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1、能动学院内燃机研究所 第二章第二章 机体组及曲柄连杆机构机体组及曲柄连杆机构 能动学院内燃机研究所 主要内容主要内容 l曲柄连杆机构中的作用力及力矩 l机体组 l曲柄连杆机构 l平衡机构 能动学院内燃机研究所 2.12.1曲柄连杆机构中的作用力及力矩曲柄连杆机构中的作用力及力矩 l作用力： 气体力，Fg：活塞-连杆-曲柄销-主轴承 气缸盖-气缸盖螺栓-机体 运动质量惯性力 l往复惯性力，Fj-活塞组和连杆小头质量 l旋转惯性力（离心力），Fk-曲柄和连杆大头质量 总作用力F=Fg+Fj，分解 为侧向力FN和连杆力FS 能动学院内燃机研究所 2.12.1曲柄连杆机构中的作用力及力矩曲柄连杆机构中
2、的作用力及力矩 l翻倒力矩： 侧向力FN使活塞和气缸壁加剧磨损，同时对曲 轴旋转轴线的力矩称为翻倒力矩。 l发动机转矩 连杆力FS使连杆受到压缩或拉伸， FS分解为切向力FT 和径向力FR 切向力产生发动机转矩T， 径向力使轴承承受载荷。 能动学院内燃机研究所 2.12.1曲柄连杆机构中的作用力及力矩曲柄连杆机构中的作用力及力矩 l往复惯性力、旋转惯性力、翻倒力矩、发动 机转矩的周期性变化将引起发动机在支承上 的振动，从而降低了汽车行驶的平顺性和舒 适性。 l尽量减小运动件质量以减小惯性力，或在曲 轴上加平衡重来平衡惯性力。 能动学院内燃机研究所 2.22.2机体组机体组 2.2.1 2.2.
3、1 机体组的功用和组成机体组的功用和组成 2.2.2 2.2.2 机体机体 2.2.3 2.2.3 气缸盖气缸盖 2.2.4 2.2.4 气缸衬垫气缸衬垫 2.2.5 2.2.5 油底壳油底壳 2.2.6 2.2.6 发动机的支承发动机的支承 能动学院内燃机研究所 2.2.1 2.2.1 机体组的组成和功用机体组的组成和功用 组成： 机体、气缸盖、气缸盖罩、气缸衬垫、主轴承盖、油 底壳 干式或湿式气缸套 能动学院内燃机研究所 2.2.12.2.1机体组的组成和功用机体组的组成和功用 功用： l发动机的支架，是曲柄连杆机构、配气机构和发动机 各系统主要零部件的装配基体。 l气缸盖用来封闭气缸顶部
4、，并与活塞顶和气缸壁一起 形成燃烧室。 l气缸盖和机体内的水套和油道以及油底壳又分别是冷 却系统和润滑系统的组成部分。 能动学院内燃机研究所 2.2.2 机体铸铁铸铁 机体机体 能动学院内燃机研究所 2.2.2 机体铝铝合金机体合金机体 能动学院内燃机研究所 2.2.2 机体 机体是气缸体和曲轴箱的连铸体 l工作条件 机械负荷 热负荷 l要求 足够的刚度和强度 耐磨损、耐腐蚀 结构紧凑、质量轻 l材料 高强度灰铸铁 铝合金 能动学院内燃机研究所 2.2.2 机体-机体的构造机体的构造 l按气缸排列形式分为 直列 V型 水平对置 l按气缸结构形式分为 无气缸套 干气缸套 湿气缸套 l按曲轴箱结构
5、形式分为 平底式 龙门式 隧道式 能动学院内燃机研究所 2.2.2 机体气缸排列形式 能动学院内燃机研究所 2.2.2 机体构造气缸排列形式 直列式：各气缸排成一列 特点：宽度小、高度和长度大，用于六缸以下 V型：两列气缸排列成V形 特点：宽度大，高度、长度小，形状复杂 对置式：两列气缸水平相对排列 特点：重心低 能动学院内燃机研究所 2.2.2 机体气缸的结构形式，气缸套 能动学院内燃机研究所 2.2.2 机体气缸套 功用： 提供空间供曲柄连杆机构运动 传热 工作条件：高温高压燃气，高速运动活塞接触 要求：耐磨性 分类： 无气缸套式 干气缸套式 湿气缸套式 能动学院内燃机研究所 无气缸套式无
6、气缸套式 结构特点：在气缸体上 直接加工气缸孔 优点：结构简单，刚性 较好，可缩小缸心距而 缩小发动机长度尺寸和 质量 缺点：为了保证气缸的 耐磨性，整个铸铁机体 须采用耐磨的合金铸铁 ，机体制造成本升高； 能动学院内燃机研究所 干气缸套式干气缸套式 特点：不与冷却液接 触，壁厚2-3mm 优点 刚度大、气缸中心 距小、质量轻、工 艺性好 缺点 传热较差、温度分 布不均匀，易变形 轴肩 定位 能动学院内燃机研究所 湿式气缸套湿式气缸套 气缸套外壁与冷却液直接接触，壁厚58mm 优点：机体工艺性好、传热好、温度分布均匀、修理 方便 缺点：机体刚度差、易漏水 能动学院内燃机研究所 风冷发动机气缸体
7、结构风冷发动机气缸体结构 金属对空气的换热系数仅是金属对水的换 热系数的1/33。因此必须在风冷气缸的外壁铸 制散热片，以增加散热面积，增强散热能力。 能动学院内燃机研究所 2.2.2 机体机体的机体的结结构形式构形式 机体下底面和曲轴中心线位置不同，可将 机体分为： 平底式 龙门式 隧道式 能动学院内燃机研究所 2.2.2 机体平底式平底式 结构特点：底平面与曲轴 轴线齐平 优点：高度小、质量轻、 加工方便 缺点：刚度较差、前后端 与油底壳之间的密封复 杂 适用范围：轿车、轻型货 车 例子：BJ492Q 能动学院内燃机研究所 2.2.2 机体龙门式龙门式 结构特点：底平面下沉到曲轴 轴线以下
8、 优点：刚度较好、与油底壳之 间的密封简单 缺点：高度高、质量较重 适用范围：各种类型的汽车 例子：解放CA6102、上海桑塔 纳等 能动学院内燃机研究所 能动学院内燃机研究所 2.2.2 机体隧道式隧道式 结构特点：主轴承孔不剖分 优点：刚度大、主轴承孔的 同轴度好 缺点：成本高 适用范围：由于成本较高， 所以采用的较少 例子：6135Q柴油机 能动学院内燃机研究所 2.2.3 2.2.3 气缸盖气缸盖 能动学院内燃机研究所 2.2.3 2.2.3 气缸盖气缸盖 l工作条件：承受气体力和紧固螺栓产生的机 械负荷；与高温燃气接触而承受热负 荷 l要求：足够的刚度和强度、良好的冷却 l材料：优质
9、灰铸铁或合金铸铁 铝合金气缸盖的优点：导热性好，有利于提高压 缩比；铸造性能好，适于浇铸结构复杂的零件 能动学院内燃机研究所 2.2.3 2.2.3 气缸盖气缸盖气缸盖构造气缸盖构造 l气缸盖是结构复杂的箱形零件 进、排气门座孔、气门导管孔 火花塞安装孔、喷油器安装孔 铸有水套、进排气道和燃烧室或燃烧室的一 部分。 凸轮轴承孔或凸轮轴承座及其润滑油道。 能动学院内燃机研究所 2.2.3 2.2.3 气缸盖气缸盖气缸盖构造气缸盖构造 能动学院内燃机研究所 2.2.3 2.2.3 气缸盖气缸盖气缸盖构造气缸盖构造 能动学院内燃机研究所 2.2.3 2.2.3 气缸盖气缸盖气缸盖构造气缸盖构造 整体
10、式气缸盖 结构：多缸发动机中，全部气缸共用一个气缸盖称 为整体式气缸盖 优点：结构紧凑，可缩短气缸中心距 适用范围：气缸直径小于105mm，气缸数不超过6个 分块式气缸盖 结构：两缸或者三缸共用一个气缸盖 优点：刚度大，变形小，易于产品系列化 单体式气缸盖 结构：每缸一盖 优点：刚度大、修理制造方便 适用范围：气缸直径大于140mm 能动学院内燃机研究所 2.2.4 2.2.4 气缸盖气缸盖汽油机汽油机燃烧室燃烧室 能动学院内燃机研究所 汽油机燃烧室汽油机燃烧室 浴盆形 结构简单，气门与气缸轴线平行，散热 面积小，工艺性较好。 楔形结构比较紧凑，气门相对气缸轴线倾斜 半球形燃烧室 结构最紧凑，
11、面容比最小，火焰 传播距离短，一般配凸起锥台顶活塞。 蓬形 多球形 能动学院内燃机研究所 汽油机燃烧室汽油机燃烧室 能动学院内燃机研究所 2.2.4 2.2.4 气缸盖气缸盖柴油机柴油机燃烧室燃烧室 能动学院内燃机研究所 柴油机燃烧室柴油机燃烧室 直接喷射式燃烧室 浅盆形 深坑形 分隔式燃烧室 涡流室 预燃室 能动学院内燃机研究所 2.2.4 2.2.4 气缸盖气缸盖气缸盖冷却气缸盖冷却 l冷却不良：汽油机发生不正常燃烧，柴 油机喷油器过热、气缸盖开裂，进排气 门座变形、漏气、烧损气门 l鼻梁区：汽油机进排气门座之间 l三角区：柴油机进排气门座和喷油器安 装孔之间 l汽油机：导流板 l柴油机：分水管或分水孔 能动学院内燃机研究所 2.2.4 2.2.4 气缸衬垫气缸衬垫 功用：密封燃烧室，防止燃气、冷却液、机油泄 漏 工作条件：机械负荷、热负荷及机油的腐蚀 要求：足够的强度、耐压、耐腐蚀、有弹性 结构：和气缸盖的下表面一样 材料及分类：金属-石棉衬垫、金属-复合材料衬 垫、全金属衬垫 能动学院内燃机研究所 2.2.5 2.2.5 油底壳油底壳 功用 储存机油和封闭机体或曲轴箱 材料 用薄钢板冲压或铝铸造 结构 内装有稳油挡板 局部做得较深 底部还装有放油螺塞
