活塞式航空发动机：第3章活塞式发动机构造.ppt

1、主要内容第第3章章活塞式发动机构造活塞式发动机构造 发动机主要机件包括汽缸、活塞、连杆、曲轴、气门发动机主要机件包括汽缸、活塞、连杆、曲轴、气门机构、进排气装置和机匣等部分；发动机工作时，主要机机构、进排气装置和机匣等部分；发动机工作时，主要机件承受很大的力。特别是汽缸活塞组，不仅受力很大，而件承受很大的力。特别是汽缸活塞组，不仅受力很大，而且还受到高温燃气的作用。且还受到高温燃气的作用。 第第3章活塞式发动机构造章活塞式发动机构造主要内容主要内容1、汽缸活塞组、汽缸活塞组2、连杆、曲轴和减速器、连杆、曲轴和减速器3、气门机构、气门机构4、机匣、机匣 3.1 汽缸活塞组汽缸活塞组第第3章活塞式

2、发动机构造章活塞式发动机构造包括包括汽缸汽缸、活塞活塞、活塞销活塞销和和涨圈涨圈四部分，用来将混合四部分，用来将混合气燃烧后产生的热能转变为机械能。气燃烧后产生的热能转变为机械能。工作时，汽缸活塞组各机件都处于工作时，汽缸活塞组各机件都处于高温高温、高压高压的环境的环境中。中。为了保证工作可靠：为了保证工作可靠：一方面，根据汽缸活塞组一方面，根据汽缸活塞组受力受力、受热受热情况，从构造上情况，从构造上采取相应的措施；采取相应的措施；另一方面另一方面在使用中在使用中应当防止汽缸活塞组各机件应当防止汽缸活塞组各机件受力受力，受热过重受热过重。 3.1 汽缸活塞组汽缸活塞组汽缸工作条件汽缸工作条件第

3、第3章活塞式发动机构造章活塞式发动机构造汽缸的受力情况：汽缸的受力情况：混合气的混合气的燃气压力燃气压力活塞作用于汽缸壁的活塞作用于汽缸壁的侧压力侧压力活塞及涨圈对汽缸壁的活塞及涨圈对汽缸壁的摩擦力摩擦力 3.1 汽缸活塞组汽缸活塞组第第3章活塞式发动机构造章活塞式发动机构造汽缸的受热情况汽缸的受热情况 汽缸汽缸头部温度最高头部温度最高，达，达2100250021002500 汽缸身温度稍低汽缸身温度稍低 汽缸身下部温度比上部低汽缸身下部温度比上部低 由于汽缸受热温度不均匀，导致各部分膨胀不一由于汽缸受热温度不均匀，导致各部分膨胀不一致，容易引起致，容易引起汽缸头裂纹汽缸头裂纹、翘曲翘曲等故障

4、等故障汽缸工作条件汽缸工作条件 3.1 汽缸活塞组汽缸活塞组汽缸构造汽缸构造第第3章活塞式发动机构造章活塞式发动机构造 汽缸头：汽缸头：具有良具有良好导热性的好导热性的铝合金铝合金铸造铸造，汽缸头上部，汽缸头上部有两个摇臂室，分有两个摇臂室，分别为排气门和进气别为排气门和进气门摇臂室，在摇臂门摇臂室，在摇臂室内装有室内装有气门气门、导导套套、摇臂摇臂、气门弹气门弹簧簧和和进排气门进排气门。 3.1 汽缸活塞组汽缸活塞组第第3章活塞式发动机构造章活塞式发动机构造 汽缸身：汽缸身：由由特种钢支撑特种钢支撑，中部有散热片中部有散热片，下边有安，下边有安装边，安装边上有固定汽缸用的装边，安装边上有固定

5、汽缸用的螺栓孔螺栓孔。汽缸构造汽缸构造 3.1 汽缸活塞组汽缸活塞组第第3章活塞式发动机构造章活塞式发动机构造汽缸头汽缸头和和汽缸身汽缸身的连接：的连接：用螺纹连接用螺纹连接，为了增加结合紧度，为了增加结合紧度，汽汽缸头的螺纹直径比汽缸身的稍小缸头的螺纹直径比汽缸身的稍小。汽缸内壁磨损超过最大允许范围时，就要进行翻修：修理后汽汽缸内壁磨损超过最大允许范围时，就要进行翻修：修理后汽缸内径加大量超过缸内径加大量超过0.15mm0.15mm的汽缸的汽缸，叫，叫加大汽缸加大汽缸；用；用镀铬的方法修复镀铬的方法修复的汽缸的汽缸，称为，称为镀铬汽缸镀铬汽缸。汽缸构造汽缸构造 3.1 汽缸活塞组汽缸活塞组活

6、塞工作条件活塞工作条件第第3章活塞式发动机构造章活塞式发动机构造活塞的受力情况：活塞的受力情况： 热应力热应力 气体力气体力 往复运动附件的惯性力往复运动附件的惯性力热量从活塞中传出有三条途径热量从活塞中传出有三条途径 经经涨圈涨圈、活塞裙活塞裙及及活塞与汽缸壁间活塞与汽缸壁间的的滑油层滑油层传出。传出。 从从活塞内表面传给机匣内的空气和泼溅的滑油活塞内表面传给机匣内的空气和泼溅的滑油。 从从活塞顶面传给进入汽缸的新鲜混合气。活塞顶面传给进入汽缸的新鲜混合气。 3.1 汽缸活塞组汽缸活塞组第第3章活塞式发动机构造章活塞式发动机构造主要由主要由活塞活塞、涨圈涨圈和和活塞销活塞销活塞由活塞由铝合金

7、锻件铝合金锻件加工制成，其结构分为：加工制成，其结构分为： 活塞顶活塞顶：多数为平顶，易于加工，受力均匀，强度：多数为平顶，易于加工，受力均匀，强度较高，顶部吸热面积小较高，顶部吸热面积小 活塞头活塞头：活塞顶到活塞销孔的高度范围：活塞顶到活塞销孔的高度范围 活塞裙活塞裙：活塞头的头的下部区域，主要是起导向作：活塞头的头的下部区域，主要是起导向作用，将活塞的侧压力传给汽缸壁用，将活塞的侧压力传给汽缸壁活塞构造活塞构造 3.1 汽缸活塞组汽缸活塞组第第3章活塞式发动机构造章活塞式发动机构造活塞构造活塞构造 3.1 汽缸活塞组汽缸活塞组第第3章活塞式发动机构造章活塞式发动机构造活塞构造活塞构造 3

8、.1 汽缸活塞组汽缸活塞组第第3章活塞式发动机构造章活塞式发动机构造 活塞销活塞销连接活塞和连杆连接活塞和连杆，承受活塞往复运动时的惯，承受活塞往复运动时的惯性力和气体力，并传给连杆。性力和气体力，并传给连杆。 活塞销由合金钢管材加工而成，表面进行了硬化和活塞销由合金钢管材加工而成，表面进行了硬化和研磨。研磨。 活塞销是活塞销是全浮动式全浮动式，它可以在，它可以在活塞和连杆活塞和连杆轴承中间轴承中间自由转动，具有磨损均匀，构造简单，安装方便，使用自由转动，具有磨损均匀，构造简单，安装方便，使用寿命较长的特点。寿命较长的特点。活塞构造活塞构造 3.1 汽缸活塞组汽缸活塞组涨圈工作条件涨圈工作条件

9、第第3章活塞式发动机构造章活塞式发动机构造 功用：功用：防止混合气或者燃气漏入机匣防止混合气或者燃气漏入机匣，并，并阻止机阻止机匣内的滑油进入燃烧室匣内的滑油进入燃烧室。 工作条件：工作条件：高温、高压高温、高压；外表面容易受到；外表面容易受到磨损磨损；断面容易受到断面容易受到冲击负荷冲击负荷。 涨圈要求有涨圈要求有很高的强度很高的强度和和足够的耐磨性足够的耐磨性。 3.1 汽缸活塞组汽缸活塞组涨圈分类涨圈分类第第3章活塞式发动机构造章活塞式发动机构造封严涨圈、刮油涨圈和挡油涨圈封严涨圈、刮油涨圈和挡油涨圈封严涨圈封严涨圈装在活塞头的封严涨圈头内，以装在活塞头的封严涨圈头内，以防止高压气体从汽

10、防止高压气体从汽缸进入机匣缸进入机匣，同时，同时活塞顶吸收的热量活塞顶吸收的热量通过它传给汽缸壁；通过它传给汽缸壁；刮油涨圈刮油涨圈装在活塞头下部的刮油涨圈槽内，装在活塞头下部的刮油涨圈槽内，使滑油分布于汽使滑油分布于汽缸壁缸壁，以，以减少活塞与汽缸壁的磨损减少活塞与汽缸壁的磨损，同时将多余的滑油刮下，流，同时将多余的滑油刮下，流入机匣，入机匣，避免滑油窜入燃烧室避免滑油窜入燃烧室。挡油涨圈挡油涨圈：控制汽缸壁上：控制汽缸壁上滑油油膜滑油油膜的厚度。的厚度。 3.1 汽缸活塞组汽缸活塞组涨圈分类涨圈分类第第3章活塞式发动机构造章活塞式发动机构造封严涨圈封严涨圈装在活塞装在活塞头的封严涨圈头内，

11、头的封严涨圈头内，以以防止高压气体从防止高压气体从汽缸进入机匣汽缸进入机匣，同，同时时活塞顶吸收的热活塞顶吸收的热量量通过它传给汽缸壁通过它传给汽缸壁 3.1 汽缸活塞组汽缸活塞组涨圈分类涨圈分类第第3章活塞式发动机构造章活塞式发动机构造挡油涨圈挡油涨圈：控制汽缸：控制汽缸壁上壁上滑油油膜滑油油膜的厚度。的厚度。 3.1 汽缸活塞组汽缸活塞组涨圈分类涨圈分类第第3章活塞式发动机构造章活塞式发动机构造刮油涨圈刮油涨圈装在活塞头下部装在活塞头下部的刮油涨圈槽内，的刮油涨圈槽内，使滑油使滑油分布于汽缸壁分布于汽缸壁，以，以减少减少活塞与汽缸壁的磨损活塞与汽缸壁的磨损，同时将多余的滑油刮下，同时将多余

12、的滑油刮下，流入机匣，流入机匣，避免滑油窜入避免滑油窜入燃烧室燃烧室。 3.1 汽缸活塞组汽缸活塞组涨圈分类涨圈分类第第3章活塞式发动机构造章活塞式发动机构造涨圈的泵作用涨圈的泵作用涨圈装在涨圈槽内上下有一定的涨圈装在涨圈槽内上下有一定的间隙间隙，使，使涨圈涨圈具有一定的具有一定的泵泵的的作用，不断将作用，不断将滑油滑油由汽缸壁抽到燃烧室，工作过程如图所示。由汽缸壁抽到燃烧室，工作过程如图所示。 3.2 连杆、曲轴和减速器连杆、曲轴和减速器连杆连杆第第3章活塞式发动机构造章活塞式发动机构造功用功用：将：将活塞与曲轴活塞与曲轴连接起来，将活塞的连接起来，将活塞的往复直线运动往复直线运动转变为转变

13、为曲轴的旋转运动曲轴的旋转运动。条件：条件： 连杆必须有足够的强度连杆必须有足够的强度，以便在承受负荷时能保持，以便在承受负荷时能保持刚性；刚性； 连杆必须特别轻连杆必须特别轻，以便当连杆和活塞停止运动、改，以便当连杆和活塞停止运动、改变方向以及每个行程的死点再次开始运动时减少惯性力。变方向以及每个行程的死点再次开始运动时减少惯性力。 分类：分类：普通连杆普通连杆、叉片型连杆叉片型连杆、主副连杆主副连杆。 3.2 连杆、曲轴和减速器连杆、曲轴和减速器连杆连杆第第3章活塞式发动机构造章活塞式发动机构造 普通连杆普通连杆：主要用在：主要用在直列型直列型和和水平对置型水平对置型发动机上；发动机上；分

14、为分为小头小头、杆身杆身和和大头大头。 叉片型连杆：用叉片型连杆：用在在V V型发动机型发动机上；上；叉片在曲颈端叉片在曲颈端是分是分开的。开的。 主副连杆：用在主副连杆：用在星型发动机星型发动机上；每上；每一排中有一个汽缸一排中有一个汽缸的活塞通过的活塞通过主连杆与曲轴主连杆与曲轴连接，其他汽缸的活塞通过连接，其他汽缸的活塞通过副副连杆连杆连接到主连杆上。连接到主连杆上。 3.2 连杆、曲轴和减速器连杆、曲轴和减速器连杆连杆第第3章活塞式发动机构造章活塞式发动机构造 3.2 连杆、曲轴和减速器连杆、曲轴和减速器连杆连杆第第3章活塞式发动机构造章活塞式发动机构造 普通连杆：主要用在普通连杆：主

15、要用在直列型直列型和和水平对置型水平对置型发动机上；发动机上；分为分为小头小头、杆身杆身和和大头大头。 叉片型连杆叉片型连杆：用：用在在V V型发动机型发动机上；上；叉片在曲颈端叉片在曲颈端是分是分开的。开的。 主副连杆：用在主副连杆：用在星型发动机星型发动机上；每上；每一排中有一个汽缸一排中有一个汽缸的活塞通过的活塞通过主连杆与曲轴主连杆与曲轴连接，其他汽缸的活塞通过连接，其他汽缸的活塞通过副副连杆连杆连接到主连杆上。连接到主连杆上。 3.2 连杆、曲轴和减速器连杆、曲轴和减速器连杆连杆第第3章活塞式发动机构造章活塞式发动机构造 3.2 连杆、曲轴和减速器连杆、曲轴和减速器连杆连杆第第3章活

16、塞式发动机构造章活塞式发动机构造 普通连杆：主要用在普通连杆：主要用在直列型直列型和和水平对置型水平对置型发动机上；发动机上；分为分为小头小头、杆身杆身和和大头大头。 叉片型连杆：用叉片型连杆：用在在V V型发动机型发动机上；上；叉片在曲颈端叉片在曲颈端是分是分开的。开的。 主副连杆主副连杆：用在：用在星型发动机星型发动机上；每上；每一排中有一个汽缸一排中有一个汽缸的活塞通过的活塞通过主连杆与曲轴主连杆与曲轴连接，其他汽缸的活塞通过连接，其他汽缸的活塞通过副副连杆连杆连接到主连杆上。连接到主连杆上。 3.2 连杆、曲轴和减速器连杆、曲轴和减速器连杆连杆第第3章活塞式发动机构造章活塞式发动机构造

17、 3.2 连杆、曲轴和减速器连杆、曲轴和减速器曲轴曲轴第第3章活塞式发动机构造章活塞式发动机构造 作用：将作用：将活塞活塞和和连杆连杆的的往复直线运动往复直线运动转变为转变为旋转运旋转运动动，使，使螺旋桨和附件转动螺旋桨和附件转动。 发动机的主要部件，它是发动机的主要部件，它是发动机受力最大的部件发动机受力最大的部件；通常由通常由强度合金钢强度合金钢锻造而成的锻造而成的 分类：分类：单曲柄曲轴单曲柄曲轴、多曲柄曲轴多曲柄曲轴 3.2 连杆、曲轴和减速器连杆、曲轴和减速器曲轴曲轴第第3章活塞式发动机构造章活塞式发动机构造 单曲柄曲轴组成：单曲柄曲轴组成：轴颈、曲臂和曲颈轴颈、曲臂和曲颈。 轴颈：

18、被轴颈：被主轴承主轴承所支撑，在所支撑，在主轴承主轴承中旋转。中旋转。 曲颈：用来曲颈：用来安装连杆与主轴颈偏心安装连杆与主轴颈偏心；通常是；通常是空心空心的，的，可以可以减轻曲轴减轻曲轴的重量，而且为的重量，而且为润滑润滑提供了通道，也是一提供了通道，也是一个个收集淤泥收集淤泥、积炭积炭和和其他杂质的空腔其他杂质的空腔。 曲臂：将曲臂：将曲轴曲轴和和主曲颈主曲颈连接起来，必须连接起来，必须有很高的强有很高的强度度，以获得，以获得曲颈和主轴颈曲颈和主轴颈之间所需的刚度。之间所需的刚度。 两个曲臂两个曲臂和和一个曲颈一个曲颈构成一个完整的曲柄。构成一个完整的曲柄。 3.2 连杆、曲轴和减速器连杆

19、、曲轴和减速器曲轴曲轴第第3章活塞式发动机构造章活塞式发动机构造 3.2 连杆、曲轴和减速器连杆、曲轴和减速器曲轴曲轴第第3章活塞式发动机构造章活塞式发动机构造 多曲柄曲轴：多曲柄曲轴：结构紧凑结构紧凑、重量轻重量轻和和强度高强度高。 组成：组成：主轴颈主轴颈、连杆曲颈连杆曲颈、曲臂曲臂、轴头轴头、轴尾轴尾和和配配x x重重等。等。 一个连杆轴颈一个连杆轴颈和和它的两端曲臂它的两端曲臂构成一个构成一个曲拐曲拐。 3.2 连杆、曲轴和减速器连杆、曲轴和减速器曲轴曲轴第第3章活塞式发动机构造章活塞式发动机构造 3.2 连杆、曲轴和减速器连杆、曲轴和减速器曲轴曲轴第第3章活塞式发动机构造章活塞式发动

20、机构造 发动机振动超过规定的数值，不但会发动机振动超过规定的数值，不但会导致机件的疲劳裂纹导致机件的疲劳裂纹，而，而且会引起运动部件的迅速磨损。且会引起运动部件的迅速磨损。 振动过大振动过大是由于曲轴不平衡造成的，故在曲轴上装有是由于曲轴不平衡造成的，故在曲轴上装有平衡块平衡块（配重）和阻尼器（减振器）（配重）和阻尼器（减振器）；平衡块平衡块用来用来保证曲轴的静平衡保证曲轴的静平衡；阻阻尼器尼器用来用来保持曲轴的动平衡保持曲轴的动平衡。 3.2 连杆、曲轴和减速器连杆、曲轴和减速器减速器减速器第第3章活塞式发动机构造章活塞式发动机构造螺旋桨螺旋桨叶尖速度接近或超过音速叶尖速度接近或超过音速，则

21、，则螺旋桨效率螺旋桨效率会大大降低，同时会大大降低，同时拉力也会迅速下降。一般螺旋桨的转速降到拉力也会迅速下降。一般螺旋桨的转速降到2000r/min2000r/min。减速齿轮器系分为：减速齿轮器系分为：定轴齿轮减速器定轴齿轮减速器和和行星齿轮行星齿轮系系 3.3 气门机构气门机构气门气门第第3章活塞式发动机构造章活塞式发动机构造气门头：气门头： 表面经过研表面经过研磨磨，用坚固的司太利合金，用坚固的司太利合金( (钨铬钴硬质合金钨铬钴硬质合金) )制造。制造。气门杆：气门杆：起引导气门头起引导气门头的作用。的作用。气门颈：气门颈：连接气门杆连接气门杆和和气门头气门头的部分。的部分。气门顶：

22、气门顶是气门顶：气门顶是硬化硬化过过。气门座：安装在汽缸头，气门座：安装在汽缸头，与气门头上的斜面形成良与气门头上的斜面形成良好的密封部位。好的密封部位。 3.3 气门机构气门机构气门机构气门机构第第3章活塞式发动机构造章活塞式发动机构造组成：组成：凸轮盘凸轮盘、挺杆挺杆、挺挺杆导套杆导套、推杆推杆、推杆套推杆套、锁紧螺丝锁紧螺丝、气门摇臂气门摇臂、气气门门、气门座气门座、气门弹簧气门弹簧和和气门导套气门导套等。等。工作过程工作过程：凸轮盘转动，：凸轮盘转动，顶起凸轮滚轮或随动轮，顶起凸轮滚轮或随动轮，推动挺杆和推杆，推杆作推动挺杆和推杆，推杆作用于摇臂，压缩气门弹簧用于摇臂，压缩气门弹簧使气

23、门打开。使气门打开。 3.3 气门机构气门机构气门机构气门机构第第3章活塞式发动机构造章活塞式发动机构造凸轮盘：一般用于凸轮盘：一般用于星型发动机星型发动机上，钢制圆环。上，钢制圆环。凸起型面凸起型面的形状决定了气门的的形状决定了气门的升程和气门打开所持续的时间。升程和气门打开所持续的时间。单排星型发动机单排星型发动机上，用一个带上，用一个带有两个凸轮轨道的凸轮盘，其有两个凸轮轨道的凸轮盘，其中一个中一个操纵进气门操纵进气门，另一个，另一个操操纵排气门纵排气门，凸轮盘的每个轨道，凸轮盘的每个轨道上有上有4545个凸起个凸起，凸起的个数取，凸起的个数取决于汽缸的决于汽缸的数目。数目。 3.3 气

24、门机构气门机构气门机构气门机构第第3章活塞式发动机构造章活塞式发动机构造凸轮轴凸轮轴：一般用于：一般用于直直列型列型和和水平对置型水平对置型发发动机上。动机上。凸轮轴的转速为凸轮轴的转速为曲轴曲轴转速的一半转速的一半。凸轮转动，凸起的部凸轮转动，凸起的部位将位将推杆推杆、挺杆挺杆、摇摇臂臂作动使作动使进气门进气门或或排排气门气门打开。打开。 3.3 气门机构气门机构气门机构气门机构第第3章活塞式发动机构造章活塞式发动机构造 3.4 机匣机匣第第3章活塞式发动机构造章活塞式发动机构造 作用：作用：用来用来支撑支撑发动机的发动机的主要机件主要机件、附件附件和和传动装置传动装置。 材料：材料：铸铝或

25、铸铝合金铸铝或铸铝合金 工作条件：工作条件：振动力、周期性振动力、周期性各种应力各种应力 要求：要求：必须有足够的必须有足够的刚度和强度刚度和强度本身是一个滑油的本身是一个滑油的储油器储油器，必须提供严密的，必须提供严密的密封装置密封装置。 组成：组成：前机匣前机匣、中机匣中机匣、增压机匣增压机匣、附件机匣附件机匣。 3.4 机匣机匣第第3章活塞式发动机构造章活塞式发动机构造 液液 锁锁第第3章活塞式发动机构造章活塞式发动机构造 概念：在概念：在星型发动机星型发动机的下部汽缸内，如果的下部汽缸内，如果流入滑油流入滑油或或汽汽油油，当，当发动机启动发动机启动时，活塞向上死点运动，由于这些油液占时

26、，活塞向上死点运动，由于这些油液占据了燃烧室的一部分容积，因油液不容易被压缩，汽缸内气据了燃烧室的一部分容积，因油液不容易被压缩，汽缸内气体压力的升高大大超过了正常情况下的压力，体压力的升高大大超过了正常情况下的压力，阻止活塞阻止活塞继续继续向上死点运动，迫使曲轴停止转动。向上死点运动，迫使曲轴停止转动。 影响：使发动机的影响：使发动机的汽缸汽缸和和连杆损坏连杆损坏，甚至造成整台发动，甚至造成整台发动机机完全损坏而报废完全损坏而报废。 第第3章活塞式发动机构造章活塞式发动机构造为了防止发生液锁，在使用维护中必须做到：为了防止发生液锁，在使用维护中必须做到：每次启动发动机之前，必须每次启动发动机

27、之前，必须按规定扳转螺旋桨按规定扳转螺旋桨，以排出汽缸内，以排出汽缸内积存的汽积存的汽、滑油滑油；发动机发动机停放超过停放超过3 3天天或或用手扳螺旋桨用手扳螺旋桨感到很重时，应拆下下部感到很重时，应拆下下部汽缸后排汽缸后排电嘴电嘴和和进气管进气管的的放油堵塞放油堵塞，然后，然后再扳转螺旋桨再扳转螺旋桨，排出汽缸排出汽缸和和进气管进气管内积存内积存的的汽、滑油汽、滑油；启动发动机前应确实判明启动发动机前应确实判明增压机匣的漏油活门增压机匣的漏油活门是否畅通；是否畅通；启动启动注油量注油量要适当，用加速泵的次数不易太多，并及时关闭注油唧筒。要适当，用加速泵的次数不易太多，并及时关闭注油唧筒。在启封发动机时，必须按规定将在启封发动机时，必须按规定将汽缸或进气管内的油封油彻底排干净后汽缸或进气管内的油封油彻底排干净后，才能启动发动机。才能启动发动机。液液 锁锁