曲柄导杆机构精要
项目二--曲柄连杆机构精讲PPT课件
1、气缸体变形的检修——测平面度
1、气缸体变形的检修——测平面度 最大翘曲变形0.05mm
55mm＋0.01m ＝55.010mm
55.5mm＋0.45mm＝55.950mm
3、气缸体磨损的检修——计算圆柱度、圆度
想一想？ 测量发动机气缸的磨
损量我们用千分尺能做到 吗？不能做到我们要用 什么方法才能做到呢？
（2）实物认知பைடு நூலகம்
气缸垫
气缸盖
气缸体
油道和水道 曲轴箱
气缸
油底壳
、活塞连杆组： （1）组成 由活塞、活塞环、活塞销和连杆 （2）实物认知
气环
油环 活塞销 活塞 连杆 连杆螺栓
连杆轴瓦 连杆盖
、曲轴飞轮组：曲轴、飞轮等
皮带轮
正时齿轮
飞轮
起动爪
曲轴
主轴瓦
飞轮螺栓
（二）功用：
作功冲程： 将燃料燃烧时产生的热能 转变为活塞往复运动的机 械能，再转变为曲轴旋转 运动而对外输出动力
4）干式缸套和湿式缸套汽缸套.MPG
名称
特点
干缸套
外壁不直接与冷却水接触。
1） 2） 3）
湿缸套
外壁直接与冷却水接触。
1） 2） 3） 4）
示意图
性能 如何？
4）干缸套和湿缸套汽缸套.MPG
名称
特点
干缸套
外壁不直接与冷却水接触。
1）壁厚较薄（1mm～ 3mm）； 2） 与刚体承孔过盈配合；
3） 不易漏水漏气。
由气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖、气缸垫组成。
气缸盖 气缸体
气缸垫 油道和水道
曲轴箱
气缸
油底壳
1、 气缸体汽缸体.MPG （1）结构： 气缸体和上曲轴箱常铸成一体。 气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸，下半部为支承曲轴的曲轴 箱，其内腔为曲轴运动的空间。在气缸体内部铸有许多加强筋， 冷却水套和润滑油道等。
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1~3mm
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（2） 湿式缸套 定义：其外表面直 接与冷却水接触。 特点： 1) 壁 厚 较 厚 （5mm～9mm）； 2)散热效果好； 3)易漏水漏气； 4)易穴蚀
0.05~0.15mm
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1）下部：1～3个耐热耐油的橡胶密封圈。
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四、气缸盖 1、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门座、火 花塞孔（汽油机）或喷油器座孔。
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组成：活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆 轴承。
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一、活塞 （一）功用 1、与气缸盖、气缸壁等共同组成燃烧室； 2、承力传力：承受气体压力，并将此力传 给连杆，以推动曲轴旋转。
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（二）材料：汽车发动机活塞 广泛采用铝合金。其特点为 1、质量小（约为铸铁活塞的 50%～70%）； 2、导热性好（约为铸铁的三 倍）； 3、热膨胀系数大。
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2、活塞销座：用以安装活塞销。在销座孔 两端有卡环槽，用以安装卡环。
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（四）活塞的变形及采取的相应措施 1、变形原因：热膨胀、侧压力和气体压力。
曲柄(导杆)滑块机构设计分析正文.
目录1 引言1．1 选题的依据及意义·························································································（1）1．2 国内外研究概况及发展趋势··········································································（2）1．3 论文主要工作·······························································································（3）2 曲柄（导杆）滑块机构简介····································································（4）3 曲柄（导杆）滑块机构的运动学分析3．1 曲柄导杆滑块机构的运动分析······································································（5）3．1．1 机构装配的条件····················································································（6）3．1．2 建立数学模型·························································································（6）3．1．3 计算机辅助分析及其程序设计······························································（9）3. 2曲柄滑块机构的运动分析3．2．1 机构装配的条件·····················································································（25）3．2．2 建立数学模型·······················································································（25）3．2．3 计算机辅助分析及其程序设计·····························································（27）4 曲柄（导杆）滑块机构实验台装置设计4. 1 实验台结构·································································································（40）4.2 实验台硬件操作说明···················································································（41）4.3 用SolidWorks 2006实现实验台的立体图形················································（42）总结·········································································································（46）参考文献·········································································································（47）致谢·········································································································（48）1 引言1．1 选题的依据及意义1．曲柄（导杆）滑块机构定义曲柄滑块机构是铰链四杆机构的演化形式,由若干刚性构件用低副(回转副、移动副)联接而成的一种机构。
曲柄连杆机构
1.气缸盖 1）气缸盖作用：封闭气缸上部并与气缸和活塞顶部 共同构成燃烧室 2）气缸盖结构：水套、火花塞孔、进排气口等
结构特点：缸盖上有进、排气门座及气门导管孔、缸盖螺栓孔、通向气 门摇臂轴的润滑油道孔和进、排气通道等。缸盖内也有冷却水套，其 下端面上的冷却水套孔与气缸体上的冷却水套孔相通。汽油机缸盖上 装有火花塞的螺孔，柴油的缸盖上装有喷油器的座孔。
⑤采用双金属活塞：即在活 塞裙部或销座内嵌铸入钢 片，以减少裙部的膨胀量。 恒范钢片式：活塞销座通过 恒范钢片与裙部相连，而 恒范钢片（含镍33%～36%） 的膨胀系数仅为铝合金的 十分之一。这样，使裙部 膨胀量大为减少。
筒形钢片式：浇铸时，将钢筒夹在铝合金中，冷凝时钢筒 内外侧的铝合金分别产生“收缩缝隙”和拉应力。工作 时因要先消除“收缩缝隙”和拉应力而膨胀量减小。
第一节 曲柄连杆机构的构造和工作原 理
一、概述
1、曲柄连杆机构的组成和作用 作用: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。 组成：机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等三部分
机体组：气缸体、气缸套、气缸盖、气缸垫和油底 壳等
活塞连杆组：活塞、活塞环、活塞销、连杆 等
燃烧室
气缸垫
1）气缸垫作用：密封，防止漏水，漏气、漏油。 2）气缸垫工作条件：高温、高压燃气以及有压力的 机油和冷却水的作用。 3）气缸垫的材料要求：有足够的强度、耐热、耐腐 蚀能力、具有一定的弹性、导热性、拆装方便能 重复使用，寿命长。 4）金属——石棉气缸垫的结构特点：石棉中加金属 丝或金属屑。外覆铜或者钢皮，在道孔周围卷边 加固。
作功行程
燃气产生的高压作用在活塞顶面上，设其合力为Fp。 Fp传到活塞销上可分解为Fp1和Fp2.分力Fp1通过活 塞销传给连杆，并沿连杆方向作用在连杆轴颈上， Fp1可分解为两个分力Fr和Fs。沿曲柄方向的分力 Fr使曲柄的主轴颈压紧在主轴承上：与曲柄方向 的分力Fs除了使主轴颈和主轴承之间产生压紧力 外，还对曲轴产生转矩T，使曲轴旋转。分力Fp2. 把活塞压向气缸壁，形成活塞与缸壁的侧压力。
曲柄连杆机构-优质课件
2、活塞的选配要求有哪些？
1）活塞环的弹力检验 2）活塞环的漏光度检验 3）活塞环“三隙”的检验 端隙0.1----0.6mm 侧隙0.03---0.075mm 背隙0---0.35mm
5、连杆的检修 （1）连杆裂纹检修 （2）连杆大头内孔磨损检修：圆度和 圆柱度误差不大于0.025mm。 （3）连杆螺栓的检修 （4）连杆变形的检验： 弯曲、扭曲，用连杆校正仪进行。
3、飞轮的检修 （1）飞轮齿圈的检修：断齿或齿端耗损 严重，超过30℅或连续损坏4齿，应更换。 （2）飞轮工作平面的修整 飞轮工作平面的有严重烧蚀或磨损沟槽 深弃超过0.5mm,平面度误差为大于 0.2mm,飞轮厚度极限减薄量1mm。应更 换。
（3）飞轮螺栓孔的检修
小结： 作业： 1、曲轴的检修要求是什么？ 2、曲轴轴承的选配要求有哪些？修理 方法是什么？ 3、飞轮的检修方法是什么？
曲轴飞轮组的组成：曲轴、飞轮、扭转 减振器、皮带轮、正时齿轮等。 一、曲轴 曲轴的组成：
结构： 曲轴轴颈 平衡重 连杆轴颈 前端轴 后端轴
曲柄
曲拐
曲拐：由一个连杆轴颈和它两端曲柄及主轴颈构成。
三、曲轴飞轮给的检修 曲轴的损伤：轴颈磨损、弯扭变形和裂 纹 1、曲轴的检修 （1）裂纹的检修：磁力探伤和染色法， 修复：细小裂纹可用磨削法。 （2）曲轴弯曲的检修：用百分表在V型 架上检测，用冷压校正和敲击校正。 （3）曲轴扭曲变形的检修：用百分表在 V型架上检测。用冷压校正和敲击校正。
3、连杆衬套的修配 (1)连杆衬套的更换：过 盈量0.1—0.2mm
4、活塞环的选配 （1）活塞环的损伤 磨损、弹性减弱和折断等。 （2）活塞环的选配 与气缸、活塞的修理尺寸一致，具有 规定的弹力，以保证气缸的密封性； 环漏光度、端隙、侧隙、和背隙应符 合原厂规定。
03 曲柄连杆机构
活塞一般视为由顶部、头部和裙部三部分构成。顶部是燃烧室的组成部分，用来承 受气体压力；头部指活塞顶至油环槽下端面之间的部分，用于安装活塞环；裙部指从油 环槽下端面起至活塞最下端的部分，为活塞运动导向和承受侧压力。
活塞裙部的长短取决于侧压力的大小和活塞直径。所谓侧压力是指在压缩行程和作功 行程中，作用在活塞顶部的气体压力的水平分力使活塞压向气缸壁。活塞裙部承受侧压力 的两个侧面称为推力面，它们处于与活塞销轴线相垂直的方向上。
拖鞋式 半拖鞋式
发动机工作时，活塞在侧向力和气体力的作用下发生机械变形，受热膨胀时则发生热变 形。这两种变形的结果都会使裙部的形状和尺寸发生变化。
汽油机燃烧室由活塞顶部、气缸壁和气缸盖低部构成，其形状主要取决于气缸盖下 方的凹陷空间，基本要求是结构紧凑、面容比小，进气阻力小，能产生进气涡流。常见 的形式有，楔形、浴盆形、半球形 、多球形 、篷形。
三、气缸衬垫
气缸衬垫（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 接触面之间的密封，防止漏气，漏水和漏油。按材料分为金属-石棉衬垫、金属-复 合材料衬垫和全金属衬垫。
气缸壁
成本 寿命
(1) 平底式：主轴承座孔中心线位于曲轴箱分开面上，优点是机体高度小，重量轻，结 构紧凑，加工方便；缺点是刚度和强度较差。
(2) 龙门式：主轴承座孔中心线高于曲轴箱分开面，优点是弯曲刚度和扭转刚度都好， 能承受较大的机械负荷；缺点是工艺性较差，加工较困难。
(3) 隧道式：主轴承座孔不分开，采用滚动轴承，主要优点是主轴承孔的同轴度好，刚 度和强度大，缺点是曲轴拆装不方便。
第三节曲柄连杆机构
(3) 对置式 气缸排成两列，左右两列气缸在同一水平面上，即左 右两列气缸中心线的夹角 γ＝180°，称为对置式。它的 特点是高度小，总体布置方便，有利于风冷。这种气缸 应用较少。
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。
注意:安装气缸垫时，首先要检查气缸垫的质量和完好程度 ，所有气缸垫上的孔要和气缸体上的孔对齐,将光滑的一面朝 向气缸体,防止被高温气体冲坏。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。
三、活塞连杆组
活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆 轴瓦等组成。
凸顶活塞顶部凸起呈球顶形，其顶部强度高，起导向作 用，有利于改善换气过程，二行程汽油机常采用凸顶活塞。
凹顶活塞顶部呈凹陷形，凹坑的形状和位置必须有利于可 燃混合气的燃烧，有双涡流凹坑、球形凹坑、U形凹坑等等 。
2.活塞头部 活塞头部指第一道活塞环槽到活塞销孔以上部分。它
有数道环槽，用以安装活塞环，起密封作用，又称为防漏 部。柴油机压缩比高，一般有四道环槽，上部三道安装气 环，下部安装油环。汽油机一般有三道环槽，其中有两道 气环槽和一道油环槽，在油环槽底面上钻有许多径向小孔 ，使被油环从气缸壁上刮下的机油经过这些小孔流回油底 壳。第一道环槽工作条件最恶劣，一般应离顶部较远些。
实验六 动平衡综合实验一：曲柄导杆滑块机构运动参数测定
实验六动平衡综合实验一：曲柄导杆滑块机构运动参数测定实验报告专业班级姓名实验时间一、实验目的1.组装实验用曲柄导杆滑块机构，通过组装，加深对机构组成的认识；2.滑块的位移、速度、加速度检测；3.连杆上点的运动轨迹分析；4.改变机构构件的杆长和位置，进行滑块运动规律的实测与仿真，了解速度波动的影响和机构急回特性。
二、仪器设备THMCM-1型曲柄导杆滑块凸轮测试实验装置实验原理简要(请自行节选)三、三、实验原理简要(一)实验装置电源仪表控制部分操作说明本实验台由电源仪表控制部分和机械部分两部分组成。
电源仪表控制部分包括电源总开关（即漏电保护器）、电源开关（大黑开关）、一只指针式电压表、一只指针式电流表、调速器和传感器接口。
1.实验前先将实验台左后侧的单相电源线插头与实验室内电源接通。
在电源接通前应使漏电保护器处于关的位置；电源开关（大黑开关）处于“关”状态；电动机调速器的开关打到“STOP”位置，调节旋钮逆时针旋置最小。
2.实验台左侧的漏电保护器是整个实验台的电源总开关，打开漏电保护器，使电源开关（大黑开关）打到“开”的方向，电源开关（大黑开关）自身点亮，电机调速器的指示灯亮，指针式电压表有指示。
3.指针式电流表显示电动机的工作电流，使电动机调速器的开关打到“RUN”位置，慢慢的顺时针旋转调节旋钮，电动机缓慢转动，指针式电流表有指示。
4.实验台面板右边是传感器接口部分，使传感器上的插头与面板上的插座芯数相同的插在一起，把传感器的数据传送给采集板。
（二）实验装置的结构特点本实验台的机械部分，主要由交流减速电机、金加工、传感器等组成。
直流电机作为动力装置，通过三角带带动盘形凸轮转动。
本实验装置可组成的4种实验机构中，大多数零部件都是通用的，只需要拆装少量零部件即可实现机构转换。
每一种机构的某些参数，如曲柄长度、连杆长度、凸轮机构的偏距等都可以在一定范围内调整，学生可通过调整参数改变机构的运动参数。
实验机构安装在铝合金型材架上；有杆构件长度及滑块偏心距均可进行无级调节，分析该参数改变，对机构运动特性的影响。
第二章曲柄连杆机构1
b、热负荷增加：缸套外圆与气缸体内孔理 论上是完全接触，但加工误差使之不可能完全 接触，因而散热面积小，影响缸套散热，必然 使缸套、活塞等热负荷严重(磨合时间长)。
c、气缸体铸造工艺性差：水套封闭，去渣 困难。
活塞销 活塞销卡环
活塞销座
图2—20 活塞结构
1—活塞顶部； 2—活塞头部；
3—活塞裙部。
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a、顶部： 组成燃烧室，易热裂、压碎，要求加工应光洁，材料应阻热
１）平顶： 吸热面积小，制造工艺简单（四冲程汽油机） ２）凸顶：刚性好、强度高，但吸热面积大，难加工
（二冲程汽油机，凸顶有利于扫气） ３）凹顶： 一般适用于车用直喷式柴油机，如形、四角形燃烧室。 但有的汽油机如桑塔纳2000GSI轿车AJR发动机的活塞顶是凹顶，主要为减少 往复惯性质量，改善混合气形成和燃烧，有时可用来调节发动机的压缩比。
（a）一般式
11
（2）龙门式气缸体： • 气缸体下表面移至曲轴
轴线以下（图2-3 b ）。 • 其优点是刚度和强度较
好，但工艺性较差，适 用于柴油机和强化汽油 机。
（b）龙门式
12
（3）隧道式气缸体： 气缸体上有完整的主轴承
座孔（图2-3 c ）。其优点是 刚度最好，主轴承座孔不易变 形，便于安装滚动主轴承支承 的组合曲轴，各缸主轴承孔同 轴度易保证，制造方便，但质 量大，高度高。
第
二
章
曲
柄
连
杆
机
构
（1）活塞在上半行程时的惯性力 （2）活塞在下半行程时的惯性力 图2-2往复惯性力和离心力作用情况示意图
2、往复惯性力与离心力：活塞加速度：在上止点前后活 塞加速度是正值，往复惯性力朝上；在下止点前后活塞加 速度是负值，往复惯性力朝下。如图（2-2）。
2曲柄连杆机构资料重点
油底壳安装平 面低于曲轴的 旋转中心。
气缸体上曲轴的主 轴承孔为整体式。
气缸体的分类
2、根据冷却方式不同分：风冷、水冷
气缸体的分类
3、根据气缸的排列方式分：
直列式：结构简单、加工容易，但发动机 长度和高度较大。 V型：缩短了机体的长度和高度，增加了刚 度，减轻了发动机的重量；形状复杂，加 工困难。 对置式：高度小，总体布置方便。
材料： 灰铸铁、合金铸铁、铝合金。 类型：单体气缸盖、整体气缸盖。
燃烧室
பைடு நூலகம்名称
半球形
特点
结构紧凑、火焰行程短、燃 烧速率高、热损失小、热效 率高
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
盆形
工艺性好、成本低、进排气 效果不如半球形燃烧室
示意图
应用
桑塔纳、 夏利、富 康
名称
性能
应用
一般式（平分式）
机体高度小、重量轻、结构紧凑，492Q汽油机，90系 便于加工拆卸。刚度和强度差。 列柴油机。
龙门式
强度和刚度较好。工艺性差、结 捷达轿车、富康轿
构笨重、加工困难。
车、桑塔纳轿车
隧道式
结构紧凑、刚度和强度好。难加 负荷较大的柴油机 工、工艺性差、曲轴拆卸不方便。上 。
油底壳安装平面 和曲轴旋转中心 在同一高度。
油底壳
功用：储存机油并封闭曲轴箱。 结构、材料：薄钢板冲压而成；底部装有放油螺塞，有的螺栓
带有磁性。
发动机的支撑方式
三点支承：前端两点通过曲轴箱支承在车架上，后 端一点通过 变速器壳支承在车架上。
四点支承：前端两点通过曲轴箱支承在车架上，后端二点通过 飞轮壳支承在车架上。
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