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1、单元二 曲柄连杆机构教学目标1.熟悉曲柄连杆机构的功用及组成2.了解曲柄连杆机构的受力情况 3.熟悉机体组各组成件的功用及结构特点4.熟悉活塞连杆组各组成件的功用及结构特点5.了解燃烧室类型及结构特点6.熟悉曲轴飞轮组各组成件的功用及结构特点7.掌握多缸发动机曲拐布置与发火顺序一、曲柄连杆机构的功用和组成 1.功用 将燃料燃烧时产生的热能转变为活塞往复运动的机械能，再通过连杆将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动而对外输出动力。 2.组成 机体组、活塞连杆组及曲轴飞轮组。2.1 概述 2.1 概述机体组活塞连杆组曲轴飞轮组2.1 概述1.气体作用力（2）压缩行程中气体作用力2.1 概述2. 往复惯
2、性力与离心力活塞的运动情况 往复惯性力和离心力的作用情况 2.1 概述 3.摩擦力 在任何一对相互压紧并做相对运动的零件表面之间，必定存在摩擦力。摩擦力的存在使配合表面产生磨损。通过提高加工精度和装配质量，采取润滑等措施，减小摩擦力。2.2 机体组机体组是发动机的骨架，安装着发动机的所有主要零件和附件，承受各种载荷，其内部有油道和水道。主要由汽缸体、汽缸盖、汽缸垫、油底壳和汽缸等组成。机体组2.2 机体组一、汽缸体与曲轴箱 水冷发动机的汽缸体和曲轴箱常铸成一体，称为汽缸体曲轴箱，简称为汽缸体。 1.汽缸体的功用和结构 是发动机的装配基体，其结构复杂，一般采用铸铁或铝合金材料铸造而成。2.2 机
3、体组一、汽缸体与曲轴箱2.曲轴箱功用：用于安装和保护曲轴，也可用于安装发动机附件。结构形式：平分式、龙门式、隧道式 。 油底壳安装平面和曲轴旋转中心线在同一平面油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心线曲轴箱上曲轴主轴承孔为整体式2.2 机体组性能比较与应用名 称性 能应 用平分式机体高度小、重量轻、结构紧凑、便于加工拆卸、刚度和强度差。492Q汽油机，90系列柴油机龙门式强度和刚度较好、工艺性差、结构笨重、加工困难。捷达轿车、富康轿车、桑塔纳轿车隧道式结构紧凑、刚度和强度好、难加工、工艺性差、曲轴拆卸不便。负荷较大的柴油机上2.2 机体组一、汽缸体与曲轴箱3.水套或散热片功用：帮助发动机散热。水套：
4、水冷发动机缸体和缸盖内的冷却液通道。散热片：风冷发动机缸体和缸盖外部的散热装置。2.2 机体组二、汽缸套 汽缸套：镶在气缸内用于提高气缸耐磨性的薄壁圆筒。类型：有干式和湿式两种。干式缸套：不与冷却液接触。湿式缸套：与冷却液接触。1汽缸套2水套3汽缸体4橡胶密封圈 A下支撑定位带B上支撑定位带C定位凸缘 注意：有些发动机无缸套！2.2 机体组三、汽缸盖 功用：封闭汽缸上部，并与活塞顶部、汽缸壁共同构成燃烧室。同时，汽缸盖也为其他零部件提供安装位置。一般采用铸铁或铝合金材料铸成。组成：燃烧室、气门座孔、气门导管孔、气道、摇臂轴安装座或凸轮轴安装座孔、润滑油道、水套、火花塞或喷油器安装座孔等。 2.
5、2 机体组三、汽缸盖汽缸盖结构形式：整体式-所有汽缸共用一个汽缸盖，一般用于汽缸直径小于105mm、缸数不超过6个的发动机。结构紧凑，汽缸中心距较短，但刚度小，制造维修不便。 2.2 机体组三、汽缸盖结构形式： 分体式（块状）-多缸发动机所有汽缸分开为二缸一盖或三缸一盖，一般用于汽缸直径介于105140mm的发动机。 单体式。多缸发动机每缸采用一个汽缸盖，一般用于汽缸直径大于140mm的发动机。缸盖刚度大，制造维修方便，但汽缸中心距较大，结构复杂。 2.2 机体组三、汽缸盖汽油机的燃烧室：2.2 机体组 名称特点示意图应用楔形结构简单、紧凑、散热面积小、热损失少；火花塞置于燃烧室最高处，火焰传
6、播距离长切诺基浴盆形结构简单，但不够紧凑; 但盆的形状狭窄，气门尺寸受到限制，影响换气质量捷达奥迪半球形结构更紧凑，燃烧速度快，热效率高，不易爆燃，但配气机构复杂。桑塔纳夏利富康浅篷形结构紧凑，挤气效果强，燃烧速度快，热效率高。奔驰320E发动机2.2 机体组三、汽缸盖柴油机的燃烧室：直接喷射式燃烧室 2.2 机体组三、汽缸盖柴油机的燃烧室：分隔式燃烧室：涡流室式和预燃室式两种。1电热塞2喷油器3燃油喷柱4通道5主燃烧室6涡流室7预燃室 2.2 机体组三、汽缸盖汽缸盖的拆装：注意：缸盖螺栓拆装顺序和拧紧力矩。 汽缸盖螺栓拆卸顺序 汽缸盖螺栓拧紧顺序缸盖螺栓按顺序分34次逐渐拧紧或拧松2.2 机
7、体组四、汽缸垫 安装位置：缸体与缸盖之间。功用：保证缸体与缸盖间的密封，防止漏水、漏气。结构特点：金属与石棉和粘合剂压制，有一定弹性，水套孔、气缸孔、油道孔、螺栓孔均有镶边。注意：安装汽缸垫时，应把光滑的一面朝向汽缸体，否则容易被高压气体冲坏。 2.2 机体组五、油底壳 功用：储存润滑油并封闭曲轴箱。结构：一般采用薄钢板冲压而成。装有稳油挡板，以防止汽车颠动时油面波动过大。底部装有放油螺塞（其上装有永久磁铁，以吸附润滑油中的金属屑，减轻磨损）。在曲轴箱接合面之间装有衬垫，防止润滑油泄漏。2.3 活塞连杆组活塞连杆组是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，同时将作用于活塞上的力转变为曲轴对外输出
8、的转矩。主要由活塞、活塞环、活塞销和连杆等运动件组成。 活塞连杆组2.3 活塞连杆组一、活塞功用：承受汽缸中气体的压力，并通过活塞销传给连杆，以推动曲轴旋转。同时也是燃烧室的组成部分。 组成：顶部、头部、裙部。2.3 活塞连杆组1.活塞顶部功用：是燃烧室的组成部分，承受高温气体的压力。类型：平顶、凸顶、凹顶、成形顶。2.3 活塞连杆组有些活塞顶部与气门对应的位置上设有防碰凹坑，活塞缸位序号、加大尺寸、安装向前标记等一般也在活塞顶部。2.3 活塞连杆组2.活塞头部-第一道活塞槽与最后一道油环槽之间的部分。功用：安装活塞环。特点：34道环槽，油环槽底部有泄油孔或泄油槽。头部工作条件最恶劣，应离顶部
9、远些。2.3 活塞连杆组3.活塞裙部-自油环槽下端面至活塞最下端的部分，包括销座孔。 功用：对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受侧压力。裙部2.3 活塞连杆组结构特点：5个。特点1：长轴垂直于活塞销方向的椭圆形原因：销座部位沿销方向膨胀量大；侧向力使沿销方向尺寸增大。2.3 活塞连杆组特点2：上小下大锥形原因：活塞由上至下温度逐渐降低、且活塞的壁厚是上厚下薄，膨胀量逐渐减小。2.3 活塞连杆组膨胀槽功用：减小低温时与气缸配合间隙，防止高温时在缸内卡死。特点3：在裙部设膨胀槽和隔热槽注意：膨胀槽和隔热槽端部必须有止裂孔；膨胀槽必须斜开。2.3 活塞连杆组“恒范钢片”功用：限制裙部膨胀量。特
10、点4：设在裙部的“恒范钢片”2.3 活塞连杆组特点5：裙部下端去掉一部分以减轻重量，称“拖板式活塞”。裙部完整的活塞称“全裙式活塞”或“筒式活塞”。2.3 活塞连杆组4.活塞销座功用：安装活塞销。结构特点：活塞裙部上部加工有活塞销安装座孔，有些座孔内有卡环槽。活塞销偏置：偏活塞轴线12mm ，减轻敲缸。2.3 活塞连杆组二、活塞环1.活塞环的类型与功用类型：气环和油环2.3 活塞连杆组1.活塞环的类型与功用活塞环的“三隙”：端隙侧隙背隙定义指活塞环置于汽缸内时在开口处呈现的间隙指活塞环高度方向与环槽之间的间隙指活塞环随活塞装入汽缸后，环的背面（即内圆柱面）与环槽底部之间的间隙位置2.3 活塞连
11、杆组活塞环泵油作用及危害矩形断面环泵油原理 当活塞带着活塞环下行（进气行程）时，活塞环靠在环槽的上端面，环从汽缸壁上刮下的润滑油冲入环槽下方；当活塞带着活塞环上行（压缩行程）时，活塞环靠在环槽的下端面，同时将油挤压到环槽的上方，如此往复，结果就像油泵的作用一样，将汽缸壁上的机油泵到活塞顶。 活塞环的泵油作用，会使燃烧室内形成和机油消耗增加，甚至会在环槽内形成积炭，使环被卡死在环槽中，失去密封作用，划伤缸壁，甚至使环折断。 2.3 活塞连杆组2.活塞环的结构 气环：有开口、有弹性的金属环。一般装23道气环。气环的功用：保证气缸与活塞间的密封性，防止漏气，并把活塞顶部吸收的大部分热量传给气缸壁，再
12、由冷却液将其带走。气环的断面形状：气环断面形状 气环正扭曲环是在矩形环的内圆上边缘或外圆下边缘切口，而反扭曲环是在矩形环的内圆下边缘或外圆上边缘倒角。2.3 活塞连杆组2.活塞环的结构油环：油环的功用：用来刮除汽缸壁上多余的机油，并形成均匀的油膜，防止机油窜入汽缸燃烧，减轻摩擦和磨损。油环的类型：整体式和组合式两种。整体式油环：有开口、有弹性、开有泄油槽的金属环组合式油环：2个刮油钢片和1个衬簧组成2.3 活塞连杆组2.活塞环的结构油环：油环的示意图：径向衬环轴向衬环刮油钢片刮油钢片2.3 活塞连杆组三、活塞销 功用：连接活塞与连杆，并将活塞承受的气体压力传给连杆。构造：空心管状，外表面为圆柱
13、形，内孔形状有圆柱形、截锥形和组合形。2.3 活塞连杆组三、活塞销连接方式：全浮式：活塞销、连杆小头和活塞销座有相对运动，使磨损均匀。半浮式：活塞销中部与连杆小头采用紧固螺栓连接，活塞销只能在两端销座内作自由摆动。2.3 活塞连杆组四、连杆1.功用:连接活塞与曲轴，将活塞的往复直线运动变为曲轴的旋转运动。2.组成:连杆小头、杆身和连杆大头（包括连杆盖）三部分组成。2.3 活塞连杆组四、连杆3. 结构特点连杆小头：与活塞销相连，有时内装有连杆衬套。杆身：“工”字形断面。连杆大头：分开的部分称连杆盖。 2.3 活塞连杆组四、连杆4.连杆大头切口与定位方式切口类型：平切口、斜切口。定位方式：平切口用
14、螺栓定位，斜切口用锯齿、定位套、定位销、止口定位。2.3 活塞连杆组四、连杆5.形发动机连杆布置形式并列连杆式：两个相同的连杆一前一后并列地安装在同一个连杆轴颈上。连杆可以通用，但左右两个汽缸中心线沿曲轴轴线要错开一段距离。 2.3 活塞连杆组四、连杆5.形发动机连杆布置形式主副连杆式 ：主连杆的大头直接安装在连杆轴颈上，副连杆的大头通过两个凸耳作铰链连接。左右两列汽缸中心线及主副连杆位于同一平面内，但两气缸活塞连杆组运动规律不同，不能互换。2.3 活塞连杆组四、连杆5.形发动机连杆布置形式叉形连杆式：一个连杆大头为叉形，跨越于另一个连杆大头（厚度较小，一般称为内连杆）两端。左右汽缸中心线位于
15、同一平面内，两气缸活塞连杆组运动规律相同。但结构和制造工艺复杂。2.3 活塞连杆组四、连杆6.连杆轴承（连杆轴瓦）：连杆大头与曲轴上的连杆轴颈相连，连杆大头内孔加装具有一定弹性的连杆轴承。结构特点：自由状态下不是半圆形，装合后有一定的过盈，均匀贴紧在大头孔壁上，具有很好的承载和导热能力。在上下两个轴瓦各冲压有两个定位凸键3。安装时，分别嵌入连杆大头和连杆盖上相应的凹槽中。 2.4 曲轴飞轮组起动爪正时齿轮主轴瓦皮带轮扭转减振器飞轮曲轴曲轴飞轮组主要由曲轴和飞轮以及其他零件和附件组成。 2.4 曲轴飞轮组一、曲轴1. 功用 将活塞连杆组传来的力转变成转矩对外输出，并驱动配气机构及其他辅助装置（如
16、发电机、水泵、风扇等）工作。 2.4 曲轴飞轮组一、曲轴2. 结构前端轴连杆轴颈曲轴主轴颈后端轴平衡重曲拐曲拐：由一个连杆轴颈和它两端曲柄及主轴颈构成。曲柄2.4 曲轴飞轮组一、曲轴3.曲轴的类型：整体式和组合式。组合式曲轴：用在少数大型柴油机上，连杆大头为整体式，主轴承为滚动轴承，曲轴箱为龙门式。2.4 曲轴飞轮组一、曲轴4.曲轴的支撑形式非全支撑曲轴：主轴颈数等于或少于连杆轴颈数。全支撑曲轴：主轴颈数多于（多1）连杆轴颈数。2.4 曲轴飞轮组一、曲轴5.曲拐布置与多缸发动机的发火顺序决定因素：汽缸数、汽缸的排列形式和发火顺序。 原则：连续做功的两汽缸相距应尽可能远、各缸做功间隔应力求均匀、形发动机左右两列汽缸应交替做功。四冲程发动机发火间隔角为=720气缸数。2.4 曲轴飞轮组几种常见的多缸发动机曲拐布置及发火顺序四冲程直列四缸发动机。发火间隔角为7204180。四个曲拐布置在同一平面内，发火顺序一般为1342或1243两种 。2.4 曲轴飞轮组四冲程直列四缸发动机工作循环表（发火顺序：1342） 曲轴转角/（）第一缸第二缸第三缸第四缸0180做功排气压缩进气180360排气进气做
