《汽车构造I[3_机体组及曲柄连杆机构]_清华大学汽车工程系课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车构造I[3_机体组及曲柄连杆机构]_清华大学汽车工程系课件（68页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、汽车构造 （3） 汽车构造 （3） 汽车构造 （3） 汽车构造 （3） 赵雨东赵雨东 清华大学汽车工程系清华大学汽车工程系清华大学汽车工程系清华大学汽车工程系 主要内容和学时安排 汽车发动机工作原理及总体构造（汽车发动机工作原理及总体构造（汽车发动机工作原理及总体构造（5 5 5学时）学时）学时） 机体组及曲柄连杆机构（5学时） 配气机构（配气机构（配气机构（4 4 4学时）学时）学时） 汽油机供给系统（汽油机供给系统（汽油机供给系统（6 6 6学时）学时）学时） 汽油机点火系统（汽油机点火系统（汽油机点火系统（3 3 3学时）学时）学时） 柴油机供给系统（柴油机供给系统（柴油机供给系统（4
2、4 4学时）学时）学时） 发动机冷却系统（发动机冷却系统（发动机冷却系统（2 2 2学时）学时）学时） 发动机润滑系统（发动机润滑系统（发动机润滑系统（2 2 2学时）学时）学时） 发动机起动系统（发动机起动系统（发动机起动系统（1 1 1学时）学时）学时） 机体组及曲柄连杆机构 概述 机体组 活塞连杆组活塞连杆组活塞连杆组 曲轴飞轮组曲轴飞轮组曲轴飞轮组 平衡机构平衡机构平衡机构 轴瓦轴瓦轴瓦 概述（1） 功用 ?发动机支撑骨架； ?传递力，完成能量转换（化学能机械能）； ?改变运动方式（往复旋转） 组成组成组成 工作条件工作条件工作条件 受力分析受力分析受力分析 概述（2） 功用功用功用
3、组成 ?机体组 ?曲轴飞轮组 ?活塞连杆组 ?平衡机构 ?轴瓦 工作条件工作条件工作条件 受力分析受力分析受力分析 概述（3） 功用功用功用 组成组成组成 工作条件 ?高温（Tmax2800k） ?高压（pmax=9MPa） ?高速（nmax6000 r/min） ?化学腐蚀，润滑不良 受力分析受力分析受力分析 概述（4） 功用功用功用 组成组成组成 工作条件工作条件工作条件 受力分析 ?缸内气体作用力 ?往复惯性力和旋转惯性力（一般用平衡重给予平衡） ?往复运动和旋转运动摩擦力 概述（5） 缸内气体作用力 机体 曲柄连杆机构 概述（6） 往复运动惯性力 曲柄连杆机构 机体 概述（7） 作用在
4、多缸机上的力和力矩 旋转和往 复惯性力 主向量 主矩 内弯矩 原因 往复惯性力 输出转矩变化 气体作用力和 往复惯性力在 曲轴旋转半径 切向的分量 机体组组成（1） 缸体 油底壳 主要组成 缸垫 缸盖 气缸垫 气缸盖 衬垫 缸盖罩 压条 气缸体 油底壳 衬垫 油底壳 机体组组成（2） 机体组组成（3） 上、中部一体式机体五缸DI柴油机 机体组组成（4） 纵向对分式机体 机体组功用 发动机的支架 两大机构和发动机各系统的装配基体 形成燃烧室 冷却系统和润滑系统的组成部分 机体组缸体（1） 结构特点 ?水冷发动机的气缸体和上曲轴 箱常铸成一体； ?风冷发动机气缸体与曲轴箱分 别铸造，且气缸体为单体
5、； ?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。 机体组缸体（2） 材料 ?一般用高 强度灰铸 铁或铝合 金铸成。 要求 ?足够的强 度和刚度； 耐磨损和 耐腐蚀； 结构紧凑、 质量轻； 必须冷却。 机体组缸体（3） 侧壁加强筋 机体顶面 气缸 水套 主油道 横隔板 加强筋 机体底面 主轴承座机体侧壁缸间横隔板 气缸体曲轴箱 机体组缸体（4） 凸轮轴孔 主轴承孔 主轴承螺栓 缸体 安装孔 正时 传动室 风冷发动机机体 气缸散热片 气缸体曲轴箱 机体组缸体（5） 汽缸排列型式 ?直列 ? ? ?
6、 V V V型型型 ? ? ? WWW型型型 ? ? ? 对置对置对置 ? ? ? 其它其它其它 整体式主轴承盖 机体组缸体（6） 汽缸排列型式 ? ? ? 直列直列直列 ?V型 ? ? ? WWW型型型 ? ? ? 对置对置对置 ? ? ? 其它其它其它 机体组缸体（7） 整体式主轴承盖 汽缸排列 型式 ? ? ? 直列直列直列 ? ? ? V V V型型型 ?W型 ? ? ? 对置对置对置 ? ? ? 其它其它其它 机体组缸体（8） 汽缸排列 型式 ? ? ? 直列直列直列 ? ? ? V V V型型型 ?W型 ? ? ? 对置对置对置 ? ? ? 其它其它其它 机体组缸体（9） 汽缸排
7、列型式 ? ? ? 直列直列直列 ? ? ? V V V型型型 ?W型 ? ? ? 对置对置对置 ? ? ? 其它其它其它 汽缸排列型式 ? ? ? 直列直列直列 ? ? ? V V V型型型 ? ? ? WWW型型型 ?对置 富士重工 EJ20 ? ? ? 其它其它其它 机体组缸体（10） 机体组缸体（11） VW VR6 engine 汽缸排列 型式 ? ? ? 直列直列直列 ? ? ? V V V型型型 ? ? ? WWW型型型 ? ? ? 对置对置对置 ?其它 机体组缸体（12） 气缸结构型式 ?功用 ?组成燃烧室；引导活塞往复运动；工作中要保证密封、散热、承受侧压力。 ?要求 ?具有
8、足够的强度和刚度、耐磨、耐高温，较高的加工精度和光洁度，与活 塞配合保证密封。 ?工作特点 ?气缸内表面受高温高压燃气作用，并与高速运动的活塞有相对滑动，极易 磨损。为提高缸筒耐磨性，延长其使用寿命，在气缸结构和缸筒表面处理 上要采取措施。 ?三种 ?无气缸套式、干气缸套式、湿气缸套式 机体组缸体（13） 汽缸结构型式 ?无气缸套式 ?直接在缸体上加工出气缸， 缩短了气缸中心距，减少 了尺寸和质量；机体刚度 大，工艺性好。 ?须用耐磨的合金铸铁，或 采用铝合金机体加表面多 孔镀络，成本增加。 ? ? ? 干气缸套式干气缸套式干气缸套式 ? ? ? 湿气缸套式湿气缸套式湿气缸套式 合金铸铁 机体
9、 铝合金 机体 多孔镀铬 单体式主轴承盖 机体组缸体（14） 机体组缸体（15） 汽缸结构型式 ? ? ? 无气缸套式无气缸套式无气缸套式 ?干气缸套式 ?干式气缸套（合金铸铁23mm，钢 11.5mm，或铝合金）压入铸铁机体 缸套座孔，与铝合金机体铸在一起或 压入。不与冷却液接触。 ?机体刚度大；气缸中心距小；质量轻； 加工工艺简单。 ?传热较差；温度分布不均匀；容易发 生局部变形。 ? ? ? 湿气缸套式湿气缸套式湿气缸套式 机体组缸体（16） 缸体：铸铝（铝硅合金） 缸套： 铝硅合金 机体组缸体（17） 缸体：铸铝（铝硅合金） 缸套：灰铸铁，铸入 机体组缸体（18） 汽缸结构型式 ? ?
10、 ? 无气缸套式无气缸套式无气缸套式 ? ? ? 干气缸套式干气缸套式干气缸套式 ?湿气缸套式 ?气缸套外壁和冷却液直接接触。一般 采用合金铸铁材料，壁厚58mm。 ?需要径向和轴向定位，轴向定位可在 缸套底上部、中部或下部。需要密封 以防冷却液泄。 ?机体上没有封闭的水套，容易铸造； 传热好，温度分布比较均匀；维修方 便。 ?机体刚度差；容易漏水。 机体组缸体（19） 湿缸套的定位 机体组缸体（20） 铝缸体中的缸套 灰铸铁铝 凸肩铸入 嵌入全铝 过共晶 合金 涂层压入铸入干式湿式 机体组缸体（21） 曲轴箱结构型式 ?半分式 ?底面与曲轴轴线基本 齐平，差3-4mm的制 口。 ?机体高度小
11、，重量轻， 结构紧凑，便于加工， 曲轴拆装方便。 ?刚度和强度较差。 ? ? ? 龙门式龙门式龙门式 ? ? ? 隧道式隧道式隧道式 机体组缸体（22） 机体组缸体（23） 曲轴箱结构型式 ? ? ? 半分式半分式半分式 ?龙门式 ?底面比曲轴轴线低 0.61.0D。 ?强度和刚度好，能承 受较大机械负荷。 ?加工复杂些。 ? ? ? 隧道式隧道式隧道式 机体组缸体（24） 机体组缸体（25） 曲轴箱结构型式 ? ? ? 半分式半分式半分式 ? ? ? 龙门式龙门式龙门式 ?隧道式 ?气缸体曲轴的主轴承孔为 整体式，采用滚动轴承， 主轴承孔较大，曲轴从气 缸体后部装入。 ?结构紧凑、刚度和强度
12、好。 ?加工精度要求高，工艺性 较差，曲轴拆装不方便。 机体组缸体（26） 机体组缸体（27） 封顶式缸体 ?缸体顶部铸出或钻出水孔。 ?刚度好，加工复杂 敞开式缸体敞开式缸体敞开式缸体 机体组缸体（28） 敞开式缸体 ?冷却性能好，结构紧凑，质量轻，制造方便。 ?机体刚度差 封顶式缸体封顶式缸体封顶式缸体 机体组缸体（29） 主轴承盖 ?单体式 ?整体式 单体式主轴承盖 机体组缸体（30） 单体式主轴承盖 机体组缸体（31） 胀断单体式主轴承盖 整体式主轴承盖 机体组缸体（32） 机体组缸体（29） 风冷机缸体 ?金属对空气的换热 系数仅是金属对水 的换热系数的1/33， 散热是关键。 ?上
13、5层散热片没有 缺口，以增加刚度。 下面有缺口的散热 片，相互错开30度， 以增强冷却空气的 紊流，提高散热效 果。 高磷铸铁单金属气缸体 机体组缸体（30） 风冷机缸体 ?气缸采用球墨 铸铁制造，外 表面加工后渗 铝，再铸上铝 合金散热片。 ?亦可采用全铝 缸体，缸筒多 孔镀铬。 双金属气缸体 功用 ?封闭气缸，组成燃烧室 工作条件 ?高温、高压 材料 ?灰铸铁、合金铸铁、铝合金 结构 ?布置：进、排气道，水套（腔），火花 塞孔、喷油器孔、缸盖螺栓孔 ?燃烧室 ?整体式、分块式、单体式 机体组缸盖（1） 机体组缸盖（2） 电热塞孔 缸盖螺栓孔 缸盖螺栓孔 进气道 排气道 喷油器孔 机体组缸盖
14、（3） 整体式 ?整机共一盖 ?紧凑、轻， 但难均匀压 紧，宜用于 小缸径机 机体组缸盖（4） 分块式 ?每2缸或3缸共一盖 机体组缸盖（5） 单体式 ?一缸一盖 ?用于大缸径机和风冷机 机体组缸盖（6） 汽油机燃烧室 ?汽油机燃烧室主要布置在 气缸盖上。 ?要求 ?结构紧凑，减少热损失，提 高热效率 ?增大进气流通面积，提高动 力性 ?压缩终点形成挤流，提高燃 烧速度 ?火焰传播距离短，以避免 “爆燃” 机体组缸盖（7） 汽油机楔形燃烧室 ?结构紧凑，热损失小，较 强的扫气流，低速及低负 荷性能稳定。 ?燃烧室初期放热率高，燃 烧粗暴 ?CA6102 机体组缸盖（8） 汽油机浴盆形燃烧室 ?
15、气缸盖工艺性好，制造成 本低。 ?充气特性差，火焰传播距 离长。压缩比低。 ?EQ6100-1 机体组缸盖（9） 汽油机半球形燃烧 室 ?结构紧凑，火焰行程短， 燃烧速率高， 散热少， 热效率高，形状规则， 燃烧室光滑，形状精确。 ?富康TU 机体组缸盖（10） 汽油机多球形燃烧 室 ?由两个以上半球形凹坑 组成，结构紧凑，面容 比小，火焰传播距离短， 气门直径较大，气道比 较平直，且能产生挤流。 ?TJ376Q 机体组缸盖（11） 汽油机帐篷形燃烧室 ?F/V最小，火焰传播距离最短，进 排气口截面积最大，充气系数高， 可充分利用双进气道形成所需的 进气涡流。 ?在常用的各种汽油机燃烧室中，
16、动力性、经济性、排放性以及高 速适应性都最好。 ?国际上先进的轿车和轻型车汽油 机均采用四气门结构，因此篷形 燃烧室成为最常用的燃烧室。 机体组缸盖（12） 柴油机分隔式燃烧室 ?涡流室燃烧室 ?主、副燃烧室的通道与 副燃烧室切向连接，压 缩过程中，副燃烧室产 生强烈涡流。 ?燃油顺气流方向喷射。 ?高速性能好，用于轿车 和轻型货车柴油机。 ? ? ? 预燃室燃烧室预燃室燃烧室预燃室燃烧室 机体组缸盖（13） 柴油机分隔式燃烧室 ? ? ? 涡流室燃烧室涡流室燃烧室涡流室燃烧室 ?预燃室燃烧室 ?主、副室连接通道不切 向连接，副室无强烈涡 流； ?柴油迎着气流喷射，在 副室顶部预先发火燃烧。 机体组油底壳（1） 贮存润滑油，并封闭上曲轴箱。 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。 内装有稳油挡板，以防止汽车颠 动时油面波动过大。 油底壳底部还装有磁性放油螺塞， 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
