發(fā)動機構造02機體與曲柄連桿機構

第 2章 發(fā)動機構造 2.2 機體與曲柄連桿機構 2.2 機體與曲柄連桿機構 功用 :把燃氣作用在活塞頂上的力轉變?yōu)榍S的轉矩。 主要零件 ： 機體組 活塞連桿組 曲軸飛輪組 2.2.1 機體組 發(fā)動機的支架，曲柄連桿機構、配氣機構和發(fā)動機各系統(tǒng) 主要零部件的 裝配基體 機體組組成： 機體 、 氣缸蓋 、 氣缸蓋罩 、 氣缸襯墊 、 主軸 承蓋、油底殼 氣缸蓋用來封閉氣缸頂部，并與活塞頂和氣缸壁一起形成 燃燒室。氣缸蓋和機體內(nèi)的水套和油道以及油底殼分別是 冷卻系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)的組成部分。 2.2.1 機體組 機體 機體工作條件 ： 拉、壓、彎、扭多種形式的機械負荷 熱負荷 機體要求： 足夠的強度和剛度，耐磨損和耐腐蝕，機 體冷卻、結構緊湊、質量輕 機體材料： 高強度灰鑄鐵或鋁合金鑄造 機體的構造 ： 氣缸排列形式、氣缸結構形式和曲軸箱 結構形式相關 2.2.1 機體組 氣缸內(nèi)表面受高溫高壓燃氣的作用并與高速運動的活塞接觸而 極易磨損。為了提高氣缸的耐磨性和延長氣缸的使用壽命而有 不同的氣缸結構形式和表面處理方法。 濕氣缸套式 干氣缸套式 無氣缸套式 2.2.1 機體組 風冷發(fā)動機氣缸體結構 金屬對空氣的換熱系數(shù) =金屬對水的換熱系數(shù)的 1/33 2.2.1 機體組 按曲軸箱結構形式的不同機體有平底式、龍門式和隧道式 3種 平底式機體 ：底平面與曲軸軸線齊平。高度小、質量輕、 加工方便，剛度較差。 龍門式機體 ：底平面下沉到曲軸軸線以下，彎曲剛度和扭 轉剛度較高 隧道式機體 ：主軸承孔不剖分的機體結構。這種機體配以 窄型滾動軸承可以縮短機體長度。隧道式機體的剛度大， 主軸承孔的同軸度好， 2.2.1 機體組 汽缸蓋 工作條件 ： 承受氣體力、緊固機械負荷，熱負荷 要求 ： 密封性，足夠的強度和剛度，良好的冷卻 氣缸蓋材料 ： 氣缸蓋一般都由優(yōu)質灰鑄鐵或合金鑄鐵鑄 造，轎車用的汽油機則多采用鋁合金氣缸蓋。 氣缸蓋結構 ： 復雜的箱形零件 ，進、排氣門座孔，氣門 導管孔，火花塞安裝孔 (汽油機 )或噴油器安裝孔 (柴油機 )， 水套、進排氣道，燃燒室，凸輪軸承孔或凸輪軸承座及其 潤滑油道。 2.2.1 機體組 燃燒室 活塞位于上止點時，活塞頂面以上、氣缸蓋底面以下所形成的 空間稱為燃燒室。在汽油機氣缸蓋底面通常鑄有形狀各異的凹 坑，習慣上稱這些凹坑為燃燒室。 浴盆形燃燒室，結構簡單，氣門與氣缸軸線平行， 進氣道彎度較大。壓縮行程終了能產(chǎn)生擠氣渦流。 楔形燃燒室，結構比較緊湊，氣門相對氣缸軸線傾斜，進氣道比較平直 ，進氣阻力小。壓縮行程終了時能產(chǎn)生擠氣渦流。 半球形燃燒室，結構最緊湊，燃燒室表面積與其容積之比 (面容 比 )最小。進排氣門呈兩列傾斜布置，氣門直徑較大，氣道較平 直。火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x較短，不能產(chǎn)生擠氣渦流。 2.2.1 機體組 氣缸襯墊 氣缸襯墊是機體頂面與氣缸蓋底面之間的密封件 氣缸襯墊的功用 ： 保持氣缸密封不漏氣，冷卻液和機油 不泄漏 工作條件： 緊固壓力，高溫、高壓的作用以及機油及冷 卻液腐蝕 要求： 足夠的強度，耐壓、耐熱和耐腐蝕，一定的彈性， 以補償機體頂面和氣缸蓋底面的粗糙度和不平度以及發(fā)動 機工作時反復出現(xiàn)的變形。 氣缸襯墊的分類及結構 ： 按所用材料的不同，氣缸襯墊 可分為金屬 石棉襯墊、金屬 復合材料襯墊和全金屬襯 墊等 2.2.1 機體組 油底殼 作用：儲存機油、封閉機體或曲軸箱 結構：油底殼用薄鋼板沖壓或用鋁鑄制而成。內(nèi)有擋板，減輕 油面震蕩、油底殼局部較深，放油螺塞 2.2.1 機體組 發(fā)動機的支撐 通過機體和飛輪殼或變速器殼上的支承支撐在車架上。發(fā)動機 的支承方法，一般有三點支承和四點支承兩種。三點支承可布 置成前一后二或前二后一。采用四點支承法時，前后各有兩個 支承點。 2.2.2曲柄連桿機構 曲柄連桿機構的功用及組成 功用 ：是將活塞的往復運動轉變?yōu)榍S的旋轉運動，同時將作 用于活塞上的力轉變?yōu)榍S對外輸出的轉矩 組成 ：活塞組、連桿組和曲軸飛輪組 2.2.2曲柄連桿機構 活塞組 活塞、活塞環(huán)、活塞銷 （一）活塞 活塞的功用 ：將燃燒氣體壓力通過活塞銷傳給連桿 以推動曲軸旋轉，活塞頂部與氣缸蓋、氣缸壁共同 組成燃燒室。 工作條件： 氣體力、往復慣性力，熱負荷，沿氣缸 壁面高速滑動，磨損嚴重。 活塞材料 ：大多數(shù)為鋁合金 2.2.2曲柄連桿機構 氣環(huán)槽、油環(huán)槽、隔熱槽 隔熱槽的作用 ： 隔斷由活塞頂傳向第一道活塞環(huán)的熱流，使部分 熱量由第二、三道活塞環(huán)傳出，從而可以減輕第 一道活塞環(huán)的熱負荷，改善其工作條件，防止活 塞環(huán)粘結。 2.2.2曲柄連桿機構 活塞裙部 活塞在氣缸內(nèi)的導向，承受側向力 氣缸與活塞間隙 ：間隙過大，活塞 敲缸 ； 間隙過小，活塞可能被氣缸卡住。 次推力面 主推力面 2.2.2曲柄連桿機構 （二）活塞環(huán) 氣環(huán) 和 油環(huán) 氣環(huán)功用 ：密封和傳熱 油環(huán)功用 ：刮除飛濺到氣缸壁上的多余的機油，并在氣缸壁上 涂布一層均勻的油膜。 氣環(huán)的密封原理： 2.2.2曲柄連桿機構 油環(huán)有槽孔式、槽孔撐簧式和鋼帶組合式 3種類型 槽孔式油環(huán)：外圓面上加工出環(huán)形集油 槽，形成上下兩道刮油唇，在集油槽底 加工有回油孔。由上下刮油唇刮下來的 機油經(jīng)回油孔和活塞上的回油孔流回油 底殼。 撐環(huán)油環(huán)：內(nèi)圓面加裝撐簧，這種油環(huán) 由于增大了環(huán)與氣缸壁的接觸壓力，而 使環(huán)的刮油能力和耐久性有所提高。 組合型油環(huán)：由上、下刮片和軌形撐簧 組合而成。接觸壓力大，上下刮片能單 獨動作，對氣缸失圓和活塞變形的適應 能力強。但鋼帶組合油環(huán)需用優(yōu)質鋼制 造，成本高。 2.2.2曲柄連桿機構 （三）活塞銷 作用 ：連接、傳力 工作條件 ：高溫、周期性沖擊負荷，潤滑條件較差 要求： 剛度、強度和耐磨性。 材料： 一般為低碳鋼或低碳合金鋼，如 20、 20Mn、 15Cr、 20Cr等，外表面滲碳淬硬，再經(jīng)精磨和拋光等精加工 活塞銷結構： 內(nèi)孔特點？ 2.2.2曲柄連桿機構 連桿組 連桿體、連桿蓋、連桿螺栓、連桿軸承 功用 ： 傳力，往復運動轉變?yōu)樾D運動 連桿材料： 優(yōu)質中碳鋼或中碳合金鋼，如 45、 40Cr、 42CrMo或 40MnB等模鍛或輥鍛 連桿構造 ： 小頭、桿身、大頭 2.2.2曲柄連桿機構 連桿小頭連接方式 ：全浮式和半浮式。 全浮式 ：活塞銷在連桿小頭孔和活塞銷孔中轉動，可以保證活 塞銷沿圓周 磨損均勻 。 半浮式 ：用螺栓將活塞銷夾緊在連桿小頭孔內(nèi)，這時活塞銷只 在活塞銷孔內(nèi)轉動，在小頭孔內(nèi)不轉動。 2.2.2曲柄連桿機構 大頭結構 ：具有足夠的剛度，外形尺寸小，質量輕。剖分結構， 連桿蓋用螺栓或螺柱緊固 平切口連桿 ：結合面與連桿軸線垂直 斜切口連桿 ：結合面與連桿軸線成 30 60 夾角。 比較 ：剛度、變形、制造費用 斜切口特點與應用？ 2.2.2曲柄連桿機構 曲軸飛輪組 （一）曲軸 曲軸的功用 ： 承受彎曲和扭轉交變載荷，把活塞、連桿傳來的 氣體力轉變?yōu)檗D矩 曲軸材料 ： 中碳鋼和中碳合金鋼，如 45、 40Cr、 35Mn2，模鍛而成， 軸頸表面經(jīng)高頻淬火或氮化處理，最后進行精加工。 球墨鑄鐵曲軸，價格便宜，耐磨性好，軸頸不需硬化處理， 同時金屬消耗量少，機械加工量也少。 曲軸結構 ： 曲軸基本上由若干個單元曲拐構成。一個曲柄銷， 左右兩個曲柄臂和左右兩個主軸頸構成一個單元曲拐。 直列發(fā)動機曲拐數(shù)？ V形發(fā)動機曲拐數(shù)？ 2.2.2曲柄連桿機構 曲拐布置與多缸發(fā)動機的工作順序 曲拐布置取決于氣缸數(shù)、氣缸排列形式和發(fā)動機工作順序。當 氣缸數(shù)和氣缸排列形式確定之后，曲拐布置就只取決于發(fā)動機 工作順序。在選擇發(fā)動機工作順序時，應注意以下幾點： 1)應該使接連作功的兩個氣缸相距盡可能的遠，避免在進氣行程中發(fā)生搶 氣現(xiàn)象。 2)各氣缸發(fā)火的間隔時間應該相同。發(fā)火間隔時間若以曲軸轉角計則稱 發(fā)火間隔角。在發(fā)動機完成一個工作循環(huán)的曲軸轉角內(nèi)，每個氣缸都應 發(fā)火作功一次。對于氣缸數(shù)為 i 的四沖程發(fā)動機，其發(fā)火間隔角應為 720 /i，即曲軸每轉 720 /i 時，就有一缸發(fā)火作功，以保證發(fā)動機 運轉平穩(wěn)。 2.2.2曲柄連桿機構 （二）飛輪 飛輪的作用： 1）四沖程發(fā)動機做功行程只有一個，其余行程消耗功， 曲軸轉速周期性變化，飛輪積蓄能量減小轉速波動 2）摩擦離合器的主動件 3）輪緣上鑲嵌有供起動發(fā)動機用的飛輪齒圈，測速 4）在飛輪上還刻有上止點記號，用來校準點火定時 或噴油定時以及調整氣門間隙