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2019年8月14日星期三1第三章曲柄连杆机构2019年8月14日星期三2曲柄连杆机构的功用热能机械能燃气压力转矩连杆活塞曲轴2019年8月14日星期三3曲柄连杆机构能量转换热能转变为机械能向工作机构输出机械能2019年8月14日星期三4曲柄连杆机构工作过程将活塞顶上的燃气压力转变为曲轴转矩2019年8月14日星期三5曲柄连杆机构的组成1、机体组气缸体曲轴箱气缸套气缸盖气缸垫油底壳等2、活塞连杆组活塞活塞环活塞销连杆等3、曲轴飞轮组曲轴飞轮等2019年8月14日星期三62019年8月14日星期三72019年8月14日星期三82019年8月14日星期三9•1.机体组的功用•机体组是发动机的支架•是各机构与系统的装配机体•气缸盖密封气缸、形成燃烧室•机体与气缸盖内水套—冷却系统•机体与气缸盖内油道—润滑系统2019年8月14日星期三10（1）应具有足够的强度和刚度、耐磨损和耐腐蚀、适当冷却（以免损坏和变形）•发动机中最大的零件•承受拉、压、弯、扭等机械负荷•承受高温燃气很大的热负荷•发动机大部分零件安装在机体上（2）力求结构紧凑、质量轻•尽量减小整机的重量（发动机最大的零件）•加强肋（减小质量、保证刚度与强度）（3）机体材料•一般高强度灰铸铁、铝合金•合金铸铁机体工作条件、要求及材料2019年8月14日星期三11气缸的排列方式（发动机形式）•直列式•V型式•对置式2019年8月14日星期三12气缸W型式大众W12•由两个夹角为15°的V6发动机，以72°的夹角组成•拥有5.6升的排量2019年8月14日星期三13A8L6.0及其W12发动机2019年8月14日星期三14气缸的结构形式（气缸套）（1）无气缸套式优点：•缩短气缸中心距，减小机体尺寸质量•机体刚度大、工艺性好缺点：•耐磨合金铸铁•成本高无气缸套式铝合金缸体•气缸表面镀铬，提高耐磨性2019年8月14日星期三15干式缸套灰铸铁或铝合金缸体可卸干式缸套（2）干式缸套式1~32019年8月14日星期三16（3）湿式缸套式普通铸铁或铝合金缸体•AB环带：径向定位•凸缘C：轴向定位缸套顶面略高于缸体平面：0.05~0.15mm•密封圈：下部1~3道密封圈ABC0.05~0.155~92019年8月14日星期三17干、湿式缸套比较和冷却水直接接触与缸体配合较松壁厚5～9mm不直接和冷却水接触与缸体紧配合壁厚1～3mm缸套材料：合金铸铁或合金钢2019年8月14日星期三182019年8月14日星期三196.水冷和风冷气缸体（1）水冷气缸体利用水套中的冷却水流过高温零件的周围带走多余热量2019年8月14日星期三20•缸体与曲轴箱分开铸缸体和缸盖铸有散热片如有风扇可加强散热（2）风冷气缸体2019年8月14日星期三21气缸盖•1.气缸盖的组成•密封气缸上部形成燃烧室•冷却水套与缸体水套相通•设有进排气座、气门导管孔•设有进排气通道•汽油机缸盖：设有火花塞座孔•柴油机缸盖：设有喷油器座孔2019年8月14日星期三22气缸盖气缸盖示意图气缸盖实物2019年8月14日星期三235.燃烧室（1）燃烧室基本要求•结构经凑：（表面积/容积）要小，减小热损失，提高热效率•能增大进气门直径或进气道通道面积：增加进气量，提高发动机转矩和功率•能在压缩行程终点产生挤气涡流：以提高混合气燃烧速度，保证混合气充分燃烧•汽油机燃烧室：应保证火焰传播距离最短，以防止发生不正常燃烧•柴油机燃烧室：应与燃油喷射、空气涡流运动进行良好配合2019年8月14日星期三24（2）汽油机燃烧室•楔形•盆形•半球形2019年8月14日星期三25（3）柴油机燃烧室①直喷式燃烧室•ω形燃烧室•球形燃烧室2019年8月14日星期三26②分开式燃烧室•涡流燃烧室•预燃燃烧室喷油器喷油器涡流室预燃室2019年8月14日星期三27直喷式燃烧室燃烧室容积集中于活塞顶上的燃烧室凹坑内2019年8月14日星期三28涡流燃烧室空气被挤入涡流室形成强烈有规则涡流运动大部分柴油在涡流室内燃烧形成二次涡流混合燃烧2019年8月14日星期三29思考题（续）1.曲柄连杆机构的功用和组成？2.气缸体的结构形式及概念比较?3.气缸的三种排列方式及特点?4.比较干式和湿式缸套的特点?5.机体组由哪些零件组成？6.汽油机和柴油机燃烧室的种类？课外2019年8月14日星期三30活塞连杆组活塞活塞环活塞销连杆组曲轴飞轮组活塞活塞环活塞销连杆组2019年8月14日星期三31活塞活塞功用（1）承受气缸中的燃气压力（2）将燃气作用力通过活塞销和连杆传给曲轴，推动曲轴旋转（3）参与组成燃烧室2019年8月14日星期三32工作条件：高温、高压、高速往复直线运动要求：活塞的质量要小，可以减小惯性力；热膨胀系数要小，减小受热时的变形；导热性好，防止活塞过热，发生损坏；耐磨性好，防止在往复运动中大量磨损。材料：常用铝合金制造，质量小，导热性好，但是热膨胀系数大，高温下，强度和硬度下降很快。有的柴油机采用高级铸铁或耐热钢制造。2019年8月14日星期三33成型方法铸造：高温强度下降较小、成本低，易出现气孔、缩松等铸造缺陷。锻造：强度比铸造高、导热性较好，适用于强化发动机，制造成本高。2019年8月14日星期三34活塞构造活塞顶部活塞头部活塞裙部2019年8月14日星期三35（1）活塞顶部（燃烧室组成部分）汽油机多采用平顶、有些采用凹顶二冲程汽油机多用凸顶柴油机多采用各种各样的凹坑凸顶凹坑平顶凹顶2019年8月14日星期三36（2）活塞头部（活塞环槽以上部位）•承受气体压力•将热量通过活塞环传给气缸壁•与活塞环实现气缸密封①主要作用2019年8月14日星期三37•环槽•环槽护圈可保护和加强铝合金活塞环槽•隔热槽(有时)使部分热流转向二、三环②主要结构气环油环热负荷较高发动机采用2019年8月14日星期三38（3）活塞裙部（活塞环槽以下部位）①功用②椭圆变形为活塞导向和承受侧压力•燃气压力使裙部弯曲变形•侧压力使销座轴线方向增大•热变形使销座轴线方向增大2019年8月14日星期三39活塞裙部椭圆形冷态下把活塞加工成裙部断面为长轴垂直于活塞销方向的椭圆形2019年8月14日星期三40活塞销座附近裙部外表面下陷为减少活塞销座附近处的热变形量2019年8月14日星期三41④活塞销座轴线布置活塞越过上止点时侧压力方向改变会产生“敲缸”噪声可减轻活塞“敲缸”噪声，但会引起裙部两端尖角的磨损或变形增大主推力面活塞销偏移布置(偏移活塞轴线1~2mm)活塞销对中布置2019年8月14日星期三42二、活塞环•1.活塞环功用•气环刮油均匀油膜辅助密封•油环密封导热2019年8月14日星期三43三、活塞销1.活塞销功用•连接活塞和连杆•将活塞承受的力传给连杆活塞销连杆衬套卡环2019年8月14日星期三44四、连杆组连杆衬套连杆体连杆螺栓连杆轴承上轴瓦连杆轴承下轴瓦连杆盖螺母连杆衬套连杆体连杆轴承上轴瓦连杆轴承下轴瓦连杆盖连杆螺栓集油孔喷油孔2019年8月14日星期三451.连杆组功用活塞曲轴往复运动旋转运动连杆力2019年8月14日星期三463.连杆构造小头杆身大头小头杆身大头集油孔喷油孔纵向油道2019年8月14日星期三47（3）连杆大头①剖分形式（连杆大头剖分，用连杆螺栓紧固）•平切口•斜切口结合面与连杆轴线垂直刚度大变形小成本低汽油机采用平切口结合面与连杆轴线成30°~60°夹角连杆体能从缸体上端取出多用于柴油机2019年8月14日星期三484.V型发动机连杆（1）并列连杆前后连杆可通用左右两列活塞运动规律相同增加了曲轴和发动机长度优点缺点2019年8月14日星期三49（2）主副连杆主副连杆不能互换两列活塞运动规律和上止点位置不相同优点不会增加发动机长度缺点主连杆副连杆2019年8月14日星期三50（3）叉形连杆两列气缸无需错开两列气缸中活塞运动规律相同连杆大头结构复杂、刚度较差优点缺点叉形连杆内连杆叉形连杆轴承内连杆轴承2019年8月14日星期三51思考题?1.指出右图中各零件的名称？(活塞连杆部分)课堂2019年8月14日星期三52曲轴飞轮组飞轮曲轴曲轴轴承曲轴曲轴前后端密封曲轴扭转减震器飞轮曲轴轴承平衡机构2019年8月14日星期三53一、曲轴1.曲轴功用曲轴•气体压力转矩飞轮汽车传动系•驱动配气机构和其它辅助装置2019年8月14日星期三543.曲轴构造平衡重输出端曲轴前端主轴颈连杆轴颈曲柄臂单元曲拐自由端曲轴后端2019年8月14日星期三55（1）曲轴分类①按单元曲拐连接方式分类•整体式曲轴各单元曲拐锻造或铸造成整体工作可靠质量轻结构简单加工面少主轴颈连杆轴颈曲柄臂概念特点2019年8月14日星期三56•组合式曲轴由单元曲拐组合装配方便制造和更换结构复杂拆装不便曲柄臂兼作主轴颈单元曲拐滚动轴承(主轴承)配用隧道式机体概念特点2019年8月14日星期三57②按主轴颈数分类•全支承曲轴相邻两个曲拐间都有主轴颈抗弯曲能力强可减轻主轴颈载荷概念主轴颈多加工面多曲轴和机体较长缺点优点2019年8月14日星期三58•非全支承曲轴主轴颈数少于全支承曲轴概念缺点优点与全支承曲轴恰好相反2019年8月14日星期三59（3）曲轴前端曲轴带轮空调压缩机动力转向泵张紧轮导向轮发电机曲轴正时齿形带轮曲轴链轮凸轮轴正时齿形带轮水泵机油泵2019年8月14日星期三60•曲轴前端驱动2019年8月14日星期三61（4）曲轴后端曲轴带轮曲轴正时齿形带轮曲轴链轮安装飞轮用凸缘飞轮2019年8月14日星期三62（5）曲轴润滑机油机体油道主轴承主轴颈曲轴油孔连杆轴承连杆轴颈2019年8月14日星期三63（1）直列四缸发动机工作循环•发火间隔角720⁰/4=180⁰•工作顺序1-3-4-21-2-4-314321-42-3180⁰2019年8月14日星期三64•工作循环表（1-3-4-2）曲轴转角(°)第一缸第二缸第三缸第四缸0~180排气压缩进气180~360排气进气压缩360~540进气压缩排气540~720压缩进气排气作功作功作功作功2019年8月14日星期三65（2）直列六缸发动机工作循环•发火间隔角720⁰/6=120⁰•工作顺序1-5-3-6-2-41-4-2-6-3-514321-63-4120⁰562-52019年8月14日星期三66•工作循环表（1-5-3-6-2-4）曲轴转角(⁰)第一缸第二缸第三缸第四缸第五缸第六缸0~1800~60排气压缩进气60~120压缩排气120~180进气180~360180~240排气压缩240~300进气300~360压缩排气360~540360~420进气420~480排气压缩480~540进气540~720540~600压缩排气600~660进气660~720作功作功作功作功作功作功2019年8月14日星期三67（3）V8发动机工作循环•发火间隔角720⁰/8=90⁰•工作顺序R1-L1-R4-L4-L2-R3-L3-R2L1-R4-L4-L2-R3-R2-L3-R1R1R1-L190⁰R4R3R2L1L4L3L2R2-L2R3-L3R4-L42019年8月14日星期三68•工作循环表（R1-L1-R4-L4-L2-R3-L3-R2）曲轴转角(º)R1R2R3R4L1L2L3L40~1800~90压缩进气排气90~180排气进气压缩180~360180~270排气压缩进气270~360进气压缩排气360~540360~450进气排气压缩450~630压缩进气排气540~720540~630压缩进气排气630~720排气压缩进气作功作功作功作功作功作功作功作功2019年8月14日星期三69四、飞轮1.飞轮功用•能量存储器：保证发动机运转平稳•摩擦式离合器的主动件•轮缘上镶嵌起动用飞轮齿圈•刻有上止点记号：用于调整点火正时、喷油正时或配气正时2019年8月14日星期三702.飞轮结构•盘形零件•轮缘较宽厚以获得较大转动惯量•与曲轴动平衡，定位销和飞轮螺栓•多用灰铸铁，高速发动机应采用球墨铸铁或铸钢2019年8月14日星期三71思考题?1.指出右