一、受力分析及缸体.ppt

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1、第二章曲柄连杆机构第一节概述一、功用与组成1、功用：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。1、功用：实现内燃机的工作循环，完成能量的转换（化学能—热能—压力能—机械能），并以曲轴旋转的形式（曲轴具有一定的转速以及扭矩）向外输出动力。2、组成：（1）机体组主要包括汽缸体、曲轴箱、油底壳、汽缸套、汽缸盖和汽缸垫等不动件；（2）活塞连杆组主要包括活塞、活塞环、活塞销和连杆等运动件；（3）曲轴飞轮组主要包括曲轴、飞轮和扭转减振器、平衡轴等机构。3、主要运动零件的基本运动形式：（1）活塞：

2、往复直线运动，还有摆动和颤动等；（2）曲轴：旋转运动，还有振动等；（3）连杆：平面运动，即平动＋转动，将活塞的往复直线运动与曲轴的旋转运动进行相互转换。二、工作条件及基本要求1、工作条件：在高温、高压、高速以及有化学腐蚀的条件下工作.2、基本要求：（1）具有足够的强度和刚度，良好的耐磨、耐热、耐腐蚀和抗氧化等性能。（2）为了减轻柴油机质量和减少运动件的惯性力，其结构应紧凑合理。（3）为了保证运动零件的正常运转、减少功率消耗、延长其使用寿命，要合理选材，并应具有一定的加工精度、装配精度与良好的润滑。三、受力分析曲柄连杆机构受的力主要有气体压力、往复

3、惯性力、旋转运动件的离心力以及相对运动件接触表面的摩擦力。1、膨胀冲程：(一)气体压力Fp为活塞顶所承受的气体作用力，将其假设为一作用在活塞销上的集中力，S为活塞顶面积，p为气体压力。(2)连杆：式中β为连杆摆动角。（3）活塞侧壁及汽缸壁：产生侧压力作用结果：侧压力可引起活塞的摆动及活塞侧面与汽缸壁的摩擦与磨损。（4）曲轴与轴承：气体压力沿连杆传到连杆轴径处，使此处受压，又可分解为法向力R和切向力S。2、压缩冲程膨胀冲程压缩冲程（1）作用力小；（2）侧压力方向与膨胀冲程相反；（3）切向力S′为阻力。特点：结论：气体压力使汽缸盖承受向上的推力，活塞顶承

4、受向下的推力、活塞侧面与汽缸壁间有侧压力，活塞销、连杆杆身、连杆轴颈及曲轴主轴颈等处均受压力，曲轴还承受弯曲力矩和扭转力矩。由于气体压力和连杆下端摆角的大小都是周期性变化的，所以上述承受压力的配合表面磨损是不均匀的。由于曲柄连杆机构运动速度的大小和方向都是不断变化的，所以要产生惯性力。为了分析方便，将惯性力简化为往复惯性力和离心惯性力。1、往复惯性力：是指活塞组件和连杆小头在汽缸内作往复运动所产生的惯性力，用Pj表示。其大小与机件的质量及加速度成正比，其方向总与加速度的方向相反。(二)往复惯性力和离心力活塞在汽缸内从上止点向下止点运动时速度由零开始作

5、加速运动，至接近中部时速度最大，这一段惯性力向上，然后作减速运动，则惯性力Pj变为向下，至下止点时速度减为零。活塞从下止点向上运动时，前半冲程作加速运动、惯性力向下，后半冲程作减速运动、惯性力向上。离心惯性力给主轴颈及主轴承以附加力。连杆下端质量的离心力还给连杆轴颈和连杆轴承以附加力，而加速了这些部位的磨损。另外，离心力也可引起柴油机的振动。3、结论：（1）在曲轴旋转一周中，其离心惯性力的水平分力的作用方向改变一次；（2）在曲轴旋转一周中，其离心惯性力的垂直分力的作用方向也改变一次，且与往复惯性力的作用方向一致，两者叠加，更进一步加剧了发动机的上下振

6、动。由上述可知，柴油机的振动并不是主要由汽缸内燃烧气体的爆炸压力引起的，而主要是未加平衡的往复惯性力和离心力所致。柴油机高速运转时后两者迭加在一起可引起柴油机剧烈地振动。为此柴油机在结构上采取了各种平衡措施(如附加的平衡轴和平衡重等)，维修时切勿破坏其装配位置。1、曲轴旋转不平稳的原因：四、内燃机运转平稳性2、提高平稳性的措施：（1）在曲轴的后端装置一个飞轮；（2）采用多缸发动机，合理安排其作功顺序；各缸着火间隔角应相等，保证运转平稳性；曲轴的形状和曲拐的布置，取决于缸数、气缸排列方式和发火次序。在布置多缸发动机的发火次序时，为减轻主轴承载荷和避免进

7、气重叠现象发生，应使连续作功的两缸相距尽可能远些。1）四缸机曲轴的曲拐布置和工作顺序：四缸机作功行程间隔角应为720°/4＝180°。其曲轴将4个曲拐布置在同一平面内，且前后对称，即1、4缸曲拐在曲轴轴线的同一侧，2、3缸曲拐在曲轴轴线的另一侧。发动机的各缸工作次序有两种：1—3—4—2—1或1—2—4—3—1。我国的四缸发动机都按1—3—4—2次序作功。2）六缸机曲轴的曲拐布置和工作顺序：六缸机的作功间隔角应为720°／6=120°。其曲轴的6个曲拐分别布置在夹角为120°的三个平面内，前后对称，其中1、6缸，2、5缸和3、4缸曲拐分别在曲轴轴线的

8、同一侧共平面。各缸作功次序为1—5—3—6—2—4—1，或为1—4—2—6—3—5—1。2、惯性力的平衡：由