汽车-曲柄连杆机构

工作条件:高温,高压,高速, 化学腐蚀 受力分析:气体作用力,往复慣性力, 离心力，摩擦力,侧 压力
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第二节 机体组
• 组织教学: • （1）考勤：
• （2）复习与提问：发动机的总体构造有哪几
部分组成？ • 课程内容：
•
•
（1）重点：机体零件的结构特点及应用；
（2）难点：结构、特点的掌握及应用。
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3、燃烧室 形状对发动机的工作影响很大 (1)要求：
结构尽可能紧凑，冷却面积小，以减少热量损 失及缩短火焰行程
使混合气在压缩终了时具有一定的涡流运动， 以提高混合气燃烧速度，保证混合气得到及时和 充分燃烧
(2)形状分类
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名称 半球形
材料：高强度灰铸铁、铝合金铸造。
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机体组：缸体示意图
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机体组：气缸盖示意图
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（1）按气缸体与油底壳安装平面位置不同分为
2、气缸体分类
油底壳安 装平面和 曲轴旋转 中心在同 一高度
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（4）整体式气缸体和镶嵌式气缸体
1、整体式气缸体：气缸直接镗在气缸体上。 2、镶嵌式气缸体：气缸套镶嵌到气缸体内的气缸。
类型
构造
性能及应用
强度和刚度好，能承受大负荷。 气缸直接镗在气 整体式 成本高。（红旗488、捷达 缸体上 EA827、上海桑塔纳JV） 用耐磨优质材料 降低了制造成本，便于修理和 制成气缸套，再 镶嵌式 更换气缸套，延长了气缸体的 装到一般材料制 使用寿命。 成的气缸体内。
特点
结构最紧凑、火焰行程短、 燃烧速率高、热损失小、 热效率高。但配气机构复 杂、不能产生挤气涡流 结构简单、紧凑、散热面 积小、热损失少；火花塞 置于燃烧室最高处，火焰 传播距离长、压缩终了能 产生挤气涡流 工艺性好、成本低、便于 维修、进排气效果不如半 球形燃烧室、压缩终了能 产生挤气涡流
示意图
机体组的功用：装配的基体；燃烧室组成部分；冷却、润滑系组成部分
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1、机体:
作用：发动机的基体和骨架，安装零件； 要求： 具有足够的强度和刚度(承受高温高压的气体作用力) 气缸体结构紧凑、重量较轻(减轻发动机的整体重量)
水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体，称为气缸体— —曲轴箱
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2、气缸盖罩和气缸垫
气缸盖罩
衬垫
气缸盖 安装火花塞
气缸垫：功用是保证气缸盖与气缸体接触面 的密封，防止漏气，漏水和漏油。
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2.气缸垫： (1)作用：气缸盖与气缸体之间的密封件，保证燃烧室 不漏气。 (2)要求： 在高温、高压燃气作用下具有足够的强度，不宜损坏。 耐热和耐腐蚀，即在高温、高压燃气下或有压力的机 油和冷却液的作用下不烧损、不变质 具有一定弹性，能补偿接合面的表面粗糙度、不平度 以及发动机工作时反复出现的变形，以保证密封。 拆装方便，能重复使用，寿命长
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3、曲轴飞轮组：曲轴、飞轮 减振器
皮带轮 扭转减振器
正时齿轮
飞轮
起动爪 飞轮螺栓
主轴瓦 曲轴
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三、工作条件： 发动机工作时，曲柄连杆机构直接与高温高压 气体接触，曲轴的旋转速度又很高，活塞往复 运动的线速度相当大，同时与可燃混合气和燃 烧废气接触，曲柄连杆机构还受到化学腐蚀作 用，并且润滑困难。可见，曲柄连杆机构的工 作条件相当恶劣，它要承受高温、高压、高速 和化学腐蚀作用。
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（1）活塞顶部功用：是燃烧室的组成部分，主要作用承受气体 压力。
结构简单、制造容 易、散热面积小、 应力分布较均匀， 多用在汽油机上。
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凸起呈球状、顶部 强度高，起导向作 用、有利于改善换 气过程。常用于二 冲程汽油机
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凹坑的形状、位置必须有 利于可燃混合气的形成与 燃烧；提高压缩比，防止 碰气门。也可用凹坑的深 度来调整压缩比
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四、发动机的支承： 1、三点支承：可布置成前一后二（CA6102、 EA6100Q-1）或前二后一（北京492QA）。 2、四点支承：前后各有两个支承点。跃进1061A
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观摩实物： 思考题：
1.机体组有哪些零件组成？各起和作用？
2.机体、缸盖上结构如何让适应工作需要？
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二、活塞连杆组
由活塞、
气环
油环 活塞销 活塞 连杆 连杆螺栓
活塞环、 活塞销 连杆---运动件
连杆轴瓦
连杆盖
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（一）活 塞
1、功用：构成燃烧室、承压、传力、密封、散
热
2、工作条件及要求：
高温（600-700K）----刚度好，导热性好 高压（3-5MPa）----强度好 润滑条件差----耐磨 高速往复运动（10m/s）----重量轻、惯性小
2、活塞连杆组
3、曲轴飞轮组
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1、机体组：气缸体、曲轴箱、油底壳、气 缸套、气缸盖和气缸垫---不动件 气缸垫
气缸盖 油道和水道
气缸体
曲轴箱
气缸
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油底壳
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2、活塞连 杆组： 由活塞、活 塞环、活塞 销和连杆-----运动件
气环 油环 活塞销 活塞 连杆 连杆螺栓 连杆轴瓦 连杆盖
第一节
概述
第二节 机体组 第三节 活塞连杆组
第四节 曲轴飞轮组
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第一节 概 述
一、曲柄连杆机构的功用 将燃料燃烧时产生的热能转变为活塞往复运 动的机械能，再通过连杆将活塞的往复运动变 为曲轴的旋转运动而对外输出动力。 二、组成 1、机体组
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（5）干式气缸套和湿式气缸套
名称 特 点 示意图
强度和刚度都 较好，加工复 杂，拆装不便， 散热不良。
干缸套
外壁不直接与冷却水 接触。壁厚1～3mm。
外壁直接与冷却水接 湿缸套 触。壁厚5～9mm。
散热良好、冷 却均匀、易制 造、易拆卸。 强度和刚度不 如干缸套，易 漏水、漏气 广泛应用于汽 车柴油机上。
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(3)材料： 金属—石棉气缸垫 纯金属气缸垫:由单层或多层金属片制成
国外有些发动机开始使用耐热密封胶取代传统的气缸 垫，要求气缸盖和气缸体的接合面有更高的加工精度 气缸盖罩：起封闭和防尘作用。由薄钢板冲压而成， 上设机油加注口和曲轴箱通风口
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三、气缸盖、气缸垫和气缸盖罩
气缸盖罩
衬垫
气缸盖
安装火花塞
气缸垫
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1、气缸盖
功用：密封气缸的上部，与活塞顶、气缸壁等共同构成燃烧室。 材料：灰铸铁或合金铸铁，铝合金。 注：铝合金的气缸盖：有利于提高散热性能和压缩比 工作条件：由于接触温度很高的燃气，所以承受的热负荷很大。
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（2）活塞头部
头部
• 位置：活塞顶到油环下端面之间的部 分。
工作条件最 恶劣，应离 顶部远些。
作用： 1、安装活塞环、与活塞环一起密封气缸、 2、防止混合气泄漏到曲轴箱内； 3、导热； 4、承压，传力。
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• 头部—用于安装 活塞环
• 改善散热结构措施: • a.热流形变截面
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一般式
龙门式
油底壳安装平 面低于曲轴的 旋转中心
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隧道式
气缸体上曲 轴的主轴承 孔为整体式
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性能与应用比较
名 称 一般式 性 能 机体高度小、重量轻、结 构紧凑，便于加工拆卸。 刚度和强度差。 应 用 中小型发动机。 夏利、富康、北 京BJ492Q
龙门式
捷达轿车、富康 强度和刚度较好。工艺性 轿车、桑塔纳轿 差、结构笨重、加工困难。 车
耐热的活塞顶及弹性的活塞裙
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• 3、材料： • (1)汽油机： 铝硅合金，硅的成分越多，热 膨胀系数越小，磨损越小，但制造工艺性较 差。 • (2)柴油机：合金铸铁和耐热钢制造(热、机 械负荷大)
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4、结构
顶部：构成燃烧室，承 受气体压力。 头部:安装活塞环，制作 较厚。 裙部：导向，传力。承受侧压 力销座孔处制有加强筋。
隧道式
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结构紧凑、刚度和强度好。 采用滚动轴承负 难加工、工艺性差、曲轴 荷较大的柴油机 拆卸不方便。 上。
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（2）根据冷却方式不同分： 水冷、风冷
冷却水 散热片
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（3）根据气缸的排列方式
结构简单、加 工容易，但发 动机长度和高 度较大。
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第三节 曲柄连杆机构
• 组织教学: • （1）考勤：
•
____活塞连杆组
（2）复习与提问：哪门课程学过曲柄连杆（滑 块）机构？有几个部件组成？元件运动都有哪些特 点？ 销、连杆）
• 课程内容：曲柄连杆机构（活塞、活塞环、活塞
• （1）重点：曲柄连杆机构特点及应用；
•
（2）难点：结构、特点的掌握及应用。
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Βιβλιοθήκη Baidu
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一、曲柄连杆的作用及组成
• 1.曲柄连杆的作用 • 将燃料燃烧时产生的热能转变为活塞往 复运动的机械能，再通过连杆将活塞的往复 运动变为曲轴的旋转运动而对外输出动力。 • 2.曲柄连杆的组成 • （1）活塞连杆组 • （2）曲轴飞轮组
缩短了机体的 长度和高度， 增加了刚度， 减轻了发动机 重量；但宽度 增加，形状复 杂，加工困难。
高度小，总体 布置方便。
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单列式：
一般6缸以下的发动机采用直列式，如解 放CA1091型、CA1040型、红旗 CA7220型和北京BJ2023型等 V型：一般用于6缸以上的大功率发动机 对置式：适用于摩托车及发动机中置的 大客车
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分类： 整体式(直径小于105mm)：汽油机因缸径较小、缸盖负荷较轻， 一般采用整体式气缸盖(CA6102)； 分开式(105-140,大于140mm)：功率较大、缸径较大的柴油机 多采用 分开式气缸盖，即一缸、二缸或三缸一盖。 P48页 优点： 制造和维修方便、减小变形对密封的影响 结构： 内有与气缸体相通的冷却水套、燃烧室、火花塞座孔(汽油机) 或喷油器座孔(柴油机)、进排气道
• b.火力岸处开绝热槽
应用
桑塔纳 夏利 富康TU
（高速发动机）
楔形
切诺基、 CA6102
浴盆形
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EQ6100-1、 捷达EA827、 奥迪100
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汽油机燃烧室形状
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三、油底壳
1、概念： 贮存机油并封闭曲轴箱，又称为下曲轴箱。 2、使用特点： (1)设有挡油板—减轻油面的波动。 (2)油底壳底部还装有放油螺塞，通常放油螺塞上装有永 久磁铁，以吸附润滑油中的金属屑，减少发动机的磨 损、 3、材料： (1)薄钢板冲压 (2)采用带有散热肋片 的铝合金铸造而成的轻金属油底壳
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组成：
一组：机体组；
两机构：曲柄连杆机构、配气机构；
五系统：进排气系统、燃油供给系统、冷却 系统、润滑系统、起动系统、点火系（汽油机）；
一装置：有害物质控制装置。
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机体组组成：
气缸盖罩 气缸垫 油道和水道
气缸盖
气缸体 曲轴箱
气缸
油底壳
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多缸发动机的曲柄连杆机构演示
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• 气缸： 作用：气缸体内引导活塞作往复运动的圆柱形空 腔。 要求：工作面须耐高温、高压、耐磨损和耐化学 腐蚀 • 气缸套： 提高气缸的耐磨性： (1)采用优质的合金铸铁材料或采用表面处理(表面 淬火、镀铬)----成本高 (2)气缸套(铝合金气缸体)：使用寿命长、耐磨 性 好、检修方便及费用低