机体组与曲柄连杆机构

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  • 曲柄连杆机构受力分析

  • a.功用:

    (1)将气体力转换成扭矩

    (2)将活塞的往复直线运动转换为曲轴旋转运动

    b.组成:

    (1)缸体曲轴箱组

    (2)活塞连杆组

    (3)曲轴飞轮组

    c.气体力及运动质量惯性力:

  • 机体组

  • a.作用:承受发动机负荷,安装各种机件。

    b.组成:气缸体、气缸盖、气缸垫、曲轴箱。

    一、气缸体

    a.作用:

    1. 主体骨架

    2. 支撑运动机件

    3. 安装所有附件

    4. 冷却水套

    b.要求:

    (1)足够的刚度和强度

    (2)耐磨、耐热、耐腐蚀

    (3)结构紧凑、轻巧

    c.机体材料:

    高强度灰铸铁

    铝合金

    d.气缸排列形式:

    直列式

    V型

    水平对置式

    直列式发动机实物图

    V型发动机实物图

    水平对置式发动机实物图

    直列式发动机工作图

    V型发动机工作图

    水平对置式式发动机工作图

    二、气缸套:

    (1)作用:活塞运动支撑和导向

    (2)结构形式:

    a.干式缸套:不直接与冷却水接触

    刚度好、不易漏水漏气、冷却差、拆装困难

    b.湿式缸套:直接与冷却水接触

    冷却好、拆装方便、刚度差、密封困难

    三、曲轴箱:

    结构形式:

    (1) 一般式(492Q)

    曲轴轴线与曲轴箱下表面在同一平面

    简单紧凑、高度小、重量轻、刚度差

    (2) 龙门式(CA6102Q、EQ6100-1)

    曲轴轴线高于曲轴箱下表面

    刚度好、密封简单

    (3) 隧道式(少数柴油机)

    制有安装滚动轴承的孔道

    刚度更好、但重量大、结构复杂

    四、气缸盖与气缸垫

    1. 气缸盖

    (1)功用:密封气缸上部、并与活塞顶构成燃烧室

    (2)结构形式:

    整体式:全部气缸一个盖

    分块式:两缸或三缸一盖

    单体式:每缸一盖

    (3)材料:

    优质灰铸铁或合金铸铁

    铝合金

    2.气缸盖与气缸体的结合

    (1)螺栓从中间向两边分几次拧紧达到规定力矩

    (2)铸铁缸盖,冷态下拧紧一次,热态下再拧紧一次

    (3)铝合金缸盖,冷态下拧紧一次即可

    原因:钢制螺栓比铸铁缸盖膨胀系数大,以免螺栓伸长影响密封

    丰田5A发动机气缸盖拆装:

    汽缸盖的拆卸顺序

    汽缸盖的安装顺序

    3.气缸垫

    (1)作用:密封气缸

    汽缸垫

    (2)结构形式:

    金属-石棉垫

    金属-复合式

    全金属垫

    五、汽油机燃烧室

    1. 盆形

    (1)结构简单、紧凑

    (2)火焰传距离短,不易爆燃。

    (3)进气道弯度较大,充气性能受影响

    应用:每缸两气门发动机。

    EQ6100-1、捷达EA827、奥迪100等汽油机

    2. 契形

    (1)结构简单、紧凑

    (2)进气涡流好

    (3)气门较大,进气道比较平直,进气性好

    (4)个别部位燃烧不良

    应用:每缸两气门发动机。

    CA6102汽油机

    3. 半球形

    (1)结构更紧凑,面容比小,散热少,火焰行程短,不易爆震

    (2)有利于燃烧,排放好

    (3)便于使用大气门、多气门,气道较平直。

    (4)低速大负荷时燃烧受影响,结构复杂

    应用:多用于高速发动机。

    富康TU型汽油机

    4. 多球形

    (1)结构紧凑,面容比小,散热少,火焰行程短,不易爆震

    (2) 便于使用大气门、多气门,气道较平直,且能产生挤气涡流。

    5. 篷形

    应用:多用于高性能多气门发动机。

    欧宝V6、奔驰320E、三菱3G81、富士EJ20等型汽油机

    六、柴油机燃烧室

    七、油底壳

    八、发动机的支撑

    1. 三点支撑

    汽油机多采用

    EQ1090,CA1091一点前,两点后。

    BJ2020是两点前,一点后。

    2. 四点支撑

    柴油机多采用

  • 曲柄连杆机构

  • a.作用:将气体力传给曲轴

    b.组成:

    (1)活塞

    (2)活塞环

    (3)连杆

    (4)活塞销

    (5)活塞销锁

    (6)轴瓦


    (一) 活塞

    1. 作用:

    构成燃烧室

    承压

    传力

    密封

    散热

    2.工作条件与要求

    (1)高温—-刚度好,导热性好,热膨胀系数小

    (2)高压—-强度好,刚度好

    (3)润滑条件差—-耐磨

    (4)高速往复运动—-重量轻

    3.材料

    (1)铝合金——比重小、导热性好、但热胀大、强度差

    (2)铸铁——极小应用

    4. 活塞的构造

    分为:顶部、头部、裙部

    (1)顶部—承压并构成燃烧室

    a.平顶:结构简单,制造方便

    b.凹顶:有利于混合气的形成防止活塞与气门相碰调整压缩比

    c.凸顶:有利于二行程的排气与球形燃烧室配合

    (2)头部—用于安装活塞环

    改善散热结构措施:

    a.热流形变截面——防止顶部过热

    b.火力岸处开绝热槽——防止第一环过热

    c.第一道环槽镶耐热护圈——增强环槽的耐磨性

    (3)裙部—导向、传力、承受侧压力

    5. 铝合金活塞防“冷敲热拉”的措施

    (1)侧表面形状呈上小下大

    (2)裙部呈椭圆(长轴垂直于销座)

    销座部位金属多,热膨胀量大

    侧向力作用

    顶部气体力作用

    (3)裙部开横向隔热槽和纵向膨胀槽

    (4)活塞销座附近镶入恒范钢片

    6. 活塞换向敲击

    (1)活塞自上向下运动,侧向力向左

    (2)活塞自下向上运动,侧向力向右

    7. 活塞的冷却

    (1)自由喷射冷却法

    (2)振荡冷却法

    (3)强制冷却法

    8.活塞的表面处理

    (1)顶部硬模阳极氧化处理——耐热层

    (2)裙部镀锡、镀锌或涂覆石墨——防拉缸,加速磨合

    (二) 活塞环

    1.功用:

    密封 、刮油、 传热

    2.材料

    (1)要求:

    良好的耐磨性、导热性、耐热性、冲击韧性、弹性、足够的强度

    (2)材料:

    优质灰铸铁、球墨铸铁、合金铸铁和钢带

    (3)表面处理:多孔性镀铬、喷钼、镀锡或磷化

    3、气环

    (1)气环的密封原理

    a.环的径向弹力和气体侧压力——形成径向密封面

    b.活塞上下运动和气体正压力——形成轴向密封面

    (2)断面形状

    a.矩形环

    结构简单,加工简单,散热好;

    但密封性与磨合性差,易产生泵油作用

    b.扭曲环

    密封性、磨合性好,结构复杂

    扭曲原理:

    外层拉应力,内层压应力,由于截面不对称,产生一力偶,使环发生扭曲

    安装:内上,外下

    c.梯形环

    自洁作用好

    工艺性差

    d.桶面环

    气缸表面适应性好

    磨合性,密封性好

    e.锥面环

    磨合性好,易磨成矩形环

    f.鼻形环

    刮油能力好,结构复杂

    4. 油环

    油环的结构形式:

    a.普通槽孔式

    结构简单,刮油性差

    b.弹簧胀圈式

    板簧螺旋弹簧轨形簧

    提高气缸失圆的适应性

    c.组合式

    刮油性好适应性好回油畅通

    (三) 活塞销

    1.作用:

    连接活塞与连杆,并传力

    2.连接方式:

    (1)浮式

    发动机工作时,活塞销在连杆小头衬套内和活塞销座孔内均能转动

    (2)半浮式

    活塞销只能在活塞销座孔内转动(BJ2021)

    (四) 连杆

    1.作用:

    连接活塞和曲轴,传力并推动曲轴

    2.构造:

    a.连杆小头

    b.连杆大头

    c.杆身

    d.轴瓦

    3.连杆的切口

  • 曲轴飞轮组

  • 功用:

    a.活塞的往复运动变为旋转运动

    b.使曲轴运转均匀

    组成:

    曲轴 、 扭转减震器 、 飞轮 、 飞轮壳

    一、曲轴

    (一)功用:

    1.接受传力,并变扭矩驱动

    2.驱动配气机构和其他辅助装置工作

    (二)要求:

    足够的刚度和强度,重量轻,耐磨

    (三)材料:

    优质中碳钢中碳合金钢球墨铸铁

    (四)结构:

    1.主轴颈——用于支撑曲轴

    a.全支承曲轴

    两个主轴颈之间有一个连杆轴颈

    刚度好,负荷小,曲轴长,结构复杂

    b.非全支承曲轴

    主轴颈数少于或等于连杆轴颈数

    2.连杆轴颈——用于连接连杆

    连杆轴颈分布原则:各缸工作间隔角相等连续做功两缸间隔应尽量远

    3.曲轴臂——连接主轴颈和连杆轴颈

    4.平衡重——平衡曲轴转动时产生的离心力和力矩

    492Q、 BJ2021、新EQ6100—1采用了平衡重

    5.前端轴——用来安装止推垫圈、曲轴正时齿轮、起动抓、挡油圈、皮带轮、 扭转减震器

    6.飞轮结合盘——安装飞轮


    四缸机:

    工作间隔角7200/4=1800

    工作顺序:

    1—3—4—2

    六缸机:

    工作间隔角7200/6=1200

    工作顺序:

    1—5—3—6—2—4

    作功循环表制取方法:

    ①计算作功间隔角,确定各缸作功开始位置。

    作功间隔角=720°÷气缸数

    四缸机作功间隔角为180°

    六缸机作功间隔角为120°

    八缸机作功间隔角为90°

    ②按工作循环确定各缸、各行程位置。

    工作顺序:作功——排气——进气——压缩

    四行程发动机每行程占曲轴转角180°

    (五) 曲轴限位

    1.单面合金止推垫圈

    第一道主轴颈两侧,两片白金面分别朝外

    2.组合翻边止推垫圈

    EQ6100Q—1

    第四道主轴颈

    依维柯

    二、扭转减振器

    1.功用:

    降低曲轴扭转振幅,防止曲轴共振

    2.结构形式:

    (1)橡胶摩擦式

    a.结构: 惯性盘、振动盘、橡胶层

    b.原理:惯性盘与振动盘相对位移,橡胶层扭转吸收能量

    (2)硅油摩擦式(略)

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