曲柄活塞机构2课件.ppt

第二章 曲柄连杆机构 内容提要 第一节 曲柄连杆机构中的作用力及力矩 机体 1．机体的工作条件及要求???? 机体是气缸体与曲轴箱的连铸体。发动机工作时，机体承受拉、压、弯、扭等不同形式的机械负荷，同时还因为气缸壁面与高温燃气直接接触而承受很大的热负荷。 机体应具有足够的强度和刚度，且耐磨损和耐腐蚀，并应对气缸进行适当的冷却，以免机体损坏和变形。机体也是最重的零件，应该力求结构紧凑、质量轻，以减小整机的尺寸和质量。 2．机体材料：高强度灰铸铁或铝合金铸造。 3．机体构造 （1）单列式（直列式）发动机 结构：单列式（直列式）发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布置，但为了降低发动机高度，有时也布置成倾斜的或水平的。 特点：单列式（直列式）发动机的结构简单，加工容易，但高度和长度较大，一般6缸以下的发动机多采用单列式。 （2）双列式发动机： V形发动机 结构：双列式发动机左右两列气缸中心线的夹角小于180°，称为V型发动机。 特点：V型发动机缩短了发动机的长度和高度，增加了气缸体的刚度，重量也有所减轻，但加大了发动机的宽度，且形状复杂，加工困难，一半多用于缸数多的大功率发动机上。 对置式发动机 结构：双列式发动机左右两列气缸中心线的夹角等于180°，称为对置式发动机。 特点：对置式发动机高度比其他形式小得多，在某些情况下，使得汽车，特别是轿车和大型客车的总布置更方便。 气缸套 原理：气缸工作表面由于经常与高温、高压燃气相接触，且有活塞在其中作高速往复运动，所以必须耐高温、耐磨损、耐腐蚀。为了满足以上要求，近年来广泛采用镶入缸体内的气缸套，形成工作表面。 干缸套 结构：干缸套（合金铸铁2~3mm，钢1~1.5mm，或铝合金）压入铸铁机体缸套座孔，与铝合金机体铸在一起或压入，并不直接与冷却液接触。 特点：机体刚度大、气缸中心距小、质量轻、加工工艺简单，但传热较差、温度分布不均匀、容易发生局部变形。 湿缸套 结构：湿缸套外壁和冷却液直接接触，一般采用合金铸铁材料，壁厚5~8mm。缸套需要径向和轴向定位，轴向定位可在缸套底上部、中部或下部，还需要密封以防冷却液泄漏。 特点：湿缸套的优点是机体上没有封闭的水套，容易铸造，传热好，温度分布比较均匀，维修方便；缺点是气缸体的刚度差，易于漏气、漏水。湿缸套广泛应用于汽车柴油机上。 气缸结构形式也有3种，即无气缸套式、干气缸套式和湿气缸套式。 柴油机燃烧室 第三节 曲柄连杆机构 一、曲柄连杆机构的功用及组成 功用：将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，同时将作用于活塞上的力转变为曲轴对外输出的转矩，以驱动汽车车轮转动。曲柄连杆机构由活塞组、连杆组和曲轴飞轮组的零件组成。 二 活塞组 组成：活塞、活塞环、活塞销、连杆等 活塞与活塞环的主要作用是与气缸体及气缸盖共同形成密闭的燃烧室。活塞主要承担燃气压力，而活塞环则是起到补漏密封的作用。各零件要发挥自身的工程作用，则必须在结构设计及材料应用上满足工作条件的要求。 ?1、活塞及活塞环 活塞 ①功用：活塞的主要功用是承受燃烧气体压力，并将此力通过活塞销传给连杆以推动曲轴旋转。此外活塞顶部与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室。 ②工作条件：作用在活塞上的有气体力和往复惯性力。活塞顶与高温燃气直接接触，使活塞顶的温度很高。活塞在侧压力的作用下沿气缸壁面高速滑动，由于润滑条件差，因此摩擦损失大，磨损严重。 ③材料：现代汽车发动机不论是汽油机还是柴油机广泛采用铝合金活塞，只在极少数汽车发动机上采用铸铁或耐热钢活塞。 ④活塞构造：活塞可视为由顶部、头部和裙部等3部分构成。 活塞的冷却 1)自由喷射冷却法。 从连杆小头上的喷油孔或从安装在机体上的喷油嘴向活塞顶内壁喷射机油。 2)振荡冷却法。 从连杆小头上的喷油孔将机油喷入活塞内壁的环形油槽中，由于活塞的运动使机油在槽中产生振荡而冷却活塞。 3)强制冷却法。 在活塞头部铸出冷却油道或铸入冷却油管，使机油在其中强制流动以冷却活塞。强制冷却法广为增压发动机所采用。 活塞环 活塞环包括气环和油环两种。 气环：作用是①保证活塞与气缸壁间的密封，防止气缸中高温、高压燃气漏入曲轴箱；②传热。 油环：作用是①刮除气缸壁上多余的机油； ②辅助气环密封。 活塞环工作条件：高温、高压、高速以及润滑不良。 活塞环材料：合金铸铁。 气环的形状：有一个切口，且在自由状态下非圆，外形尺寸较气缸尺寸大。 油环的结构： 气环 1)气环的密封原理 气环开口形状： 对漏气量有一定影响。直开口工艺性好，但密封性差；阶梯形开口密封性好，工艺性差；斜开口的密封性和工艺性介于前两种开口之间，斜角一般为30°或45° 气环断面形状：气环的断面形状多种多样，根据发动机的结构特点和强化程度，选择不同断面形状的