搜索
AUSSEN澳森动力机械工业出版社模块二曲柄连杆机构机械工业出版社AUSSEN澳森动力机械工业出版社第一节概述一、曲柄连杆机构的功用、组成功用是：将曲轴的旋转运动变活塞的往复运动或活塞的往复运动变曲轴的旋转运动。把燃气作用在活塞顶上的力转变为曲轴的转矩，向外输出机械能，该机构是往复活塞式内燃机将热能转化为机械能的主要机构。AUSSEN澳森动力机械工业出版社图2-11-气缸套2-气缸体3-活塞4-活塞销5-连杆6-曲轴主轴颈7-曲轴8-连杆轴颈9-曲柄10-飞轮活塞连杆及曲轴飞轮组的组成AUSSEN澳森动力机械工业出版社曲柄连杆机构由以下三部分组成：如图2-1所示1、气缸体与曲轴箱组主要包括气缸体、曲轴箱、气缸套、油底壳等机件；2、活塞连杆组主要包括活塞、活塞环、活塞销和连杆等机件；AUSSEN澳森动力机械工业出版社3、曲轴飞轮组主要包括曲轴、飞轮和扭转减震器等机件；AUSSEN澳森动力机械工业出版社二、机体组机体零件包括：气缸体、气缸套、气缸垫、气缸盖和油底壳等主要零件将这些零件用螺栓、螺母连结成一整体。AUSSEN澳森动力机械工业出版社（一）气缸体发动机的曲轴轴线与气缸体下平面在同一平面上的称为一般式气缸体，如图2-2a所示。若发动机的曲轴轴线高于曲轴箱下平面的则称为龙门式气缸体，如图2-2b所示。隧道式气缸体的主轴承承孔不分开，如图2-2c所示。AUSSEN澳森动力机械工业出版社a）一般式气缸体b）龙门式气缸体c）隧道式气缸体图2-2机体的三种形式AUSSEN澳森动力机械工业出版社（二）气缸盖与气缸衬垫1.气缸盖气缸盖的主要功用是封闭气缸上部，并与活塞顶部和气缸壁一起形成燃烧室。气缸盖制有与气缸体相通的冷却水道，进、排气门座及气门导管孔和进、排气通道，燃烧室、火花塞座孔或喷油器安装孔，上置凸轮轴式发动机的气缸盖上还制有安装凸轮轴的轴承座等。AUSSEN澳森动力机械工业出版社2.气缸衬垫气缸垫的作用是保证燃烧室及气缸的密封。气缸垫应满足如下要求：（1）在高温高压燃气作用下有足够的强度，不易损坏。AUSSEN澳森动力机械工业出版社（2）耐热和耐腐蚀。即在高温、高压燃气或有压力的机油和冷却液的作用下不烧损或变质。（3）具有一定的弹性，能补偿接合面的不平度，以保证密封。（4）拆装方便，耐高温高压，使用寿命长等。AUSSEN澳森动力机械工业出版社图2-3气缸盖衬垫结构a、b、c、d）金属-石棉板e）冲压钢板f）无石棉气缸垫AUSSEN澳森动力机械工业出版社应用最多的是金属-石棉气缸盖衬垫，如图2-3a、b所示。石棉中间夹有金属丝或金属屑，且内夹铁皮或外包铜皮。如图2-3c、图2-3d所示.采用钢丝网或有孔钢片为骨架，两面用石棉胶粘剂压成气缸盖衬垫。AUSSEN澳森动力机械工业出版社发动机还有用金属片叠加作为气缸盖衬垫。如图2-3e所示。这种衬垫在需要密封的气缸孔和水孔、油孔周围冲压出一定高度的凸棱，利用凸棱的弹性变形实现密封。AUSSEN澳森动力机械工业出版社如图2-3f所示，采用了较先进的加强型无石棉气缸垫结构，在气缸口密封部位采用五层薄钢片组成，并设计成正圆形，没有石棉夹层，从而消除了气囊的产生，在油孔和水孔处均包有钢片护圈以提高密封性。AUSSEN澳森动力机械工业出版社第二节活塞连杆组AUSSEN澳森动力机械工业出版社如图2-4所示，活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆等机件组成。AUSSEN澳森动力机械工业出版社图2-4活塞连杆组1、2-活塞环3-油环刮片4-油环衬套5-活塞6-活塞销7-活塞销卡环8-连杆组9-连杆衬套10-连杆11-连杆螺栓12-连杆盖13-连杆螺母14-连杆轴承一、活塞活塞的功用是承受燃气压力，并将此力通过活塞销、连杆、曲轴和飞轮输出扭矩；活塞同气缸与气缸盖形成燃烧室。活塞的构造如图2-5所示。头部的形状与燃烧室不同形状各异，有平顶、凸顶和凹顶的。AUSSEN澳森动力机械工业出版社图2-5活塞结构1-活塞顶2-活塞头3-活塞销座4-活塞裙部AUSSEN澳森动力机械工业出版社防漏部：防漏部制有环槽用以安装气环和油环，气环多为2～3道，油环多为一道。环槽内装有气环与油环，气环装在上部，油环装在下部。活塞顶至第一环槽之间的环岸，叫火力岸。在此岸上一般制有隔热环槽，在增压柴油机的活塞第一环槽中铸有高镍铸铁环架，以提高活塞的使用寿命。AUSSEN澳森动力机械工业出版社销座部：用以装配活塞销，将活塞受力传给连杆。裙部：也叫导向部，在活塞往复运动中起导向作用，并承受侧压力。为防止活塞换向时产生拍击和磨损，将活塞销孔偏移1～2mm。因此，要注意安装方向。AUSSEN澳森动力机械工业出版社二、活塞环活塞环是一个具有开口的弹性圆环。活塞环有气环和油环两种。气环的作用是：密封和导热；油环的作用是：刮油和布油。气环根据截面形状不同有多种，如图2-6所示。AUSSEN澳森动力机械工业出版社图2-6活塞环的断面形状a）矩形环b）锥面环c）正扭曲内切环d）反扭曲内切环e）梯形环f）桶面环AUSSEN澳森动力机械工业出版社矩形环也叫平环，多用于发动机第一道环，其表面多采用多孔镀铬，增加硬度耐磨。锥形环，其断面为梯形，此环装入气缸后与缸壁呈线接触，比压大，易磨合具有刮油作用，并防止润滑油串入气缸，安装时必须注意方向。AUSSEN澳森动力机械工业出版社扭曲环，在矩形断面的内侧或外侧去除部分金属，也称内切口和外切口。此环装入气缸后随活塞的运动产生扭转，广泛用于二、三道环，安装时要注意方向，内切口朝上，外切口朝下。梯形环，其断面呈梯形。环槽也制成梯形断面，环在环槽中内外移动时，环在环槽中的间隙发生变化，将槽中的焦状油挤出，防止焦环故障。AUSSEN澳森动力机械工业出版社桶形环，其表面呈桶形。装入气缸壁呈线接触，活塞在上、下止点换向运动时，产生倾斜，桶形环将沿缸壁微量移动，且活塞上、下运动时均有油楔作用，所以，此种环易磨合。AUSSEN澳森动力机械工业出版社图2-7气环的泵油作用a）活塞下行b）活塞上行AUSSEN澳森动力机械工业出版社如图2-7所示,随着活塞在气缸内上下往复运动气环第二密封面经常变化，进入活塞环与活塞环槽间隙中的机油不断地被挤入气缸，这种现象称为气环的泵油作用。AUSSEN澳森动力机械工业出版社油环又称刮油环。其作用是刮下气缸壁上多余的机油，避免过多的机油进入气缸烧掉造成浪费、污染环境和使气缸内积炭增加；同时还能使气缸壁上的机油均布，改善气缸壁的润滑条件。AUSSEN澳森动力机械工业出版社图2-8油环的布油和刮油a）活塞下行b）活塞上行AUSSEN澳森动力机械工业出版社油环的外圆切有环槽，目的是增加油环对气缸壁的比压。如图2-8所示，油环铣有回油孔，目的是防止刮油时活塞环与壁面间的油压升高，将活塞环推离气缸壁面破坏刮油作用。油环有两种：一是整体式油环，二是组合式油环。目前，中小型汽油机用组合式油环，AUSSEN澳森动力机械工业出版社如图2-9所示。图中2-9a）是普通的油环，图中2-9b）是两片一簧式组合油环，弹簧既是径向弹簧又是轴向弹簧。其轴向弹力将上、下刮片压向环槽，径向弹力增强刮片对缸壁的压力。AUSSEN澳森动力机械工业出版社此环安装时，应先安撑簧片，立面朝外，对接的上、下切口在内，然后装上、下两片刮片环，且三者的开口互相错开。图中2-9c为近似整体式油环与衬簧式组合油环，由油环体和油环衬簧组成，多用于柴油机。AUSSEN澳森动力机械工业出版社图2-9油环a）普通油环（整体式）b）组合油环c）普通涨簧油环1-活塞2-下刮片3.6-衬簧4-上刮片5-油环体7-锁口钢丝AUSSEN澳森动力机械工业出版社如图2-10所示的是三片双簧式组合油环，由上两片刮片环、下一片刮片环、轴向强力环和径向强力环组成。轴向强力环将上、下刮片环压向环槽，径向强力环将刮片环压向气缸壁。这种环的弹力大且不易下降。因此，该环性能佳、寿命长。AUSSEN澳森动力机械工业出版社图2-10三片双簧式组合油环1-扁平环2-波形环3-衬环AUSSEN澳森动力机械工业出版社三、活塞销活塞销的功用是把活塞与连杆小端铰链连接在一起，并把活塞的受力传给连杆或将连杆的受力传给活塞。AUSSEN澳森动力机械工业出版社如图2-11所示。活塞销与活塞、连杆的连采用全浮式，使活塞销的磨损均匀。活塞销的座孔两端卡簧槽中装有弹性卡簧。活塞销和销孔配合间隙较小，一般是0.025mm～0.048mm。AUSSEN澳森动力机械工业出版社图2-11活塞销形状a）-圆柱形孔销b）-端部呈锥形扩展c）-中间封闭形d）-单侧封闭式；AUSSEN澳森动力机械工业出版社四、连杆连杆的功用是连接活塞与曲轴，将曲轴的旋转运动变为活塞的往复直线运动或活塞的往复直线运动变为曲轴的旋转运动中传递动力。如图2-12所示，连杆采用中碳钢或中碳铬钢模锻、调质、经机械加工而成。AUSSEN澳森动力机械工业出版社图2-12连杆组件1-连杆大端2-连杆轴承3-推凸唇4-衬套5-连杆小端6-连杆杆身7-连杆螺栓8-连杆盖AUSSEN澳森动力机械工业出版社连杆结构分为小端、杆身和大端三部分。小端孔中压装铜套，活塞销与铜套的润滑有两种：一是压力润滑，连杆杆身钻有油道孔，通向铜套摩擦表面；二是集油润滑，在连杆小端制有集油孔或槽，把飞溅的机油集在集油孔或槽中渗入摩擦表面。AUSSEN澳森动力机械工业出版社大端的切分面有两种：一是平切式，即连杆大端沿着与杆身轴线垂直的方向切开。二是斜切式,切分面一般与杆身中线成45°或60°夹角。斜切后会使连杆螺栓产生剪切应力，为此，必须使连杆大端盖有可靠的定位，其主要定位方法如图2-13所示。AUSSEN澳森动力机械工业出版社图2-13斜切口连杆大头的定位方式a）-止口定位b）-套筒定位c）-锯齿定位AUSSEN澳森动力机械工业出版社连杆大端是配对加工的，装配中没有互换性，且必须按方向安装，故在其侧面打有配对标记和重量分组标记。连杆螺栓或螺母必须可靠锁定。其锁定方法有：锁片法、开口销法、锥螺纹法、螺母开槽法、变螺距法、螺纹胶法、螺纹镀层法以及采用高强度精制螺栓等。为防止连杆瓦转动和轴向窜动，在大端剖分面处加工有定位舌槽与瓦片上的凸舌相配合。AUSSEN澳森动力机械工业出版社第三节曲轴飞轮组曲轴飞轮组主要由曲轴、飞轮、扭转减振器、皮带轮、正时齿轮（齿型带或链条）等组成如图2-14所示。AUSSEN澳森动力机械工业出版社1-曲轴挡油片2-减震器总成3-启动爪4-前皮带轮5-弹簧垫圈6-六角头螺7-减震器螺栓8-减震器螺栓垫圈9-定位销10-曲轴11-下主轴瓦12-上主轴瓦13-止推轴承片14-正时齿轮定位销15-飞轮定位销16-曲轴齿轮17-飞轮齿环18-飞轮19-滚动轴承20-飞轮螺栓图2-14曲轴飞轮组AUSSEN澳森动力机械工业出版社一、曲轴曲轴的功用是承受连杆传来的力，并将此力转化成曲轴旋转的力矩，然后通过发动机的配气机构及其他辅助装置（如发电机、风扇、机油泵、等）。AUSSEN澳森动力机械工业出版社曲轴一般由主轴颈、连杆轴颈、曲柄、平衡重(目前生产的曲轴将曲柄和平衡重均成为一体)，前端轴和后端法兰部分组成。一个连杆轴颈和它两端的曲柄及相邻两个主轴颈构成一个曲拐。AUSSEN澳森动力机械工业出版社按照曲轴的主轴颈数，曲轴分为全支承曲轴和非全支承曲轴两种。直列式发动机的全支承曲轴，其主轴颈总数等于气缸数加一；V型发动机的全支承曲轴，其主轴颈总数等于二分之一气缸数加一。如图2-15所示。AUSSEN澳森动力机械工业出版社图2-15曲轴支承型式示意图a）全支承式b）非全支承式AUSSEN澳森动力机械工业出版社曲轴后端是最后一道主轴颈之后的部分，即安装飞轮用的法兰。为防止机油泄漏，有些曲轴后端加工有回油螺纹或其他封油装置。以增加密封性，回油螺纹可以是梯形或矩形的，其螺旋方向应为右旋，回油螺纹的工作原理如图2-16所示。AUSSEN澳森动力机械工业出版社曲轴作为转动件，必须与其固定件之间有一定的轴向间隙。而在发动机工作时，曲轴经常受到离合器施加于飞轮的轴向力作用。因此曲轴必须有轴向定