曲柄连杆机构1-1

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1、汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修第二章第二章 曲柄连杆机构的构造与维修曲柄连杆机构的构造与维修曲柄连杆机构图曲柄连杆机构图请点击图片观看该图片对应的教学动画请点击图片观看该图片对应的教学动画2.1 2.1 曲柄连杆机构概述曲柄连杆机构概述一、功用：一、功用：n 把热能转换成机械能，活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动。把热能转换成机械能，活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动。n 活塞上的气压力经连杆传给曲轴，对外输出功率活塞上的气压力经连杆传给曲轴，对外输出功率。二、工作条件：二、工作条件：n 热负荷热负荷n 机械负荷机械负荷n 发动机的最高压力为发动机的最高压力为5 59MPa9MPa，

2、轿车转速为，轿车转速为400040006000r/min6000r/min，惯，惯性力与气压力相当。性力与气压力相当。n 活塞在上、下止点位置时速度为零，加速度最大。活塞在上、下止点位置时速度为零，加速度最大。n 活塞在行程中的速度是变化的，从上止点往下止点运动时，上半行活塞在行程中的速度是变化的，从上止点往下止点运动时，上半行程是加速运动，后半行程是减速运动。程是加速运动，后半行程是减速运动。n 同理，下半行程到上半行程也如此。同理，下半行程到上半行程也如此。三、曲柄连杆机构的运动三、曲柄连杆机构的运动2.1 2.1 曲柄连杆机构概述曲柄连杆机构概述四、曲柄连杆机构的受力分析四、曲柄连杆机构

3、的受力分析2.1 2.1 曲柄连杆机构概述曲柄连杆机构概述受力类型：气压力、惯性力、摩擦力。受力类型：气压力、惯性力、摩擦力。1.1.气压力：工作循环中，气缸气体压力不断变化作用于活塞。气压力：工作循环中，气缸气体压力不断变化作用于活塞。 气压力分析图气压力分析图请点击图片观看该图片对应的教学动画请点击图片观看该图片对应的教学动画2.1 2.1 曲柄连杆机构概述曲柄连杆机构概述2.2.往复惯性力和离心惯性力：往复惯性力和离心惯性力： 曲柄连杆机构运动速度大小和方向是不断变化的，从而产生惯曲柄连杆机构运动速度大小和方向是不断变化的，从而产生惯性力。性力。 惯性力可分解为往复惯性力与离心惯性力。惯

4、性力可分解为往复惯性力与离心惯性力。（1 1）往复惯性力）往复惯性力: :n 指活塞组件和连杆小端在气缸内作往复运动所产生的惯性力，指活塞组件和连杆小端在气缸内作往复运动所产生的惯性力，用用F Fj j表示。表示。n F Fj j与质量、加速度成正比，方向与加速度方向相反。与质量、加速度成正比，方向与加速度方向相反。（2 2）离心惯性力）离心惯性力: :n 指曲柄，连杆轴颈，连杆大端等围绕曲轴轴线作圆周运动产生指曲柄，连杆轴颈，连杆大端等围绕曲轴轴线作圆周运动产生的离心惯性力。的离心惯性力。请点击图片观看该图片对应的教学动画请点击图片观看该图片对应的教学动画往复惯性力和离心力作用示意图往复惯性

5、力和离心力作用示意图2.1 2.1 曲柄连杆机构概述曲柄连杆机构概述3.3.摩擦力摩擦力: :n 曲柄连杆机构中互相接触表面作相对运动时，存在摩擦力。曲柄连杆机构中互相接触表面作相对运动时，存在摩擦力。n 摩擦力大小与摩擦系数、正压力有关，方向与活塞运动方向相摩擦力大小与摩擦系数、正压力有关，方向与活塞运动方向相反反。一、作用、工作条件与要求一、作用、工作条件与要求: :1.1.作用作用n 承受气体压力所造成的作用力，并将此力通过活塞传给连杆，以承受气体压力所造成的作用力，并将此力通过活塞传给连杆，以推动曲轴旋转。推动曲轴旋转。n 活塞顶部与气缸盖，气缸壁共同组成燃烧室。活塞顶部与气缸盖，气缸

6、壁共同组成燃烧室。2.2.工作条件工作条件n 高温高温n 高压高压n 承受呈周期性变化的气压力和惯性力承受呈周期性变化的气压力和惯性力2.2 2.2 活塞连杆组构造和维修活塞连杆组构造和维修2.2.1 2.2.1 活塞活塞2.2 2.2 活塞连杆组构造和维修活塞连杆组构造和维修3.3.要求要求n 要有足够的强度和刚度要有足够的强度和刚度n 质量要尽量小，保持较小惯性力质量要尽量小，保持较小惯性力n 热膨胀系数要小热膨胀系数要小n 导热性要好导热性要好n 耐磨耐磨n 和气缸壁间要保持最小的间隙和气缸壁间要保持最小的间隙活塞连杆组的组成图活塞连杆组的组成图 活塞的基本结构图活塞的基本结构图2.2

7、2.2 活塞连杆组构造和维修活塞连杆组构造和维修二、材料二、材料n 现代汽车发动机广泛采用的活塞材料是铝合金，个别汽车的现代汽车发动机广泛采用的活塞材料是铝合金，个别汽车的柴油机用高级铸铁或耐热钢制造活塞。柴油机用高级铸铁或耐热钢制造活塞。三、组成三、组成n 头部（顶部与环槽部）头部（顶部与环槽部）n 裙部裙部n 活塞销座活塞销座2.2 2.2 活塞连杆组构造和维修活塞连杆组构造和维修四、活塞的结构四、活塞的结构1.1.活塞顶部形状活塞顶部形状n 汽油机：平顶、凹顶、凸顶。汽油机：平顶、凹顶、凸顶。n 柴油机常用形状：凹坑。柴油机常用形状：凹坑。2.2.环槽部环槽部n 活塞的环槽部切有若干环槽

8、、用以安装活塞环、是活塞的防漏部分。活塞的环槽部切有若干环槽、用以安装活塞环、是活塞的防漏部分。n 活塞顶部的环槽装有压缩环（气环），一般为活塞顶部的环槽装有压缩环（气环），一般为2 23 3道；下面的环槽装道；下面的环槽装有油环有油环1 12 2道。道。2.2 2.2 活塞连杆组构造和维修活塞连杆组构造和维修3.3.裙部裙部n 活塞运动导向活塞运动导向n 承受侧压力承受侧压力4.4.活塞销座活塞销座n 将活塞顶部气体作用力经活塞销传给连杆将活塞顶部气体作用力经活塞销传给连杆2.2 2.2 活塞连杆组构造和维修活塞连杆组构造和维修五、活塞的变形及相应结构措施五、活塞的变形及相应结构措施1.1.

9、活塞和气缸之间必须保持一定的间隙活塞和气缸之间必须保持一定的间隙n 导向作用的间隙尤为严格；导向作用的间隙尤为严格；n 间隙过小，将会因活塞膨胀而拉缸，卡死等现象；间隙过小，将会因活塞膨胀而拉缸，卡死等现象；n 间隙过大，将出现敲缸，窜气，泵油等故障。间隙过大，将出现敲缸，窜气，泵油等故障。2.2.变形主要原因：热膨胀变形主要原因：热膨胀2.2 2.2 活塞连杆组构造和维修活塞连杆组构造和维修3.3.采取措施采取措施n 活塞加工成冷态下其裙部断面为长轴垂直与活塞销方向的椭圆活塞加工成冷态下其裙部断面为长轴垂直与活塞销方向的椭圆n 活塞将销座附近的裙部外表制成下陷活塞将销座附近的裙部外表制成下陷

10、0.50.51.0mm1.0mmn 油冷活塞油冷活塞n 偏置销座等偏置销座等请点击图片观看该图片对应的教学动画请点击图片观看该图片对应的教学动画活塞销偏置图活塞销偏置图2.2 2.2 活塞连杆组构造和维修活塞连杆组构造和维修六、活塞的安装方向六、活塞的安装方向 活塞顶面上有方向标记：如箭头，缺口等，安装须注意。活塞顶面上有方向标记：如箭头，缺口等，安装须注意。2.2 2.2 活塞连杆组构造和维修活塞连杆组构造和维修2.2.2 2.2.2 活塞环活塞环一、分类与功用一、分类与功用1.1.分类分类: :n 油环油环n 气环气环2.2.气环功用气环功用: :n 保证活塞与气缸壁的密封保证活塞与气缸壁

11、的密封n 防止气缸中的高温、高压燃气大量漏入曲轴箱防止气缸中的高温、高压燃气大量漏入曲轴箱n 将活塞顶部的大部分热量传导到气缸壁由冷却水或空气带走将活塞顶部的大部分热量传导到气缸壁由冷却水或空气带走3.3.油环的作用油环的作用: :n 刮除气缸壁多余机油，铺涂均匀油膜，防止机油串入气缸燃烧刮除气缸壁多余机油，铺涂均匀油膜，防止机油串入气缸燃烧n 减少活塞和活塞环与气缸的磨损减少活塞和活塞环与气缸的磨损2.2 2.2 活塞连杆组构造和维修活塞连杆组构造和维修二、活塞环的间隙二、活塞环的间隙n 开口间隙开口间隙n 侧隙侧隙n 背隙背隙2.2 2.2 活塞连杆组构造和维修活塞连杆组构造和维修三、活塞