汽车构造3-1.ppt

1、第三章第三章 曲柄连杆机构曲柄连杆机构作作用用：将将燃燃料料燃燃烧烧的的热热能能转转换换为为机机械械能能，将将活活塞塞的的往往复复运运动动转转变变为为曲曲轴轴的的旋旋转转运运动动，并并将将能能量量传输出去。传输出去。本章主要内容：本章主要内容：1、曲柄连杆机构的受力及运动分析曲柄连杆机构的受力及运动分析2、机体组机体组3、活塞连杆组活塞连杆组4、曲轴飞轮组曲轴飞轮组第一节第一节 曲柄连杆机构的受力及运动分析曲柄连杆机构的受力及运动分析一、运动分析一、运动分析活塞组、连杆小头：活塞组、连杆小头：上下往复运动；上下往复运动；连连杆杆大大头头、杆杆身身、连连杆杆盖盖：主主要要做做左左右右摆摆动动，同

2、时伴有上下往复运动；同时伴有上下往复运动；曲轴、飞轮：曲轴、飞轮：主要做旋转运动。主要做旋转运动。以上各零部件均是做以上各零部件均是做变速变速运动、运动、周期性周期性的。的。二、受力种类及受力分析二、受力种类及受力分析1）气体作用力气体作用力（主要）（主要）（1）作功行程）作功行程FpFp分解为分解为FpFp1 1 和和FpFp2 2：FpFp2 2：垂垂直直于于缸缸壁壁，使使活活塞塞与与缸缸壁壁之之间间产产生生侧侧压压力。力。FpFp1 1：沿着连杆方向，作用在曲柄销上。沿着连杆方向，作用在曲柄销上。FpFp1 1 继续分解为：继续分解为：FrFr：沿着曲柄方向。沿着曲柄方向。FsFs：为为

3、曲柄垂直方向，对曲轴产生一有用力矩：曲柄垂直方向，对曲轴产生一有用力矩：T TS*RS*R（2）压缩行程）压缩行程FpFp 分解为分解为FpFp1 1 和和FpFp2 2：FpFp2 2：垂垂直直于于缸缸壁壁，使使活活塞塞与与缸缸壁壁之之间间产产生生侧侧压力。压力。FpFp1 1：沿着连杆方向，作用在曲柄销上。沿着连杆方向，作用在曲柄销上。FpFp1 1 ：继续分解为：继续分解为：FrFr：沿着曲柄方向。沿着曲柄方向。FsFs：为曲柄垂直方向，对曲轴产生一阻力矩。为曲柄垂直方向，对曲轴产生一阻力矩。2）惯性力惯性力（主要）（主要）（1）往复惯性力）往复惯性力1 1）活塞从上止点到下止点：）活塞

4、从上止点到下止点：前半行程：前半行程：加速度方向向下，往复惯性力方向向上。加速度方向向下，往复惯性力方向向上。后半行程：后半行程：加速度方向向上，往复惯性力方向向下。加速度方向向上，往复惯性力方向向下。2 2）活塞从下止点到上止点：）活塞从下止点到上止点：前半行程：前半行程：加速度方向向上，往复惯性力方向向下。加速度方向向上，往复惯性力方向向下。后半行程：后半行程：加速度方向向下，往复惯性力方向向上。加速度方向向下，往复惯性力方向向上。往复惯性力使发动机产生上下震动。往复惯性力使发动机产生上下震动。（2）离心力）离心力FcyFcy：始始终终与与往往复复惯惯性性力力的的方方向向一一致致，加加剧剧

5、了了发发动机的上下震动。动机的上下震动。FcxFcx：使发动机产生水平方向的震动。使发动机产生水平方向的震动。3）摩擦力和其它（因为较小，故分析时忽略）摩擦力和其它（因为较小，故分析时忽略）第二节第二节 机体组机体组一、气缸体曲轴一、气缸体曲轴箱箱（水冷水冷、风冷风冷）1、气缸体曲轴箱结构、气缸体曲轴箱结构形式形式1）一一般般式式气气缸缸体体：曲曲轴轴轴轴线线与与气气缸缸体体下下表表面面在在同同一一平平面面上上。加加工工简简单单容容易易。如如492QA发发动动机的气缸体。机的气缸体。2）龙龙门门式式气气缸缸体体：曲曲轴轴轴轴线线与与气气缸缸体体下下表表面面不不在在同同一一平平面面上上。工工艺艺

6、性性差差，刚刚度度、强强度度较较好好。如如6102发动机的气缸体。发动机的气缸体。3）隧隧道道式式气气缸缸体体：为为了了安安装装滚滚动动轴轴承承，曲曲轴轴座座孔孔加加工工成成隧隧道道式式，曲曲轴轴为为组组合合式式曲曲轴轴。结结构构刚度最好。如刚度最好。如6135发动机。发动机。2、工作条件和材料、工作条件和材料1）气缸工作条件：）气缸工作条件：气气缸缸受受到到高高温温、高高压压的的冲冲击击；受受到到腐腐蚀蚀；活塞在气缸里作高速运动而受到磨损等。活塞在气缸里作高速运动而受到磨损等。2）材料：）材料：优质合金铸铁优质合金铸铁。但但是是为为了了降降低低成成本本，通通常常是是机机体体用用灰灰铸铸铁铁，

7、气缸孔用优质合金铸铁，而采用气缸套。气缸孔用优质合金铸铁，而采用气缸套。3、气缸套气缸套1）干式气缸套）干式气缸套外外表表面面不不直直接接与与冷冷却却水水接接触触；壁壁厚厚13mm；外外表表面面加加工工精精度度高高，与与气气缸缸孔孔配配合合紧紧密密，不不易易漏漏水水、漏漏气气。多多用用于于功功率率较较小小的汽油机上或不用。的汽油机上或不用。2）湿式气缸套）湿式气缸套外外表表面面直直接接与与冷冷却却水水直直接接接接触触；壁壁厚厚59mm；外外表表面面加加工工较较粗粗糙糙；设设置置有有漏漏水水密密封封装装置置；冷冷却却效效果果优优于于干干式式；刚刚性性差差；多用于车用柴油机上。多用于车用柴油机上。

8、二、二、气缸盖气缸盖1、作用、作用封封闭闭气气缸缸上上部部；与与活活塞塞顶顶部部和和气气缸缸壁壁一一起起构构成成燃燃烧烧室室；是是配配气气机机构构的的多多数数零零件件的的安装机体。安装机体。2、工作条件和材料、工作条件和材料1）工工作作条条件件：受受到到高高温温、高高压压的的冲冲击击；受受到腐蚀作用。到腐蚀作用。2）材材料料：灰灰铸铸铁铁、合合金金铸铸铁铁、铝铝合合金金（汽汽油机用）油机用）3、结构形式、结构形式1）整体缸盖：）整体缸盖：一台发动机一个气缸盖。一台发动机一个气缸盖。结结构构较较紧紧凑凑，零零件件数数目目少少，成成本本低低，发发动动机机的的总总长长度度减减少少；但但刚刚性性差差，

9、易易变变形形，使使得得发发动动机机的的密密封封性性下下降降，系系列列化化程程度度差差，加加工工报报废废率率高；适用于缸径高；适用于缸径105mm的发动机。的发动机。2）块状缸盖：）块状缸盖：2缸或缸或2缸以上共用一个缸盖。缸以上共用一个缸盖。适用于适用于105mm缸径缸径105mm可可用用；缸缸径径120mm的的优优先先采采用用；缸径缸径160mm都采用。都采用。4、汽油机燃烧室、汽油机燃烧室1）对汽油机燃烧室的要求）对汽油机燃烧室的要求（1）有利于提高热效率有利于提高热效率（2）有利于排气净化）有利于排气净化（3）有利于换气）有利于换气（4）有利于燃烧平静）有利于燃烧平静（5）有利于组织气流

10、运动）有利于组织气流运动2）几种典型燃烧室：）几种典型燃烧室：（1）盆型：盆型：结构简单，但不够紧凑。结构简单，但不够紧凑。（2）楔楔型型：结结构构简简单单，较较紧紧凑凑，能能形形成成挤挤气气流流，但但使使得得HC排放增加。排放增加。（3）半半球球型型：结结构构紧紧凑凑，但但配配气气机机构构复复杂杂，工工作作较较粗粗暴，多用于高速汽油机。暴，多用于高速汽油机。三、气缸垫：三、气缸垫：多用金属石棉衬垫。多用金属石棉衬垫。四、缸盖螺栓：四、缸盖螺栓：拧紧：拧紧：从中间往两边依次对角分次进行；从中间往两边依次对角分次进行；拧松：拧松：从两边往中间依次对角进行从两边往中间依次对角进行五五、油油底底壳壳

11、：放放油油螺螺塞塞带带磁磁性性，对对随随着着润润滑滑油油进进入入油油底壳的铁屑进行吸附。底壳的铁屑进行吸附。第三节第三节 活塞连杆组活塞连杆组活活塞塞组组：活活塞塞、活活塞塞环环（气气环环、油油环环）、活塞销、卡环等。活塞销、卡环等。连连杆杆组组：连连杆杆、连连杆杆盖盖、连连杆杆轴轴瓦瓦、连连杆杆螺钉等。螺钉等。一、活塞一、活塞1、作用、作用1）承受力、传力。）承受力、传力。2）组成燃烧室。组成燃烧室。2、工作条件工作条件（非常恶劣非常恶劣）三高：三高：高温、高压、高速高温、高压、高速两难：两难：冷却困难、润滑困难冷却困难、润滑困难一腐蚀：一腐蚀：受到酸性物质的腐蚀受到酸性物质的腐蚀3、材料、

12、材料常用：常用：铸铝合金（高硅铝合金、铝铜合金）铸铝合金（高硅铝合金、铝铜合金）强强化化发发动动机机：高高级级铸铸铁铁、耐耐热热钢钢（主主要要为为了了提高其强度）提高其强度）新新型型：金金属属陶陶瓷瓷（有有组组合合式式的的（陶陶瓷瓷用用于于活活塞顶部），也有整体式的）塞顶部），也有整体式的）总总之之，对对于于转转速速较较高高的的发发动动机机来来说说，活活塞塞材材料料多多选选择择质质量量较较轻轻的的铝铝合合金金；而而对对于于低低速速机机，现在多用灰铸铁。现在多用灰铸铁。4、加工制造方法、加工制造方法1）铸造）铸造2）锻造）锻造3）液态模锻）液态模锻5、结构、结构1）顶部：顶部：汽油机：汽油机：二

13、冲程机多用凸顶活塞，其它汽油机二冲程机多用凸顶活塞，其它汽油机多用平顶。多用平顶。柴油机：柴油机：有平顶、凹顶、有平顶、凹顶、形、碗形、盆型、形、碗形、盆型、花瓣形等。花瓣形等。2）头部（又叫环槽部、防漏部）头部（又叫环槽部、防漏部）头部：头部：又叫防漏部、环槽部。加工有活塞环又叫防漏部、环槽部。加工有活塞环槽的部分。槽的部分。作用：作用：密封、传热、传力密封、传热、传力 。护槽圈（护槽圈（图图2-192-19）3）裙部：）裙部：指最后一道油环槽下缘起至活塞底指最后一道油环槽下缘起至活塞底面的部分。面的部分。（1 1）作用：）作用：承受侧压力、导向。承受侧压力、导向。（2 2）裙部的椭圆变形）

14、裙部的椭圆变形A A、原因原因（图图2-20）A）沿活塞销的方向，金属量较多沿活塞销的方向，金属量较多,所以在其受所以在其受热膨胀后，此处的膨胀量就最大。热膨胀后，此处的膨胀量就最大。B）在受到气缸内气体燃烧后产生的气压力的在受到气缸内气体燃烧后产生的气压力的作用后，使活塞顶部在销座跨度内发生弯作用后，使活塞顶部在销座跨度内发生弯曲变形。曲变形。C C）气缸壁对活塞的侧压力作用，引起活塞变气缸壁对活塞的侧压力作用，引起活塞变形也沿活塞销的轴线方向。形也沿活塞销的轴线方向。B B、预防和控制裙部防和控制裙部椭圆变形的措施形的措施 、尽量减少活塞的受热。、使活塞的侧表面形状与变形相适应。、对汽油机

15、活塞，在裙部开纵向补偿槽。、在活塞上镶铸钢片，以限制活塞的变形量。（图2-21、2-22、2-23）、采用油冷活塞。（图2-24）、减少销座方向的金属量，以减少其受热变形（图2-26）（3）活塞销座活塞销座A A、作用：作用：支承活塞销，将活塞顶部气体作用支承活塞销，将活塞顶部气体作用 力经过活塞销传给连杆。力经过活塞销传给连杆。B B、活塞销偏移布置活塞销偏移布置（图（图2-252-25）目的：目的：为了减少活塞在上下往复运动时敲击为了减少活塞在上下往复运动时敲击 气缸的噪音与磨损。气缸的噪音与磨损。（4 4）裙部的表面处理）裙部的表面处理汽油机：汽油机：常用镀锡方法常用镀锡方法柴油机：柴油

16、机：一般是磷化，还有的用涂石墨。一般是磷化，还有的用涂石墨。6、活塞在气缸内的安装注意事项、活塞在气缸内的安装注意事项1）按按照照活活塞塞顶顶部部的的指指定定标标记记安安装装（注注意意喷喷油方向、气门方向）油方向、气门方向）2）同同台台发发动动机机的的活活塞塞质质量量差差不不能能超超过过10g，并与相同尺寸公差的缸盖配合。并与相同尺寸公差的缸盖配合。3）开开纵纵向向槽槽的的活活塞塞面面尽尽量量安安装装在在不不受受侧侧压压力力（主主、次次推推力力面面）的的一一面面，以以免免活活塞塞在运动时划伤气缸壁。在运动时划伤气缸壁。二、二、活塞环活塞环按照用途分为：按照用途分为：气环和油环。气环和油环。汽油机：汽油机：气环气环23道；油环数道；油环数1道。道。柴油机：柴油机：气环气环34道；油环数道；油环数12道。道。柴油机气环数多于汽油机的柴油机气环数多于汽油机的原因原因：1）柴柴油油机机压压缩缩比比大大于于汽汽油油机机；2）柴柴油油机机转转速速低低于于汽油机；汽油机；3）柴油机的配缸间隙大于汽油机。）柴油机的配缸间隙大于汽油机。（一）气环（一）气环1、作用、作用1）与与活活塞塞一一起起密密封封高