发动机之曲柄连杆机构.ppt

2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 1 第三章曲柄连杆机构 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 2 曲柄连杆机构的功用 热能 机械能 燃气压力 转矩 连杆 活塞 曲轴 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 3 曲柄连杆机构能量转换 热能转变为机械能向工作机构输出机械能 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 4 曲柄连杆机构工作过程 将活塞顶上的燃气压力转变为曲轴转矩 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 5 曲柄连杆机构的组成 1 机体组气缸体曲轴箱气缸套气缸盖气缸垫油底壳等 2 活塞连杆组活塞活塞环活塞销连杆等 3 曲轴飞轮组曲轴飞轮等 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 6 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 7 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 8 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 9 1 机体组的功用机体组是发动机的支架是各机构与系统的装配机体气缸盖密封气缸 形成燃烧室机体与气缸盖内水套 冷却系统机体与气缸盖内油道 润滑系统 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 10 1 应具有足够的强度和刚度 耐磨损和耐腐蚀 适当冷却 以免损坏和变形 发动机中最大的零件承受拉 压 弯 扭等机械负荷承受高温燃气很大的热负荷发动机大部分零件安装在机体上 2 力求结构紧凑 质量轻尽量减小整机的重量 发动机最大的零件 加强肋 减小质量 保证刚度与强度 3 机体材料一般高强度灰铸铁 铝合金合金铸铁 机体工作条件 要求及材料 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 11 气缸的排列方式 发动机形式 直列式 V型式 对置式 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 12 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 13 气缸W型式 大众W12由两个夹角为15 的V6发动机 以72 的夹角组成拥有5 6升的排量 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 14 A8L6 0及其W12发动机 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 15 气缸的结构形式 气缸套 1 无气缸套式 优点 缩短气缸中心距 减小机体尺寸质量机体刚度大 工艺性好缺点 耐磨合金铸铁成本高无气缸套式铝合金缸体气缸表面镀铬 提高耐磨性 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 16 干式缸套 灰铸铁或铝合金缸体 可卸干式缸套 2 干式缸套式 1 3 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 17 3 湿式缸套式 普通铸铁或铝合金缸体 AB环带 径向定位凸缘C 轴向定位缸套顶面略高于缸体平面 0 05 0 15mm密封圈 下部1 3道密封圈 A B C 0 05 0 15 5 9 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 18 干 湿式缸套比较 和冷却水直接接触与缸体配合较松壁厚5 9mm 不直接和冷却水接触与缸体紧配合壁厚1 3mm 缸套材料 合金铸铁或合金钢 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 19 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 20 6 水冷和风冷气缸体 1 水冷气缸体 利用水套中的冷却水流过高温零件的周围带走多余热量 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 21 缸体与曲轴箱分开铸缸体和缸盖铸有散热片如有风扇可加强散热 2 风冷气缸体 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 22 气缸盖 1 气缸盖的组成密封气缸上部形成燃烧室冷却水套与缸体水套相通设有进排气座 气门导管孔设有进排气通道汽油机缸盖 设有火花塞座孔柴油机缸盖 设有喷油器座孔 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 23 气缸盖 气缸盖示意图 气缸盖实物 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 24 5 燃烧室 1 燃烧室基本要求结构经凑 表面积 容积 要小 减小热损失 提高热效率能增大进气门直径或进气道通道面积 增加进气量 提高发动机转矩和功率能在压缩行程终点产生挤气涡流 以提高混合气燃烧速度 保证混合气充分燃烧汽油机燃烧室 应保证火焰传播距离最短 以防止发生不正常燃烧柴油机燃烧室 应与燃油喷射 空气涡流运动进行良好配合 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 25 2 汽油机燃烧室 楔形 盆形 半球形 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 26 3 柴油机燃烧室 直喷式燃烧室 形燃烧室 球形燃烧室 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 27 分开式燃烧室 涡流燃烧室 预燃燃烧室 喷油器 喷油器 涡流室 预燃室 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 28 直喷式燃烧室 燃烧室容积集中于活塞顶上的燃烧室凹坑内 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 29 涡流燃烧室 空气被挤入涡流室形成强烈有规则涡流运动大部分柴油在涡流室内燃烧形成二次涡流混合燃烧 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 30 思考题 续 1 曲柄连杆机构的功用和组成 2 气缸体的结构形式及概念比较 3 气缸的三种排列方式及特点 4 比较干式和湿式缸套的特点 5 机体组由哪些零件组成 6 汽油机和柴油机燃烧室的种类 课外 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 31 活塞连杆组 活塞 活塞环 活塞销 连杆组 曲轴飞轮组 活塞活塞环活塞销连杆组 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 32 活塞 活塞功用 1 承受气缸中的燃气压力 2 将燃气作用力通过活塞销和连杆传给曲轴 推动曲轴旋转 3 参与组成燃烧室 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 33 工作条件 高温 高压 高速往复直线运动要求 活塞的质量要小 可以减小惯性力 热膨胀系数要小 减小受热时的变形 导热性好 防止活塞过热 发生损坏 耐磨性好 防止在往复运动中大量磨损 材料 常用铝合金制造 质量小 导热性好 但是热膨胀系数大 高温下 强度和硬度下降很快 有的柴油机采用高级铸铁或耐热钢制造 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 34 成型方法铸造 高温强度下降较小 成本低 易出现气孔 缩松等铸造缺陷 锻造 强度比铸造高 导热性较好 适用于强化发动机 制造成本高 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 35 活塞构造 活塞顶部 活塞头部 活塞裙部 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 36 1 活塞顶部 燃烧室组成部分 汽油机多采用平顶 有些采用凹顶 二冲程汽油机多用凸顶 柴油机多采用各种各样的凹坑 凸顶 凹坑 平顶 凹顶 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 37 2 活塞头部 活塞环槽以上部位 承受气体压力 将热量通过活塞环传给气缸壁 与活塞环实现气缸密封 主要作用 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 38 环槽 环槽护圈可保护和加强铝合金活塞环槽 隔热槽 有时 使部分热流转向二 三环 主要结构 气环 油环 热负荷较高发动机采用 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 39 3 活塞裙部 活塞环槽以下部位 功用 椭圆变形 为活塞导向和承受侧压力 燃气压力使裙部弯曲变形 侧压力使销座轴线方向增大 热变形使销座轴线方向增大 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 40 活塞裙部椭圆形 冷态下把活塞加工成裙部断面为长轴垂直于活塞销方向的椭圆形 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 41 活塞销座附近裙部外表面下陷 为减少活塞销座附近处的热变形量 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 42 活塞销座轴线布置 活塞越过上止点时侧压力方向改变会产生 敲缸 噪声 可减轻活塞 敲缸 噪声 但会引起裙部两端尖角的磨损或变形增大 主推力面 活塞销偏移布置 偏移活塞轴线1 2mm 活塞销对中布置 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 43 二 活塞环 1 活塞环功用 气环 刮油均匀油膜辅助密封 油环 密封导热 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 44 三 活塞销 1 活塞销功用 连接活塞和连杆 将活塞承受的力传给连杆 活塞销 连杆衬套 卡环 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 45 四 连杆组 连杆衬套 连杆体 连杆螺栓 连杆轴承上轴瓦 连杆轴承下轴瓦 连杆盖 螺母 连杆衬套 连杆体 连杆轴承上轴瓦 连杆轴承下轴瓦 连杆盖 连杆螺栓 集油孔 喷油孔 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 46 1 连杆组功用 活塞 曲轴 往复运动 旋转运动 连杆 力 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 47 3 连杆构造 小头 杆身 大头 小头 杆身 大头 集油孔 喷油孔 纵向油道 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 48 3 连杆大头 剖分形式 连杆大头剖分 用连杆螺栓紧固 平切口 斜切口 结合面与连杆轴线垂直 刚度大变形小成本低 汽油机采用平切口 结合面与连杆轴线成30 60 夹角 连杆体能从缸体上端取出 多用于柴油机 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 49 4 V型发动机连杆 1 并列连杆 前后连杆可通用 左右两列活塞运动规律相同 增加了曲轴和发动机长度 优点 缺点 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 50 2 主副连杆 主副连杆不能互换 两列活塞运动规律和上止点位置不相同 优点 不会增加发动机长度 缺点 主连杆 副连杆 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 51 3 叉形连杆 两列气缸无需错开 两列气缸中活塞运动规律相同 连杆大头结构复杂 刚度较差 优点 缺点 叉形连杆 内连杆 叉形连杆轴承 内连杆轴承 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 52 思考题 1 指出右图中各零件的名称 活塞连杆部分 课堂 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 53 曲轴飞轮组 飞轮 曲轴 曲轴轴承 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 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 54 一 曲轴 1 曲轴功用 曲轴 气体压力 转矩 飞轮 汽车传动系 驱动配气机构和其它辅助装置 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 55 3 曲轴构造 平衡重 输出端 曲轴前端 主轴颈 连杆轴颈 曲柄臂 单元曲拐 自由端 曲轴后端 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 56 1 曲轴分类 按单元曲拐连接方式分类 整体式曲轴 各单元曲拐锻造或铸造成整体 工作可靠质量轻结构简单加工面少 主轴颈 连杆轴颈 曲柄臂 概念 特点 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 57 组合式曲轴 由单元曲拐组合装配 方便制造和更换结构复杂拆装不便 曲柄臂兼作主轴颈 单元曲拐 滚动轴承 主轴承 配用隧道式机体 概念 特点 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 58 按主轴颈数分类 全支承曲轴 相邻两个曲拐间都有主轴颈 抗弯曲能力强可减轻主轴颈载荷 概念 主轴颈多加工面多曲轴和机体较长 缺点 优点 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 59 非全支承曲轴 主轴颈数少于全支承曲轴 概念 缺点 优点 与全支承曲轴恰好相反 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 60 3 曲轴前端 曲轴带轮 空调压缩机 动力转向泵 张紧轮 导向轮 发电机 曲轴正时齿形带轮 曲轴链轮 凸轮轴正时齿形带轮 水泵 机油泵 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 61 曲轴前端驱动 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 62 4 曲轴后端 曲轴带轮 曲轴正时齿形带轮 曲轴链轮 安装飞轮用凸缘 飞轮 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 63 5 曲轴润滑 机油 机体油道 主轴承 主轴颈 曲轴油孔 连杆轴承 连杆轴颈 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 64 1 直列四缸发动机工作循环 发火间隔角720 4 180 工作顺序1 3 4 21 2 4 3 1 4 3 2 1 4 2 3 180 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 65 工作循环表 1 3 4 2 作功 作功 作功 作功 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 66 2 直列六缸发动机工作循环 发火间隔角720 6 120 工作顺序1 5 3 6 2 41 4 2 6 3 5 1 4 3 2 1 6 3 4 120 5 6 2 5 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 67 工作循环表 1 5 3 6 2 4 作功 作功 作功 作功 作功 作功 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 68 3 V8发动机工作循环 发火间隔角720 8 90 工作顺序R1 L1 R4 L4 L2 R3 L3 R2L1 R4 L4 L2 R3 R2 L3 R1 R1 R1 L1 90 R4 R3 R2 L1 L4 L3 L2 R2 L2 R3 L3 R4 L4 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 69 工作循环表 R1 L1 R4 L4 L2 R3 L3 R2 作功 作功 作功 作功 作功 作功 作功 作功 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 70 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 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 71 2 飞轮结构 盘形零件 轮缘较宽厚以获得较大转动惯量 与曲轴动平衡 定位销和飞轮螺栓 多用灰铸铁 高速发动机应采用球墨铸铁或铸钢 2020年2月25日星期二 北京邮电大学自动化学院 72 思考题 1 指出右图中各零件的名称 曲轴部分 课堂