精编制作曲柄连杆机构PPT课件

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1、曲柄连杆机构 曲柄连杆机构是发动机将热能转变为机械能的主要机构 在做功行程 它将燃料燃烧产生的热能通过活塞往复运动 曲轴旋转运动转变为机械能 对外输出动力 在其他行程 则依靠曲轴和飞轮的转动惯性 通过连杆带动活塞上下运动 为下一次做工创造条件 曲柄连杆机构由机体组 活塞连杆组及曲轴飞轮组三部分组成 机体组 机体组件主要由机体 汽缸体和曲轴箱 气缸盖和汽缸垫 油底壳组成 气缸体 气缸套气缸直接镗在气缸体上叫做整体式气缸 整体式气缸强度和刚度都好 能承受较大的载荷 这种气缸对材料要求高 成本高 如果将气缸制造成单独的圆筒形零件 即气缸套 然后再装到气缸体内 这样 气缸套采用耐磨的优质材料制成 气缸

2、体可用价格较低的一般材料制造 从而降低了制造成本 同时 气缸套可以从气缸体中取出 因而便于修理和更换 并可大大延长气缸体的使用寿命 气缸套有干式气缸套和湿式气缸套两种 1 干式气缸套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接接触 壁厚较薄 一般为1 3mm 它具有整体式气缸体的优点 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 拆装不方便 散热不良 2 湿式气缸套湿式气缸套的特点是气缸套装入气缸体后 其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5 9mm 它散热良好 冷却均匀 加工容易 通常只需要精加工

3、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套好 而且容易产生漏水现象 应该采取一些防漏措施 曲轴箱气缸体下部用来安装曲轴的部位称为曲轴箱 曲轴箱分上曲轴箱和下曲轴箱 上曲轴箱与气缸体铸成一体 下曲轴箱用来贮存润滑油 并封闭上曲 轴箱 故又称为油底壳图 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有衬垫 防止润滑油泄漏 气缸盖气缸盖安装在气缸体的上面

4、从上部密封气缸并构成燃烧室 它经常与高温高压燃气相接触 因此承受很大的热负荷和机械负荷 水冷发动机的气缸盖内部制有冷却水套 缸盖下端面的冷却水孔与缸体的冷却水孔相通 利用循环水来冷却燃烧室等高温部分 缸盖上还装有进 排气门座 气门导管孔 用于安装进 排气门 还有进气通道和排气通道等 汽油机的气缸盖上加工有安装火花塞的孔 而柴油机的气缸盖上加工有安装喷油器的孔 顶置凸轮轴式发动机的气缸盖上还加工有凸轮轴轴承孔 用以安装凸轮轴 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 汽油机的燃烧室主要在气缸盖上 而柴油机的

5、燃烧室主要在活塞顶部的凹坑 1 半球形燃烧室半球形燃烧室结构紧凑 火花塞布置在燃烧室中央 火焰行程短 故燃烧速率高 散热少 热效率高 这种燃烧室结构上也允许气门双行排列 进气口直径较大 故充气效率较高 虽然使配气机构变得较复杂 但有利于排气净化 在轿车发动机上被广泛地应用 2 楔形燃烧室楔形燃烧室结构简单 紧凑 散热面积小 热损失也小 能保证混合气在压缩行程中形成良好的涡流运动 有利于提高混合气的混合质量 进气阻力小 提高了充气效率 气门排成一列 使配气机构简单 但火花塞置于楔形燃烧室高处 火焰传播距离长些 切诺基轿车发动机采用这种形式的燃烧室 3 盆形燃烧室盆形燃烧室 气缸盖工艺性好 制造成

6、本低 但因气门直径易受限制 进 排气效果要比半球形燃烧室差 捷达轿车发动机 奥迪轿车发动机采用盆形燃烧室 3 气缸垫气缸垫装在气缸盖和气缸体之间 其功用是保证气缸盖与气缸体接触面的密封 防止漏气 漏水和漏油 气缸垫的材料要有一定的弹性 能补偿结合面的不平度 以确保密封 同时要有好的耐热性和耐压性 在高温高压下不烧损 不变形 目前应用较多的是铜皮 棉结构的气缸垫 由于铜皮 棉气缸垫翻边处有三层铜皮 压紧时较之石棉不易变形 有的发动机还采用在石棉中心用编织的纲丝网或有孔钢板为骨架 两面用石棉及橡胶粘结剂压成的气缸垫 安装气缸垫时 首先要检查气缸垫的质量和完好程度 并且要将光滑的一面朝向气缸体 所有

7、气缸垫上的孔要和气缸体上的孔对齐 其次要严格按照说明书上的要求上好气缸盖螺栓 拧紧气缸盖螺栓时 必须由中央对称地向四周扩展的顺序分2 3次进行 最后一次拧紧到规定的力矩 曲轴飞轮组 曲轴飞轮组曲轴飞轮组主要由曲轴 飞轮及其他一些附件组成 曲轴 1 曲轴的功用及工作条件 曲轴的功用是把活塞 连杆传来的气体力转变为转矩 用以驱动汽车的传动系统和发动机的配气机构以及其他辅助装置 曲轴在周期性变化的气体力 惯性力及其力矩的共同作用下工作 承受弯曲和扭转交变载荷 因此 曲轴应有足够的抗弯曲 抗扭转的疲劳强度和刚度 轴颈应有足够大的承压表面和耐磨性 曲轴的质量应尽量小 对各轴颈的润滑应该充分 2 曲轴材料

8、曲轴一般由中碳钢和中碳合金钢模锻而成 轴颈表面经高频淬火或氮化处理 最后进行精加工 现代汽车发动机广泛采用球墨铸铁曲轴 3 曲轴构造曲轴一般由主轴颈 曲柄销 曲柄臂 平衡重块 主轴瓦等组成 一般由两个主轴颈 一个曲柄销 两个曲柄臂组成一个曲拐 单缸发动机的曲轴只有一个曲柄 多缸直列式发动机曲轴的曲拐数与气缸数相同 V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半 1 主轴颈主轴颈是曲轴的支承部分 通过主轴颈支承在曲轴箱的主轴承座中 主轴颈的数目不仅与发动机气缸数目有关 还取决于曲轴的支承方式 曲轴的支承方式一般有两种 一种是全支承曲轴 另一种是非全支承曲轴 2 曲柄销曲柄销也叫连杆轴颈 是曲轴与连杆的连

9、接部分 3 曲柄臂曲柄臂是主轴颈与曲柄销的连接部分 一般为了平衡惯性力 曲柄臂处一般铸有平衡重块 从而使曲轴旋转平稳 4 曲轴前端及曲轴轴向定位 定时齿轮 起动爪 甩油盘 止推片 滑动推力轴承 滑动推力轴承 带轮 4 曲柄布置与多缸发动机的工作顺序各曲柄的相对位置或曲柄布置取决于气缸数 气缸排列形式和发动机工作顺序 当气缸数和气缸排列形式确定之后 曲柄布置就只取决于发动机工作顺序 在选择发动机工作顺序时 应注意以下几点 1 应该使接连作功的两个气缸相距尽可能的远 以减轻主轴承载荷和避免在进气行程中发生抢气现象 2 各气缸发火的间隔时间应该相同 发火间隔时间若以曲轴转角计则称发火间隔角 对于气缸

10、数为i的四冲程发动机 其发火间隔角应为720 i 3 V型发动机左右两列气缸应交替发火 以四冲程直列四缸发动机为例 其发火间隔角为720 4 180 4个曲柄在同一平面内 发动机工作顺序为1 3 4 2或1 2 4 3 其工作循环见表 活塞连杆组 活塞连杆组件主要由活塞 活塞环 活塞销 连杆 连杆轴瓦组成 活塞 1 活塞的功用及工作条件 活塞的主要功用是承受燃烧气体压力 并将此力通过活塞销传给连杆以推动曲轴旋转 此外活塞顶部与气缸盖 气缸壁共同组成燃烧室 活塞要求具有足够的刚度和强度 传力可靠 导热性能好 耐高温 高压 耐磨损 质量小 尽可能减小往复惯性力 2 活塞材料 现代汽车发动机不论是汽

11、油机还是柴油机广泛采用高强度铝合金活塞 只在极少数低速柴油发动机上采用铸铁或耐热钢活塞 3 活塞构造 活塞可视为由顶部 头部和裙部等3部分构成 1 活塞顶部汽油机活塞顶部的形状与燃烧室形状和压缩比大小有关 其顶部可分为平顶 凸顶和凹顶三种 大多数汽油机采用平顶活塞 其优点是受热面积小 加工简单 采用凸顶活塞 起导向作用 有利于改善换气作用 采用凹顶活塞 可以通过改变活塞顶上凹坑的尺寸来调节发动机的压缩比 柴油机活塞顶部形状取决于混合气形成方式和燃烧室形状 在分隔式燃烧室柴油机的活塞顶部设有形状不同的浅凹坑 以便在主燃烧室内形成二次涡流 增进混合气形成与燃烧 柴油机还有另一类燃烧室 称为直喷式燃

12、烧室 其全部容积都集中在气缸内 且在活塞顶部设有深浅不一 形状各异的燃烧室凹坑 在直喷式燃烧室的柴油机中 喷油器将燃油直接喷入燃烧室凹坑内 使其与运动气流相混合 形成可燃混合气并燃烧 2 活塞头部活塞顶部至活塞第一道气环之间的部分 用来承受气体压力和传递热量 3 活塞裙部活塞裙部是指从油环槽以下的活塞部分 活塞裙部的形状应该保证活塞在气缸内得到良好的导向的作用 其次 活塞裙部使气缸与活塞之间在任何工况下都应保持均匀的 适宜的间隙 间隙过大 活塞敲缸 间隙过小 活塞可能被气缸卡住 此外 裙部应有足够的实际承压面积 以承受侧向力 发动机工作时 活塞在气体力和侧向力的作用下发生机械变形 而活塞受热膨

13、胀时还发生热变形 这两种变形的结果都是使活塞裙部在活塞销孔轴线方向及活塞顶部的尺寸增大 因此 为了使活塞在正常工作温度时保持较均匀的间隙 避免出现在气缸内卡死或加大磨损的现象 所以 活塞环 活塞环是具有弹性开口的环 活塞环可分气环和油环两种 1 气环气环的主要功用是密封和传热 保证活塞与气缸壁间的密封 防止气缸内的可燃混合气和高温燃气漏入曲轴箱 并将活塞顶部接受的热传给气缸壁 避免活塞过热 气环的密封原理 当活塞环装入气缸后 在其自身的弹力作用下环的外圆面与气缸壁贴紧形成第一密封面 气缸内的高压气体不可能通过第一密封面泄漏 高压气体可能通过活塞顶岸与气缸壁之间的间隙进入活塞环的 侧隙和径向间隙

14、中 进入侧隙中的高压气体使环的下侧面与环槽的下侧面贴紧形成第二密封面 高压气体也不可能通过第二密封面泄漏 进入径向间隙中的高压气体只能环的外圆面与气缸壁更加贴紧 最后漏入曲轴箱内的气体就很少了 一般仅为进气量的0 2 1 0 气环的种类 气环的按断面的形状可分为矩形环 扭曲环 锥面环 梯形环 和桶面环等 2 油环油环的主要功用是刮除飞溅到气缸壁上的多余的机油 并在气缸壁上涂布一层均匀的油膜 既可以防止机油窜入汽缸燃烧 又可以减少活塞 活塞环与气缸壁的摩擦阻力 同时还可以起到封气的辅助作用 油环种类 油环分普通油环和组合油环 钢片组合油环 螺旋撑簧油环 两种 普通油环 这种油环应用最广泛 在环的

15、外表面中间有环形槽 槽中钻有长方形或圆形小孔 刮下的机油经小孔流回油底壳 以便减少环与气缸壁的接触面积 提高接触压力 组合油环 1 钢片组合油环 这种油环由衬环 刮片环组成 它具有对缸壁接触压力高而均匀 刮油能力强 密封良好 使用寿命长等优点 但其加工费时 成本高2 螺旋撑簧油环 这种油环是在普通油环内径环面内安装一个螺旋弹簧 以增加对缸壁的接触压力 当油环磨损后弹簧能够自动补偿 使油环仍能保持良好的刮油性能 这种油环制造和安装较方便 活塞销 1 活塞销功用和工作条件活塞销用来连接活塞和连杆 并将活塞承受的力传给连杆或相反 活塞销在高温条件下承受很大的周期性冲击负荷 且由于活塞销在销孔内摆动角度不大 难以形成润滑油膜 因此润滑条件较差 为此活塞销必须有足够的刚度 强度和耐磨性 质量尽可能小 销与销孔应该有适当的配合间隙和良好的表面质量 2 活塞销内孔形状分类活塞销内孔形状分为三类 分别为 圆柱形 两段截锥形 组合形 3 活塞销的连接方式活塞销与活塞销座孔及连杆小头衬套孔的连接方式有两种 分别全浮式和半浮式