《港口内燃机》第03章ppt课件.ppt

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1、1,港口内燃机,第三章 曲柄连杆机构,2,功用：,将作用在活塞顶部的燃气压力转变为机械能。同时在能量转换过程中将活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动，并以扭矩形式对外作功。,内燃机实现工作循环，完成能量转换的主要机构。,3,组成：,活塞连杆组,固定件组,曲轴飞轮组,4,内容提纲,第一节 固定件组第二节 活塞连杆组第三节 曲轴飞轮组,5,第一节 固定件组,构成发动机的骨架，是发动机各机构和各系统的安装基础，其内、外安装着发动机的所有主要零件和附件，承受各种载荷。,6,第一节 固定件组,一、气缸体,1. 气缸体的结构形式,曲轴旋转中心线与气缸体下表面在同一平面内。这种气缸体的优点是加工方便，重量轻，

2、结构紧凑，便于加工，曲轴拆装方便；但其缺点是刚度和强度较差。多用于轻型内燃机。,曲轴的旋转中心线高于气缸体下表面。它的优点是强度和刚度都好，油底壳密封简单可靠，能承受较大的机械负荷；但其缺点是工艺性较差，结构笨重，加工较困难。 多用于中型、重型内燃机。,气缸体曲轴的主轴承座孔为完整圆孔。其优点是结构紧凑、刚度和强度高，主轴承同轴度好；但其缺点是加工精度要求高，质量大，工艺性较差，曲轴拆装不方便。 多用于机械负荷较大的内燃机上。,7,第一节 固定件组,8,第一节 固定件组,9,第一节 固定件组,10,第一节 固定件组,一、气缸体,2. 气缸的布置方式,气缸垂直布置排成一列。一般六缸以下发动机多采

3、用单列式。其特点是结构简单，加工方便，但内燃机的长度和高度方向尺寸较大。有的汽车为了降低发动机的高度，把发动机倾斜一个角度，如桑塔纳轿车。,气缸排成两列，左右两列气缸中心线呈V字形。V型布置与直列式布置相比，缩短了机体长度和高度，增加了气缸体的刚度，减轻了发动机的重量，但加大了发动机的宽度，且形状较复杂，加工困难，一般用于8缸以上的发动机，6缸发动机也有采用这种形式的气缸体。,气缸排成两列，左右两列气缸在同一水平面上，即左右两列气缸中心线的夹角为180。它的特点是高度小，总体布置方便，有利于风冷。这种气缸应用较少。,11,第一节 固定件组,一、气缸体,3. 气缸套,气缸套的功用是其内壁与活塞顶

4、面和气缸盖的底面共同组成内燃机的燃烧室，同时对活塞的往复直线运动起导向作用。,12,第一节 固定件组,一、气缸体,3. 气缸套,(b)湿式气缸套,(a)干式气缸套,外壁不直接与冷却水接触，壁厚较薄，一般为13mm。优点：刚性好、强度高、缸距小，而且冷却水套密封好，不漏水，不存在穴蚀等问题；缺点：散热效果差，加工精度和配合精度要求较高，拆装不方便。 主要用在缸径小于120mm的中小型内燃机上。,外圆柱表面直接与冷却水接触，壁厚一般为59mm。优点：散热效果好，拆装方便，同时可使气缸体铸造工艺简化，降低废品率；缺点：强度、刚度都不如干式气缸套好，而且轴向尺寸大、易漏水、易腐蚀和穴蚀。,13,第一节

5、 固定件组,二、气缸盖,14,第一节 固定件组,二、气缸盖,气缸盖是用来封闭气缸上部，并与活塞顶面、气缸上部构成燃烧室。它直接受燃气的高温、高压及气缸盖螺栓的预紧力作用，因此承受很大的热负荷和机械负荷。要求运转时气缸盖的温度要均匀，并要求有足够的强度和刚度。,1. 气缸盖的功用及要求,15,二、气缸盖,2. 气缸盖的结构形式,可分为整体式、单体式、块状式。,整体式,单体式,第一节 固定件组,16,二、气缸盖,2. 气缸盖的结构形式,第一节 固定件组,17,二、气缸盖,3. 气缸盖的安装,第一节 固定件组,气缸盖用螺栓紧固在气缸体上，拧紧气缸盖螺栓时，应由中央到边缘，交叉、均匀地分几次进行，以保

6、证气缸垫均匀平整地压紧，避免气缸漏气和气缸盖翘曲变形。最后一次拧紧时，要用扭力扳手按规定的拧紧力矩拧紧。,18,第一节 固定件组,三、气缸垫,气缸垫装在气缸盖和气缸体之间，其功用是保证气缸盖与气缸体接触面的密封，防止漏气，漏水和漏油。目前广泛使用的是金属石棉垫。安装时必须将光滑的一面朝气缸体。,19,第一节 固定件组,四、油底壳,油底壳又称为下曲轴箱。其主要功用是收集和存储润滑油，封闭曲轴箱，并兼有冷却机油的作用。一般采用薄钢板冲压而成，并通过螺钉紧固在机体的下表面上，在上下曲轴箱接合面之间装有衬垫，防止润滑油泄漏。 油底壳底部通常设有稳油挡板，避免车辆颠动时润滑油面波动过大，尤其是工程机械用

7、内燃机的油底壳，需要保证在最大倾斜度（3035度）长期工作吸油不中断。,20,第一节 固定件组,四、油底壳,防止车辆颠动时润滑油面波动过大 。,21,内容提纲,第一节 固定件组第二节 活塞连杆组第三节 曲轴飞轮组,22,第二节 活塞连杆组,23,第二节 活塞连杆组,一、活塞,24,第二节 活塞连杆组,一、活塞,1. 活塞的功用,（1）活塞顶部与气缸和气缸盖组成燃烧室。（2）工作时承受气缸中燃气压力，并将此压力通过活塞销传给连杆驱使曲轴旋转。,25,第二节 活塞连杆组,一、活塞,2. 活塞的工作条件,（3）高温,（1）高压,（2）高速,（4）润滑不良,26,第二节 活塞连杆组,一、活塞,2. 活

8、塞的工作条件,（1）高压,活塞顶部承受燃气爆发压力很大，特别是作功行程压力最大，汽油机高达35MPa，柴油机高达69MPa；这要求活塞有足够的刚度和强度，传力可靠。,例如，190系列柴油机最高燃气压力为10.5MPa，其活塞顶面的作用力高达298kN。工程机械上广泛使用的6135G型柴油机，最高燃气压力为9MPa，活塞顶面的作用力为129kN。,27,第二节 活塞连杆组,一、活塞,2. 活塞的工作条件,（2）高速,活塞在气缸内高速(815m/s)往复运动时，产生很大的往复惯性力，随着内燃机向高速化发展，最大往复惯性力已达到活塞组本身质量的300600倍。这样必然导致内燃机振动，连杆组、曲轴以及

9、轴承负荷加重，致使内燃机耐久性下降。这就要求在保证活塞有足够强度和刚度前提下，质量应尽可能小，以尽可能减小往复惯性力。,28,第二节 活塞连杆组,一、活塞,2. 活塞的工作条件,（3）高温,内燃机运转时，燃烧室内最高燃气温度可达2000K2500K，活塞顶面温度在650K以上，且温度分布很不均匀。这就要求活塞的热膨胀系数要小，以保持高温下与气缸之间具有合理的配合间隙，并具有足够的高温强度和较好的导热性。,29,第二节 活塞连杆组,一、活塞,2. 活塞的工作条件,（4）润滑不良,活塞与气缸壁之间润滑条件差，并且由于连杆的摆动使活塞受到交变的侧压力作用，导致使活塞裙部变形和磨损，摩擦损失功很大。磨

10、损严重会使活塞和活塞环失效。因此要求活塞具有良好的耐磨性。,30,第二节 活塞连杆组,一、活塞,2. 活塞的工作条件,目前高速内燃机均采用导热性好、膨胀系数小、强度高、密度小、耐磨性好的铝合金来制造活塞，在一些低速柴油机上也采用高级铸铁或耐热钢。,31,第二节 活塞连杆组,一、活塞,3. 活塞的构造,32,第二节 活塞连杆组,一、活塞,3. 活塞的构造顶部,活塞顶部承受气体压力，它是燃烧室的组成部分，其形状、位置、大小都和燃烧室的具体形式有关，都是为满足可燃混合气形成和燃烧的要求，其顶部形状主要可分为三类，平顶活塞、凸顶活塞和凹顶活塞。,33,第二节 活塞连杆组,一、活塞,3. 活塞的构造顶部

11、,（1）平顶活塞 顶部是一个平面，受热面积小，制造工艺简单，顶部应力分布较为均匀，一般用在汽油机和非直接喷射式高速柴油机上。,34,第二节 活塞连杆组,一、活塞,（2）凸顶活塞 顶部凸起呈球顶形，其顶部强度高，起导向作用，有利于改善换气过程，二冲程汽油机常采用凸顶活塞。,3. 活塞的构造顶部,35,第二节 活塞连杆组,一、活塞,（3）凹顶活塞 顶部呈凹陷形，凹坑的形状和位置必须有利于可燃混合气的燃烧，有形凹坑、球形凹坑、U形凹坑等等。 柴油机多采用这种形式。,3. 活塞的构造顶部,36,第二节 活塞连杆组,一、活塞,（2）强载度较高的柴油机必须用冷却式活塞。常用的油冷式活塞结构形式主要分为整体

12、式和组合式两种。,降低顶部热负荷的措施,（1）顶部厚度一般随半径的增大而增厚。这样可使顶部吸收的大部分热量传到各活塞环，再由活塞环传给气缸，最后由气缸外壁的冷却介质将热量带走。,3. 活塞的构造顶部,37,第二节 活塞连杆组,一、活塞,整体式油冷活塞在活塞顶部铸有油冷室，冷机油通过连杆和活塞销上的通道进入活塞顶部的冷却油腔，吸收活塞顶部大部分热量，然后经回油孔流回油底壳。如蛇形油管冷却活塞和冷却油腔活塞。,蛇形油管冷却活塞,冷却油腔活塞,3. 活塞的构造顶部,38,第二节 活塞连杆组,一、活塞,组合式活塞头部采用耐热钢或合金铸铁铸造，而活塞体仍用铝合金铸造，然后用螺栓固定在一起，或用电子束焊接

13、。,采用组合式的原因：a）强化强度提高，活塞头部的热负荷增加。一般的铝合金不能满足要求。B）出于减小往复惯性力的考虑，减轻重量。,3. 活塞的构造顶部,39,第二节 活塞连杆组,一、活塞,3. 活塞的构造环槽部,环槽部是活塞上加工有环槽用于装配活塞环的部分。上部23道环槽用于装配气环，下面一道环槽用于装配油环。在油环槽底面上钻有许多径向小孔，使被油环从气缸壁上刮下的机油经过这些小孔流回油底壳。,柴油机压缩比高，一般有四道环槽，上部三道气环槽，下部一道油环槽。汽油机一般有三道环槽，其中有两道气环槽和一道油环槽。第一道环槽工作条件最恶劣，一般应离顶部较远些。,40,第二节 活塞连杆组,一、活塞,3

14、. 活塞的构造环槽部,降低环槽部热负荷的措施,（1）设置耐热护槽圈（耐磨镶座）。在第一道环槽部或第一、第二道环槽部设置耐热护槽圈，以提高环槽的耐磨性。（2）增加隔热环槽。在第一道气环槽上部，加工出一道隔热环槽，用以改变热流方向，从而减小第一道气环的热负荷。,41,第二节 活塞连杆组,一、活塞,3. 活塞的构造裙部,活塞裙部是活塞环槽以下的部分。活塞裙部对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受侧压力。裙部应具有较大的承压面积，并在不同工况下与气缸壁之间保持最佳的配合间隙，以免间隙过大时发生敲缸、间隙过小时产生咬缸等事故。,42,第二节 活塞连杆组,一、活塞,3. 活塞的构造裙部,活塞裙部的结构

15、措施,（1）预先做成阶梯形、锥形（2）预先做成椭圆形（3）拖板式结构（4）活塞裙部开槽（5）镶铸恒范钢片,43,第二节 活塞连杆组,一、活塞,3. 活塞的构造裙部,（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或锥形。,44,第二节 活塞连杆组,一、活塞,3. 活塞的构造裙部,（2）预先做成椭圆形,正圆形活塞在实际工作时，裙部横截面形状会由正圆形变成椭圆形。因此，在加工时预先把活塞裙部做成椭圆形状，椭圆的长轴方向与销座孔中心线垂直，短轴方向沿销

16、座孔中心线方向。这样活塞工作时趋近正圆。,45,第二节 活塞连杆组,一、活塞,3. 活塞的构造裙部,（2）预先做成椭圆形,裙部产生椭圆变形的原因：,热膨胀。活塞裙部的厚度很不均匀，活塞销座孔部分的金属厚，受热膨胀量大，沿活塞销座轴线方向的变形量大于其他方向。 侧压力。活塞的侧压力是垂直于销座轴线方向的，气缸对活塞裙部的反作用力使垂直于销座轴线方向受积压变短，沿销座轴线方向变长。 燃气压力 。燃气压力会使裙部沿销座轴线方向扩张变形。,46,第二节 活塞连杆组,47,第二节 活塞连杆组,一、活塞,3. 活塞的构造裙部,（3）拖板式结构,有些活塞为了减轻重量，把裙部不受侧压力的两边切去一部分，形成拖

17、板式活塞，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。,48,第二节 活塞连杆组,一、活塞,3. 活塞的构造裙部,（4）活塞裙部开槽,为了减小活塞头部的热量向裙部传递，在头部与裙部的过渡区开出横向的隔热槽，隔热槽一般开在最下一道环槽的下面，裙部上边缘销座的两侧(也有开在油环槽之中的)。为了提高裙部的弹性与受热膨胀自行调整的能力，还在裙部开出纵向的膨胀槽，从而使活塞与气缸间具有最佳的配合间隙。槽的形状有T形或形槽。,柴油机活塞机械负荷和热负荷都比较大，裙部一般不开槽。,49,第二节 活塞连杆组,一、活塞,3. 活塞的构造裙部,（4）活塞裙部开槽,50,第二节 活塞连

18、杆组,一、活塞,3. 活塞的构造裙部,（5）镶铸恒范钢片,有些汽油机活塞在活塞裙部或销座内嵌入钢片。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。,柴油机铝活塞则采用镶铸筒形钢圈。,51,第二节 活塞连杆组,一、活塞,3. 活塞的构造销座部,活塞销座部开有活塞销孔，用于安装活塞销和弹性卡环。,销座偏置：1）定义：活塞销座朝向承受作功侧压力的一面偏移12mm。2）作用：使活塞在上、下运动改变方向时承压面平顺地从气缸的一侧过渡到另一侧，以减轻活塞换向时对气缸壁的敲击，降低噪声。,52,一、活塞,3. 活塞的构造销

19、座部,安装时，这种活塞销偏置的方向不能装反，否则换向敲击力会增大，使裙部受损。,第二节 活塞连杆组,53,第二节 活塞连杆组,二、活塞环,活塞环是具有弹性的开口环，有气环和油环之分。,54,第二节 活塞连杆组,二、活塞环,活塞环的间隙,（1） 端隙1：又称开口间隙，是活塞环装入气缸后开口处的间隙。一般为0.25mm0.50mm；（2） 侧隙2：又称边隙，是环高方向上与环槽之间的间隙。第一道0.04mm0.10mm；其它气环0.03mm0.07mm。油环一般侧隙较小，0.025mm0.07mm；（3）背隙3：又称径向间隙，是活塞环装入气缸后，活塞环背面与环槽底部的间隙。一般为0.5mm1mm 。

20、,55,第二节 活塞连杆组,二、活塞环,1. 气环,1）功用：密封和导热。即保证气缸壁与活塞之间的密封，防止燃气进入曲轴箱；同时将活塞吸收的大量热量传给气缸壁，再经冷却介质带走。,2）工作条件：活塞环在高温、高压、高速和润滑极其困难的条件下工作，此外，活塞环作往复高速运动时，在径向会产生一张一缩的现象。,其中密封作用是主要的，因为密封是传热的前提。,磨损严重，易产生疲劳断裂，尤其是第一道环最为困难。摩擦损失功约占内燃机总摩擦损失功的60左右。要求活塞环弹性好，强度高、耐磨损。,56,第二节 活塞连杆组,二、活塞环,3）气环切口,气环在自然状态下是一个比气缸直径稍大的开口弹力环，装入气缸后，其开

21、口处应有一定的间隙，以防止活塞环受热膨胀后造成卡死或折断。但间隙不能过大，否则会漏气严重，造成功率下降，起动困难。,1. 气环,57,第二节 活塞连杆组,二、活塞环,切口类型：直角：工艺好，密封差。阶梯：密封好，工艺差。斜切口：介于上述之间。带防转销钉槽：二行程用。,3）气环切口,1. 气环,58,第二节 活塞连杆组,二、活塞环,1. 气环,4）气环断面,结构简单，导热效果好，应用较广。但有“泵油作用”，即将机油泵入燃烧室。,能改善环的密封性和磨合性。并且活塞下行时，便于刮油，活塞上行时，由于锥面的油楔作用，可减少磨损。在高压燃气的径向分力作用下，可能将环推离气缸壁而造成漏气，不宜作第一道环。

22、,内圆切去一部分，产生不对称的弹性内力，工作时环产生明显的断面倾斜。提高了表面接触应力，防止了“泵油作用”，增强了密封性，易于磨合，并有刮油布油作用。注意不能装反。常用作高速机的第二、三道环。,自洁作用强，作功行程作用在环上的气体压力的水平分力使环压紧缸壁而加强密封。因此即使环失去弹性，仍然能保持良好的密封性。但上下两端面精磨工艺较困难。常用于柴油机上作第一、二道环。,可以产生双油楔作用，对气缸的适应性和对活塞偏摆的适应性较好，有利于密封。但凸圆弧面加工困难。目前普遍用作强化柴油机上的第一道环。,59,第二节 活塞连杆组,二、活塞环,矩形环的泵油作用：,矩形环在活塞环槽中存在侧隙和背隙。活塞下

23、行时，环的上端面压在环槽的上平面上，气缸壁上的机油被刮入环的下侧隙和背隙内。活塞上行时，环压在环槽的下平面上，将机油向上挤。如此反复，使机油泵入燃烧室参与燃烧，导致燃烧室和环槽内积炭增加，机油超耗。,1. 气环,60,第二节 活塞连杆组,二、活塞环,2. 油环,1）功用：布油和刮油。既能减小活塞、活塞环与气缸壁的摩擦阻力，又可防止多余的机油窜入气缸参与燃烧。同时兼有密封和防止气环泵油的辅助作用。2）类型：普通油环和组合式油环。,又叫整体式油环。环的外圆柱面中间加工有凹槽，凹槽底部有许多回油小孔或狭缝。油环上唇的上端面外缘一般均有倒角，当活塞环运动时能形成油楔，可把油环推离气缸壁起到布油作用。下

24、端面不倒角，这样下行时刮油能力较强。,由刮油片、径向和轴向衬环组成，轴向衬环装在第二、三刮油片之间，径向衬环则装在刮油片的内侧。优点：刮油作用较强，质量较小，回油通道大，寿命长，气缸壁面适应性好 。缺点：成本高，安装较麻烦。,61,第二节 活塞连杆组,二、活塞环,62,第二节 活塞连杆组,三、活塞销,1）功用 连接活塞和连杆小头，并把活塞承受的燃气压力传给连杆。,2）结构特点,活塞销在高温下周期地承受很大的冲击载荷，其本身又作摆转运动，而且处于润滑条件很差的情况下工作，因此，要求活塞销具有足够的强度和刚度，表面韧性好，耐磨性好，重量轻。所以活塞销一般都做成空心圆柱体，采用低碳钢和低碳合金钢制成

25、，外表面经渗碳淬火处理以提高硬度，精加工后进行磨光，有较高的尺寸精度和表面光洁度。,63,第二节 活塞连杆组,三、活塞销,3）“全浮式”安装与“半浮式”安装,“全浮式”安装的特点活塞销与活塞销座孔之间采用过渡配合，而与连杆小头衬套之间则采用间隙配合。优点：当内燃机运转时，铝活塞的热膨胀量大于钢活塞销的热膨胀量，活塞销能在连杆衬套和活塞销座中自由摆动，使磨损均匀。,“半浮式”安装的特点是活塞中部与连杆小头采用紧固螺栓连接，活塞销只能在两端销座内作自由摆动，而和连杆小头没有相对运动。活塞销不会作轴向窜动，不需要锁片（弹性卡环）。小轿车上应用较多。,64,第二节 活塞连杆组,活塞装配演示,65,第二

26、节 活塞连杆组,四、连杆组,将活塞承受的气体压力传给曲轴，并将活塞的往复直线运动转变成曲轴的旋转运动。,1. 连杆组的功用,66,第二节 活塞连杆组,四、连杆组,由连杆、连杆盖、连杆小头衬套、连杆螺栓、连杆轴瓦等组成。,2. 连杆组的组成,67,第二节 活塞连杆组,四、连杆组,1）小头：用来安装活塞销，以连接活塞。小头孔中一般压入减磨锡青铜衬套。 为了改善活塞销与衬套之间的润滑条件，在小头顶部和衬套上钻有集油孔或铣有集油槽。,3. 连杆结构,68,第二节 活塞连杆组,四、连杆组,2）杆身：常做成“工”字形断面。刚度大，质量轻，适于模锻 。采用压力润滑的连杆，杆身中部有连通大、小头的油道。,3.

27、 连杆结构,69,第二节 活塞连杆组,四、连杆组,3）大头：与曲轴的连杆轴颈相连。大头一般做成分开式，即连杆体大头和连杆盖。根据切口形式可分为平切口和斜切口。,3. 连杆结构,这种剖分形式刚度大，变形小，加工简单，成本低，多应用于汽油机 。,柴油机大头尺寸相应较大，要使拆卸时连杆体能从气缸通过，必须采用斜切口。,70,第二节 活塞连杆组,四、连杆组,4）V型发动机的连杆形式,3. 连杆结构,优点是连杆完全通用，左右缸的运动完全相同，缺点是两缸的轴线要沿曲轴方向错开。因而使曲轴长度增加，刚度降低。,优点是结构紧凑，不增加发动机的长度。缺点是两缸运动规律和受力情况不同，主副连杆不能互换。,优点是机

28、体结构紧凑，左右缸的运动规律一致。缺点是连杆工艺性差，连杆的大头刚度和强度差。,71,第二节 活塞连杆组,四、连杆组,4）V型发动机的连杆形式,3. 连杆结构,72,第二节 活塞连杆组,四、连杆组,（1）定义：分成两半的滑动轴承。（2）作用：起减磨作用，保护连杆轴颈及连杆大头孔。 （3）组成：由薄钢背和减磨层组成。钢背由1mm3mm的低碳钢制成。减磨层为0.3mm0.7mm的减磨合金。,4. 连杆轴瓦,73,内容提纲,第一节 固定件组第二节 活塞连杆组第三节 曲轴飞轮组,74,第三节 曲轴飞轮组,东风6100Q-1发动机曲轴飞轮组,75,第三节 曲轴飞轮组,别克君威3.0L轿车发动机曲轴飞轮组

29、,76,第三节 曲轴飞轮组,77,第三节 曲轴飞轮组,一、曲轴,1.曲轴的功用,与连杆配合将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动;将活塞连杆组传来的力以扭矩的形式对外输出动力;同时驱动配气机构和其它辅助装置（如风扇、水泵、发电机等）。,曲轴是内燃机中成本最高(大约占整机的1/10)的零件，因为它尺寸较大，材料昂贵，形状复杂，加工精密。,曲轴是发动机最重要的机件之一。,78,第三节 曲轴飞轮组,一、曲轴,2.曲轴的工作条件,曲轴承受周期变化的气体压力和往复、旋转运动质量的惯性力及惯性力矩的作用。因此，要求曲轴具有足够的刚度和强度，具有良好的承受冲击载荷的能力，耐磨损且润滑良好。,曲轴最常见的损

30、坏原因是弯曲和扭转疲劳破坏。所以，保证曲轴有足够的疲劳强度是曲轴设计的首要问题。,79,第三节 曲轴飞轮组,3.曲轴的构造,曲轴由主轴颈，连杆轴颈（曲柄销）、曲柄、前端和后端、平衡重等组成。一个主轴颈、一个连杆轴颈和一个曲柄组成一个曲拐。 直列式内燃机的曲拐数目等于气缸数；V型内燃机的曲拐数等于气缸数的一半。,一、曲轴,80,第三节 曲轴飞轮组,一、曲轴,3.曲轴的构造,81,第三节 曲轴飞轮组,3.曲轴的构造 主轴颈,主轴颈是曲轴的支承部分，通过主轴承支承在曲轴箱的主轴承座中。主轴承的数目不仅与发动机气缸数目有关，还取决于曲轴的支承方式。曲轴按支承方式一般可分为两种形式，一种是全支承曲轴，另

31、一种是非全支承曲轴。,一、曲轴,82,第三节 曲轴飞轮组,3.曲轴的构造 主轴颈,一、曲轴,全支承曲轴的主轴颈数比气缸数目多一个，即每一个连杆轴颈两边都有一个主轴颈。这种支承的曲轴强度和刚度都比较好，并且减轻了主轴承载荷，减小了磨损。,非全支承曲轴的主轴颈数比气缸数目少或与气缸数目相等。这种支承的主轴承载荷较大，但缩短了曲轴的总长度，使发动机的总体长度有所减小。,83,第三节 曲轴飞轮组,3.曲轴的构造 连杆轴颈,一、曲轴,连杆轴颈又叫曲柄销，是曲轴与连杆的连接部分，通过曲柄与主轴颈相连，在连接处用圆弧过渡，以减少应力集中。不少曲轴的连杆轴颈做成空心的，以减小曲轴质量，降低离心力。,84,第三

32、节 曲轴飞轮组,3.曲轴的构造 曲柄与平衡重,一、曲轴,曲柄是主轴颈和连杆轴颈的连接部分，断面为椭圆形，为了平衡内燃机运转时不平衡质量引起的离心力，以及平衡一部分往复惯性力，曲柄处制有(或紧固有)平衡重，从而使曲轴旋转平稳。 平衡重通常设置在曲柄臂相反的方向上。,85,第三节 曲轴飞轮组,3.曲轴的构造 曲柄与平衡重,一、曲轴,平衡重原理,86,第三节 曲轴飞轮组,3.曲轴的构造 前端和后端,一、曲轴,曲轴前端装有驱动配气凸轮轴的正时齿轮（或正时链轮、齿形带轮），驱动风扇和水泵的皮带轮，以及起动爪等。为了防止机油沿曲轴轴颈外漏，在曲轴前端装有一个甩油盘，在齿轮室盖上装有油封。,87,第三节 曲

33、轴飞轮组,3.曲轴的构造 前端和后端,一、曲轴,曲轴后端用来安装飞轮，在后轴颈与飞轮凸缘之间制成档油凸缘与回油螺纹，以阻止机油向后窜漏。,88,第三节 曲轴飞轮组,3.曲轴的构造 曲轴的轴向定位,一、曲轴,内燃机运转时，由于曲轴受到配套机具和传动装置施加的轴向力的作用，而引起曲轴轴向窜动，因此，曲轴必须有轴向定位（设置推力轴承），使轴向窜动量限制在0.10.5mm范围内。但也应允许曲轴受热后能自由膨胀，所以曲轴轴向上只能有一处设置定位装置。 常用的轴向定位方法有以下三种：第一主轴颈定位；后端主轴颈定位，中间主轴颈定位。,89,第三节 曲轴飞轮组,4.曲轴的润滑,一、曲轴,主轴颈与主轴承间的润滑

34、油来自于气缸体的润滑油道，最终从发动机润滑系统而来。连杆轴颈与连杆轴承间的润滑油通过曲轴中的油道来自于主轴颈与主轴承间的润滑油 。,90,第三节 曲轴飞轮组,5.曲拐的布置与发火顺序,一、曲轴,曲轴的形状和曲拐的布置 (即曲拐相对位置)取决于气缸数、气缸排列方式和内燃机的发火顺序。,对多缸内燃机的每一个气缸来说，其工作过程和单缸机的工作过程完全相同，只不过是要求它按照一定的顺序工作，即为内燃机的工作顺序，也叫作内燃机的发火顺序。,91,第三节 曲轴飞轮组,5.曲拐的布置与发火顺序,一、曲轴,发火顺序的确定原则,（1）连续作功的两缸相距应尽可能远。以减轻主轴承的载荷，同时避免可能发生的进气重叠现

35、象。（2）各缸发火的间隔时间应相同，四冲程机发火间隔角为720/i，(i为气缸数目)。也就是说内燃机在完成一个工作循环的曲轴转角内，每个气缸都应发火作功一次，且作功间隔应力求均匀，以保证发动机运转平稳。 （3）V型发动机左右两列气缸应交替发火。,92,第三节 曲轴飞轮组,四冲程直列式四缸内燃机的发火顺序和曲拐布置：,曲拐对称布置于同一平面内。相邻作功气缸的曲拐夹角为720/4=180。,93,第三节 曲轴飞轮组,四冲程直列式四缸内燃机的工作循环表：,94,第三节 曲轴飞轮组,四冲程直列式六缸内燃机的发火顺序和曲拐布置：,曲拐对称布置于三个平面内。相邻作功气缸的曲拐夹角为720/6=120。,9

36、5,第三节 曲轴飞轮组,四冲程直列式六缸内燃机的工作循环表：,96,第三节 曲轴飞轮组,二、曲轴扭转减振器,假设有一个弹性钢棍，其一端被固定，而另一自由端上有一个圆盘，如果把圆盘施加一个扭矩，将它转某一角度，然后放开，则系统将在钢棍材料弹力及圆盘质动量惯性力的作用下进行角振动，圆盘和弹性钢棍时而转到其平衡位置（静止时的位置）的这一边，时而又转到其平衡位置的另一边。这样的角振动，称为自由扭转振动 。,1.扭转振动的概念,97,第三节 曲轴飞轮组,二、曲轴扭转减振器,内燃机工作过程中，曲轴受周期性干扰力矩作用产生扭转振动。当干扰力矩的频率接近曲轴扭振的固有频率时，其扭振振幅急剧增大，产生“共振现象

37、”，使曲轴运转不平衡，产生冲击，引起附加的动应力，从而加速传动件的磨损，甚至导致曲轴扭断。,2.曲轴的扭振,98,第三节 曲轴飞轮组,二、曲轴扭转减振器,3.曲轴扭转减振器的功用,是将曲轴扭转振动的能量逐渐消耗于减振器内部的摩擦，使曲轴扭转振动的振幅减小，避免发生共振。常用的曲轴扭转减振器有橡胶摩擦式减振器、粘液式减振器、干摩擦式减振器以及硅油橡胶复合式扭转减振器等。,99,第三节 曲轴飞轮组,二、曲轴扭转减振器,100,第三节 曲轴飞轮组,三、飞轮,主要功用：用来贮存作功行程的一部分能量，并在非作功行程中释放出来，用于克服运动阻力，带动曲柄连杆机构越过上、下止点，保证曲轴旋转角速度和输出扭矩

38、的均匀性。在飞轮轮缘上有第一缸活塞位于上止点的标记(刻线或销孔)以此作为调整发火时间和配气正时的依据。 多缸内燃机的飞轮与曲轴在装配后要一起进行动平衡试验。,汽车发动机飞轮外缘还压有齿圈与起动电机的驱动齿轮啮合，供起动发动机用；汽车离合器也装在飞轮上，利用飞轮后端面作为驱动件的摩擦面，用来对外传递动力。,101,第三节 曲轴飞轮组,三、飞轮,102,第三章思考题,1曲柄连杆机构由哪些零件组成，其功用是什么？2试述气缸体的三种构造形式及其特点。3什么是干式缸套?什么是湿式缸套?4铝合金活塞在工作中易产生哪些变形？为什么？怎样 应对这些变形？ 5什么是矩形环的泵油作用？有什么危害？6“全浮式”与“半浮式”活塞销有什么区别?7什么是销座偏置?有何作用？8全支承曲轴和非全支承曲轴各有何特点？9曲轴为什么要轴向定位? 为什么只能有一处定位?10. 计算四冲程直列四缸发动机的发火间隔角？画出以1342次序发火时的发动机工作循环表。11飞轮的主要功用是什么？,