04 曲柄连杆机构的 受力分析

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1、重庆工学院毕业论文曲柄连杆机构的受力分析4曲柄连杆机构的受力分析4.1曲柄连杆机构的组成摩托车发动机的曲柄连杆机构由活塞、活塞环、活塞销、连杆、大小头轴承、曲轴等组成。4.1.1活塞组合活塞组合由活塞、活塞环、活塞销、活塞销挡圈等组成，见图4-1。它的功能是：1）承受气缸中可燃混合气燃烧产生的压力，并将作用力通过活塞销传给连杆，带动曲轴旋转。2）活塞顶部与气缸盖组成燃烧室。图4-1活塞组合1—活塞2—活塞销3—挡圈4—气环5—油环3）通过安装在其上的活塞环，保证气缸的密封性。4.1.1.1四行程发动机活塞四行程发动机活塞的顶面呈平面形，且对应于进、排气门之处加工有凹坑，以避免在运

2、动中与进、排气门相干涉，在顶面有“IN”标记表示进气侧，保证活塞安装时的方向。在活塞槽部通常设有两道气环、一道油环。在油环槽周围，设置有许多回油小孔，安装油环后，能刮去缸壁上多余的润滑油（见图4-2）。有些活塞在油环槽下再加工一个较浅的环形槽，其上也加工回油小孔。四行程发动机活塞所有环槽上都无需有定位销孔，原因是四行程发动机的气缸上无气口，活塞环运动时不会产生干涉现象。为适应活塞在高温、高压、高速条件下工作，活塞通常多采用质量轻、导热性好的高铝合金来制造。有些活塞表面还进行镀锡处理，以提高其磨合性。图4-2四行程汽油机的活塞1—气门坑2—回油孔3—裙部缺口4.1.1.2活塞环四行

3、程活塞裙部较短，并无需做有缺口，因四行程发动机的进、排气道没有气缸盖上。但有时为避免与曲轴相撞，并为增加裙部弹性及减小活塞质量，在受力不大的沿销孔方向两侧，从底部各开一个浅而长的圆弧形缺口。活塞环的功能是：27重庆工学院毕业论文曲柄连杆机构的受力分析1）密封气缸与活塞间的间隙，防止漏气。2）刮去气缸壁上多余的机油。3）把活塞的热量传递给气缸体散发。活塞环应具有良好的密封性，在高温、高压、和高速的工况下，具有良好的弹度、弹性和耐磨性；此外，并应有良好的磨合性与加工性。为适应这些要求，活塞环的材料多选用合金铸铁。活塞环的自由状态是非圆形的，且具有切口，以适应装入气缸后恰好成为圆形，与

4、气缸贴合。切口的形式如图4-3所示，其中直切口比搭接口的密封性差，但工艺性好；斜切口介于两者之间。活塞环按其用途不同，可分为气环和油环两类。图4-3活塞环的切口形式（a）直切口（b）搭切口（c）斜切口（d）半圆切口（1）气环气环的主要功能是密封活塞与气缸之间的间隙，防止燃气漏入曲轴箱，同时，气环将活塞头部的大部分热量传递给气缸壁，帮助活塞散热。摩托车发动机的气环断面有梯形环和矩形环两种。梯形环的优点是：不易胶结和卡死，并有较好密封效果。缺点是：内锥面的加工比较困难。一般在温度较高，润滑油容易形成积炭或胶状物时，第一环槽装用梯形环。矩形环的优点是：工艺性和传热性都较好。但其磨合性及

5、对气缸的适应性较差，抗积炭、抗胶结的能力也较差，不宜用作第一道环。（2）油环油环的主要功能是刮去气缸壁上多余的润滑油，使气缸壁上形成一层均匀的油膜，它主要用在四行程发动机上。油环可分为普通油环和组合油环两类。图4-4油环的刮油情形1—活塞2—活塞环3—回油孔1）普通油环：它的外圆柱面中间，加工一个环槽，使得油环和气缸的接触面积减小，从而增大接触比压，加强刮油能力和密封性。环沿圆周加工有许多回油槽和回油孔，以便使油环从气缸壁上刮下的润滑油流入活塞上的回油孔而进入曲轴箱，见图4-4。27重庆工学院毕业论文曲柄连杆机构的受力分析2）组合油环：由两个刮片和一个弹簧胀圈组成，弹簧胀圈在两个

6、刮片中间。两个刮片由薄钢带制成，能分别动作，对气缸有较好的适应性。组合油环的刮油能力较强，但制造较困难。4.1.1.3活塞销活塞销的功能是连接活塞和连杆，将活塞承受的力传递给连杆。活塞销通常制成空心圆柱状，一般摩托车发动机都采用浮动式配合，即在工作状况下活塞销能自由缓慢转动，以使磨损均匀。活塞销在润滑不良的工作条件下，承受很大的冲击载荷，所以活塞销应具有较高的结构强度，表面有较高的硬度，中心有良好的韧性。大多数活塞销都采用镍铬合金钢来制造。4.1.2连杆连杆的功能是将活塞承受的力传给曲轴，并将活塞的往复直线运动变为曲轴的旋转运动。它是活塞和曲轴之间重要的连接零件。连杆的结构比较简

7、单，和活塞销连接的部分叫连杆小头，和曲柄销连接的部分叫连杆大头，中间是连杆杆身。在整体式曲轴的发动机上，连杆大头呈有带连杆盖的结构，该盖用螺栓连接在杆身上，连杆杆身的横截面为“I”型，其抗弯能力较强。这种结构与汽车发动机的连杆结构相近。由于连杆作平面复合运动，杆身受拉力和压力及弯矩的影响，大小轴承工作表面承受很大的比压，易于磨损。因此，连杆要有足够的刚度和强度，连杆质量应尽可能轻，以减少惯性力。连杆的大小头要具有一定的刚度，不致过分变形而影响轴承的工作。由于发动机运转时，连杆随同