汽车概论--发动机之曲柄连杆机构

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1、Date1北京邮电大学自动化学院曲柄连杆机构的功用热能机械能燃气压力转 矩连杆活塞曲轴Date2北京邮电大学自动化学院曲柄连杆机构能量转换热能 转变为 机械能 向工作 机构 输出 机械能Date3北京邮电大学自动化学院曲柄连杆机构工作过程将活塞 顶上的 燃气 压力 转变为 曲轴 转矩Date4北京邮电大学自动化学院曲柄连杆机构的组成1、机体组 气缸体 曲轴箱 气缸套 气缸盖 气缸垫 油底壳等2、活塞连杆组 活塞 活塞环 活塞销 连杆等 3、曲轴飞轮组 曲轴 飞轮等Date5北京邮电大学自动化学院Date6北京邮电大学自动化学院Date7北京邮电大学自动化学院Date8北京邮电大学自动化学院 1

2、. 机体组的功用 机体组是发动机的支架 是各机构与系统的装配机体 气缸盖密封气缸、形成燃烧室 机体与气缸盖内水套冷却系统 机体与气缸盖内油道润滑系统Date9北京邮电大学自动化学院（1）应具有足够的强度和刚度、耐磨损和耐腐蚀 、适当冷却（以免损坏和变形） 发动机中最大的零件 承受拉、压、弯、扭等机械负荷 承受高温燃气很大的热负荷 发动机大部分零件安装在机体上 （2）力求结构紧凑、质量轻 尽量减小整机的重量（发动机最大的零件） 加强肋（减小质量、保证刚度与强度） （3）机体材料 一般高强度灰铸铁、铝合金 合金铸铁机体工作条件、要求及材料Date10北京邮电大学自动化学院气缸的排列方式（发动机形式

3、）直列式 V型式 对置式 Date11北京邮电大学自动化学院 气缸W型式大众W12 由两个夹角为 15的V6发动 机，以72的夹 角组成 拥有5.6升的 排量 Date12北京邮电大学自动化学院A8L6.0及其W12发动机 Date13北京邮电大学自动化学院气缸的结构形式（气缸套）（1）无气缸套式优点： 缩短气缸中心距，减小 机体尺寸质量 机体刚度大、工艺性好 缺点： 耐磨合金铸铁 成本高 无气缸套式铝合金缸体 气缸表面镀铬，提高耐 磨性 Date14北京邮电大学自动化学院干式缸套 灰铸铁或铝合金缸体可卸干式缸套 （2）干式缸套式13Date15北京邮电大学自动化学院（3）湿式缸套式普通铸铁或

4、铝合金缸体AB环带：径向定位 凸缘C：轴向定位 缸套顶 面略高于缸体平面： 0.050.15mm 密封圈：下部13道密封 圈ABC0.050.1559Date16北京邮电大学自动化学院 干、湿式缸套比较和冷却水 直接接触 与缸体配 合较松 壁厚 5 9mm 不直接 和冷却 水接触 与缸体 紧配合 壁厚 1 3mm 缸套材料：合金铸铁或合金钢Date17北京邮电大学自动化学院Date18北京邮电大学自动化学院6. 水冷和风冷气缸体（1）水冷气缸体利用水套 中的冷却 水流过高 温零件的 周围带走 多余热量Date19北京邮电大学自动化学院缸体与 曲轴箱 分开铸 缸体和缸 盖铸有 散热片 如有风扇

5、可加强 散热（2）风冷气缸体Date20北京邮电大学自动化学院气缸盖 1. 气缸盖的组成 密封气缸上部形成燃烧室 冷却水套与缸体水套相通 设有进排气座、气门导管孔 设有进排气通道 汽油机缸盖：设有火花塞座孔 柴油机缸盖：设有喷油器座孔Date21北京邮电大学自动化学院 气缸盖气缸盖示意图气缸盖实物Date22北京邮电大学自动化学院5. 燃烧室（1）燃烧室基本要求 结构经凑：（表面积/容积）要小，减小 热损失，提高热效率 能增大进气门直径或进气道通道面积：增 加进气量，提高发动机转矩和功率 能在压缩行程终点产生挤气涡流：以提高 混合气燃烧速度，保证混合气充分燃烧 汽油机燃烧室：应保证火焰传播距离

6、最短 ，以防止发生不正常燃烧 柴油机燃烧室：应与燃油喷射、空气涡流 运动进行良好配合Date23北京邮电大学自动化学院（2）汽油机燃烧室楔形 盆形 半球 形 Date24北京邮电大学自动化学院（3）柴油机燃烧室直喷式燃烧室 形燃烧 室球形燃烧 室Date25北京邮电大学自动化学院分开式燃烧室 涡流燃烧 室 预燃燃烧 室 喷油器喷油器涡流 室预燃 室Date26北京邮电大学自动化学院 直喷式燃烧室燃烧室 容积 集中于 活塞顶 上的 燃烧室 凹坑内Date27北京邮电大学自动化学院 涡流燃烧室空气被挤 入涡流室 形成强烈 有规则涡 流运动 大部分柴 油在涡流 室内燃烧 形成二次 涡流混合 燃烧Da

7、te28北京邮电大学自动化学院思考题（续）1.曲柄连杆机构的功用和组成？ 2.气缸体的结构形式及概念比较? 3.气缸的三种排列方式及特点? 4.比较干式和湿式缸套的特点? 5.机体组由哪些零件组成？ 6.汽油机和柴油机燃烧室的种类？课 外Date29北京邮电大学自动化学院活塞连杆组 活塞活 塞 环活塞销连杆 组曲轴 飞轮 组活塞 活塞环 活塞销 连杆组 Date30北京邮电大学自动化学院活 塞 活塞功用 （1）承受气缸中的燃气压力 （2）将燃气作用力通过活塞销和连 杆传给曲轴，推动曲轴旋转 （3）参与组成燃烧室Date31北京邮电大学自动化学院工作条件：高温、高压、高速往复直线运动要求：活塞的

8、质量要小，可以减小惯性力；热膨胀 系数要小，减小受热时的变形；导热性好，防止活 塞过热，发生损坏；耐磨性好，防止在往复运动中 大量磨损。材料：常用铝合金制造，质量小，导热性好，但是 热膨胀系数大，高温下，强度和硬度下降很快。有 的柴油机采用高级铸铁或耐热钢制造。Date32北京邮电大学自动化学院成型方法铸造：高温强度下降较小、成本低， 易出现气孔、缩松等铸造缺陷。锻造：强度比铸造高、导热性较好， 适用于强化发动机，制造成本高。Date33北京邮电大学自动化学院活塞构造活塞 顶部活塞 头部活塞 裙部Date34北京邮电大学自动化学院（1）活塞顶部（燃烧室组成部分）汽油机多采用平顶、有些采用凹顶二

9、冲程汽油机 多用凸顶柴油机多采用各种各样的凹坑凸 顶凹 坑平 顶凹 顶Date35北京邮电大学自动化学院（2）活塞头部（活塞环槽以上部位）承受气 体压力将热量通 过活塞环传 给气缸壁与活塞环 实现 气缸密封 主 要 作 用Date36北京邮电大学自动化学院环槽环槽护圈可 保护和加强 铝合金活塞 环槽隔热槽(有时) 使部分热流转 向二、三环 主 要 结 构气环油环热负荷较高发动机采用Date37北京邮电大学自动化学院（3）活塞裙部（活塞环槽以下部位）功用 椭圆 变形 为活塞导向和承受侧压力燃气压力使 裙部弯曲变形侧压力使销座 轴线方向增大热变形使销座 轴线方向增大Date38北京邮电大学自动化学

10、院 活塞裙部椭圆形冷态下把 活塞加工 成裙部断 面为长轴 垂直于活 塞销方向 的椭圆形Date39北京邮电大学自动化学院 活塞销座附近裙部外表面下陷为减少 活塞销 座附近 处的热 变形量Date40北京邮电大学自动化学院活塞销座轴线布置活塞越过上止点时 侧压力方向改变会 产生“敲缸”噪声可减轻活塞“敲缸”噪声 ，但会引起裙部两端尖 角的磨损或变形增大主 推 力 面活塞销偏移布置 (偏移活塞轴线12mm)活塞销对中布置Date41北京邮电大学自动化学院二、活 塞 环 1. 活塞环功用 气环 刮油 均匀油膜 辅助密封 油环密封 导热 Date42北京邮电大学自动化学院三、活 塞 销 1. 活塞销功

11、用 连接活塞和 连杆 将活塞承受的 力传给连杆 活塞销连杆衬套卡环Date43北京邮电大学自动化学院四、连 杆 组 连杆衬套连杆体连杆螺栓连杆轴承 上轴瓦连杆轴承 下轴瓦连杆盖螺母连杆衬套连杆体连杆轴承 上轴瓦连杆轴承 下轴瓦连杆盖连杆 螺栓集油孔喷油孔Date44北京邮电大学自动化学院1. 连杆组功用活 塞曲 轴往复 运动旋转 运动连 杆力Date45北京邮电大学自动化学院3. 连杆构造 小头杆身大头小头杆身大头集油孔喷油孔纵向 油道Date46北京邮电大学自动化学院（3）连杆大头剖分形式（连杆大头剖分，用连杆螺栓紧固） 平切口斜切口结合面与连杆轴线垂直刚度大 变形小 成本低汽油机采用平切口

12、结合面与连杆轴线成 3060夹角连杆体能从缸体上端取出多用于柴油机Date47北京邮电大学自动化学院4. V型发动机连 杆 （1）并列连杆前后连杆可通用左右两列活塞运 动规律相同增加了曲轴和发动机长度优 点缺 点Date48北京邮电大学自动化学院（2）主副连杆主副连杆 不能互换两列活塞运动规律和 上止点位置不相同优 点不会增加发动机长度缺 点主连杆副连杆Date49北京邮电大学自动化学院（3）叉形连杆两列气缸无需错开两列气缸中活塞 运动规律相同连杆大头结构复 杂、刚度较差优 点缺 点叉形 连杆内连杆叉形连 杆轴承内连杆 轴承Date50北京邮电大学自动化学院思考题?1. 指出右图 中各零件的

13、名称？(活 塞连杆部分 )课 堂Date51北京邮电大学自动化学院曲轴飞轮组 飞轮曲轴曲轴 轴承 曲轴 曲轴前后 端密封 曲轴扭转 减震器 飞轮 曲轴轴承 平衡机构 Date52北京邮电大学自动化学院一、曲 轴 1. 曲轴功用曲轴气体 压力转矩飞轮汽车传动系驱动配气机构和 其它辅助装置Date53北京邮电大学自动化学院3. 曲轴构造 平衡重输 出 端曲轴 前端主轴颈连杆轴颈曲柄臂单 元 曲 拐自由端曲轴 后端Date54北京邮电大学自动化学院（1）曲轴分类按单元曲拐连接方式分类 整体式 曲轴各单元曲拐锻造 或铸造成整体工作可靠 质量轻 结构简单 加工面少 主轴颈连杆轴颈曲柄臂概 念特 点Dat

14、e55北京邮电大学自动化学院组合式 曲轴由单元曲拐 组合装配方便制造和更换 结构复杂 拆装不便曲柄臂兼 作主轴颈单元曲拐滚动轴承 (主轴承)配用隧道 式机体概 念特 点Date56北京邮电大学自动化学院按主轴颈数分类全支承 曲轴相邻两个 曲拐间都 有主轴颈抗弯曲能力强 可减轻主轴颈载荷概 念主轴颈多 加工面多 曲轴和机体较长缺 点优 点Date57北京邮电大学自动化学院非全支承曲轴主轴颈数 少于全支 承曲轴概 念缺 点优 点与全支承曲轴恰好相反Date58北京邮电大学自动化学院（3）曲轴前端曲轴 带轮空调压 缩机动力 转向泵张紧轮导向轮发电机曲轴正时 齿形带轮曲轴 链轮凸轮 轴正 时齿 形带

15、轮水泵机油泵Date59北京邮电大学自动化学院曲轴前端驱动Date60北京邮电大学自动化学院（4）曲轴后端 曲轴 带轮曲轴正时 齿形带轮曲轴 链轮安装飞轮 用凸缘飞轮Date61北京邮电大学自动化学院（5）曲轴润滑机油机体油道主轴承主轴颈曲轴油孔连杆轴承连杆轴颈Date62北京邮电大学自动化学院（1）直列四缸发动机工作循环发火间隔角 720/4=180工作顺序 1-3-4-2 1-2-4-314321-42-3180Date63北京邮电大学自动化学院工作循环表（1-3-4-2）曲轴转角()第一缸 第二缸 第三缸 第四缸0180排气压缩进气180360排气进气压缩360540进气压缩排气540720压缩进气排气作功作功作功作功Date64北京邮电大学自动化学院（2）直列六缸发动机工作循环发火间隔角 720/6=120工作顺序 1-5-3-6-2-4 1-4-2-6-3-514321-63-4120562-5Date65北京邮电大学自动化学院工作循环表（1-5-3-6-2-4）曲轴转角( ) 第一缸 第二缸 第三缸 第四缸 第五缸 第六