2曲柄连杆机构.ppt
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1、第二章 曲柄连杆机构,机体组,活塞连杆组,曲轴飞轮组,概述,2.1 概 述,将燃料燃烧时产生的热能转变为活塞往复运动的机械能,再通过连杆将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动而对外输出动力。,一、曲柄连杆机构的功用,二、工作条件,承受高温、高压、高速、化学腐蚀,曲轴旋转速度快,活塞的往复直线运动线速度高,并与废气接触,润滑困难,工作条件恶劣。,三、组成,机体组 、活塞连杆组 、曲轴飞轮组,多缸发动机的曲柄连杆机构演示,2.2 机 体 组,机体组组成:,曲轴箱,气缸垫,气缸盖,气缸,油道和水道,油底壳,气缸体,气缸盖罩,一、气缸体,1、气缸体:水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体,称 为气缸体曲轴
2、箱,材料一般用灰铸铁,内包含冷却水套和润滑油道。要求有足够的刚度和强度。,油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度,油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心,气缸体上曲轴的主轴承孔为整体式,(1)按气缸体与油底壳安装平面位置不同分为,2、气缸体分类,一般式,龙门式,隧道式,性能与应用比较,(2)根据冷却方式不同分:,水冷、风冷,散热片,冷却水,(3)根据气缸的排列方式,结构简单、加工容易,但发动机长度和高度较大。,缩短了机体的长度和高度,增加了刚度,减轻了发动机重量;形状复杂,加工困难。,高度小,总体布置方便。利于风冷,应用少,(4)干式气缸套和湿式气缸套,强度和刚度都较好,加工复杂,拆装不便,散热不良
3、。,散热良好、冷却均匀、加工容易。 强度和刚度不如干缸套,易漏水。,二、油底壳(下曲轴箱),1、概念: 贮存机油并封闭曲轴箱,又称为下曲轴箱。 2、使用特点: 油底壳内装有稳油挡板,防止汽车颠簸时汽油波动过大。底部还装有放油螺塞,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 3、材料: 薄钢板冲压,三、气缸盖、气缸垫和气缸盖罩,功用:密封气缸的上部,与活塞、气缸等共同构成燃烧室。 材料:灰铸铁或合金铸铁,铝合金,铝合金导热性好,被广泛使用。 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。,1、气缸盖,气缸垫:功用是保证气缸盖与气缸体接触面的密封,防止漏气,漏水
4、和漏油。,气缸盖,气缸盖罩,衬垫,安装火花塞,2、气缸盖罩和气缸垫,3、汽油机燃烧室,汽缸盖和活塞顶部及气缸内壁共同组成燃烧室,燃烧室常见形状,3、燃烧室,4、气缸垫,功能:保证汽缸体与汽缸盖接触面的密封,防止漏气、漏水、漏油 要求:有弹性、耐高温、高压 材料:铜皮加石棉垫 翻遍处有三层铜皮,压紧时较石棉不易变形 分类:金属-石棉垫、金属骨架-石棉垫、无石棉汽缸垫,3.3 活塞连杆组,气环,油环,活塞销,活塞,连杆,连杆螺栓,连杆轴瓦,连杆盖,1、功用:承受气体压力,并通过活塞销和连杆驱使曲轴旋转。 2、工作环境:高温、散热条件差;顶部工作温度高达600700K,瞬时温度高达2500K以上,且
5、分布不均匀;高速,线速度达到10m/s, 承受很大的惯性力。活塞顶部承受最高可达35MPa(汽油机)的压力,承受侧压力和冲击,使之变形,破坏配合联结。 3、材料: 铝合金:质量小 导热性好;灰铸铁,一、活 塞,(1)活塞顶部 功用:是燃烧室的组成部分,主要作用承受气体压力。,4、结构,(1)活塞顶部,结构简单、制造容易、受热面积小、应力分布较均匀,多用在汽油机上。,凸起呈球状、顶部强度高,起导向作用、有利于改善换气过程。,凹坑的形状、位置必须有利于可燃混合气的燃烧;提高压缩比,防止碰气门。,(2)活塞头部,位置:第一道活塞槽与活塞销孔之间的部分。,工作条件最恶劣,应离顶部远些。,1、安装活塞环
6、、与活塞环一起密封气缸、 2、防止可燃混合气漏到曲轴箱内, 3、将顶部吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。,作用:,(3)活塞裙部,位置:从油环槽下端面起至活塞最下端的部分,包括销座孔。 作用:对活塞在气缸内的往复运动起导向作用,并承受侧压力, 防治破坏油膜。,裙 部,活 塞 裙 部 的 椭 圆 变 形 演 示,(1)预先做成阶梯形、锥形 活塞沿高度方向的温度很不均匀,活塞的温度是上部高、下部低,膨胀量也相应是上部大、下部小。为了使工作时活塞上下直径趋于相等,即为圆柱形,就必须预先把活塞制成上小下大的阶梯形、锥形。,为使活塞在各种工况下均能与气缸壁间保持合理的密封和运动间隙,制造活塞是通常采取下列
7、结构措施。,4 采取下列结构措施:,(2)预先做成椭圆形,椭圆的长轴方向与销座垂直,短轴方向沿销座方向。这样活塞工作时趋近正圆。,定义: 活塞销座朝向承受作功侧压力的一面偏移 1mm2mm。 作用: 减轻活塞换向时对气缸壁的敲击。,(3)销座偏置,原理:因销座偏置,在接近上止点时,作用在活塞销座轴线以右的气体压力大于左边,使活塞倾斜,裙部下端提前换向。而活塞在越过上止点,侧压力反向时,活塞才以左下端接触处为支点,顶部向左转(不是平移),完成换向。,(4)活塞裙部开槽(汽油机),横向绝热槽,纵向膨胀槽,绝热槽,膨胀槽,(5)拖板式活塞,有些活塞为了减轻重量,在裙部开孔或把裙部不受侧压力的两边切去
8、一部分,以减小惯性力,减小销座附近的热变形量,形成拖板式活塞或短活塞,拖板式结构裙部弹性好,质量小,活塞与气缸的配合间隙较小,适用于高速发动机。,(6)为了减小铝合金活塞裙部的热膨胀量,有些汽油机活塞在活塞裙部或销座内嵌入钢片。 恒范钢片式活塞的结构特点就是这样的,由于恒范钢为含镍33%36%的低碳铁镍合金,其膨胀系数仅为铝合金的1/10,而销座通过恒范钢片与裙部相连,牵制了裙部的热膨胀变形量。,二 活塞环,1、类型:气环、油环。,2、功用:气环:密封、导热; 油环:刮油、布油和辅助密封。,3、工作条件:高温、高压、高速以及润滑困难。,(一)概述,4、活塞环材料的要求 好的耐磨性、耐热性、导热
9、性;高的强度、冲击韧性和足够的弹性。,5、常见材料 灰铸铁、球墨铸铁、合金铸铁。 目前汽车上广泛应用合金铸铁。 平均寿命:6万公里,(二)气 环,1 作用: 保证气缸与活塞间的密封性,防止漏气,并把活塞顶部吸收的大部分热量传给气缸壁,再由冷却水将其带走。,活塞环安装三隙,2 气环的密封原理,气环的密封,3 气环的泵油作用,矩形断面的气环随活塞作往复运动时,会把气缸壁上的机油不断送入气缸中,这种现象称为“气环的泵油作用”。,(1)定 义,当活塞下行时,环靠在环槽的上方,环从缸壁上刮下的润滑油充入环槽下方;当活塞上行时,环又靠在环槽的下方,同时将油挤压到环槽上,如此反复,就将润滑油泵到活塞顶。,(
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