曲柄连杆机构《汽车构造》教学内燃机构造.docx

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曲柄连杆机构《汽车构造》教学内燃机构造

曲柄连杆机构

曲柄连杆机构受力分析

 功用：

气体力→扭矩

      塞往复直线运动→曲轴旋转运动

组成：

缸体曲轴；活塞连杆；曲轴飞轮组。

一、气体力P

大小：

P=πD2/4PC

方向：

沿活塞轴线

 作功行程：

P--P1（连杆力）---T（切向力）产生扭矩

              --R（压紧力）轴瓦磨损            

             P2（侧向力朝左）缸壁磨损

 压缩行程：

（略）

二、惯性力F

  大小：

F=ma，

  方向：

与加速度方向相反

 缸内活塞是不等速的，即：

从上（下）止点开始向下（上）止点运动时，在行程中点时速度达最大。

  上半行程a向上 活塞换向，连杆受拉

                  缸体振动

  下半行程a向下 磨损加剧

三、离心力Fc

   大小：

Fc=mRω2

方向：

沿曲柄半径向外

Fc--Fcx（水平力）曲轴磨损变形

  --Fcy（垂直力）缸体振动

 第二节 缸体曲轴箱组

 作用：

承受发动机负荷，安装机件

 组成：

气缸体、气缸盖、气缸衬垫和曲轴箱等。

一、气缸体

（一）作用：

主体骨；支承所有运；安装所有附件

 要求：

（1）足够的刚度和强度

（2）耐磨、耐热、耐腐蚀

（3）结构紧凑、轻巧

材料；

（1）多为优质灰铸铁，如CA6102Q、EQ6100Q--

（2）铝合金，BJ492Q

（3）合金铸铁BJ2021发动机采用。

（二）结构形式

  1、一般式

  曲轴轴线与曲轴箱下表面在同一平面，BJ492Q

  简单紧凑、高度小、重量轻、刚度差

  2、龙门式 

  曲轴轴线高于曲轴箱下表面，EQ6100Q、CA6102Q

  刚度好、密封简单

  3、隧道式

  为便于安装滚柱轴承支承曲轴的，JN6135Q。

  长度短、重量大、结构复杂

按气缸排列形式：

直列式；双列式（V形）；卧式。

二、气缸套

（一）作用：

活塞运动的支承和导轨。

（二）结构形式 

  1、干式缸套

不直接与冷却水接触的缸套。

6102Q、6100Q

刚度好，不易漏水漏气

冷却效果差，拆装困难

 2、湿式缸套

直接与冷却水接触的缸套。

492Q、柴油机

冷却效果好，拆装方便

刚度差，密封困难。

三、气缸盖和气缸垫

（一）汽缸盖

 1、功用

    封闭气缸上部，并与活塞顶、气缸等构成燃烧室。

 2、结构形式

   整体式、分开式（6100Q三缸一块）

 3、气缸盖与缸体的结合

螺栓拧紧顺序：

从中间向两边分几次拧紧。

（2）铸铁缸盖，冷态下拧紧一次，热态下再拧紧一次。

（3）铝合金缸盖，冷态下拧紧一次既可。

（二）气缸垫

作用：

保证密封

结构形式

（1）金属——石棉板（492Q）

（2）复合式  （6102Q）

   （3）低碳钢 BJ2021采用了单片光整冷轧

四、燃烧室

（一）盆形 BJ492Q、EQ6100Q—1

结构简单、紧凑；

火焰传播时间短，速度较快，不易爆震；

充气性能受影响。

（二）楔形   CA6102Q、BJ2021、红旗、上海

结构简单、紧凑；

进气涡流好；

气门较大，充气性好；

个别部位燃烧不好。

 （三）半球形 42G4

结构更紧凑、火焰行程短，散热少，不易爆震；

   有利于燃烧，排放好；

便于使用大气门、多气门；

低速大负荷时燃烧受影响，结构复杂

五、发动机的支承（自学）

  1．三点支承

汽油机多用，EQ1090、CA1091是一点前，二点后，BJ2020是二点前，一点后。

2．四点支承

柴油机多用，前二，后二

活塞连杆组

  作用:

将气体力传给曲轴

  组成:

活塞、连杆、活塞环、活塞销等

一、活塞

（一）作用

构成燃烧室，承压、传力、密封与传热。

（二）工作条件与要求：

 高温————刚度好、导热好

   高压————刚度好

高速往复运动——重量轻

润滑条件差——耐磨

 （三）材料

1、铝合金：

重量轻、导热性好、热胀大、强度差

2、铸铁

 （四）构造

1、顶部——承压并构成燃烧室。

（1）平顶 

结构简单、制造方便。

（2）凹顶 （CA6102Q、BJ2021）

有利于混合气的形成；

防止气门与活塞相碰；

调整压缩比。

 （3）凸顶（用于半球形燃烧室）

   有利于二行程汽油机排气。

 2、头部——安装活塞环。

   改善散热结构措施：

（1）热流形变截面

   使散热均匀

（2）第一道环槽镶耐热护圈

防止环槽受热断裂、磨损、变形，由铸铁铸成

   （3）头部上岸开绝热槽

防止热量向裙部传播。

   （4）头部加工多道环形沟槽

防止受热膨胀后卡住。

 3、裙部——导向，并承受侧压力

   筒形（CA6102Q、EQ6100Q---1）

   鞍形（492Q、BJ2021）。

 （五）铝合金活塞防止“冷敲热拉”的措施

 1．侧表面形状呈上小下大

   顶部金属数量多，温度高。

 2．裙部呈椭圆（长轴⊥销座）

（1）销座部位金属多，膨胀量大。

（2）侧向力作用  。

 （3）顶部气体力作用。

 3、裙部开横向隔热槽和纵向膨胀槽

 CA6102Q、EQ6100Q—1、BJ2021双面横槽；

 492Q双面T形槽。

 4、销座附近铸入恒范钢片

 （六）换向敲击

活塞自上向下运动，侧向力向左；

活塞自下向上运动，侧向力向右；

  措施：

活塞销座孔偏左1---2mm（从前面看）

 （七）安装方向

 由于活塞销偏位，安装时有方向：

CA6102Q----销座处箭头朝前

EQ6100Q—1------顶部缺口朝前

BJ492Q--------销座部位有“前”或“后”

BJ2021------顶部箭头朝前

二、活塞环 

（一）功用：

密封、传热、刮油

（二）气环

  1、气环密封原理：

  环的径向弹力和气体侧压力—形成径向密封面

  活塞上下运动和气体正压力—形成轴向密封面

  要求：

弹性好，三性好（耐磨性、磨合性、密封性）。

  材料：

优质铸铁或合金铸铁，第一道多孔镀铬或喷钼；其它镀锡或磷化。

 2．断面形状

矩形

结构简单，三性差，易产生泵油作用。

扭曲环

三性好，结构复杂。

扭曲原理：

  内外倒角或切槽活塞环装入气缸后，外层拉应力，内层压应力，由于截面不对称，其变形不一致，产生一个力偶，使环发生扭曲。

   安装要求：

内上、外下

 （3）梯形环

   提高密封性，（产生一侧向力）；

   有自清洁作用（环在槽内滑动）；

   散热面积大

 （4）桶面环

汽缸表面适应性好

三性好。

（5）锥面环

磨合性好，易磨成矩形环。

鼻形环

刮油能力好，结构复杂。

 （三）油环  

1、普通槽孔式

  结构简单、刮油性较差

2、弹簧胀圈式：

板簧、螺旋弹簧（CA6102Q）、轨形簧

  提高汽缸失圆的适应性

3、组合钢片式（EQ6100Q---1、BJ2021）

 刮油性好，适应性好，回油通畅。

 （四）使用与安装

   1．CA6102Q三气（1桶面，2、3锥面）、一油（弹簧胀圈），环口错开90度

   2．BJ2021 二气（扭曲）、一油（组合式），环口错开180度

   3．492Q  二气（内上扭曲）、一油（槽孔式或组合式），环口错开120度

   4．6100Q---1 三气（内上扭曲）、一油（组合式），环口错开120度

 三、活塞销

（一）作用：

连接活塞和连杆，并传力。

   材料：

优质低碳钢或低碳合金钢，双面渗碳。

（二）联接方式

   1．浮式：

发动机工作时，活塞销可在连杆小头衬套和活塞销座孔内均能转动。

   2.半浮式（BJ2021）：

活塞销只能在活塞销座孔内转动。

 四、连杆

（一）功用：

连接活塞和曲轴，传力并推动曲轴。

材料：

优质中碳钢或合金钢模锻制成。

（二）构造：

连杆小头、大头、杆身

   安装：

杆身和轴承盖上制有凸点，安装时应朝向发动机的前方。

             第四节 曲轴飞轮组

  功用：

（1）活塞的往复运动转变为旋转运动

（2）使曲轴运转均匀

  组成：

曲轴、飞轮、飞轮壳，曲轴扭振减震器

一、曲轴

（一）功用

  1．接受传力，并变扭矩驱动。

2、驱动配气机构和其它辅助装置工作。

  要求:

足够的刚度和强度;重量轻;耐磨。

材料:

优质中碳钢;中碳合金钢;球磨铸铁。

（二）结构

  1.主轴颈

用于支撑曲轴

全支承曲轴：

两个主轴颈间有一个连杆轴颈

    刚度好、负荷小、曲轴长、工艺复杂。

（2）非全支承曲轴：

主轴颈数少于或等于连杆轴颈数。

   为了磨损均匀，受力较大的主轴颈（六缸全支承曲轴第四、七道主轴颈）宽些。

主轴承为滑动轴承，主轴承中部有油槽和油孔。

 2.连杆轴颈

 用于连接连杆。

有空心和实心的，它与主轴颈之间有斜油道。

   直列式发动机连杆轴颈数与气缸数相同，Ｖ型发动机连杆轴颈数为气缸数的一半。

（1）连杆轴颈分布原则：

   ①各缸工作间隔角相等；

②连续作功两缸间隔应尽量远

（2）连杆轴径分布依据:

①汽缸数目

②汽缸排列

③工作顺序

   四缸机：

工作间隔角---720/4=180

           工作顺序---1-2-4-3

   六缸机：

工作间隔角---720/6=120

           工作顺序---1-5-3-6-2-4

 3.曲轴臂

连接主轴颈和连杆轴颈。

 4.平衡重

用来平衡曲轴转动时产生的离心力。

492Q、BJ2021、新EQ6100Q—1采用了平衡重。

 5.前端轴

   用来安装止推垫圈、曲轴正时齿轮、挡油圈、皮带轮、扭振减震器和起动爪等零件。

 6.飞轮结合盘

用来安装飞轮

二、曲轴的轴向限位

（一）单面合金止推垫圈。

    第一道主轴颈两侧，两片白金面分别朝外。

（二）组合翻边止推垫圈。

 第四道主轴颈，EQ6100Q

 三、扭转减振器

（一）功用

 降低曲轴扭转振幅，防止共振。

（二）结构形式                                     

（1）橡胶摩擦式 （6140B、CA6102Q、BJ2021）

结构：

惯性盘（转动均匀）、振动盘、橡胶层。

原理：

转动盘与振动盘相对位移，橡胶层变形而吸收能量。

（2）硅油摩擦式（略）

安装：

扭振减震器安装在曲轴前端

四、飞轮

（一）作用

   1．储存作功行程中的能量，克服各非作功行程的阻力，使曲轴旋转均匀。

  铸铁，有相当大转动惯性圆盘，固定在曲轴后端。

2．启动发动机

飞轮的外缘压装有齿圈，用于起动发动机。

（二）安装

   1、不对称螺栓布置 492Q用四个螺栓，其中两个90度，一个92度，一个88度。

 2、定位销CA6102Q六个螺栓和一个定位销。

   3、导颈螺栓定位EQ6100Q六个螺栓有两个是导颈螺栓。

 （三）点火正时记号

飞轮上通常刻有第一缸点火正时记号。

  1．CA6102Q：

飞轮上的正时记号与飞轮壳上检视孔旁的刻线对正时，即表示第一缸或六缸的活塞在上止点位置。

  2．EQ6100Q---1：

飞轮上的正时记号（钢球）与飞轮壳上检视孔旁的刻线对正，或皮带盘上缺口与正时齿轮盖上45度压筋对正。

  3．492Q：

皮带盘上缺口与缸体上指针对正。

本章课后思考题：

 1.曲柄连杆机构工作时受哪些力？

有何危害？

 2.汽缸体按其结构形式分有哪几种？

492Q、6102Q为哪种形式？

各有何特点？

 3.什么叫干式缸套和湿式缸套？

各有何特点？

 4.汽缸盖有何作用？

它与汽缸体在安装结合时有什么要求？

 5.汽油机燃烧室有那几种？

6102Q、6100Q汽油机采用什么燃烧室？

这种燃烧室有何特点？

 6.活塞有何作用？

活塞的顶部有那几种形状？

各有何特点？

 7.为防止铝合金活塞发生“冷敲热拉”通常采取哪些措施？

 8.活塞的裙部为什么制成椭圆？

其长、短轴的方向如何？

 9.活塞环有什么作用？

气环断面有哪几种形状？

扭曲环是怎样扭曲的，安装时注意什么？

 10.油环有哪几种？

CA6102Q、EQ6100Q、BJ492Q分别装用什么样的油环？

 11.活塞销有什么作用？

何为浮式活塞销连接？

 12.曲轴的功用是什么？

它有哪些组成？

 13.什么叫全支承曲轴？

它有何特点？

.

 14.曲轴为什么要轴向限位？

6102Q、492Q、6100Q汽油机是如何进行轴向限位的？

 15.6102Q汽油机当五缸处于压缩上止点时，其它缸处在什么位置？

 16.曲轴扭转减振器有什么作用？

6102Q汽油机曲轴扭转减振器采用什么形式？

安装在什么位置？

 17.飞轮的功用是什么？

与曲轴安装时注意什么？