曲柄连杆机构讲.pptx
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1、曲柄连杆机构第1页/共84页第一节第一节 概述概述1.1.功用功用 曲柄连杆机构是内燃机实现工作循环,完成能量转曲柄连杆机构是内燃机实现工作循环,完成能量转换的传动机构,用来传递力和改变运动方式换的传动机构,用来传递力和改变运动方式。工作中,。工作中,曲柄连杆机构在作功行程中把活塞的往复运动转变成曲曲柄连杆机构在作功行程中把活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动,对外输出动力,而在其他三个行程中,轴的旋转运动,对外输出动力,而在其他三个行程中,即进气、压缩、排气行程中又把曲轴的旋转运动转变成即进气、压缩、排气行程中又把曲轴的旋转运动转变成活塞的往复直线运动。总的来说曲柄连杆机构是活塞的往复直线运动
2、。总的来说曲柄连杆机构是发动机发动机借以产生并传递动力的机构借以产生并传递动力的机构。通过它把燃料燃烧后发出通过它把燃料燃烧后发出的热能转变为机械能。的热能转变为机械能。第2页/共84页2.2.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,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
3、件相当恶劣,它要承受高温、高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压、高速和化学腐蚀作用。第3页/共84页 3.3.组成组成曲柄连杆机构的主要零件可以分为三组,机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮曲柄连杆机构的主要零件可以分为三组,机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮第4页/共84页第二节第二节 机体组机体组 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。机体组主要由气缸体、曲轴箱、气缸盖和气缸垫等零件组成。第5页/共84页机体组成:曲轴箱气缸体气缸垫气缸盖气缸油道和水道油底
4、壳第6页/共84页1.1.气缸体气缸体 水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体,称为水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体,称为气缸体气缸体轴箱,也可称为气缸体。气缸体一般用灰铸轴箱,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。体内部铸有许多加强筋,冷却水套和润滑油道等。气缸体应具有足够气缸体应具有足够的强度的强度和刚度。和刚度。气缸体曲轴箱第7页/共84页气缸体视频.气缸
5、体.MPG第8页/共84页油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度。油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心。气缸体上曲轴的主轴承孔为整体式。根据气缸体与油底壳安装平面的位置不同,通常把气缸体分为以三种形式:一般式、龙门式、隧道式第9页/共84页(1)一般式气缸体一般式气缸体 优点是机体高度小,重量优点是机体高度小,重量轻,结构紧凑,便于加工,曲轴拆装方便;但其轻,结构紧凑,便于加工,曲轴拆装方便;但其缺点是刚度和强度较差缺点是刚度和强度较差 (2)(2)龙门式气缸体龙门式气缸体 优点是强度和刚度都好,优点是强度和刚度都好,能承受较大的机械负荷;但其缺点是工艺性较差,能承受较大的机械负荷;但其缺点是工艺
6、性较差,结构笨重,加工较困难。结构笨重,加工较困难。(3)(3)隧道式气缸体隧道式气缸体 其优点是结构紧凑、刚度其优点是结构紧凑、刚度和强度好,但其缺点是加工精度要求高,工艺性和强度好,但其缺点是加工精度要求高,工艺性较差,曲轴拆装不方便。较差,曲轴拆装不方便。第10页/共84页气缸的冷却:为了能够使气缸内表面在高温下正常工作,必须对气缸和气缸盖进行适当地冷却。冷却方法有两种,一种是水冷,另一种是风冷。水冷发动机的气缸周围和气缸盖中都加工有冷却水套,并且气缸体和气缸盖冷却水套相通,冷却水在水套内不断循环,带走部分热量,对气缸和气缸盖起冷却作用。第11页/共84页 气缸的排列方式气缸的排列方式:
7、对于多缸发动机,气缸的排列形式决定了发对于多缸发动机,气缸的排列形式决定了发动机外型尺寸和结构特点,对发动机机体的刚度和强度动机外型尺寸和结构特点,对发动机机体的刚度和强度也有影响,并关系到汽车的总体布置。也有影响,并关系到汽车的总体布置。气缸体还可以气缸体还可以分成:分成:直列式,直列式,V型和对置式型和对置式三种。三种。第12页/共84页第13页/共84页(1)(1)直列式直列式 发动机的各个气缸排成一列,一般是垂直布置的。单列式气缸体结构简单,加工容易,但发动机长度和高度较大。一般六缸以下发动机多采用单列式。例如捷达轿车、富康轿车、红旗轿车所使用的发动机均采用这种直列式气缸体。有的汽车为
8、了降低发动机的高度,把发动机倾斜一个角度。结构简单、加工容易,但发动机长度和高度较大。第14页/共84页(2)V(2)V型型 气缸排成两列,左右两列气缸中心线的夹角180,称为V型发动机,V型发动机与直列发动机相比,缩短了机体长度和高度,增加了气缸体的刚度,减轻了发动机的重量,但加大了发动机的宽度,且形状较复杂,加工困难,一般用于8缸以上的发动机,6缸发动机也有采用这种形式的气缸体。缩短了机体的长度和高度,增加了刚度,减轻了发动机的重量;形状复杂,加工困难。八缸以上发动机使用第15页/共84页(3)(3)对置式对置式 气缸排成两列,左右两列气缸在同一水平面上,即左右两列气缸中心线的夹角 180
9、,称为对置式。它的特点是高度小,总体布置方便,有利于风冷。这种气缸应用较少。高度小,总体布置方便。轿车中应用不多第16页/共84页气缸体:整体式气缸体和镶嵌式气缸体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体上气缸直接镗在气缸体上强度和刚度好,能承受大负强度和刚度好,能承受大负荷。成本高。荷。成本高。镶嵌式镶嵌式用耐磨优质材料制成气缸用耐磨优质材料制成气缸套,再装到一般材料制成套,再装到一般材料制成的气缸体内。的气缸体内。降低了制造成本,便于修理降低了制造成本,便于修理和更换气缸套,延长了气缸和更换气缸套,延长了气缸体的使用寿命。体的使用寿命。第17页/共84页气缸套有干
10、式气缸套和湿式气缸套两种气缸套有干式气缸套和湿式气缸套两种。第18页/共84页干式气缸套的特点:是气缸套装入气缸体后,其干式气缸套的特点:是气缸套装入气缸体后,其外壁不直接与冷却水接触,而和气缸体的壁面直外壁不直接与冷却水接触,而和气缸体的壁面直接接触,壁厚较薄,一般为接接触,壁厚较薄,一般为13mm。它具有整。它具有整体式气缸体的优点,强度和刚度都较好,但加工体式气缸体的优点,强度和刚度都较好,但加工比较复杂,内、外表面都需要进行精加工,拆装比较复杂,内、外表面都需要进行精加工,拆装不方便,散热不良。不方便,散热不良。湿式气缸套的特点:是气缸套装入气缸体后,其湿式气缸套的特点:是气缸套装入气
11、缸体后,其外壁直接与冷却水接触,气缸套仅在上、下各有外壁直接与冷却水接触,气缸套仅在上、下各有一圆环地带和气缸体接触,壁厚一般为一圆环地带和气缸体接触,壁厚一般为59mm。它散热良好,冷却均匀,加工容易,通常只需要它散热良好,冷却均匀,加工容易,通常只需要精加工内表面,而与水接触的外表面不需要加工,精加工内表面,而与水接触的外表面不需要加工,拆装方便,但缺点是强度、刚度都不如干式气缸拆装方便,但缺点是强度、刚度都不如干式气缸套好,而且容易产生漏水现象。应该采取一些防套好,而且容易产生漏水现象。应该采取一些防漏措施。漏措施。第19页/共84页气缸套视频.气缸.MPG第20页/共84页2.2.曲轴
12、箱曲轴箱 气缸体下部用来安装曲轴的部位称为曲箱气缸体下部用来安装曲轴的部位称为曲箱 曲轴箱分上曲轴箱和下曲轴箱:曲轴箱分上曲轴箱和下曲轴箱:上曲轴箱上曲轴箱与气缸体铸成一体,与气缸体铸成一体,下曲轴箱下曲轴箱用来贮存用来贮存润滑油,并封闭上曲轴箱,故又称为油底壳。润滑油,并封闭上曲轴箱,故又称为油底壳。油底壳受力很小,一般采用薄钢板冲压而成,其油底壳受力很小,一般采用薄钢板冲压而成,其形状取决于发动机的总体布置和机油的容量。油形状取决于发动机的总体布置和机油的容量。油底壳内装有稳油挡板,以防止汽车颠动时油面波底壳内装有稳油挡板,以防止汽车颠动时油面波动过大。油底壳底部还装有放油螺塞,通常放油动
13、过大。油底壳底部还装有放油螺塞,通常放油螺塞上装有永久磁铁,以吸附润滑油中的金属屑,螺塞上装有永久磁铁,以吸附润滑油中的金属屑,减少发动机的磨损。在上下曲轴箱接合面之间装减少发动机的磨损。在上下曲轴箱接合面之间装有衬垫,防止润滑油泄漏。有衬垫,防止润滑油泄漏。第21页/共84页上曲轴箱第22页/共84页第23页/共84页3 3.气缸盖气缸盖 功用:功用:密封密封气缸的上部,与活塞、气缸等共同构气缸的上部,与活塞、气缸等共同构成燃烧室。成燃烧室。材料:灰铸铁或合金铸铁,铝合金。材料:灰铸铁或合金铸铁,铝合金。工作条件:由于接触温度很高的燃气,所以承受工作条件:由于接触温度很高的燃气,所以承受的热
14、负荷很大。的热负荷很大。第24页/共84页气缸垫气缸盖气缸盖罩衬垫安装火花塞第25页/共84页气缸盖是燃烧室的组成部分,燃烧室的形状对发动机的工作影响很大,由于汽油气缸盖是燃烧室的组成部分,燃烧室的形状对发动机的工作影响很大,由于汽油机和柴油机的燃烧方式不同,其气缸盖上组成燃烧室的部分差别较大。机和柴油机的燃烧方式不同,其气缸盖上组成燃烧室的部分差别较大。汽油机的汽油机的燃烧室主要在气缸盖上,而柴油机的燃烧室主要在活塞顶部的凹坑。燃烧室主要在气缸盖上,而柴油机的燃烧室主要在活塞顶部的凹坑。汽油机燃烧室常见的三种形式:汽油机燃烧室常见的三种形式:第26页/共84页第27页/共84页燃烧室燃烧室名
15、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、火焰行程结构紧凑、火焰行程短、燃烧速率高、热短、燃烧速率高、热损失小、热效率高损失小、热效率高桑塔纳桑塔纳 夏利夏利 富康富康楔形楔形结构简单、紧凑、散结构简单、紧凑、散热面积小、热损失少;热面积小、热损失少;火花塞置于燃烧室最火花塞置于燃烧室最高处,火焰传播距离高处,火焰传播距离长长切诺基切诺基盆形盆形工艺性好、成本低、工艺性好、成本低、进排气效果不如半球进排气效果不如半球形燃烧室形燃烧室捷达捷达 奥迪奥迪第28页/共84页4.4.气缸垫气缸垫第29页/共84页功用:安装在气缸盖和气缸体之间,保证气缸盖与气缸体接触面的密封,防止漏气、
16、漏水和漏油。材料:有弹性、耐热性、耐压性 安装时注意方向第30页/共84页第三节第三节 活塞连杆组活塞连杆组活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆轴瓦活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆轴瓦等组成等组成:第31页/共84页1.活塞功用:承受气体压力,并通过活塞销和连杆驱使曲轴旋转。工作环境:高温、散热条件差;顶部工作温度高达600-700K,且分布不均匀;高速,线速度达到10m/s,承受很大的惯性力。活塞顶部承受最高可达3-5MPa(汽油机)的压力。材料:铝合金:质量小铝合金:质量小 导热性好导热性好;灰铸铁灰铸铁:活塞应具备活塞应具备的特点的特点A刚度和强度应足够大,传力可靠。
17、刚度和强度应足够大,传力可靠。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第32页/共84页构造构造:活塞可分为三部分,活塞顶部、活塞头部和活塞裙部。(1 1)活塞顶部)活塞顶部功用:功用:是燃烧室的组成部分,主要作用承受气体压力。活塞顶部是燃烧室的组成部分,其形状、位置、大小都和燃烧室的具体形式有关,都是为满足可燃混合气形成和燃烧的要求.第33页/共84页活塞顶的分类活塞顶的分类结构简单、制造容易、受热面积小、应力分布较均匀,多用在汽油机上。凸起呈球状、顶部强度高,起导向作用、有利于改善换气过程。多用在二冲程汽油
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