第2章 曲柄连杆机构ppt课件.ppt

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1、第2章曲柄连杆机构2.1曲柄连杆机构概述2.2机体组2.3活塞连杆组2.4曲柄飞轮组2.5曲柄连杆机构的检修2.6曲柄连杆机构的故障诊断复习思考题2.1曲柄连杆机构概述2.1.1曲柄连杆机构的功用与组成曲柄连杆机构的功用，是把燃气作用在活塞顶上的力转变为曲轴的转矩，以向工作机械输出机械能。如图2-1所示,曲柄连杆机构由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组组成。图2-1曲柄连杆机构1.机体组机体组包括气缸体、曲轴箱、气缸盖、气缸套、气缸衬垫、油底壳等机件。2.活塞连杆组活塞连杆组包括活塞、活塞环、活塞销和连杆等机件

2、。3.曲轴飞轮组曲轴飞轮组包括曲轴、飞轮和扭转减振器等机件。2.1.2曲柄连杆机构的工作条件及受力简析发动机作功时，气缸内的最高温度可达2500K以上，最高压力可达5～9MPa，现代汽车发动机的最高转速可达3000～6000r/min，即活塞每秒钟要完成约100～200个行程，可见其线速度是很大的。此外，与可燃混合气和燃烧废气接触的机件(如气缸、气缸盖、活塞组等)还将受到化学腐蚀。因此，曲柄连杆机构的工作条件的特点是高温、高压、高速和化学腐蚀。1.气体作用力在每个工作循环的四个行程中，气体压力始终存在。但由于

3、进气、排气两行程中气体压力较小，对机件影响不大，故这里主要介绍作功和压缩两个行程中的气体作用力。在作功行程中，气体压力是推动活塞向下运动的力。这时，燃烧气体产生的高压直接作用在活塞顶部，如图2-2(a)所示。设活塞所受总压力为Fp,传到活塞销上，可分解为Fp1与Fp2。Fp1通过活塞销传给连杆，并沿连杆方向作用在曲柄销上后，又分解为R和S两个力。R沿曲柄方向使曲轴主轴颈与主轴承间产生压紧力，S与曲柄垂直，并对曲轴形成转矩T，推动曲轴旋转；Fp2把活塞压向气压壁，形成活塞与缸壁间的侧压力，有使机体翻倒的趋势，故

4、机体下部两侧应固定在车架上。图2-2气体作用力情况示意图(a)作功行程;(b)压缩行程2.往复惯性力与离心力往复运动的物体，当运动速度变化时，就要产生往复惯性力。物体绕某一中心作旋转运动时，就会产生惯性离心力。这两种力在曲柄连杆机构的运动中都是存在的。活塞和连杆小端在气缸中作往复直线运动时，速度很高，且数值不断变化。当活塞从上止点向下止点运动时，其速度变化规律是：从零开始，逐渐增大，临近中间达最大值，然后又逐渐减小至零。所以当活塞向下运动时，前半行程是加速运动，惯性力向上，以Fj表示(见图2－3(a))；后

5、半行程是减速运动，惯性力向下，以Fj′表示(见图2-3(b))。同理，当活塞向上时，前半行程惯性力向下，后半行程惯性力向上。活塞、活塞销和连杆小端的质量愈大，曲轴转速愈大，往复惯性力也愈大。它使曲柄连杆机构的各零件和所有轴颈承受周期性的附加载荷，加快了轴承的磨损。未被平衡的变化着的惯性力传到气缸体后，还会引起发动机的振动。对于偏离曲轴轴线的曲柄，曲柄销和连杆大端绕曲轴轴线旋转，产生旋转惯性力，即离心力，其方向沿曲柄半径向外，其大小与曲柄半径、旋转部分质量及曲轴转速有关。曲柄半径长，旋转部分质量大，曲轴转速高，则

6、离心力大。如图2-3所示，离心力Fc在垂直方向的分力Fcy与往复惯性力Fj的方向总是一致的，因而加剧了发动机的上下振动。水平方向的分力Fcx则使发动机产生水平方向的振动。离心力使连杆大端的轴承和曲柄销、曲轴主轴颈及其轴承受到又一附加载荷，更增加了它们的变形和磨损。图2-3往复惯性力和离心力作用情况示意图(a)活塞在上半行程时的惯性力;(b)活塞在下半行程时的惯性力3.摩擦力摩擦力是任何一对互相压紧并作相对运动的零件表面之间必定存在的，其最大值决定于上述各种力对摩擦面形成的正压力和摩擦系数。上述各种力作用在曲

7、柄连杆机构和机体的各有关零件上，使它们受到压缩、拉伸、弯曲和扭转等不同形式的载荷。为了保证工作可靠，减少磨损，在结构上必须采取相应的措施，详见以下各节介绍。2.2机体组2.2.1气缸体水冷发动机的气缸体和曲轴箱常铸成一体，称为气缸体(简称缸体)。气缸体不仅承受高温、高压的气体作用力，而且是发动机的各个机构和系统的装配基体，因而要求气缸体具有足够的刚度和强度。为减轻发动机的质量，还要求气缸体的结构紧凑、质量轻。根据气缸体与油底壳安装平面位置的不同，其具体结构形式分为三种，如图2-4所示。图2-4气缸体示意图图2

8、-5气缸体2.2.2气缸套与气缸的排列形式1.气缸套气缸套(简称缸套)有干式和湿式两种形式。1)干式缸套如图2-6(a)所示，干式缸套不直接与冷却水接触，壁厚一般为1～3mm，其特点是不易漏气漏水，不存在穴蚀，缸体结构刚度大，但修理更换不便，散热效果较差。干式缸套被广泛用于小型发动机。2)湿式缸套如图2-6(b)所示，湿式缸套直接与冷却水接触，壁厚一般为5～9mm。缸套的轴向定