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第三章 曲柄连杆机构 第一节 概述 一、曲柄连杆机构的功用及组成 功用:把燃气作用在活塞顶面上的压力转变为曲轴的转距,向工作机械输出机械能。 在作功行程,将燃料燃烧产生的热能通过活塞 的往复运动、曲轴的旋转运动而转变为机械能, 对外输出动力;在其他行程,依靠曲轴和飞轮 的转动惯性、通过连杆带动活塞上下运动,为 下一次作功创造条件。 组成: 1.机体组:缸体、曲轴箱、缸盖、油底壳、气缸垫等,不动的基础件; 2.活塞连杆组:活塞、活塞环、活塞销、连杆等运动件; 3.曲轴飞轮组:曲轴、飞轮等动力输出部分。 5. 活塞变形及相应措施 1)活塞变形原因及规律 a) 活塞整体膨胀量大于气缸的膨胀量,取决于温度、材料; b) 活塞头部膨胀量大于裙部的膨胀量,上大下小;取决于温度、壁厚; c) 裙部沿断面方向成椭圆形,椭圆形长轴在销座方向取决于质量、侧压力。 2)结构措施: a)沿高度方向制成圆锥形。补偿头部较大的热膨胀量;直径差0.5~0.9; b)沿断面方向制成椭圆形。椭圆形长轴在垂直于销座方向,补偿销座处较大的热膨胀量。椭圆量0.3~0.5mm; c)活塞销座外表面铸造时凹下0.1~1mm。 d开绝热槽和膨胀槽。绝热槽减少热量从头部向裙部扩散量;膨胀槽增加裙部弹性,补偿热态膨胀. e)采用双金属活塞,即在裙部或销座内嵌入刚片(膨胀系数仅为铝合金的10%左右),减少裙部的膨胀量。 开绝热槽和膨胀槽 6. 其他结构 1) 稳控结构: a)喷油冷却:通过中心油道从连杆小头顶端向活塞顶部、燃烧 室背面喷油,冷却活塞、活塞环并控制燃烧室温度。 b)隔热膜:在活塞顶燃烧室壁面及其周围涂一层石墨。 2)环形槽:相当于散热器 3)环槽镶护圈:(第一、二道环),也可喷涂耐磨材料。 4)减压腔:环槽倒角,存油间隙增大,减小油压。泄油孔。 5)偏置活塞销座:高速发动机的活塞销座中心线与活塞中心线不同 心,向承受侧压力的一面偏移1~2mm.避免敲缸、减小噪声。 6)桶型裙:形成楔形油膜、产生流体动压,提高承压能力、改善润滑条件、避免换向冲击。 6. 活塞的安装方向和顶面标记 方向标记,尺寸分组、重量分组,修理加大尺寸,缸号数。 喷油冷却 环槽镶护圈 减压腔 二、活塞环 (一)概述 1. 作用与分类 1)气环: 密封高温高压气体,防止它们进入曲轴箱;把活塞头70~80%的热量传给气缸壁。 2)油环:刮去气缸壁上多余的机油,同时在气缸壁上均匀布上一层油膜,防止机油窜入燃烧室、减少活塞及活塞环与气缸壁的磨损。 2. 工作条件、要求: 高温、高压、高速、润滑困难,磨损较快。 3. 材料及表面处理: 耐磨、耐热、导热、弹性与刚性。合金铸 铁或球墨铸铁。表面磷化或镀锌钼、铬处理。 4.间隙:端隙、侧隙、背隙 (二)气环: 1.气环的密封机理 环的自由弹力建立的密封 气体压力建立的密封 气环的密封机理 2.泵油作用及危害 3.气环的断面形状 矩形环:结构简单,制造方便,接触面积大,有利活塞头部散热。 锥形环:线接触,单位压力大,有利密封和磨合。 扭曲环:压缩后产生扭曲变形相当于锥形环,而作功行程不扭曲 接触面积增大。 梯形环:工作时背隙和侧隙不断变化,清除环槽内的积碳和杂质。 桶面环:上下运动时与气缸壁间形成楔形空间,减少磨损。 (三)油环 组合油环:目前轿车发动机上普遍采用,但进口。 活塞环材料与表面处理 三、活塞销 1. 功用与工作条件:连接活塞和连杆小头,把活塞承受的压力传给连杆,承受大小和方向都不断变化的冲击性载荷,润滑条件差。 2. 结构与材料:低合金渗碳钢(DA468采用15CrMo)。中空等截面圆柱形及圆锥形;中间或单侧封闭;成形。 3. 工作状态: 全浮式:圆周方向自由转动。 轴向用弹性卡环限位。 半浮式:销、销座孔、连杆小头 之间连接处,一处固定, 一处浮动。 四、连杆 (一)组成与功用: 将活塞承受的力传给曲轴,推动曲轴转动, 把活塞的往复直线
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