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1、02曲柄连杆机福建交通职业技术学院 班级： 日期： 年 月 日 编号002-4 教 学 目 的 与 要 求 掌握曲轴的结构及特点 掌握曲轴轴承的结构及特点 了解曲轴油封及曲轴扭转减震器 了解曲飞轮轴平衡机构 本 课 重点 与 难点 次序 1. 2. 3. 曲轴的结构特点 内 容 曲轴 曲轴前后端密封 曲轴扭转减震器 飞轮 曲轴轴承 平衡机构 课4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 堂进程福建交通职业技术学院 汽车发动机与维修教案 教学内容 备 注 第二章 曲柄连杆机构 第四节 曲轴飞轮组 曲轴飞轮组包括曲轴、曲轴轴承、飞轮、曲轴油封、曲轴扭转减震器、由曲柄连杆机构导入曲曲
2、轴平衡机构等。 轴飞轮组： 一、曲轴 1曲轴功用和工作条件、材料及要求 曲轴的功用 将活塞的直线往复运动转化为曲轴的旋转运动 驱动配气机构和其它辅助装置 工作条件 曲轴在周期性变化的气体力、惯性力及其力矩的共同作用下工作，承受弯曲和扭转交变载荷。 因此，曲轴应有足够的抗弯曲、抗扭转的疲劳强度和刚度； 轴径应有足够大的承压表面和耐磨性； 曲轴的质量应尽量小； 对各轴径的润滑应该充分 重点讲解： 简要介绍： 要求学生了解曲轴的功用和工作条件 2曲轴材料及要求 一般由45、40Cr、35Mn2等中碳钢和中碳合金钢模锻而成，轴颈表面经高频淬火或氮化处理，最后进行精加工。 简要介绍： 有的柴油机采用球墨
3、铸铁曲轴，价格便宜，耐磨性好，轴颈不需硬化处要求学生了解曲轴的理。 材料及要求 为提高曲轴的疲劳强度，消除应力集中，轴颈表面应进行喷丸处理，圆角处要经滚压处理。 3曲轴构造 曲轴由若干个单元曲拐组成。一个曲柄销、左右两个曲柄臂和左右两个主轴颈构成一个单元曲拐 装正时齿轮的一端称为自由端，另一端用来装飞轮，称为输出端 曲轴分类 1）按主轴颈数分类 全支撑曲轴：在相邻的两个曲拐间都有主轴颈的曲轴。优点是抗弯能力强，但主轴颈多，加工表面多，曲轴长。 非全支撑曲轴：主轴颈数少于全支撑的曲轴，其优缺点与全支撑曲轴相反。 2）按单元曲拐连接方式分类 整体式曲轴：各单元曲拐锻制或铸造成一个整体的曲轴。工作可
4、靠，质量轻，结构简单。 重点介绍： 要求学生比较理解曲轴类型及特点 图3-32：整体式曲轴 2 福建交通职业技术学院 汽车发动机与维修教案 教学内容 备 注 组合式曲轴：由单元曲拐组合装配而成的曲轴。单元曲拐便于制造，使用中损坏可以更换，不必将整根轴报废，但拆装不便。 图3-33：组合式曲轴 单元曲拐结构 主轴颈和曲柄销一般是实心，曲柄臂一般是椭圆形 部分锻钢曲轴曲柄销空心，减小曲柄销质量及其产生的旋转惯性力 部分铸铁曲轴主轴颈和曲柄销铸成空心。空心的连杆轴颈，与主轴颈之间有油孔相连。或空心的连杆轴颈的润滑靠来自主轴颈的润滑油经压入曲要求学生重点掌握单轴的油管而实现 元曲拐结构及特点 图3-3
5、4：单元曲拐结构 3曲拐布置与发动机工作顺序 各曲拐的相对位置或曲拐布置取决于气缸数、气缸排列形式和发动机工作顺序。当气缸数和气缸排列形式确定之后，曲拐布置就取决于发动机工作顺序。在选择发动机工作顺序时，应注意以下几点： 应该使连接做功的两个气缸相距尽可能远，以减轻主轴承载荷和避免在进气行程中发生抢气现象 各缸发火的间隔时间应该相同 V型发动机左右两列气缸应交替发火 直列四缸发动机工作循环 发火间隔角为：720/4180 工作顺序为：1243或1342 3 启发分析： 要求学生理解分析曲拐布置与发动机工作顺序 图3-35：直列四缸发动机工作循环 福建交通职业技术学院 汽车发动机与维修教案 教学
6、内容 备 注 直列六缸发动机工作循环 发火间隔角为：720/6120 工作顺序为：153624或142635 图3-36：直列六缸发动机工作循环 V8发动机工作循环 发火间隔角为：720/890 工作顺序为：R1-L1-R4-L4-L2-R3-L3-R2或 L1-R4-L4-L2-R3-R2-L3-R1 图3-37：直列六缸发动机工作循环 二、曲轴前后端油封 1曲轴前端的密封 曲轴前端借助甩油盘和橡胶油封实现密封 发动机工作时，落在甩油盘上的机油，在离心力的作用下被甩到定时传动室盖的内壁上，再沿壁面流回油底壳 即使有少量机油落到甩油盘前面的曲轴上，也会被装在定时传动室盖上的自紧式橡胶油封挡住
7、简要讲解： 要求学生了解曲轴油封种类、结构及原理 图3-38：曲轴前端的密封 4 福建交通职业技术学院 汽车发动机与维修教案 教学内容 备 注 2曲轴后端密封 由于近年来橡胶油封的耐油、耐热和耐老化性能的提高，再现代汽车发动机上曲轴后端的密封愈来愈多的采用与曲轴前端一样的自紧式橡胶油封 自紧式油封由金属保持架、氟橡胶密封环和拉紧弹簧构成 图3-39：曲轴后端密封 三、曲轴扭转减震器 1曲轴扭转减震器的功用 概念：当发动机工作时，曲轴在周期性变化的转矩作用下，各曲拐之间发生周期性相对扭转的现象称为扭转振动 危害：当发动机转矩的变化频率与曲轴扭转的自振频率相同或成倍数时，就会发生共振。共振时扭转振
8、幅加大，并导致传动机构磨损加剧，发动机功率下降，甚至使曲轴断裂 功用：为了消减曲轴的扭转振动，现代发动机多在扭转振幅最大的曲轴前端装置扭转减震器 2橡胶扭转减震器 震器壳体与曲轴连接，减震器壳体与扭转振动惯性质量粘结在硫化橡胶层上 发动机工作时，减震器壳体与曲轴一起振动，由于惯性质量之后于减震器壳体，因而在两者之间产生相对运动，使橡胶层来回揉搓，振动能量被橡胶的内摩擦阻尼吸收，从而使曲轴的扭振得以消减 3硅油扭转减震器 由钢板冲压而成的减震器壳体与曲轴连接。侧盖与减震器壳体组成密封腔，其中滑套着扭转振动惯性质量。惯性质量与密封腔之间留有一定的间5 简要讲解： 要求学生了解曲轴扭转减震器种类、结
9、构及原理 福建交通职业技术学院 汽车发动机与维修教案 教学内容 备 注 隙，里面充满高粘度硅油 当发动机动作时，减震器壳体与曲轴一起旋转、一起振动，惯性质量则被硅油的粘性摩擦阻尼和衬套的摩擦力所带动。由于惯性质量相当大，因此它近似作匀转动，于是在惯性质量与减震器壳体间产生相对运动。曲轴的振动能量被硅油的内摩擦阻尼吸收，使扭振消除或减轻 图3-40：曲轴扭转减震器 橡胶扭转减震器 硅油扭转减震器 四、飞轮 1飞轮功用 能量存储器，保证发动机运转平稳 摩擦式离合器的主动件 轮缘上镶嵌起动用飞轮齿圈 刻有上止点记号，用于调整点火正时、喷油正时或配气正时 2飞轮的结构 盘形零件 轮缘较宽厚以获得较大的
10、转动惯量 与曲轴一起进行动平衡，用定位销将飞轮紧固 多用灰铸铁制造，也有球墨铸铁或铸钢 简要讲解： 要求学生了解曲轴飞轮结构 图3-41：曲轴飞轮 五、曲轴轴承 1主轴承和连杆轴承 载荷及材料要求 连杆轴承和主轴承均承受交变载荷和高速摩擦，因此轴承材料必须具有足够的抗疲劳强度，而且要摩擦小、耐磨损和耐腐蚀 结构和材料 连杆轴承和主轴承均由上下两片轴瓦对合而成。每一片轴瓦都是由钢背和减磨合金层或钢背、减磨合金层和软镀层构成 6 重点讲解： 要求学生理解掌握曲轴主轴承和连杆轴承的结构及材料 福建交通职业技术学院 汽车发动机与维修教案 教学内容 备 注 轴瓦一般是等壁厚的，但也有变厚度轴瓦，多用于强
11、化程度较高的发动机 轴瓦在自由状态时，两个结合面外端的距离比轴承孔的直径大，其差值称为轴瓦的扩张量。在装配时，轴瓦的圆周过盈变成径向过盈，对轴承孔产生径向压力，使轴瓦紧密贴合在轴承孔内 在轴瓦的结合端冲压出定位唇，在轴承孔中加工有定位槽。以便装配时有正确的定位 通过连杆小头喷油孔喷油冷却活塞的发动机，在主轴承和连杆轴承的上下轴瓦上均加工有环形油槽和油孔，以便不间断的向连杆小头喷孔供油 图3-42：曲轴轴承的结构和材料 2曲轴止推轴承 功用 保证曲轴轴向定位 翻边轴承 轴瓦止推面与曲轴止推面之间隙:0.060.25mm 半圆环止推片 一般为四片，上下各两片，分别安装在机体和主轴承盖上的浅槽中，用
12、定位舌或定位销定位，防止其转动 装配时，需将有减磨合金层的止推面朝向曲轴的止推面，不能装反 止推轴承环 止推轴承环为两片止推圆环，分别安装在第一主轴承盖的两侧 要求学生理解掌握曲轴止推轴承的结构及作用 图3-43：曲轴止推轴承 翻边轴承 半圆环止推片 止推轴承环 7 福建交通职业技术学院 汽车发动机与维修教案 教学内容 备 注 六、平衡机构 1平衡机构功用 平衡往复惯性力及其力矩 比较曲柄臂平衡重：平衡旋转惯性力及其力矩 平衡状况：与气缸数、气缸排列形式及曲拐布置形式等因素有关 2往复惯性力 Fj= Fj+Fj Fj：一阶往复惯性力 Fj：二阶往复惯性力与二倍曲轴转角余弦成正比 3双轴平衡机构
13、 平衡二阶往复惯性力 链传动双轴平衡机构 齿轮传动双轴平衡机构 4单轴平衡机构 平衡一阶往复惯性力矩 启发分析： 从曲轴受力启发学生理解分析平衡机构功用 链传动双轴平衡机构 单轴平衡机构 图3-44：曲轴平衡机构 归纳小结： 概括基本内容，归纳重点内容，布置下一讲主要教学内容 汽车工程系教案 200 /200 学年 第 学期 课程名称：汽车构造 授课教师： 班级： 题目：第三章 曲柄连杆机构 第08讲 曲轴飞轮组 第 08 讲 第 周 星期 8 福建交通职业技术学院 汽车发动机与维修教案 教学内容 备 注 本讲教学目标： 知识点： 曲轴的结构特点 飞轮的结构特点 曲轴轴承的结构特点 能力点：
14、掌握曲轴的结构及特点 掌握曲轴轴承的结构及特点 了解曲轴油封及曲轴扭转减震器 了解曲飞轮轴平衡机构 本讲主要内容： 曲轴 曲轴前后端密封 曲轴扭转减震器 飞轮 曲轴轴承 平衡机构 本讲教学要求及适合专业： 汽车检测与维修专业 汽车维修与营销专业 汽车电子技术专业 汽车制造与维修专业 重点讲解曲轴、曲轴轴承的结构及特点 简要介绍飞轮、曲轴油封、曲轴扭转减震器、平衡机构的结构及特点 教学重点： 掌握曲轴的结构及特点 掌握曲轴轴承的结构及特点 教学难点： 曲轴扭转减震器 平衡机构的结构 教学方法及手段：导入、重点介绍、简要介绍、启发分析、归纳小结、多媒体 作业或课外阅读资料： 同步学习汽车构造课程建
15、设网页中的汽车发动机网络教程 具体书面作业从汽车发动机网络教程下载，由教师根据不同专业要求布置 上一讲 回主页 下一讲 本讲教学内容： 由曲柄连杆机构导入曲轴飞轮组： 重点讲解： 简要介绍： 要求学生了解曲轴曲轴飞轮组包括曲轴、曲轴轴承、飞轮、曲轴油封、曲轴扭转减震器、曲轴平衡机构等。 一、曲轴 1曲轴功用和工作条件、材料及要求 曲轴的功用 9 福建交通职业技术学院 汽车发动机与维修教案 教学内容 备 注 的功用和工作条件 将活塞的直线往复运动转化为曲轴的旋转运动 驱动配气机构和其它辅助装置 工作条件 曲轴在周期性变化的气体力、惯性力及其力矩的共同作用下工作，承受弯曲和扭转交变载荷。 因此，曲
16、轴应有足够的抗弯曲、抗扭转的疲劳强度和刚度； 轴径应有足够大的承压表面和耐磨性； 曲轴的质量应尽量小； 对各轴径的润滑应该充分 2曲轴材料及要求 一般由45、40Cr、35Mn2等中碳钢和中碳合金钢模锻而成，轴颈表面经高频淬火或氮化处理，最后进行精加工。 有的柴油机采用球墨铸铁曲轴，价格便宜，耐磨性好，轴颈不需硬化处理。 为提高曲轴的疲劳强度，消除应力集中，轴颈表面应进行喷丸处理，圆角处要经滚压处理。 3曲轴构造 曲轴由若干个单元曲拐组成。一个曲柄销、左右两个曲柄臂和左右两个主轴颈构成一个单元曲拐 装正时齿轮的一端称为自由端，另一端用来装飞轮，称为输出端 曲轴分类 1）按主轴颈数分类 全支撑曲
17、轴：在相邻的两个曲拐间都有主轴颈的曲轴。优点是抗弯能力强，但主轴颈多，加工表面多，曲轴长。 非全支撑曲轴：主轴颈数少于全支撑的曲轴，其优缺点与全支撑曲轴相反。 2）按单元曲拐连接方式分类 整体式曲轴：各单元曲拐锻制或铸造成一个整体的曲轴。工作可靠，质量轻，结构简单。 简要介绍： 要求学生了解曲轴的材料及要求 重点介绍： 要求学生比较理解曲轴类型及特点 图3-32：整体式曲轴 图3-33：组合式曲轴 组合式曲轴：由单元曲拐组合装配而成的曲轴。单元曲拐便于制造，使用中损坏可以更换，不必将整根轴报废，但拆装不便。 10 福建交通职业技术学院 汽车发动机与维修教案 教学内容 备 注 单元曲拐结构 主轴
18、颈和曲柄销一般是实心，曲柄臂一般是椭圆形 部分锻钢曲轴曲柄销空心，减小曲柄销质量及其产生的旋转惯性力 部分铸铁曲轴主轴颈和曲柄销铸成空心。空心的连杆轴颈，与主轴颈之间有要求学生重点掌握油孔相连。或空心的连杆轴颈的润滑靠来自主轴颈的润滑油经压入曲轴的油管单元曲拐结构及特点 而实现 图3-34：单元曲拐结构 启发分析： 要求学生理解分析曲拐布置与发动机工作顺序 3曲拐布置与发动机工作顺序 各曲拐的相对位置或曲拐布置取决于气缸数、气缸排列形式和发动机工作顺序。当气缸数和气缸排列形式确定之后，曲拐布置就取决于发动机工作顺序。在选择发动机工作顺序时，应注意以下几点： 应该使连接做功的两个气缸相距尽可能远
19、，以减轻主轴承载荷和避免在进气行程中发生抢气现象 各缸发火的间隔时间应该相同 V型发动机左右两列气缸应交替发火 直列四缸发动机工作循环 发火间隔角为：720/4180 工作顺序为：1243或1342 图3-35：直列四缸发动机工作循环 图3-36：直列六缸发动机工作循环 直列六缸发动机工作循环 发火间隔角为：720/6120 11 福建交通职业技术学院 汽车发动机与维修教案 教学内容 备 注 工作顺序为：153624或142635 V8发动机工作循环 发火间隔角为：720/890 工作顺序为：R1-L1-R4-L4-L2-R3-L3-R2或 L1-R4-L4-L2-R3-R2-L3-R1 图3
20、-37：直列六缸发动机工作循环 简要讲解： 要求学生了解曲轴油封种类、结构及原理 二、曲轴前后端油封 1曲轴前端的密封 曲轴前端借助甩油盘和橡胶油封实现密封 发动机工作时，落在甩油盘上的机油，在离心力的作用下被甩到定时传动室盖的内壁上，再沿壁面流回油底壳 即使有少量机油落到甩油盘前面的曲轴上，也会被装在定时传动室盖上的自紧式橡胶油封挡住 图3-38：曲轴前端的密封 图3-39：曲轴后端密封 2曲轴后端密封 由于近年来橡胶油封的耐油、耐热和耐老化性能的提高，再现代汽车发动机上曲轴后端的密封愈来愈多的采用与曲轴前端一样的自紧式橡胶油封 自紧式油封由金属保持架、氟橡胶密封环和拉紧弹簧构成 12 福建
21、交通职业技术学院 汽车发动机与维修教案 教学内容 备 注 三、曲轴扭转减震器 1曲轴扭转减震器的功用 概念：当发动机工作时，曲轴在周期性变化的转矩作用下，各曲拐之间发生周期性相对扭转的现象称为扭转振动 危害：当发动机转矩的变化频率与曲轴扭转的自振频率相同或成倍数时，就会发生共振。共振时扭转振幅加大，并导致传动机构磨损加剧，发动机功率下降，甚至使曲轴断裂 功用：为了消减曲轴的扭转振动，现代发动机多在扭转振幅最大的曲轴前端装置扭转减震器 2橡胶扭转减震器 震器壳体与曲轴连接，减震器壳体与扭转振动惯性质量粘结在硫化橡胶层上 发动机工作时，减震器壳体与曲轴一起振动，由于惯性质量之后于减震器壳体，因而在
22、两者之间产生相对运动，使橡胶层来回揉搓，振动能量被橡胶的内摩擦阻尼吸收，从而使曲轴的扭振得以消减 3硅油扭转减震器 由钢板冲压而成的减震器壳体与曲轴连接。侧盖与减震器壳体组成密封腔，其中滑套着扭转振动惯性质量。惯性质量与密封腔之间留有一定的间隙，里面充满高粘度硅油 当发动机动作时，减震器壳体与曲轴一起旋转、一起振动，惯性质量则被硅油的粘性摩擦阻尼和衬套的摩擦力所带动。由于惯性质量相当大，因此它近似作匀转动，于是在惯性质量与减震器壳体间产生相对运动。曲轴的振动能量被硅油的内摩擦阻尼吸收，使扭振消除或减轻 简要讲解： 要求学生了解曲轴扭转减震器种类、结构及原理 图3-40：曲轴扭转减震器 简要讲解
23、： 橡胶扭转减震器 硅油扭转减震器 四、飞轮 13 福建交通职业技术学院 汽车发动机与维修教案 教学内容 备 注 要求学生了解曲轴飞轮结构 1飞轮功用 能量存储器，保证发动机运转平稳 摩擦式离合器的主动件 轮缘上镶嵌起动用飞轮齿圈 刻有上止点记号，用于调整点火正时、喷油正时或配气正时 2飞轮的结构 盘形零件 轮缘较宽厚以获得较大的转动惯量 与曲轴一起进行动平衡，用定位销将飞轮紧固 多用灰铸铁制造，也有球墨铸铁或铸钢 图3-41：曲轴飞轮 重点讲解： 五、曲轴轴承 1主轴承和连杆轴承 载荷及材料要求 连杆轴承和主轴承均承受交变载荷和高速摩擦，因此轴承材料必须具有足够的抗疲劳强度，而且要摩擦小、耐
24、磨损和耐腐蚀 结构和材料 连杆轴承和主轴承均由上下两片轴瓦对合而成。每一片轴瓦都是由钢背和减磨合金层或钢背、减磨合金层和软镀层构成 轴瓦一般是等壁厚的，但也有变厚度轴瓦，多用于强化程度较高的发动机 轴瓦在自由状态时，两个结合面外端的距离比轴承孔的直径大，其差值称为轴瓦的扩张量。在装配时，轴瓦的圆周过盈变成径向过盈，对轴承孔产生径向压力，使轴瓦紧密贴合在轴承孔内 在轴瓦的结合端冲压出定位唇，在轴承孔中加工有定位槽。以便装配时有正确的定位 通过连杆小头喷油孔喷油冷却活塞的发动机，在主轴承和连杆轴承的上下轴瓦上均加工有环形油槽和油孔，以便不间断的向连杆小头喷孔供油 要求学生理解掌握曲轴主轴承和连杆轴
25、承的结构及材料 图3-42：曲轴轴承的结构和材料 14 福建交通职业技术学院 汽车发动机与维修教案 教学内容 备 注 要求学生理解掌握曲轴止推轴承的结构及作用 2曲轴止推轴承 功用 保证曲轴轴向定位 翻边轴承 轴瓦止推面与曲轴止推面之间隙:0.060.25mm 半圆环止推片 一般为四片，上下各两片，分别安装在机体和主轴承盖上的浅槽中，用定位舌或定位销定位，防止其转动 装配时，需将有减磨合金层的止推面朝向曲轴的止推面，不能装反 止推轴承环 止推轴承环为两片止推圆环，分别安装在第一主轴承盖的两侧 图3-43：曲轴止推轴承 翻边轴承 半圆环止推片 止推轴承环 启发分析： 从曲轴受力启发学生理解分析平
26、衡机构功用 六、平衡机构 1平衡机构功用 平衡往复惯性力及其力矩 比较曲柄臂平衡重：平衡旋转惯性力及其力矩 平衡状况：与气缸数、气缸排列形式及曲拐布置形式等因素有关 2往复惯性力 Fj= Fj+Fj Fj：一阶往复惯性力 Fj：二阶往复惯性力与二倍曲轴转角余弦成正比 3双轴平衡机构 平衡二阶往复惯性力 链传动双轴平衡机构 齿轮传动双轴平衡机构 4单轴平衡机构 平衡一阶往复惯性力矩 图3-44：曲轴平衡机构 归纳小结： 概括基本内容，归纳重点内容，布置下一讲主要教学内容 链传动双轴平衡机构 单轴平衡机构 15 福建交通职业技术学院 汽车发动机与维修教案 教学内容 备 注 上一讲 回主页 下一讲 16
