汽车构造-曲柄连杆机构.



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1、第二章第二章 曲柄连杆机构曲柄连杆机构机体组机体组 曲柄连杆机构曲柄连杆机构曲轴飞轮组曲轴飞轮组概述概述 2.1 2.1 概概 述述1 1、热能、热能活塞往复运动的机械能活塞往复运动的机械能2 2、活塞的往复运动、活塞的往复运动曲轴的旋转运动曲轴的旋转运动输出动力。输出动力。 1 1、机体组、机体组 2 2、活塞连杆组、活塞连杆组 3 3、曲轴飞轮组、曲轴飞轮组一、曲柄连杆机构的功用一、曲柄连杆机构的功用二、组成二、组成多缸发动机的曲柄连杆机构演示多缸发动机的曲柄连杆机构演示 三、三、 运动分析运动分析活塞组、连杆小头:活塞组、连杆小头:上下往复运动;上下往复运动;连杆大头、杆身、连杆盖:连杆
2、大头、杆身、连杆盖:主要做左右摆动,同时主要做左右摆动,同时伴有上下往复运动;伴有上下往复运动;曲轴、飞轮:曲轴、飞轮:主要做旋转运动。主要做旋转运动。以上各零部件均是做变速运动、周期性的。以上各零部件均是做变速运动、周期性的。四、四、 作用力和力矩分析作用力和力矩分析气体力、气体力、往复惯性力、往复惯性力、旋转惯性力、翻倒力矩旋转惯性力、翻倒力矩振动振动2.2 2.2 机机 体体 组组发动机的支架发动机的支架曲轴箱曲轴箱气缸垫气缸垫气缸盖气缸盖气缸气缸油道和水道油道和水道油底壳油底壳气缸体气缸体气缸盖罩气缸盖罩一、机体一、机体1 1、机体、机体: :水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体水冷
3、发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体 工作环境工作环境:拉、压、弯、扭,高温:拉、压、弯、扭,高温 材料材料:高强度灰铸铁或铝合金铸造:高强度灰铸铁或铝合金铸造油底壳油底壳安装平安装平面和曲面和曲轴旋转轴旋转中心在中心在同一高同一高度度油底壳安装平油底壳安装平面低于曲轴的面低于曲轴的旋转中心旋转中心气缸体上气缸体上曲轴的主曲轴的主轴承孔为轴承孔为整体式整体式(1 1)按气缸体与油底壳安装平面位置不同分为)按气缸体与油底壳安装平面位置不同分为2 2、气缸体分类、气缸体分类 平底式龙门式隧道式名名 称称性性 能能应应 用用平底式平底式机体高度小、重量轻、机体高度小、重量轻、结构紧凑,便于加工拆结构紧
4、凑,便于加工拆卸。刚度和强度差。卸。刚度和强度差。492Q492Q汽油机,汽油机,9090系列柴油机。系列柴油机。龙门式龙门式强度和刚度较好。工艺强度和刚度较好。工艺性差、结构笨重、加工性差、结构笨重、加工困难。困难。捷达轿车、富捷达轿车、富康轿车、桑塔康轿车、桑塔纳轿车纳轿车隧道式隧道式结构紧凑、刚度和强度结构紧凑、刚度和强度好。难加工、工艺性差、好。难加工、工艺性差、曲轴拆卸不方便。曲轴拆卸不方便。负荷较大的柴负荷较大的柴油机上油机上 。性能与应用比较性能与应用比较(2 2)根据冷却方式不同分)根据冷却方式不同分:水冷、风冷水冷、风冷散热片散热片冷却水冷却水(3 3)根据气缸的排列方式)根
5、据气缸的排列方式结构简单、加结构简单、加工容易,但发工容易,但发动机长度和高动机长度和高度较大。度较大。缩短了机体的缩短了机体的长度和高度,长度和高度,增加了刚度,增加了刚度,减轻了发动机减轻了发动机重量;形状复重量;形状复杂,加工困难。杂,加工困难。高度小,重心高度小,重心低,平衡性好,低,平衡性好,总体布置方便。总体布置方便。(4 4)根据气缸套)根据气缸套名称名称特特 点点示意图示意图干缸套干缸套外壁外壁不直接不直接与冷却水与冷却水接触。壁厚接触。壁厚1 13mm3mm。湿缸套湿缸套外壁外壁直接直接与冷却水接与冷却水接触。壁厚触。壁厚5 59mm9mm。强度和刚强度和刚度都较好,度都较好
6、,加工复杂,加工复杂,拆装不便,拆装不便,散热不良散热不良。散热良好、散热良好、冷却均匀、冷却均匀、加工容易。加工容易。 强度和刚度强度和刚度不如干缸套,不如干缸套,易漏水。易漏水。无气缸套结构无气缸套结构;风冷气缸套风冷气缸套结构复杂:加强肋、油道、水道结构复杂:加强肋、油道、水道三、气缸盖、气缸垫和气缸盖罩三、气缸盖、气缸垫和气缸盖罩功用:功用:密封气缸的上部,与活塞、气缸等共同构成燃烧室。密封气缸的上部,与活塞、气缸等共同构成燃烧室。 材料:材料:灰铸铁或合金铸铁,铝合金。灰铸铁或合金铸铁,铝合金。 工作条件: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及由于接触温度很高的燃气
7、,所以承受的热负荷很大及机械载荷。机械载荷。1 1、气缸盖、气缸盖气缸垫气缸垫:功用是保证气缸盖与气缸体接触面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。的密封,防止漏气,漏水和漏油。气缸盖气缸盖气缸盖罩气缸盖罩衬垫衬垫安装火花塞安装火花塞2 2、气缸盖罩和气缸垫、气缸盖罩和气缸垫常见汽油机常见汽油机燃烧室形状燃烧室形状3 3、燃烧室、燃烧室基本要求:基本要求:1、结构紧凑、结构紧凑2、能增大进气门直径或进气通道面积、能增大进气门直径或进气通道面积3、在压缩行程能形成挤气涡流,火焰传播距离短、在压缩行程能形成挤气涡流,火焰传播距离短名称名称 特点特点示意图示意图应用应用半球形半
8、球形结构紧凑、热损失小、结构紧凑、热损失小、热效率高;进气门直径热效率高;进气门直径较大;火焰行程段、燃较大;火焰行程段、燃烧速率高;不能形成挤烧速率高;不能形成挤气涡流气涡流桑塔纳桑塔纳 夏利夏利 富康富康楔形楔形结构简单、紧凑、散热结构简单、紧凑、散热面积小、热损失少;能面积小、热损失少;能形成挤气涡流;火焰传形成挤气涡流;火焰传播距离长播距离长切诺基切诺基盆形盆形结构简单,工艺性好、结构简单,工艺性好、成本低、进排气效果不成本低、进排气效果不如半球形燃烧室,能形如半球形燃烧室,能形成挤气涡流成挤气涡流捷达捷达 奥迪奥迪三、油底壳三、油底壳1 1、概念:、概念: 贮存机油并封闭曲轴箱,又称
9、为下曲轴箱。贮存机油并封闭曲轴箱,又称为下曲轴箱。2 2、使用特点:、使用特点: 挡油板:减轻汽车颠簸时油面震荡挡油板:减轻汽车颠簸时油面震荡 放油螺塞:通常放油螺塞上装有永久磁铁,以放油螺塞:通常放油螺塞上装有永久磁铁,以吸附润滑油中的金属屑,减少发动机的磨损吸附润滑油中的金属屑,减少发动机的磨损3 3、材料:、材料: 薄钢板冲压薄钢板冲压 曲轴箱曲轴箱气缸垫气缸垫气缸盖气缸盖气缸气缸油道和水道油道和水道油底壳油底壳气缸体气缸体气缸盖罩气缸盖罩四、四、 发动机的支承发动机的支承 发动机一般通发动机一般通过机体和飞轮壳或过机体和飞轮壳或变速器壳上的支承变速器壳上的支承支撑在车架上。支撑在车架上
10、。 三点支承:前三点支承:前一后二或前二后一。一后二或前二后一。 四点支承:前四点支承:前后各有两个支承点。后各有两个支承点。2.3 2.3 活塞连杆组活塞连杆组1 1、功用:、功用:承受气体压力,并通过活塞销和连杆驱使曲轴旋转。承受气体压力,并通过活塞销和连杆驱使曲轴旋转。 2 2、工作环境:、工作环境:高温、散热条件差高温、散热条件差;材料的机械强度下降,活;材料的机械强度下降,活塞的热膨胀量增大,破坏其与相关零件的配合;顶部工作温塞的热膨胀量增大,破坏其与相关零件的配合;顶部工作温度高达度高达600600700K700K,且分布不均匀,易使活塞顶面开裂;,且分布不均匀,易使活塞顶面开裂;
11、 高速高速,线速度达到,线速度达到10m/s10m/s, 承受很大的惯性力承受很大的惯性力。 高压高压,活塞顶部承受最高可达,活塞顶部承受最高可达3 35MPa5MPa(汽油机)(汽油机)的压力。的压力。3 3、材料:、材料: 铝合金:比重小、导热性好、热膨胀系数大铝合金:比重小、导热性好、热膨胀系数大活塞应具活塞应具备的特点备的特点 A A 足够的刚度和强度,合理的形状和壁厚。足够的刚度和强度,合理的形状和壁厚。 B B 受热面积小,散热好受热面积小,散热好 C C 活塞材料热膨胀系数小,导热性能好,耐高压、活塞材料热膨胀系数小,导热性能好,耐高压、高温、磨损高温、磨损一、活一、活 塞塞4