曲柄连杆机构课件

三、油底壳
1、概念： 贮存机油并封闭曲轴箱，又称为下曲轴箱。 2、使用特点： 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 3、材料： 薄钢板冲压
（2）根据冷却方式不同分：
冷却水
水冷、风冷
散热片
（4）干式气缸套和湿式气缸套
名称 特 点 示意图
斜切口（30°-60° 一般45 °）
连杆轴瓦
1、作用：保护连杆轴颈及连杆大头孔。 2、组成：由钢背和减磨合金层组成。钢背由1mm～3mm的低碳钢制成。 减磨层为0.3mm～0.7mm的减磨合金，层质较软能保护轴颈， 具有保持油膜、减少摩擦阻力和加速磨合的作用。
V型发动机连杆的布置形式
并列式
主副式
（2）预先做成椭圆形 椭圆的长轴方向与销座垂直，短轴方向沿销座方向。这样活塞工作时 趋近正圆。
（3）活塞裙部开槽
横向绝热槽 减少裙部受热 有的兼作油环回油孔 留有膨胀余地 活塞强度降低 绝热槽
纵向膨胀槽
膨胀槽
（4）为了减小铝合金 活塞裙部的热膨胀量， 有些汽油机活塞在活塞 裙部或销座内嵌入钢片。
（四）连杆
作用：连接活塞与曲轴，并把活塞承受的气体压力 传给曲轴，使活塞的往复运动变成曲轴的旋转运 动。
连杆小头 杆身 连 杆
组
件 分 解
连杆 大头
图
连杆大头的连接形式
平切式
斜切式
2、定位方式： A、连杆螺栓定位：靠连杆螺栓的光圆柱部分与螺栓孔的 配合来定位。其定位精度较差，用于平切口连杆。 B、锯齿形定位：依靠接合面的齿形定位。 C、套或销定位：依靠套或销与连杆体（或盖）的孔紧配 合定位。 D、止口定位
恒范钢片式活塞
的结构特点就是这样的， 由于恒范钢为含镍 33%～36%的低碳铁镍合 金，其膨胀系数仅为铝 合金的1/10，而销座通 过恒范钢片与裙部相连， 牵制了裙部的热膨胀变 形量。
6、活塞在工作时的保护措施
（1）在活塞裙部表面涂保护层，可改善铝合金活塞的磨合性； 主要有铅、锡、石墨、磷保护层等。 （2）在安装活塞销时，使活塞销偏置某一方向装，以减少换向 时的敲击声，且使裙部减小磨损； 有的汽油机上，活塞销孔中心线是偏离活塞中心线平面的， 向作功行程中受主侧压力的一方偏移了1～2mm。
气环的泵油作用
气环断面形状：
形状 特点
示意图
矩形环 结构简单、制造方便、易于生产、 应用面广
断面不对称，受力不平衡，使活 扭曲环 塞环扭曲 减少了环与气缸壁的接触面，提 锥面环 高了表面接触压力，有利于磨合 和密封。
梯形环 加工困难，精度要求高 桶面环 外圆为凸圆弧形
（三）活塞销
作用：连接活塞和连杆小头，并把活塞承受的气 体压力传递给连杆。
头部
工作条件最 恶劣，应离 顶部远些。
作用： 1、安装活塞环、与活塞环一起密封气缸、
2、防止可燃混合气漏到曲轴箱内， 3、将顶部吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。
（3）活塞裙部
位置：从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，包括销座孔。 作用：对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受侧压力， 防治破坏油膜。
活塞销的偏置
使活塞从压缩行程到作功行程柔和的从气缸 的一边过渡到另一边，减少敲缸的声音。
偏置销座
1、定义：活塞销座朝向承受作功侧压力的一 面（图示左侧）偏移1mm～2mm。 2、作用：减轻活塞换向时对气缸壁的敲击。
3、原理：因销座偏置，在接近上止点时，作用 在活塞销座轴线以右的气体压力大于左边，使 活塞倾斜，裙部下端提前换向。而活塞在越过 上止点，侧压力反向时，活塞才以左下端接触 处为支点，顶部向左转（不是平移），完成换 向。
（二）活塞环
是具有弹性的开口环，分为气环和油环。 工作条件： 高温、高压、高速、极难润滑。 平均寿命： 6万公里 材料：合金铸铁或球墨铸铁（有时表面涂有保护层）
（1）气环
作用：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，再由冷却水将其带走。
切口
气环
活塞环安装三隙
第二章 曲柄连杆机构
概述
机体组
活塞连杆组 曲轴飞轮组
§2.1
一、曲柄连杆机构的功用
概
述
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。
二、组成 1、机体组
2、活塞连杆组
3、曲轴飞轮组
多缸发动机的曲柄连杆机构演示
§3.2
机体组组成： 气缸盖
第二节 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

主要组成：

气缸体、气缸盖、气缸盖衬垫、油底壳
一、气缸体
1、气缸体:水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体，称
为气缸体——曲轴箱
气缸
上曲轴箱
气缸排列
形式
气缸排列形式

A 刚度和强度应足够大，传力可靠。 B 导热性能好，耐高压、高温、磨损
活塞应具 备的特点 C 质量较小，尽可能减少往复惯性力 D 耐热的活塞顶及弹性的活塞裙 E 活塞与气缸壁间有较小的摩擦系数
4、结构
（1）活塞顶部 功用：是燃烧室的组成部分，主要作用承受气体压力。
顶部：构成燃烧室，承
受气体压力。
头部:安装活塞环，制
(1)金属—石棉垫
(2)纯金属垫
§3.3
活塞连杆组
气环 油环 活塞销 活塞 连杆 连杆螺栓 连杆轴瓦 连杆盖
一、活 塞
1、功用：承受气体压力，并通过活塞销和连杆驱使曲轴旋转。 2、工作环境：高温、散热条件差；顶部工作温度高达600～ 700K，且 分布不均匀；高速，线速度达到10m/s， 承受很大的惯性力。活塞 顶部承受最高可达3～5MPa（汽油机）的压力，使之变形，破坏配合 联结。 3、材料： 铝合金：质量小 导热性好；灰铸铁
叉型式
§3.4
皮带轮
扭转减振器
曲轴飞轮组
飞轮 正时齿轮
一、曲轴飞轮组的组成
起动爪
曲轴
主轴瓦
二、曲轴
1、功用：把活塞连杆组传来的气体压力转变为扭矩对外输出。还用 来驱动发动机的配气机构及其他各种辅助装置。 2、工作条件：受气体压力、惯性力、惯性力矩。承受交变载荷的冲 击。
3、结构：
连杆轴颈 曲轴轴颈 平衡重
单列式

气缸排成一列垂直布置。结构简单， 加工容易，发动机长度、高度大
一般六缸以下采用。如捷达、富康、 红旗轿车所使用


V型

左右两列气缸中心线的夹角γ ＜180° 与直列式相比，缩短了机体长度和高 度，增加了缸体的刚度，加大了宽度， 形状较复杂，加工困难，一般用于8缸 以上的发动机

对置式:
2、气缸盖罩和气缸垫
气缸盖罩 衬垫
气缸盖 安装火花塞
气缸垫：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。
三、气缸盖、气缸垫和气缸盖罩
1、气缸盖
结构： 气缸盖上有冷却水套、燃烧室、进排气门道、气门导管孔和进排气 座、火花塞孔（汽油机）或喷油器座孔。 功用：密封气缸的上部，与活塞、气缸等共同构成燃烧室。 材料：灰铸铁或合金铸铁，铝合金。 工作条件：由于接触温度很高的燃气，所以承受的热负荷很大。
机 体 组
气缸盖罩 气缸垫 油道和水道
气缸体 曲轴箱 气缸 油底壳
§3.3
活塞连杆组
气环 油环 活塞销 活塞 连杆 连杆螺栓 连杆轴瓦 连杆盖
§3.4
皮带轮
扭转减振器
曲轴飞轮组
飞轮 正时齿轮
一、曲轴飞轮组的组成
起动爪
曲轴
主轴瓦
2.工作条件和受力分析 工作条件： 高温、高压、高速、有化学腐蚀 受力分析： 气体作用力、往复惯性力、离心力、摩擦力、外界阻力
侧隙
端隙
背隙
气环的密封
（2）油环
种类 普通油环
刮油片
组合式油环
示 意 图
轴向衬环
刮油片
径向衬环
（2）油环（普通环
刮油片
组合环） 轴向衬环 径向衬环
油环的刮油作用
油环的刮油作用
气环的密封原理： 将2～3道气环的切口相互错开形成“迷宫式”封气装置。 气环的泵油原理：
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动 态 演 示
气环的泵油作用
材料与工艺:优质低碳钢，表面淬火、精磨。
构造：活塞销的内孔形状有圆柱形，两段截锥形， 以及两段截锥与一段圆柱的组合形。
圆柱形
两段截锥与一段圆柱结合
两段截锥形
活塞销
形式:全浮式（工作时自由转动）、半浮式。
活塞销
全浮式：活 塞销能在连 杆衬套和活 塞销座中自 由摆动，使 磨损均匀。
连杆
半浮式： 活塞中部 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。多 用于小轿 车
3、燃烧室
名称 特点
结构紧凑、火焰行程短、 燃烧速率高、热损失小、 热效率高
示意图
应用
桑塔纳 夏利 富康
半球形
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， 火焰传播距离长
切诺基
盆形
工艺性好、成本低、进 排气效果不如半球形燃 烧室
捷达 奥迪
汽油机燃烧室形状
楔形燃烧室 1)气门斜置，气流导流较好，充气效率高； 半球形燃烧室： 2)有挤气—冷激面，可形成挤气涡流； 1）气门成横向V形排列，气门头部直 3)燃烧速度较快，CO和HC排放较低而NO排 径可以做得较大， 放稍高。 换气好； 2）火花塞位于燃烧室的中部，火焰行 盆形燃烧室 程短，燃烧速度最 1）气门平行于气缸轴线； 高，动力性、经济性最好，是高速发动 2）有挤气—冷激面，可形成挤气涡流； 机常用的燃烧室； 3）盆的形状狭窄，气门尺寸受限，换气质 3）CO和HC排放最少，而NO排放较高。 量较差，燃烧速度较低，CO和HC排放较高 而NO排放较低。