第二章-曲柄连杆机构课件.ppt

《第二章-曲柄连杆机构课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第二章-曲柄连杆机构课件.ppt（42页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第一节概述第一节概述第二节机体组第二节机体组第三节活塞连杆组第三节活塞连杆组第四节曲轴飞轮组第四节曲轴飞轮组第二章曲柄连杆机构曲柄连杆机构是往复活塞式内燃机将热能转变为曲柄连杆机构是往复活塞式内燃机将热能转变为机械能的主要机构。其功用是把燃气作用在活塞顶面机械能的主要机构。其功用是把燃气作用在活塞顶面上的压力转变为曲轴的转矩，向工作机械输出机械能；上的压力转变为曲轴的转矩，向工作机械输出机械能；同时将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。同时将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。第一节概述第一节概述一、曲柄连杆机构的公用一、曲柄连杆机构的公用二、曲柄连杆机构的组成二、曲柄连杆机构的组成曲柄连杆机

2、构由机体组、活塞连杆组和曲轴曲柄连杆机构由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组三部分组成。机体组主要由气缸体、气缸飞轮组三部分组成。机体组主要由气缸体、气缸套、气缸盖、气缸垫、曲轴箱及油底壳等组成；套、气缸盖、气缸垫、曲轴箱及油底壳等组成；活塞连杆组主要包括活塞、活塞环、活塞销、连活塞连杆组主要包括活塞、活塞环、活塞销、连杆等；曲轴飞轮组主要由曲轴、飞轮等组成。杆等；曲轴飞轮组主要由曲轴、飞轮等组成。活塞连杆组及曲轴飞轮组的主要零件如图活塞连杆组及曲轴飞轮组的主要零件如图2 21 1所示。所示。图图21活塞连杆组及曲轴飞轮组活塞连杆组及曲轴飞轮组1气缸套气缸套2气缸体气缸体3活塞活塞4活塞销活塞销5

3、连杆连杆6曲轴主轴颈曲轴主轴颈7曲轴曲轴8连杆轴颈连杆轴颈9曲柄曲柄10飞轮飞轮11飞轮连接螺栓飞轮连接螺栓一、气缸体一、气缸体气缸体是发动机的基体和骨架，发动机的所有气缸体是发动机的基体和骨架，发动机的所有零件几乎都安装在气缸体上，并且承受高温高压气零件几乎都安装在气缸体上，并且承受高温高压气体作用力，因而要求气缸体具有足够的强度和刚度。体作用力，因而要求气缸体具有足够的强度和刚度。为减轻发动机的整体重量，还要求气缸体结构紧凑、为减轻发动机的整体重量，还要求气缸体结构紧凑、重量较轻。重量较轻。第二节机体组第二节机体组根据气缸体结构将其分为三种型式：一般式气缸体、根据气缸体结构将其分为三种型式

4、：一般式气缸体、龙门式气缸体和隧道式气缸体龙门式气缸体和隧道式气缸体(图图2 22)2)。图图22气缸体结构示意图气缸体结构示意图a)一般式气缸体一般式气缸体b)龙门式气缸体龙门式气缸体c)隧道式气缸体隧道式气缸体水套水套2加强肋加强肋3安装油底壳的加工面安装油底壳的加工面4安装主轴承座孔加工面安装主轴承座孔加工面5凸轮轴座孔凸轮轴座孔6湿式气缸套湿式气缸套7主轴承座孔主轴承座孔气缸是指气缸体内引导活塞作往复运动的圆柱形空腔。气缸是指气缸体内引导活塞作往复运动的圆柱形空腔。图图2 24 4所示为气缸体和气缸盖。所示为气缸体和气缸盖。图图24气缸体和气缸盖气缸体和气缸盖a)水冷式发动机的气缸体与

5、气缸盖水冷式发动机的气缸体与气缸盖b)风冷式发动机的气缸体与气缸盖风冷式发动机的气缸体与气缸盖1气缸体气缸体2水套水套3气缸盖气缸盖4燃烧室燃烧室5气缸垫气缸垫6散热片散热片汽车发动机气缸的排列方式上基本有三种形式：直列汽车发动机气缸的排列方式上基本有三种形式：直列式、式、V V型和对置式型和对置式(图图2 25)5)。其中常用的有两种：直列式。其中常用的有两种：直列式(图图2 25a)5a)，多用于六缸以下的发动机；，多用于六缸以下的发动机；V V型图型图2 25b)5b)，多，多用于六缸以上的发动机。用于六缸以上的发动机。图图25气缸的排列型式气缸的排列型式a)直列式直列式b)V型式型式c

6、)对置式对置式气缸套常由片状石墨铸铁并添加微量铬、钼和镍，用气缸套常由片状石墨铸铁并添加微量铬、钼和镍，用离心铸造法制成。根据是否与冷却水相接触，气缸套分为离心铸造法制成。根据是否与冷却水相接触，气缸套分为干式和湿式两种干式和湿式两种(图图2 26)6)。气缸套的外表面不直接与冷却水接触的称为干式气缸气缸套的外表面不直接与冷却水接触的称为干式气缸套套(图图2 26a)6a)。气缸套的外表面直接与冷却水接触的称为湿式气缸套气缸套的外表面直接与冷却水接触的称为湿式气缸套(图图2 26b)6b)。图图26气缸套气缸套a)干式干式b)湿式湿式1气缸套气缸套2水套水套3气缸体气缸体4密封圈密封圈二、气缸

7、盖、气缸垫和气缸盖罩二、气缸盖、气缸垫和气缸盖罩气缸盖气缸盖用来封闭气缸的用来封闭气缸的上部，并与活塞顶、气缸壁共上部，并与活塞顶、气缸壁共同构成燃烧室。气缸盖内有与同构成燃烧室。气缸盖内有与气缸体相通的冷却水套、燃烧气缸体相通的冷却水套、燃烧室、火花塞座孔室、火花塞座孔(汽油机汽油机)或喷或喷油器座孔油器座孔(柴油机柴油机)、进排气道、进排气道等等(图图2 27)7)。图图27东风东风EQ61001型发动机气缸盖型发动机气缸盖1曲轴箱通风空气滤清器总成曲轴箱通风空气滤清器总成2罩盖螺母罩盖螺母3密封圈密封圈4气缸盖螺栓气缸盖螺栓5气缸盖罩气缸盖罩6气缸盖罩垫片气缸盖罩垫片7气缸盖气缸盖8水堵

8、水堵气缸垫气缸垫用来保证气缸体与气缸盖接合面间的密封，装配用来保证气缸体与气缸盖接合面间的密封，装配在气缸体与气缸盖之间。目前应用较多的有两种气缸垫，一种在气缸体与气缸盖之间。目前应用较多的有两种气缸垫，一种是金属是金属石棉气缸垫石棉气缸垫(图图2 211a11a至至d)d)。另一种为纯金属气缸垫，。另一种为纯金属气缸垫，由单层或多层金属片由单层或多层金属片(低碳钢或铜低碳钢或铜)制成。为加强密封，在气缸制成。为加强密封，在气缸孔、水道孔和机油通道孔周围冲有弹性凸纹孔、水道孔和机油通道孔周围冲有弹性凸纹(图图2 211e)11e)，利用，利用凸纹的弹性变形实现密封。红旗凸纹的弹性变形实现密封。

9、红旗CA7560CA7560型轿车发动机即采用这型轿车发动机即采用这种气缸垫。种气缸垫。图图211 气缸垫的结构气缸垫的结构e)冲压钢板气缸冲压钢板气缸a)、b)、c)、d)金属金属石棉气缸垫垫石棉气缸垫垫气缸盖罩气缸盖罩位于气缸盖上部，起封闭和防尘作用。位于气缸盖上部，起封闭和防尘作用。它一般由薄钢板冲压而成，上设机油加注口和曲轴箱通它一般由薄钢板冲压而成，上设机油加注口和曲轴箱通风口等。风口等。三、油底壳三、油底壳 油底壳的作用是贮存机油并封闭曲轴箱。一般油底壳的作用是贮存机油并封闭曲轴箱。一般为薄钢板冲压而成为薄钢板冲压而成(2(212a)12a)有的发动机为达到良好有的发动机为达到良好

10、的散热效果，采用带有散热肋片的铝合金铸造而成的散热效果，采用带有散热肋片的铝合金铸造而成的轻金属油底壳的轻金属油底壳(图图2 212b)12b)。图图212油底壳油底壳a)薄钢板油底壳薄钢板油底壳b)轻金属油底壳轻金属油底壳四、发动机的支承四、发动机的支承 发动机通过气缸体和飞轮壳或变速器壳体上的支撑支承在发动机通过气缸体和飞轮壳或变速器壳体上的支撑支承在车架上，一般采用三点支承或四点支承两种方式。三点支承可车架上，一般采用三点支承或四点支承两种方式。三点支承可布置成一前二后或二前一后；四点支承则前后各有两个支承点布置成一前二后或二前一后；四点支承则前后各有两个支承点(图图2 213)13)。

11、图图213发动机的支承发动机的支承 a)三点支承三点支承b)四点支承四点支承1前支承前支承2后支承后支承3橡胶垫圈橡胶垫圈4纵向拉杆纵向拉杆 如图如图2 21414所示，活塞连杆所示，活塞连杆组主要由活塞组主要由活塞5 5、活塞环、活塞环1 1和和2 2、活塞销活塞销6 6和连杆和连杆1010等机件组成。等机件组成。第三节活塞连杆组第三节活塞连杆组 图图214活塞连杆组活塞连杆组 1、2活塞环活塞环3油环刮片油环刮片4油环衬簧油环衬簧5活塞活塞6活塞销活塞销7活塞销卡环活塞销卡环8连杆组连杆组 9连杆衬套连杆衬套10连杆连杆11连杆螺栓连杆螺栓 12连杆盖连杆盖13连杆螺母连杆螺母14连杆轴承

12、连杆轴承一、活塞一、活塞 活塞的主要作用是承受气缸中可燃混合气燃烧产生的活塞的主要作用是承受气缸中可燃混合气燃烧产生的压力，并将此力通过活塞销和连杆传给曲轴；此外，活塞压力，并将此力通过活塞销和连杆传给曲轴；此外，活塞还与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室。整个活塞可分为活还与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室。整个活塞可分为活塞顶塞顶1 1、活塞头、活塞头2 2和活塞裙部和活塞裙部7 7共三个部分共三个部分(图图2 215)15)。图图215活塞的基本结构活塞的基本结构 a)全剖全剖b)部分剖部分剖1活塞顶活塞顶2活塞头活塞头3活塞环活塞环4活塞销座活塞销座5活塞销活塞销 6活塞销锁环活塞销锁环7活塞裙

13、部活塞裙部8加强肋加强肋9环槽环槽 活塞顶是燃烧室的组成部分，因而常制成不同的活塞顶是燃烧室的组成部分，因而常制成不同的形状，活塞顶的形状与选用的燃烧室形状有关。图形状，活塞顶的形状与选用的燃烧室形状有关。图2 21616为活塞顶的形状。为活塞顶的形状。图图216活塞顶的形状活塞顶的形状a)平面平面b)凹顶凹顶c)凸顶凸顶由活塞顶至最下面一道活塞环槽之间的部分称为活塞由活塞顶至最下面一道活塞环槽之间的部分称为活塞头。其作用是承受气体压力，并通过活塞销传给连杆，防头。其作用是承受气体压力，并通过活塞销传给连杆，防止漏气，将热量通过活塞环传给气缸壁。活塞头切有若干止漏气，将热量通过活塞环传给气缸壁

14、。活塞头切有若干环槽，用以安装活塞环。环槽，用以安装活塞环。活塞环槽以下的活塞环槽以下的所有部分称为活塞裙所有部分称为活塞裙部。其作用是引导活部。其作用是引导活塞在气缸中作往复运塞在气缸中作往复运动和承受侧压力。图动和承受侧压力。图2 21717为活塞裙部的为活塞裙部的椭圆变形。椭圆变形。图图217活塞裙部的椭圆变形活塞裙部的椭圆变形a)弯曲变形弯曲变形b)销座热膨胀变形销座热膨胀变形c)挤压变形挤压变形d)裙部综合变形裙部综合变形图图218活塞裙部的不同形状和结构活塞裙部的不同形状和结构a)锥形裙部活塞锥形裙部活塞b)椭圆形裙部活塞椭圆形裙部活塞c)活塞的膨胀槽和绝热槽活塞的膨胀槽和绝热槽d

15、)恒范钢片式活塞恒范钢片式活塞e)热膨胀自动调节式活塞热膨胀自动调节式活塞二、活塞环二、活塞环活塞环分为气环和油环两活塞环分为气环和油环两种种(图图2 220)20)。气环的主要作用。气环的主要作用是密封和传导热量；密封气缸是密封和传导热量；密封气缸中的高温、高压燃气，防止其中的高温、高压燃气，防止其过量窜入曲轴箱；同时它还将过量窜入曲轴箱；同时它还将活塞头的大部分热量传导给气活塞头的大部分热量传导给气缸壁，再由冷却系带走这部分缸壁，再由冷却系带走这部分热量。热量。图图220活塞环活塞环图图221气环的密封原理气环的密封原理F1环的自身弹力环的自身弹力F2背压力背压力图图222气环的切口形状气

16、环的切口形状a)直角形直角形b)阶梯形阶梯形c)斜口形斜口形d)带防转销钉槽形带防转销钉槽形三、活塞销三、活塞销 活塞销的功用是连接活塞和连杆小头，将活塞所承活塞销的功用是连接活塞和连杆小头，将活塞所承受的气体压力传给连杆。活塞销应具有足够的强度、刚受的气体压力传给连杆。活塞销应具有足够的强度、刚度和耐磨性，且质量要小。活塞销的形状一般制造成空度和耐磨性，且质量要小。活塞销的形状一般制造成空心圆柱体心圆柱体(图图2 227)27)。图图227活塞销形状活塞销形状a)圆柱形孔圆柱形孔b)端部呈锥形扩展端部呈锥形扩展c)中间封闭式中间封闭式d)单侧封闭式单侧封闭式e)内有塑料芯的钢套销内有塑料芯的

17、钢套销f)成形销成形销四、连杆四、连杆连杆的功用是将活塞承连杆的功用是将活塞承受的力传给曲轴，推动曲轴受的力传给曲轴，推动曲轴转动，使活塞的往复运动转转动，使活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。连杆变为曲轴的旋转运动。连杆(图图2 229)29)可分为连杆小头可分为连杆小头5 5、杆身杆身6 6和连杆大头和连杆大头1 1三部分。三部分。连杆小头用来安装活塞销以连杆小头用来安装活塞销以连接活塞。连接活塞。图图229连杆组件连杆组件1连杆大头连杆大头2连杆轴承连杆轴承3止推凸肩止推凸肩4衬套衬套5连杆小头连杆小头6杆身杆身7连杆螺栓连杆螺栓8连杆盖连杆盖V V型发动机连杆的结构通常有三种：型发动机

18、连杆的结构通常有三种：(1)(1)并列连杆式并列连杆式(图图2 232a)32a)相对应的左右两个气缸的连相对应的左右两个气缸的连杆，沿曲轴的长度方向一前一后装配在一个曲柄销（曲轴杆，沿曲轴的长度方向一前一后装配在一个曲柄销（曲轴上的连杆轴颈）上。上的连杆轴颈）上。(2)(2)主副连杆式主副连杆式(图图2 232b)32b)一列气缸的连杆为主连杆，一列气缸的连杆为主连杆，连杆大头直接装配在曲柄销的全长上。另一列气缸的连杆连杆大头直接装配在曲柄销的全长上。另一列气缸的连杆为副连杆，副连杆分别与对应的主连杆铰接传动。为副连杆，副连杆分别与对应的主连杆铰接传动。(3)(3)叉形连杆式叉形连杆式(图图

19、2 232c)32c)左右两列对应气缸的两个连左右两列对应气缸的两个连杆中，一个连杆的大头制成叉形，跨于另一个连杆的厚度杆中，一个连杆的大头制成叉形，跨于另一个连杆的厚度较小的片形大头两端。较小的片形大头两端。图图232V型发动机连杆示意图型发动机连杆示意图a)并列连杆式并列连杆式b)主副连杆式主副连杆式c)叉形连杆式叉形连杆式曲轴飞轮组主要由曲轴曲轴飞轮组主要由曲轴1 1、飞轮、飞轮8 8、正时齿轮、正时齿轮4 4、带轮、带轮3 3及曲轴扭转减振器等组成，图及曲轴扭转减振器等组成，图2 23333为上海桑塔纳轿车的曲为上海桑塔纳轿车的曲轴飞轮组结构示意图。轴飞轮组结构示意图。第四节曲轴飞轮组

20、第四节曲轴飞轮组图图233上海桑塔纳轿车曲轴飞轮组上海桑塔纳轿车曲轴飞轮组1曲轴曲轴2键键3带轮带轮4正时齿轮正时齿轮5轴瓦轴瓦6组合止推轴瓦组合止推轴瓦7滚针轴承滚针轴承8飞轮飞轮一、曲轴一、曲轴曲轴的主要作用是将活塞连杆组传来的气体压力转变曲轴的主要作用是将活塞连杆组传来的气体压力转变为转矩，然后通过飞轮传递到汽车底盘的传动系；此外，为转矩，然后通过飞轮传递到汽车底盘的传动系；此外，还用来驱动发动机的配气机构和水泵、发电机、空调机、还用来驱动发动机的配气机构和水泵、发电机、空调机、风扇等辅助装置。风扇等辅助装置。曲轴分为整体式曲轴分为整体式(图图2 234)34)、组合式、组合式(图图2

21、235)35)两种。除连杆大头为整体式的某些小型汽油机或采用两种。除连杆大头为整体式的某些小型汽油机或采用滚动轴承作为曲轴主轴承的发动机滚动轴承作为曲轴主轴承的发动机(隧道式气缸体隧道式气缸体)采用组采用组合式曲轴外，通常发动机多采用整体式曲轴。合式曲轴外，通常发动机多采用整体式曲轴。图图235组合式曲轴组合式曲轴1、3滚子轴承滚子轴承2连接螺栓连接螺栓4曲柄曲柄5定位螺栓定位螺栓图图234整体式曲轴整体式曲轴1主轴颈主轴颈2连杆轴颈连杆轴颈3前端轴前端轴4平衡重平衡重5曲柄曲柄6后端凸缘后端凸缘曲轴前端是第一道主轴曲轴前端是第一道主轴颈之前的部分，装有驱动其颈之前的部分，装有驱动其他装置的零

22、件他装置的零件(正时齿轮或正正时齿轮或正时链轮时链轮4 4、带轮、带轮7)7)及起动爪及起动爪8 8、止推垫片止推垫片3 3及扭转减振器等及扭转减振器等(图图2 239)39)。图图239曲轴前端的结构曲轴前端的结构1、2滑动推力轴承滑动推力轴承3止推垫片止推垫片4正时齿轮或正时链轮正时齿轮或正时链轮5甩油盘甩油盘6油封油封7带轮带轮8起动爪起动爪曲轴后端是最后一道主轴曲轴后端是最后一道主轴颈之后的部分，最后端的曲轴颈之后的部分，最后端的曲轴凸缘盘凸缘盘6 6与飞轮通过螺栓、螺与飞轮通过螺栓、螺母装配连接母装配连接(图图2 240)40)。图图240东风东风EQ61001型发动机曲轴的后端型发

23、动机曲轴的后端1轴承座（气缸体）轴承座（气缸体）2甩油盘甩油盘3回油螺纹回油螺纹4飞轮飞轮5飞轮螺栓、螺母飞轮螺栓、螺母6曲轴凸缘盘曲轴凸缘盘7油封油封8轴承盖轴承盖 常见多缸发动机的曲拐布置如下：常见多缸发动机的曲拐布置如下：（1 1）直列四缸四冲程发动机）直列四缸四冲程发动机点火间隔角为点火间隔角为7207204 4180180。采用全支承曲轴时。采用全支承曲轴时(图图2 243)43)。图图243直列四缸发动机的曲拐布置直列四缸发动机的曲拐布置 （2 2）直列六缸四冲程）直列六缸四冲程发动机发火间隔角为发动机发火间隔角为7207206 6120120曲拐均曲拐均匀布置在互成匀布置在互成1

24、20120的三的三个平面内。国产汽车的六个平面内。国产汽车的六缸发动机常用的点火顺序缸发动机常用的点火顺序为为153624153624，曲拐布置见图曲拐布置见图2 244a44a。图图244直列六缸发动机的曲拐布置直列六缸发动机的曲拐布置 （3 3）V V型八缸四冲程发动机发火间隔角为型八缸四冲程发动机发火间隔角为7207208 89090。因因V V型发动机左右两列中相对应的一对连杆共用一个曲拐，所型发动机左右两列中相对应的一对连杆共用一个曲拐，所以以V V型八缸机只有四个曲拐。为使发动机的平衡性更好，通常型八缸机只有四个曲拐。为使发动机的平衡性更好，通常将其布置在两个相互错开将其布置在两个

25、相互错开9090的平面内的平面内(图图2 245)45)。常用的点。常用的点火顺序为火顺序为1843657218436572。图图245V型八缸发动机的曲拐布置型八缸发动机的曲拐布置 （4 4）直列五缸四冲程发动机发火间隔角为）直列五缸四冲程发动机发火间隔角为7207205 5144144，常用的点火顺序为，常用的点火顺序为1241245353，其曲拐布置见图，其曲拐布置见图2 24646。图图246直列五缸四冲程发动机的曲拐布置直列五缸四冲程发动机的曲拐布置二、曲轴扭转减振器二、曲轴扭转减振器汽车发动机常用的曲轴扭转减振器为摩擦式扭转减振汽车发动机常用的曲轴扭转减振器为摩擦式扭转减振器，主要

26、包括橡胶式扭转减振器及硅油式扭转减振器两类。器，主要包括橡胶式扭转减振器及硅油式扭转减振器两类。此外，还有干摩擦式扭转减振器和粘液（硅油式）式扭转此外，还有干摩擦式扭转减振器和粘液（硅油式）式扭转减振器。后者结构紧凑，减振效能较高。减振器。后者结构紧凑，减振效能较高。图图247橡胶摩擦式曲轴扭转减振器橡胶摩擦式曲轴扭转减振器1曲轴前端曲轴前端2带轮毂带轮毂3减振器圆减振器圆4橡胶垫橡胶垫5惯性盘惯性盘6带轮盘带轮盘图图248一汽奥迪一汽奥迪1.8L四缸发动机的曲轴四缸发动机的曲轴 扭转减振器扭转减振器1螺母螺母2波形垫片波形垫片3带轮固定盘带轮固定盘4、6带轮带轮5调节垫片调节垫片7双头螺栓双

27、头螺栓8大螺栓大螺栓9螺栓螺栓10带轮总成带轮总成三、飞轮三、飞轮 飞轮是一个转动惯量很大的金属圆盘。其主要作用是贮存飞轮是一个转动惯量很大的金属圆盘。其主要作用是贮存做功行程的一部分能量，以克服各辅助行程的阻力，带动曲柄做功行程的一部分能量，以克服各辅助行程的阻力，带动曲柄连杆结构越过上、下止点，使曲轴平稳旋转，使发动机具有克连杆结构越过上、下止点，使曲轴平稳旋转，使发动机具有克服短时超载的能力。此外，飞轮又常作为汽车传动系中摩擦离服短时超载的能力。此外，飞轮又常作为汽车传动系中摩擦离合器的主动盘，或自动变速器中液力耦合器的驱动盘。合器的主动盘，或自动变速器中液力耦合器的驱动盘。飞轮上通常刻有第一缸点火正时记号，以便调整和检验飞轮上通常刻有第一缸点火正时记号，以便调整和检验点火正时和气门间隙点火正时和气门间隙(图图2 249)49)。图图249发动机点火正时记号示例发动机点火正时记号示例a)解放解放CA6102型发动机点火正时记号型发动机点火正时记号b)东风东风EQ6100型发动机点火正时记号型发动机点火正时记号c)北京北京BJ492Q发动机点火正时记号发动机点火正时记号