普通油环和组合油环两种 第28页/共64页 一般活塞上装有12道油环。采用两道油环时,下面一道多安置在活塞裙部的下端。无论活塞下行还是上行,油环都能将气缸壁上多余的机油刮下来经活塞上的回油孔流回油底壳。第29页/共64页三、活塞销三、活塞销(3)组合形(c)两段截锥型1、作用:连接活塞和连杆小头,传递动力2、要求:(1)足够的刚度、强度和冲击韧性(2)表面耐磨(3)质量小3、材料与工艺:一般为低碳钢或低碳合金钢,经表面渗碳或渗氮热处理以提高心部冲击韧性和表面硬度,然后进行精磨和
15、研磨。4、结构特点:(1)等截面圆柱形:易加工,质量大(2)两段截锥形:等强度梁,质量小,难加工活塞销的内孔形状(a)圆柱型(b)组合形第30页/共64页 由于铝合金活塞销座的热膨胀量大于钢活塞销,因此在冷态装配时,活塞销与活塞销座孔为过渡配合,装配时,应先将铝合金活塞预热(7090C的水或油中加热),然后将销装入。4-卡环5、活塞销连接方式全浮式 连接:在发动机运转过程中,活塞销不仅可以在连杆小头衬套孔内,还可以在销座孔内缓慢转动,以使活塞销表面的磨损比较均匀。全浮式连接1-连杆小头衬套2-活塞销3-连杆必须在活塞销座两端用卡环定位,防止活塞销轴向窜动。第31页/共64页四、连杆四、连杆第3
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 曲柄 连杆机构
限制150内