第2章曲柄连杆机构讲义gai.ppt

名称 一般式
龙门式
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。
强度和刚度较好。工艺 性差、结构笨重、加工 困难。
应用
492Q汽油机， 90系列柴油机。
捷达轿车、富 康轿车、桑塔 纳轿车
隧道式
结构紧凑、刚度和强度 好。难加工、工艺性差、 曲轴拆卸不方便。
负荷较大的柴 油机上 。
2、按冷却方式分：
曲轴转速愈高，往复惯性质量和旋转惯性质量 愈大，则往复惯性力与离心力愈大，惯性力使曲 柄连杆机构的各零件和所有轴颈（轴承）受周期 性变化的附加负荷，加快磨损。若不加以平衡， 惯性力传到气缸体外，引起发动机的振动。
曲柄连杆机构（包括机体组）各有关零件受到 压缩、拉伸、弯曲和扭转等不同形式的载荷。
§2.2 机 体 组
a 、制造成本增加：气缸体内孔、缸套外 圆亦需精加工，且薄壁缸套刚性差，加工 装夹时易变形。
气缸套 水套
b、热负荷增加：缸套外圆与气缸体内孔理
气缸体
论上是完全接触，但加工误差使之不可能
完全接触，因而散热面积小，影响缸套散
热，必然使缸套、活塞等热负荷严重。
c、气缸体铸造工艺性差：
图 2-6 （a）干式气缸套
活塞连杆组：主要包括活塞、活塞环、活塞销和连杆 等；
曲轴飞轮组：主要包括曲轴、飞轮和扭转减振器等。
(三）工作条件
高温：最高可达 2500K以上 高压：最高可达 5MPa—9MPa 高速：最高可达 3000 r/min—6000 r/min 化学腐蚀：可燃混合气和燃烧废气直接接触机件。
（四）受力分析
曲柄连杆机构受的力主
要有气压力Fp，往复惯性
力Fj ，旋转离心力FC 和
摩擦力F。
F
Fp Fj
FC
1、 气压力：气压力 的集中力Fp分解为侧 压力Fp1和Fp2，Fp1分解为FR和FS， FR 使 曲轴主轴颈处受压， FS为周向产生转矩的 力。
(1)作功行程：侧压力 Fp1 向左，活塞的左侧面压向气 缸壁，左侧磨损严重
图 2-6 （b）湿式气缸套
☆干式气缸套和湿式气缸套比较
名称
特点
示意图
干缸套
外壁不直接与冷却水 接触。壁厚1～3mm。
湿缸套
外壁直接与冷却水接 触。壁厚5～9mm。
强度和刚 度都较好， 加工复杂， 拆装不便， 散热不良。
散热良好、 冷却均匀、 加工容易。 强度和刚度 不如干缸套， 易漏水。
4、根据气缸的排列方式分：
第二章 曲柄连杆机构(5h)
本章讲述内容：
§2.1 概述
§2.2 机体组 §2.3 活塞连杆组 §2.4 曲轴飞轮组
§2.1 概 述
一、曲柄连杆机构的功用及组成
(一）功用：
将燃气作用在活塞顶上的力转变为曲轴的转矩，向工 作机械输出机械能。
(二）组成：
机体组：主要包括气缸体、曲轴箱、气缸盖、气缸套、 气缸衬垫和油底壳等；
机体组组成：
气缸盖罩 气缸盖罩垫圈 气缸盖 气缸垫
气缸体 曲轴箱
wenku.baidu.com油底壳
油道和水道 气缸
一、气缸体
气缸体：发动机的气缸体和曲轴箱常铸成一体，称为 气缸体－－曲轴箱，简称气缸体。
（一）功用：气缸体上半部有若干个为活塞在其中运动 导向的圆柱形空腔。
1、内腔 （1）形成气缸工作容积；
（2）活塞运动导向。
（1）水冷式：气缸体内铸有冷却水套 （2）风冷式：气缸体外铸有散热片
冷却水
水冷发动机和气缸盖
散热片
风冷发动机的气缸体和气缸盖
3、按镶缸套方式分：
（1）干式缸套：图（a）所示，不直接与冷却水接触，薄壁 （1-3mm），过盈压配在气缸体内孔中。
优点 ：密封性好，气缸体刚性好，缸心距小，曲轴不易变形。
缺点：
Fp2 Fp Fp1
FR FS
Fp1
(2)压缩行程：侧压力FP2向右，活塞的右侧面 压向气缸壁，右侧磨损严重。
FP2
FP1
FP
FS′
FR′
2、 往复惯性力Pj：从上止点向下止点运动，活塞在 上半行程时，惯性力都向上，下半行程时，惯性力都 向下。 在上下止点活塞运动方向改变，速度为零，加速度最 大，惯性力也最大；在行程中部附近，活塞运动速度 最大，加速度为零，惯性力也等于零。
上部凸肩顶面高出气缸体顶面0.050.15 mm，这样紧固缸盖时，可将缸
气缸套
（径向定位）
垫压得更紧，以密封燃气。
水套
优点：气缸套冷却好；制造成本低； 气缸体铸造工艺性好。
气缸体
缺点： 气缸体刚性差，容易变形， 易漏气、漏水；缸心距增加，曲轴易
橡胶封水圈
（径向定位）
变形；气缸套外圆表面易产生穴蚀现
象，常见涂漆。
Pj
3、 离心惯性力PC：旋转机件的圆周运动产生离心 惯性力，方向背离曲轴中心向外。离心力加速轴承 与周颈的磨损，也引起发动机振动而传到机体外。
Pc
3、 离心惯性力PC：
4、摩擦力F：指相互运动件之间的摩擦力，它是造 成配合表面磨损的根源。
F
4、摩擦力F：
五、总结：
偏离曲轴轴线的曲柄、曲柄销和连杆大头绕曲轴 轴线旋转，产生旋转惯性力，其方向沿曲柄半径 向外。
水套封闭，去渣困难。
（2）湿式缸套： 气缸体水套敞开，缸套与冷却水直接接
触，薄厚（5-9mm），缸套下端带橡胶封水圈，气缸套外
圆上大，下小（因为气缸套下端带1-3道橡胶封水圈），且
上端与气缸体内孔配合紧，下端配合松，以方便推入气缸
体内孔。 湿式缸套压配在气缸体内孔时，
0.050.15mm （轴向定位）
（三）气缸体结构分类：
1、按气缸体结构形式分为：
（a）一般式 （b）龙门式
（c）隧道式
（a ） 曲轴轴线与气缸 体下表面在同一平面上 。 优点是制造方便，质量 轻，高度低，但刚度低， 适用于汽油机。
(b)油底壳安装 平面低于曲轴的 旋转中心
(c)气缸体上曲 轴的主轴承孔 为整体式
☆性能与应用比较
2、外腔 （1）各机构和系统的装配基体；
（2）散热。
（二）要求： 1、耐高温、高压 2、耐磨损 3、耐腐蚀 4、足够的刚度和强度
（三）材料和工艺： 1、材料 （1）气缸套：优质合金铸铁或合金钢
（2）气缸体：灰铸铁或铝合金
2、气缸工作表面制造工艺（2级加工精度）
（1）精镗 （2）珩磨（网纹状）
1、改善磨合条件，磨合 2、避免拉缸（金属熔着磨损） 时间短
直列式：结构简单、加工容易， 但发动机长度和高度较大。
V型：缩短了机体的长度和高度， 增加了刚度，减轻了发动机的重 量；形状复杂，加工困难。
对置式：高度小，总体布置方便。