第三章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)

熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力本章內(nèi)容本章內(nèi)容：介紹曲柄連桿機(jī)構(gòu)的功用與組成；機(jī)體組中缸介紹曲柄連桿機(jī)構(gòu)的功用與組成；機(jī)體組中缸體的結(jié)構(gòu)形式、冷卻方式、排列形式以及缸套的種類，氣體的結(jié)構(gòu)形式、冷卻方式、排列形式以及缸套的種類，氣缸蓋及燃燒室的結(jié)構(gòu)；活塞結(jié)構(gòu)和冷卻方式；氣環(huán)和油環(huán)缸蓋及燃燒室的結(jié)構(gòu)；活塞結(jié)構(gòu)和冷卻方式；氣環(huán)和油環(huán)的種類及工作原理；活塞銷結(jié)構(gòu)及連接方式；連桿和曲軸的種類及工作原理；活塞銷結(jié)構(gòu)及連接方式；連桿和曲軸的結(jié)構(gòu)，飛輪的作用；發(fā)動機(jī)的平衡結(jié)構(gòu)。的結(jié)構(gòu)，飛輪的作用；發(fā)動機(jī)的平衡結(jié)構(gòu)。曲軸飛輪組曲軸飛輪組概概 述述機(jī)機(jī) 體體 組組活塞連桿組活塞連桿組平衡機(jī)構(gòu)平衡機(jī)構(gòu) 第三章第三章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)14235【第三章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】3.1 3.1 概述概述 曲柄連桿機(jī)構(gòu)是發(fā)動機(jī)實現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的重要工作機(jī)構(gòu)。其功用是把燃?xì)庾饔迷诨钊斆嫔系膲毫D(zhuǎn)變?yōu)榍S的轉(zhuǎn)矩，并向工作機(jī)械輸出機(jī)械能。曲柄連桿機(jī)構(gòu)由機(jī)體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組等組成，參見圖3-1。1活塞 2活塞銷3連桿 4連桿大頭5連桿軸承 6曲軸主軸頸 7連桿軸頸 8曲柄 9平衡重 10連桿蓋軸承11連桿蓋12飛輪 圖3-1 曲柄連桿機(jī)構(gòu)【第三章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】3.2 3.2 機(jī)體組機(jī)體組 機(jī)體組是發(fā)動機(jī)的骨架，是發(fā)動機(jī)各機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)的裝配基體。機(jī)體組主要由氣缸體、氣缸蓋、汽缸蓋罩、氣缸襯墊、氣缸套和油底殼等組成，如圖3-2所示。圖3-2 機(jī)體組【第三章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】一、氣缸體一、氣缸體（材料：高強(qiáng)度灰鑄鐵或鋁合金鑄造）1、根據(jù)氣缸體與油底殼安裝平面的位置不同，通常把氣缸體分為以下三種形式（其強(qiáng)度和剛度逐漸增強(qiáng)，而工藝性逐漸變差）：如圖3-3所示。一般式氣缸體：安裝油底殼的加工面與曲軸旋轉(zhuǎn)中心軸線齊平，多用于中小型發(fā)動機(jī)。龍門式氣缸體：氣缸體安裝油底殼的加工面低于曲軸旋轉(zhuǎn)中心軸線，多用于大中型發(fā)動機(jī) 隧道式氣缸體：主軸承座孔為整體式，裝用滾動軸承，主要用在負(fù)荷較大的柴油機(jī)上。圖3-3 機(jī)體的結(jié)構(gòu)形式【第三章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】2、按照氣缸的排列方式不同，氣缸體還可以分成以下三種形式:如圖3-4所示。直列式：發(fā)動機(jī)各氣缸排成一直列，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，發(fā)動機(jī)的平衡性最好，但發(fā)動機(jī)高度和長度大，多用于六缸以下的發(fā)動機(jī)。例如，一汽紅旗CA7220、寶來、捷達(dá)和大眾波羅等型轎車。V形：發(fā)動機(jī)氣缸排成兩列，左右兩列氣缸中心線的夾角小于180。氣缸體的長度和高度縮短了，剛度增加了；但發(fā)動機(jī)的寬度增加了，且形狀復(fù)雜，加工較困難。多用于6缸以上大功率發(fā)動機(jī)，如奧迪A6、廣州08款雅閣轎車均裝備V6發(fā)動機(jī)。對置式：氣缸排成兩列，左右兩列氣缸中心線的夾角為180。其優(yōu)點(diǎn)是氣缸體的高度小，重心低，總體布置方便，風(fēng)冷效果好，發(fā)動機(jī)平衡性較好，如保時捷2.5L6。圖3-4 機(jī)體的排列形式【第三章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】【第三章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】3、冷卻：為了能夠使氣缸內(nèi)表面在高溫下正常工作，必須對氣缸和氣缸蓋進(jìn)行適當(dāng)?shù)乩鋮s。冷卻方法有兩種，一種是水冷，另一種是風(fēng)冷（圖3-5）。水冷發(fā)動機(jī)的氣缸周圍和氣缸蓋中都加工有冷卻水套，并且氣缸體和氣缸蓋冷卻水套相通，冷卻水在水套內(nèi)不斷循環(huán)，帶走部分熱量，對氣缸和氣缸蓋起冷卻作用。圖3-5 機(jī)體及缸蓋的冷卻【第三章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】二、氣缸套二、氣缸套（材料：耐磨性較好的合金鑄鐵或合金鋼制造）按照氣缸的結(jié)構(gòu)形式，氣缸體還可以分成：無氣缸套氣缸體和有氣缸套氣缸體。無氣缸套氣缸體在強(qiáng)化程度不高的轎車汽油機(jī)中應(yīng)用較廣，如桑塔納1.8L、奧迪100的1.8L、2.2L，夏利1.0L等，特點(diǎn)是缸心距小，結(jié)構(gòu)緊湊。但氣缸磨損后需鏜缸。圖3-6 干缸套和濕缸套1 1、氣缸套分干缸套和濕缸套兩種：、氣缸套分干缸套和濕缸套兩種：干式氣缸套：氣缸套的外表面不直接與冷卻水接觸。優(yōu)點(diǎn)是不易漏氣漏水，缸體結(jié)構(gòu)剛度大，缸心距小，質(zhì)量輕；缺點(diǎn)是冷卻效果較差，溫度分布不均勻，容易發(fā)生局部變形。濕式氣缸套：氣缸套外表面直接與冷卻水接觸。優(yōu)點(diǎn)是氣缸體上沒有封閉的水套，鑄造方便，冷卻效果好，容易拆卸更換；缺點(diǎn)是強(qiáng)度和剛度差，容易漏氣漏水。2 2、缸套定位：、缸套定位：以缸套外表面凸出圓環(huán)帶A和B實現(xiàn)徑向定位，軸向定位是利用缸套上部凸緣與機(jī)體頂部相應(yīng)的支承面C，如圖3-6所示?！镜谌?曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】三、氣缸蓋三、氣缸蓋（材料：灰鑄鐵、合金鑄鐵、鋁合金鑄造）1 1、氣缸蓋結(jié)構(gòu)、氣缸蓋結(jié)構(gòu)（如圖3-7所示）氣缸蓋安裝在氣缸體的上面，從上部密封氣缸并構(gòu)成燃燒室。它經(jīng)常與高溫高壓燃?xì)庀嘟佑|，因此承受很大的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷。水冷發(fā)動機(jī)的氣缸蓋內(nèi)部制有冷卻水套，缸蓋下端面的冷卻水孔與缸體的冷卻水孔相通。利用循環(huán)水來冷卻燃燒室等高溫部分。缸蓋上還裝有進(jìn)、排氣門座，氣門導(dǎo)管孔，用于安裝進(jìn)、排氣門，還有進(jìn)氣通道和排氣通道等。汽油機(jī)的氣缸蓋上加工有安裝火花塞的孔，而柴油機(jī)的氣缸蓋上加工有安裝噴油器的孔。頂置凸輪軸式發(fā)動機(jī)的氣缸蓋上還加工有凸輪軸軸承孔，用以安裝凸輪軸。水冷發(fā)動機(jī)的氣缸蓋有整體式、分塊式和單體式3種結(jié)構(gòu)形式。整體式氣缸蓋：在多缸發(fā)動機(jī)中，全部氣缸共有一個氣缸蓋（多用于缸徑105mm的發(fā)動機(jī)）。分塊式氣缸蓋：每兩缸一蓋或三缸一蓋。單體式氣缸蓋：每缸一蓋（多用于氣缸直徑140mm的發(fā)動機(jī)）風(fēng)冷發(fā)動機(jī)均為單體式氣缸蓋。圖3-7 氣缸蓋進(jìn)氣道接廢氣渦輪增壓器排氣連接管排氣管凸輪軸EGR接口【第三章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】2 2、燃燒室、燃燒室 汽油機(jī)的燃燒室由活塞頂部和氣缸蓋上相應(yīng)的凹坑組成（見圖3-8）。柴油機(jī)的分隔式燃燒室中，主燃燒室在活塞頂部，副燃燒室鑄在氣缸蓋中（見圖3-9）。燃燒室結(jié)構(gòu)對燃燒質(zhì)量和發(fā)動機(jī)性能有重要影響。對燃燒室基本要求有；一是結(jié)構(gòu)緊湊，面容比（燃燒室表面積與其容積之比）小，減少熱損失；二是增大進(jìn)氣門直徑或進(jìn)氣道通過面積，提高充氣效率；三是產(chǎn)生適當(dāng)?shù)臏u流，保證混合氣及時、充分地混合燃燒。此外，汽油機(jī)燃燒室還應(yīng)保證火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x短，防止發(fā)生不正常燃燒（如爆震）。柴油機(jī)燃燒室形狀還應(yīng)與燃油噴射、空氣渦流運(yùn)動進(jìn)行良好的配合。圖3-8 典型的汽油機(jī)燃燒室【第三章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】四、氣缸墊四、氣缸墊 氣缸墊裝在氣缸蓋和氣缸體之間，功用是保證氣缸蓋與氣缸體接觸面的密封，防止漏氣，水和漏油，見圖3-10。對氣缸墊的要求：1、要有足夠強(qiáng)度，在高溫高壓燃?xì)庾饔孟虏灰讚p壞。2、耐熱和耐腐蝕，不燒損不變質(zhì)。3、具有一定的彈性，能補(bǔ)償接合面的表面粗糙度、不平度以及發(fā)動機(jī)工作時反復(fù)出現(xiàn)的變形。4、拆裝方便，能重復(fù)使用，壽命長。圖3-9 柴油機(jī)分隔式燃燒室【第三章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】按所用材料的不同，氣缸墊可分為金屬-石棉襯墊、金屬-復(fù)合材料襯墊和全金屬襯墊。近年來，我國正在試驗用膨脹石墨作為氣缸墊材料，國外一些發(fā)動機(jī)開始使用耐熱密封膠取代傳統(tǒng)的氣缸墊，但要求氣缸蓋和氣缸體的接合面有較高的加工精度。安裝氣缸墊時，首先要檢查氣缸墊的質(zhì)量和完好程度，所有氣缸墊上的孔要和氣缸體上的孔對齊；同時應(yīng)注意把光滑的一面朝向氣缸體，否則容易被氣體沖壞。圖3-10 氣缸墊五、氣缸蓋螺栓五、氣缸蓋螺栓 氣缸蓋和氣缸體用缸蓋螺栓連接，缸蓋螺栓為標(biāo)準(zhǔn)件。擰緊螺栓時，必須按由中央對稱地向四周擴(kuò)散的順序分23次進(jìn)行，最后一次使用扭力扳手按工序規(guī)定的擰緊力矩值擰緊，以免損壞氣缸墊，使氣缸蓋變形而發(fā)生漏水現(xiàn)象。擰松與擰緊順序相反。如果氣缸蓋由鋁合金制成，則最后必須在發(fā)動機(jī)冷的狀態(tài)下擰緊，這樣熱機(jī)狀態(tài)可以增加密封的可靠性?！镜谌?曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】六、曲軸箱和油底殼六、曲軸箱和油底殼 氣缸體下部用來安裝曲軸的部位稱為曲軸箱，曲軸箱分上曲軸箱和下曲軸箱。上曲軸箱與氣缸體鑄成一體，下曲軸箱用來貯存潤滑油，并封閉上曲軸箱，故又稱為油底殼（見圖3-11）。油底殼受力很小，一般采用薄鋼板沖壓而成，其形狀取決于發(fā)動機(jī)的總體布置和機(jī)油的容量。油底殼內(nèi)裝有穩(wěn)油擋板，以防止汽車顛動時油面波動過大。油底殼底部還裝有放油螺塞，通常放油螺塞上裝有永久磁鐵，以吸附潤滑油中的金屬屑，減少發(fā)動機(jī)的磨損。在上下曲軸箱接合面之間裝有襯墊，防止?jié)櫥托孤?。圖3-11 油底殼七、發(fā)動機(jī)的支撐七、發(fā)動機(jī)的支撐 發(fā)動機(jī)一般采用三點(diǎn)支承和四點(diǎn)支承兩種方式，通過機(jī)體和飛輪殼或變速器殼體上的支承支撐在車架上。為消除汽車行駛中車架的扭轉(zhuǎn)變形對發(fā)動機(jī)的影響，發(fā)動機(jī)在車架上的支承是彈性的，這樣也能減少發(fā)動機(jī)傳給底盤和乘員的振動和噪聲。為防止汽車制動或加速時由于彈性元件變形而產(chǎn)生發(fā)動機(jī)的縱向位移，一般還設(shè)縱向拉桿，縱向拉桿的一端與車架縱梁相連，另一端與發(fā)動機(jī)連接，兩端連接處有橡膠墊?！镜谌?曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】3.3 3.3 活塞連桿組活塞連桿組 活塞連桿組由活塞、活塞環(huán)、活塞銷和連桿等組成活塞連桿組由活塞、活塞環(huán)、活塞銷和連桿等組成，如圖3-12所示。圖3-12 活塞連桿組結(jié)構(gòu)及裝配【第三章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】圖3-13 活塞結(jié)構(gòu)汽油機(jī)一般采用共晶(亞/過)鋁硅合金，采用鑄造、鍛造和液態(tài)模鍛；柴油機(jī)一般采用鑄鐵或耐熱合金鋼。2 2、活塞結(jié)構(gòu)：、活塞結(jié)構(gòu)：活塞由活塞頂部、活塞頭部（環(huán)槽部）和裙部三部分組成，如圖3-13所示。一、活塞一、活塞1 1、活塞的工作條件及材料：、活塞的工作條件及材料：活塞在高溫、高壓、高速、潤滑不良的條件下工作，條件十分惡劣，要承受很大的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力。活塞在氣缸內(nèi)高速往復(fù)運(yùn)動（平均速度：汽油機(jī)18m/s，柴油機(jī)13 m/s左右），與缸套之間有很大的摩擦力，工作時直接接觸周期變化的高溫（最高達(dá)2500K以上）、高壓（最高達(dá)15MPa)燃?xì)?，且承受很的往?fù)慣性力。要求：(1)要有足夠的剛度和強(qiáng)度，傳力可靠；(2)導(dǎo)熱性能好，要耐高壓、耐高溫、耐磨損 (3)質(zhì)量小，重量輕，盡可能地減小往復(fù)慣性力?！镜谌?曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】（1 1）活塞頂部：）活塞頂部：活塞頂部承受氣體壓力，它是燃燒室的組成部分，其形狀、位置、大小都和燃燒室的具體形式有關(guān)，都是為滿足可燃混合氣形成和燃燒的要求，其頂部形狀可分為四大類，平頂活塞、凸頂活塞、凹頂活塞和成型頂活塞，如圖3-14所示。平頂活塞：頂部是一個平面，結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，受熱面積小，頂部應(yīng)力分布較為均勻，一 般用在汽油機(jī)上。柴油機(jī)很少采用。凸頂活塞：頂部凸起呈球頂形，其頂部強(qiáng)度高，起導(dǎo)向作用，有利于改善換氣過程，二行程汽油機(jī)常采用凸頂活塞。凹頂活塞：頂部呈凹陷形，凹坑的形狀和位置必須有利于可燃混合氣的燃燒，有雙渦流凹坑、球形凹坑、U形凹坑等等。一般用在柴油機(jī)上，汽油機(jī)很少采用。成型頂活塞：主要用于分層稀薄燃燒的缸內(nèi)直噴式汽油機(jī)，如三菱的GDI和大眾的FSI汽油機(jī)圖3-14 活塞頂形狀【第三章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】（2 2）活塞頭部）活塞頭部（環(huán)槽部）：是活塞環(huán)槽以上的部分。傳力、密封、導(dǎo)熱作用：承受氣體壓力，并傳給連桿。與活塞環(huán)一起實現(xiàn)氣缸的密封，防止可燃混合氣漏到曲軸箱內(nèi)或機(jī)油竄到燃燒室中。將活塞頂部所吸收熱量的7080%通過活塞環(huán)傳遞給汽缸壁。它有數(shù)道環(huán)槽，用以安裝活塞環(huán)，起密封作用，又稱為防漏部。柴油機(jī)壓縮比高，一般有四道環(huán)槽，上部三道安裝氣環(huán)，下部安裝油環(huán)。汽油機(jī)一般有三道環(huán)槽，其中有兩道氣環(huán)槽和一道油環(huán)槽，在油環(huán)槽底面上鉆有許多徑向小孔，使被油環(huán)從氣缸壁上刮下的機(jī)油經(jīng)過這些小孔流回油底殼。第一道環(huán)槽工作條件最惡劣，一般應(yīng)離頂部較遠(yuǎn)些（一般開隔熱槽）。注：應(yīng)盡可能降低活塞高度，以提高活塞運(yùn)行速度降低慣性力。故在滿足基本要求的情況下，盡量減少活塞環(huán)數(shù)，如汽油機(jī)采用一道氣環(huán)和一道油環(huán)；柴油機(jī)采用兩道氣環(huán)和一道油環(huán)?！镜谌?曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】圖3-15 裙部側(cè)壓力（3 3）活塞裙部：）活塞裙部：活塞頭部以下的部分為活塞裙部。裙部的形狀應(yīng)該保證活塞在氣缸內(nèi)得到良好的導(dǎo)向?qū)?，氣缸與活塞之間在任何工況下都應(yīng)保持均勻的、適宜的間隙。間隙過大，活塞敲缸；間隙過小，活塞可能被氣缸卡住。此外，裙部應(yīng)有足夠的實際承壓面積，以承受側(cè)向力?；钊共砍惺芘蛎泜?cè)向力的一面稱主推力面，承受壓縮側(cè)向力的一面稱次推力面，如圖3-15所示。現(xiàn)代發(fā)動機(jī)活塞裙部有3種類型，即全裙式、半拖板式和拖板式。裙部的基本形狀為薄壁圓筒，裙部完整的稱為全裙式活塞。在保證裙部有足夠承壓面積的條件下，將不受側(cè)向力作用的兩側(cè)（沿銷座孔軸線方向）裙部完全去掉或部分去掉的活塞為拖板式或半拖板式活塞?，F(xiàn)代轎車發(fā)動機(jī)廣泛采用拖板式或半拖板式活塞。拖板式活塞的質(zhì)量小，裙部具有一定的彈性，運(yùn)動中不會與曲軸平衡塊產(chǎn)生干涉，這樣能減短連桿長度，降低發(fā)動機(jī)高度。對于一些重型發(fā)動機(jī)，為保證活塞的強(qiáng)度，一般采用全裙式活塞。圖3-16 半拖板和拖板式活塞【第三章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】發(fā)動機(jī)工作時，活塞銷座孔位置的金屬量多，受熱后產(chǎn)生的膨脹量最大，由此會引起活塞變形（圖3-17a）；在側(cè)壓力作用下會發(fā)生擠壓變形（圖3-17b）；活塞在缸內(nèi)氣體壓力作用下，會發(fā)生彎曲變形（圖3-17c）。上述變形的綜合結(jié)果，使得活塞裙部斷面變成長軸在活塞銷方向上的橢圓（3-17d）。此外，活塞沿高度方向的溫度很不均勻，活塞的溫度是上部高、下部低，膨脹量也相應(yīng)是上部大、下部小。3 3、活塞工作時的變形、活塞工作時的變形圖3-17 活塞裙部變形4 4、對應(yīng)變形的結(jié)構(gòu)措施、對應(yīng)變形的結(jié)構(gòu)措施（1）在制作時將活塞裙部的橫斷面加工成橢圓形，橢圓的長軸與活塞銷孔軸線垂直，如圖3-18所示。（2）把活塞制成上小下大的階梯形、錐形，如圖3-19所示?！镜谌?曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】（3）活塞群部開槽（圖3-20）為了減小活塞裙部的受熱量，通常在裙部開橫向的隔熱槽，為了補(bǔ)償裙部受熱后的變形量，裙部開有縱向的膨脹槽。槽的形狀有“T”形或“”形槽。橫槽一般開在最下一道環(huán)槽的下面，裙部上邊緣銷座的兩側(cè)(也有開在油環(huán)槽之中的)，以減小頭部熱量向裙部傳遞，故稱為隔熱槽。豎槽會使裙部具有一定的彈性，從而使活塞裝配時與氣缸間具有盡可能小的間隙，而在熱態(tài)時又具有補(bǔ)償作用，不致造成活塞在氣缸中卡死，故將豎槽稱為膨脹槽。裙部開豎槽后，會使其開槽的一側(cè)剛度變小，在裝配時應(yīng)使其位于作功行程中承受側(cè)壓力較小的一側(cè)。柴油機(jī)活塞受力大，裙部一般不開槽。圖3-19 階梯形和錐形活塞圖3-20 活塞裙部開槽圖3-18 活塞橢圓結(jié)構(gòu)【第三章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】（4）采用雙金屬活塞（圖3-21）在活塞裙部或銷座內(nèi)嵌入鋼片，限制活塞的變形量。這是國內(nèi)外廣泛采用的一種措施。雙金屬活塞由于結(jié)構(gòu)和作用原理不同，可分為恒范鋼片式、自動調(diào)節(jié)式和筒形鋼片式等。圖3-21 雙金屬活塞（a）恒范鋼片活塞（b）自動調(diào)節(jié)式活塞（c）鑲筒形鋼片活塞【第三章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】5 5、活塞的冷卻、活塞的冷卻 高強(qiáng)化發(fā)動機(jī)尤其是活塞頂上有燃燒室凹坑的柴油機(jī)，為了減輕活塞頂部和頭部的熱負(fù)荷而采用油冷活賽。用機(jī)油冷卻活塞的方法有：(1)自由噴射冷卻法：從連桿小頭上的噴油孔或從安裝在機(jī)體上的噴油嘴向活塞頂內(nèi)壁噴射機(jī)油，如圖3-22a、b.(2)振蕩冷卻法：從連桿小頭上的噴油孔將機(jī)油噴入活塞內(nèi)壁的環(huán)形油槽中，由于活塞的運(yùn)動使機(jī)油在槽中產(chǎn)生振蕩而冷卻活塞，如圖3-22c。(3)強(qiáng)制冷卻法：在活塞頭部鑄出冷卻油道或鑄入冷卻油管，使機(jī)油在其中強(qiáng)制流動以冷卻活塞。強(qiáng)制冷卻法廣為增壓發(fā)動機(jī)所采用，如圖3-22d.。圖3-22 活塞冷卻【第三章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】6 6、活塞銷座、活塞銷座 將活塞頂部氣壓力通過活塞銷座傳遞給活塞銷，然后再傳遞到連桿和曲軸。有的高速汽油機(jī)上，活塞銷孔中心線是偏離活塞中心線平面的（圖3-23），向作功行程中受主側(cè)壓力的一方偏移了12mm。這種結(jié)構(gòu)可使活塞在從壓縮行程到作功行程中較為柔和地從壓向氣缸的一面過渡到壓向氣缸的另一面，以減小敲缸的聲音。在安裝時，這種活塞銷偏置的方向不能裝反，否則換向敲擊力會增大，使裙部受損。（a）對中布置 （b）偏置 圖3-23 活塞銷對中和偏置時的工作情況【第三章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】二、活塞環(huán)二、活塞環(huán) 活塞環(huán)是具有彈性的開口環(huán)，有氣環(huán)和油環(huán)之分(圖3-24)。1 1、氣環(huán)、氣環(huán) 作用：密封和導(dǎo)熱 工作條件：活塞環(huán)在高溫、高壓、高速和潤滑極其困難的條件下工作，尤其是第一道環(huán)最為困難，活塞環(huán)是發(fā)動機(jī)上使用壽命最短的零件。材料：要求活塞環(huán)彈性好，強(qiáng)度高、耐磨損。一般用優(yōu)質(zhì)鑄鐵、球墨鑄鐵和合金鑄鐵。第一道活塞環(huán)外圈面通常進(jìn)行鍍鉻或噴鉬處理。其他各道活塞環(huán)大都采用鍍錫或磷化處理。氣環(huán)密封原理氣環(huán)密封原理（圖3-25）氣環(huán)在自由狀態(tài)下不是正圓形，外徑略大于氣缸直徑。隨活塞裝入氣缸后，在自身彈力作用下緊貼氣缸壁，形成第一密封面，使缸內(nèi)高壓氣體不能從氣環(huán)外圓面與氣缸壁之間通過。不過，高壓氣體還會竄入氣環(huán)的側(cè)隙和背隙，參看圖3-25。竄入側(cè)隙的氣體會使氣環(huán)下側(cè)面與環(huán)槽的下側(cè)面緊貼，形成第二密封面，使氣環(huán)密封性能顯著提高。竄入背隙的氣體，產(chǎn)生背壓力，作用在氣環(huán)的背面，大大加強(qiáng)了第一密封面的密封作用。這時漏氣的唯一通道就是氣環(huán)的開口間隙。因此，一般將幾道氣環(huán)的切口相互錯開而形成“迷宮式”封氣裝置，就能對氣缸中的高壓燃?xì)膺M(jìn)行有效密封。圖3-24 活塞環(huán)圖3-25 氣環(huán)密封面【第三章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】氣環(huán)的斷面形狀 氣環(huán)的斷面形狀多種多樣，根據(jù)發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和強(qiáng)化程度，選擇不同斷面形狀的氣環(huán)組合，可以得到最好的密封效果和使用性能。常見的氣環(huán)斷面形狀如圖3-27。矩形環(huán)：產(chǎn)生泵油作用 扭曲環(huán)：可防止泵油作用，常用于二、三到氣環(huán) 錐形環(huán)：用于高速發(fā)動機(jī)的二、三到氣環(huán) 梯形環(huán)：用于柴油機(jī)的第一道氣環(huán) 桶面環(huán)：用在高速、大負(fù)荷強(qiáng)化柴油機(jī)第一道氣環(huán)圖3-26 氣環(huán)開口形狀（圖3-26）開口形狀對漏氣量有一定影響。直開口工藝性好，但密封性差；階梯形開口密封性好，工藝性差；斜開口的密封性和工藝性介于前兩種開口之間，斜角一般為30或45。切口間隙 0.25-0.8mm（第一道氣環(huán)溫度最高，故切口間隙值最大）。過大，漏氣嚴(yán)重；過小，受熱膨脹后可能卡死或折斷?！镜谌?曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】圖圖3-273-27【第三章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】【第三章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】頂岸環(huán)：斷面為“L”形。因為頂岸環(huán)距活塞頂面近，作功行程時，燃?xì)鈮毫δ苎杆僮饔糜诃h(huán)的上側(cè)面和內(nèi)圓面，使環(huán)的下側(cè)面與環(huán)槽的下側(cè)面、外圓面與氣缸壁面貼緊，有利于密封；由于同樣的原因，頂岸環(huán)可以減少汽車尾氣HC的排放量。【第三章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】2 2、油環(huán)、油環(huán)（圖3-28）（1）作用：涂油和刮油（2）類型：整體式和組合式（3）材料：合金鑄鐵 組合式油環(huán) 1-鋼片；2-襯簧；3-徑向襯簧；4-軸向襯簧；5-活塞 整體式油環(huán) 1-槽；2-回油孔 圖3-28 油 環(huán)【第三章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】三、活塞銷及卡環(huán)三、活塞銷及卡環(huán)1 1、作用：、作用：連接活塞和連桿，并傳遞活塞的力給連桿。2 2、結(jié)構(gòu)：、結(jié)構(gòu)：用低碳鋼或低碳合金鋼制成的厚壁管狀體（圖3-29）。3 3、連接方式、連接方式 （1）全浮式：在發(fā)動機(jī)正常工作溫度下，活塞銷在連桿小頭孔和活塞銷座孔中都能轉(zhuǎn)動。（2）半浮式：銷與銷座孔和連桿小頭兩處，一處固定，一處浮動（一般固定連桿小頭）。圖3-29 活塞銷卡環(huán)：對活塞銷進(jìn)行軸向定位【第三章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】四、連桿四、連桿1 1、組成：、組成：連桿小頭、桿身、連桿大頭（包括連桿蓋），如圖3-30所示。2 2、功能：、功能：連接活塞與曲軸。連桿小頭通過活塞銷與活塞相連，連桿大頭與曲軸的連桿軸頸相連。并把活塞承受的氣體壓力傳給曲軸，使活塞的往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。3 3、工作條件：、工作條件：連桿工作時，承受活塞頂部氣體壓力和慣性力的作用，而這些力的大小和方向都是周期性變化的。因此，連桿受到的是壓縮、拉伸和彎曲等交變載荷。4 4、材料：、材料：要求強(qiáng)度高、剛度好、抗疲勞強(qiáng)度高且柔韌性好。一般用中碳鋼或中碳合金鋼，如45、40Cr、42CrMo或40MnB等模鍛或輥鍛而成。連桿螺栓通常用優(yōu)質(zhì)合金鋼40Cr或35CrMo制造。一般均經(jīng)噴丸處理以提高連桿組零件的強(qiáng)度。圖3-30 連 桿又稱連桿蓋【第三章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】5 5、連桿大頭剖分形式：、連桿大頭剖分形式：平切口：結(jié)合面與連桿軸線垂直的為平切口連桿。汽油機(jī)均采用平切口 斜切口：結(jié)合面與連桿軸線成3060夾角的為斜切口連桿。柴油機(jī)連桿既有平切口的也有斜切口的。一般柴油機(jī)由于曲柄銷直徑較大，因此連桿大頭的外形尺寸相應(yīng)較大，欲在拆卸時能從氣缸上端取出連桿體，必須采用斜切口連桿。斜切口連桿常用的定位方法：止口定位、套筒定位、鋸齒定位，如圖3-31所示。6 6、V V型發(fā)動機(jī)連桿：型發(fā)動機(jī)連桿：如圖3-32所示。并列連桿 叉形連桿 主副連桿圖3-31 斜切口連桿大頭的定位方式圖3-32 V型發(fā)動機(jī)連桿【第三章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】五、連桿軸瓦（上瓦和下瓦）：五、連桿軸瓦（上瓦和下瓦）：如右圖3-33所示。為了減小摩擦阻力和曲軸連桿軸頸的磨損，連桿大頭孔內(nèi)裝有瓦片式滑動軸承，簡稱連桿軸瓦。軸瓦分上、下兩個半片，目前多采用薄壁鋼背軸瓦，在其內(nèi)表面澆鑄有耐磨合金層4。耐磨合金層具有質(zhì)軟，容易保持油膜，磨合性好，摩擦阻力小，不易磨損等特點(diǎn)。耐磨合金常采用的有巴氏合金，銅鋁合金，高錫鋁合金。連桿軸瓦的背面1有很高的光潔度。半個軸瓦在自由狀態(tài)下不是半圓形，當(dāng)它們裝入連桿大頭孔內(nèi)時，由于過盈，故能均勻地緊貼在大頭孔壁上，具有很好的承受載荷和導(dǎo)熱的能力，并可以提高工作可靠性和延長使用壽命。為防止連桿軸瓦轉(zhuǎn)動或軸向移動，在兩個連桿軸瓦的剖分面上分別沖出兩個定位凸鍵3。在連桿軸瓦內(nèi)表面上還加工有油槽2，用于儲存潤滑油，保證可靠潤滑。圖3-33 連桿軸瓦【第三章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】3.4 3.4 曲軸飛輪組曲軸飛輪組 主要由曲軸、皮帶輪、曲軸正時齒輪、扭轉(zhuǎn)減振器和飛輪曲軸、皮帶輪、曲軸正時齒輪、扭轉(zhuǎn)減振器和飛輪等組成，如圖3-34所示。圖3-34 曲軸飛輪組【第三章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】2 2、材料：、材料：要求疲勞強(qiáng)度、沖擊韌性和耐磨性好。一般用中碳鋼或鎳鉻、鉻鉬、鉻釩等合金鋼模鍛，如45、40Cr、35Mn2或高強(qiáng)度球墨鑄鐵鑄成。主軸頸、曲柄銷表面進(jìn)行高頻淬火或氮化處理，曲柄銷與曲柄臂的過渡圓角出采用滾壓噴丸等硬化處理?，F(xiàn)代汽車發(fā)動機(jī)廣泛采用球墨鑄鐵曲軸，如CA488-3、奧迪100、捷達(dá)EA827、TJ376Q、富康TU和切諾基等汽油機(jī)，以及6120、6135Q、YC6105Q等柴油機(jī)均采用球墨鑄鐵曲軸。球墨鑄鐵價格便宜，耐磨性能好，軸頸不需硬化處理，同時金屬消耗量少，機(jī)械加工量也少。一、曲軸一、曲軸1、作用：、作用：曲軸的功用是把活塞連桿組傳來的氣體壓力轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)矩，一部分通過汽車傳動系驅(qū)動汽車行駛，另一部分驅(qū)動發(fā)動機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)以及其他輔助裝置?！镜谌?曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】3 3、組成、組成:前端、后端、曲拐（由主軸頸2、曲柄3、曲柄銷4又稱連桿軸頸組成）和平衡重等(見圖3-35)。曲拐的數(shù)目取決于發(fā)動機(jī)的氣缸數(shù)和排列方式。直列式發(fā)動機(jī)的曲拐數(shù)等于氣缸數(shù)；V形發(fā)動機(jī)的曲拐數(shù)等于氣缸數(shù)的一半。1曲軸前端；2主軸徑；3曲柄；4曲柄銷；5平衡重；6曲軸后端；7單元曲拐圖3-35 曲軸各部名稱曲軸有整體式和組合式之分。整體式：一般采用滑動軸承組合式：一般采用滾動軸承，且與隧道式氣缸體配合。（1）前端：）前端：前端軸是第一道主軸頸之前的部分，通過鍵槽和螺栓安裝驅(qū)動配氣凸輪軸的正時齒輪、驅(qū)動風(fēng)扇和水泵的帶輪、擋油盤、橡膠油封以及止推片等。有的轎車發(fā)動機(jī)上，前端軸上裝有減振器以減少曲軸扭振。中小型發(fā)動機(jī)的曲軸前端裝有起動爪。（2 2）曲拐：）曲拐：由主軸頸2、曲柄3、曲柄銷4又稱連桿軸頸組成。根據(jù)主軸頸的數(shù)目，曲軸可分為全支承曲軸和非全支承曲軸，見圖3-36?！镜谌?曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】全支承曲軸：曲軸的主軸頸數(shù)比氣缸數(shù)目多一個，即每一個連桿軸頸兩邊都有一個主軸頸。如六缸發(fā)動機(jī)全支承曲軸有七個主軸頸。四缸發(fā)動機(jī)全支承曲軸有五個主軸頸。這種支承，曲軸的強(qiáng)度和剛度都比較好，并且減輕了主軸承載荷，減小了磨損。柴油機(jī)和大部分汽油機(jī)多采用這種形式。非全支承曲軸：曲軸的主軸頸數(shù)比氣缸數(shù)目少或與氣缸數(shù)目相等。這種支承方式叫非全支承曲軸，雖然這種支承的主軸承載荷較大，但縮短了曲軸的總長度，使發(fā)動機(jī)的總體長度有所減小。有些汽油機(jī)，承受載荷較小可以采用這種曲軸型式。圖3-36 曲軸的支承（3）曲軸軸承（主軸瓦）：）曲軸軸承（主軸瓦）：有上、下瓦。由瓦背和合金層組成，用定位舌定位。瓦背用低碳鋼制，合金層有錫基和鉛基白合金（汽油機(jī)），銅基、鋁銻鎂和鋁錫合金（柴油機(jī)）。（結(jié)構(gòu)見連桿軸瓦）（4）平衡重：）平衡重：平衡發(fā)動機(jī)不平衡的離心力和離心力矩，有時還用來平衡一部分往復(fù)慣性力。（5 5）后端軸：）后端軸：曲軸后端是指最后一道主軸頸之后的部分，一般在其后端為安裝飛輪的曲軸凸緣盤?！镜谌?曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】4 4、常見的曲拐排列與發(fā)火順序、常見的曲拐排列與發(fā)火順序：如圖3-37布置原則：1.使連續(xù)作功的兩缸相距盡可能遠(yuǎn)，以減輕主軸承的載荷；同時避免進(jìn)氣過程中可 能發(fā)生的搶氣現(xiàn)象。2.發(fā)火間隔應(yīng)力求均勻，以保證發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。如：三缸機(jī)(單列)：三個曲拐互成120夾角，發(fā)火間隔為720/3=240,發(fā)火順序為1-2-3 四缸機(jī)(單列)：四曲拐布置在同一平面,發(fā)火間隔720/4=180,發(fā)火順序1-3-4-2/1-2-4-3 五缸機(jī)(單列)：五個曲拐沿圓周均勻布置在五個平面內(nèi),各平面夾角為72,發(fā)火間隔為 720/5=144,發(fā)火順序為1-2-4-5-3 六缸機(jī)(單列)：六個曲拐分別布置在三個平面內(nèi),各平面夾角為120,發(fā)火間隔為 720/6=120,發(fā)火順序為1-5-3-6-2-4 六缸機(jī)(V型)：曲拐布置和單列三缸機(jī)相同,三個曲拐互成120夾角,V型夾角為90,采用交替 式發(fā)火,發(fā)火順序為1-4-2-5-3-6 八缸機(jī)(V型)：V型夾角為90,發(fā)火間隔720/8=90,四個曲拐可布置在同一平面,采用交替式 發(fā)火,發(fā)火順序為1-8-3-6-4-5-2-7或1-5-3-7-4-8-2-6；四個曲拐也可布置在 互相錯開90的平面內(nèi)(空間曲拐布置),發(fā)火順序為1-5-4-2-6-3-7-8等【第三章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】圖3-37 曲拐布置形式【第三章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】5 5、曲軸前、后端密封、曲軸前、后端密封（圖3-38）（1）曲軸前端的密封：借助甩油盤和橡膠油封實現(xiàn)密封。發(fā)動機(jī)工作時，落在甩油盤上的機(jī)油，在離心力的作用下被甩到定時傳動室蓋的內(nèi)壁上，再沿壁面流回油底殼。即使有少量機(jī)油落到甩油盤前面的曲軸上，也會被裝在定時傳動室蓋上的自緊式橡膠油封擋住。（2）曲軸后端的密封：由于近年來橡膠油封的耐油、耐熱和耐老化性能的提高，在現(xiàn)代汽車發(fā)動機(jī)上曲軸后端的密封越來越多地采用與曲軸前端一樣的自緊式橡膠油封。自緊式油封由金屬保持架、氟橡膠密封環(huán)和拉緊彈簧構(gòu)成。圖3-38 曲軸前后端密封【第三章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】回油螺紋:是在曲軸后端加工出的矩形或梯形右螺紋，其螺旋的方向應(yīng)為右旋。當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)時，進(jìn)入回油螺紋槽內(nèi)的機(jī)油被曲軸帶動旋轉(zhuǎn)，并受到密封填料的磨擦阻力Fr。Fr可分解為平行于螺紋的分力Fr1和垂直于螺紋的分力Fr2。機(jī)油在Fr1的作用下沿著螺紋槽被推送向前，流回油底殼。許多國產(chǎn)汽車發(fā)動機(jī)如BJ492Q、SH680Q和EQ6100-1等均采用圖3-39所示的回油螺紋密封結(jié)構(gòu)。圖3-39 回油螺紋密封原理【第三章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】6 6、曲軸的軸向定位：、曲軸的軸向定位：曲軸的軸向定位可通過翻邊軸瓦、半圓環(huán)止推片和止推軸承環(huán)等止推裝置實現(xiàn)，見圖3-40。汽車行駛時由于踩踏離合器而對曲軸施加軸向推力，使曲軸發(fā)生軸向竄動，竄動過大將影響活塞連桿組的正常運(yùn)動和其它機(jī)件的正常工作。因此曲軸必須有軸向定位裝置。但為了保證曲軸在受熱膨脹時有一定的自由伸長量，所以曲軸上只能有一處軸向定位。圖3-40 曲軸的軸向定位二、曲軸扭振二、曲軸扭振 (扭振減振器常放在扭振振幅最大的曲軸自由端)曲軸是一種扭轉(zhuǎn)彈性系統(tǒng)，其本身具有一定的自振頻率。在發(fā)動機(jī)工作過程中，經(jīng)連桿傳給連桿軸頸的作用力的大小和方向都是周期性變化的，所以曲軸各個曲拐的旋轉(zhuǎn)速度也是忽快忽慢呈周期性變化。安裝在曲軸后端的飛輪轉(zhuǎn)動慣量最大，可以認(rèn)為是勻速旋轉(zhuǎn)，由此造成曲軸各曲拐相對于飛輪就會發(fā)生大小和方向作周期性變化的相對扭轉(zhuǎn)振動，這種現(xiàn)象稱之為曲軸的扭轉(zhuǎn)振動?！镜谌?曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】一般低速發(fā)動機(jī)不易達(dá)到臨界轉(zhuǎn)速。但曲軸剛度小、旋轉(zhuǎn)質(zhì)量大、缸數(shù)多及轉(zhuǎn)速高的發(fā)動機(jī)，由于自振頻率低，強(qiáng)迫振動頻率高，容易達(dá)到臨界轉(zhuǎn)速而發(fā)生強(qiáng)烈的共振。當(dāng)振動強(qiáng)烈時甚至?xí)嗲S。為防止曲軸在工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)出現(xiàn)過大的扭振，發(fā)動機(jī)上常裝有曲軸扭轉(zhuǎn)減振器。扭轉(zhuǎn)減振器的功用就是吸收曲軸扭轉(zhuǎn)振動的能量，消減扭轉(zhuǎn)振動，避免發(fā)生強(qiáng)烈的共振及其引起的嚴(yán)重惡果。常用的有橡膠減振器和硅油（粘性）減振器。1.1.橡膠扭轉(zhuǎn)減振器橡膠扭轉(zhuǎn)減振器 減振器殼體與曲軸連接，減振器殼體與扭轉(zhuǎn)振動慣性質(zhì)量粘結(jié)在硫化橡膠層上（圖3-41a）。當(dāng)曲軸發(fā)生扭轉(zhuǎn)振動時，減振器殼體與曲軸一起振動，但轉(zhuǎn)動慣量較大的慣性質(zhì)量的振動滯后于減振器殼體的振動，因而在兩者之間產(chǎn)生相對運(yùn)動，使橡膠層來回揉搓，振動能量被橡膠的內(nèi)摩擦阻尼吸收，使曲軸的扭振得以消減，避免曲軸產(chǎn)生共振。圖3-41b所示為帶輪與扭轉(zhuǎn)減振器的組合件，類似的結(jié)構(gòu)用于東風(fēng)EQ6100-1和YC6105QC等型發(fā)動機(jī)上。圖3-41c所示為復(fù)合慣性質(zhì)量減振器，它是在原扭轉(zhuǎn)減振器的基礎(chǔ)上，軸向增加了一個橡膠減振器，由此既能消減曲軸的扭轉(zhuǎn)振動振幅，又能消減曲軸的彎曲振動振幅。(a)橡膠扭轉(zhuǎn)減振器(b)帶輪-橡膠扭轉(zhuǎn)減振器(c)復(fù)合慣性質(zhì)量減振1-減振器殼體；2-硫化橡膠層；3-扭轉(zhuǎn)振動慣性質(zhì)量；4-帶輪轂；5-帶輪；6-緊固螺栓；7-彎曲振動慣性質(zhì)量圖3-41 橡膠扭轉(zhuǎn)減振器【第三章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】2.2.硅油扭轉(zhuǎn)減振器硅油扭轉(zhuǎn)減振器 由鋼板沖壓而成的減振器殼體與曲軸連接。側(cè)蓋與減振器殼體組成封閉腔，其中滑套著扭轉(zhuǎn)振動慣性質(zhì)量。慣性質(zhì)量與封閉腔之間留有一定的間隙，里面充滿高粘度硅油（圖3-42a）。其減振原理同橡膠扭轉(zhuǎn)減振器一樣，不同之處在于，硅油扭轉(zhuǎn)減振器是通過硅油的內(nèi)摩擦阻尼吸收曲軸的振動能量，使扭振消除或減輕。3.硅油-橡膠扭轉(zhuǎn)減振器 硅油-橡膠扭轉(zhuǎn)減振器的封閉腔內(nèi)注滿高粘度硅油，減振器中的橡膠環(huán)6（圖3-42b）主要作為彈性體，用來密封硅油和支撐慣性質(zhì)量1。這種減振器集中了硅油扭轉(zhuǎn)減振器和橡膠扭轉(zhuǎn)減振器二者的優(yōu)點(diǎn)。（a）(b)(a)硅油減振器 (b)硅油-橡膠減振器1扭轉(zhuǎn)振動慣性質(zhì)量 2減振器殼體 3側(cè)蓋 4注油螺塞 5襯套 6橡膠環(huán)圖3-42 硅油及硅油-橡膠扭轉(zhuǎn)減振器 三、飛輪三、飛輪功用：蓄能和供能，起動，上止點(diǎn)標(biāo)記材料:鑄鐵、鑄鋼或球墨鑄鐵圖3-43 飛輪【第三章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】3.5 3.5 平衡機(jī)構(gòu)平衡機(jī)構(gòu) 現(xiàn)代轎車特別重視乘坐的舒適性和噪聲水平，為此必須將引起汽車振動和噪聲的發(fā)動機(jī)不平衡力及不平衡力矩減小到最低限度。在曲軸的曲柄臂上設(shè)置的平衡重只能平衡旋轉(zhuǎn)慣性力及其力矩，而往復(fù)慣性力及其力矩的平衡則需采用專門的平衡機(jī)構(gòu)。當(dāng)發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)速一定時，一階往復(fù)慣性力與曲軸轉(zhuǎn)角的余弦成正比，二階往復(fù)慣性力與二倍曲軸轉(zhuǎn)角的余弦成正比。發(fā)動機(jī)往復(fù)慣性力的平衡狀況與氣缸數(shù)、氣缸排列形式及曲拐布置形式等因素有關(guān)。現(xiàn)代中級和普及型轎車普遍采用四沖程直列四缸發(fā)動機(jī)。平面曲軸的四缸發(fā)動機(jī)的一階往復(fù)慣性力、一階往復(fù)慣性力矩和二階往復(fù)慣性力矩都平衡，惟二階往復(fù)慣性力不平衡。為了平衡二階往復(fù)慣性力需采用雙軸平衡機(jī)構(gòu)。兩根平衡軸與曲軸平行且與氣缸中心線等距，旋轉(zhuǎn)方向相反，轉(zhuǎn)速相同，都為曲軸轉(zhuǎn)速的二倍。兩根軸上都裝有質(zhì)量相同的平衡重，其旋轉(zhuǎn)慣性力在垂直于氣缸中心線方向的分力互相抵消，在平行于氣缸中心線方向的分力則合成為沿氣缸中心線方向作用的力，與 FjII 大小相等，方向相反，從而使 FjII 得到平衡。圖3-44 作用在曲軸上的一、二階往復(fù)慣性力示意圖【第三章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】【第三章 曲柄連桿機(jī)構(gòu)】熱熱力力發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)基基礎(chǔ)礎(chǔ)熱能與動力熱能與動力上一頁下一頁【2024/2/3】思考題：思考題：1 1、試述氣缸體的三種結(jié)構(gòu)形式及特點(diǎn)。、試述氣缸體的三種結(jié)構(gòu)形式及特點(diǎn)。2 2、無氣缸套式機(jī)體有何利弊？為什么許多轎車發(fā)動機(jī)都采用無氣缸套式機(jī)體？、無氣缸套式機(jī)體有何利弊？為什么許多轎車發(fā)動機(jī)都采用無氣缸套式機(jī)體？3 3、曲柄連桿機(jī)構(gòu)由哪些零件組成？其功用是什么？、曲柄連桿機(jī)構(gòu)由哪些零件組成？其功用是什么？4 4、鋁合金活塞預(yù)先做成橢圓形、錐形或階梯形，為什么？、鋁合金活塞預(yù)先做成橢圓形、錐形或階梯形，為什么？5 5、試述矩形環(huán)的泵油作用？有什么危害？、試述矩形環(huán)的泵油作用？有什么危害？6 6、斜切口連桿大頭與連桿蓋的定位有幾種方式？各有何特點(diǎn)、斜切口連桿大頭與連桿蓋的定位有幾種方式？各有何特點(diǎn)?7 7、什么是發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火順序？什么是發(fā)動機(jī)的作功間隔角？有何要求、什么是發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火順序？什么是發(fā)動機(jī)的作功間隔角？有何要求?8 8、曲軸扭轉(zhuǎn)減振器起什么作用？、曲軸扭轉(zhuǎn)減振器起什么作用？9 9、簡述飛輪的作用和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。、簡述飛輪的作用和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。