第3章曲柄连杆机构课件[114页].ppt
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- 114页 曲柄 连杆机构 课件 114
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1、学习领域:曲柄连杆机构学习领域:曲柄连杆机构课堂纪律课堂纪律禁止要求知识目标:知识目标:1 1、掌握掌握曲柄连杆机构功用组成、作用受力分析。曲柄连杆机构功用组成、作用受力分析。能力目标:能力目标:1 1、掌握曲柄连杆机构受力分析(气体力)、掌握曲柄连杆机构受力分析(气体力)。2 2、掌握掌握机体组材料与工作条件。机体组材料与工作条件。曲柄连杆机构基础知识曲柄连杆机构基础知识学习内容学习内容:曲柄连杆机构组成、作用曲柄连杆机构受力分析曲柄连杆机构受力分析学习重点、难点学习重点、难点:曲柄连杆机构的功用:是将燃气作用在活塞顶上的力转变为曲轴的转矩,以向工作机构输出机械能。曲柄连杆机构的主要零件可以
2、分成三组:机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组。一、多缸发动机的曲柄连杆机构演示一、多缸发动机的曲柄连杆机构演示(一)、工作条件 高温:最高可达 2500K以上 高压:最高可达 6MPa9MPa 高速:最高可达 3000 r/min8000 r/min 化学腐蚀:可燃混合气和燃烧废气直接接触机件。二、工作条件与受力分析二、工作条件与受力分析气 体 作 用 力往 复 惯 性 力离 心 力摩 擦 力受 力 分 析(二)曲柄连杆机构所受的力1、气体作用力 在每个工作循环中,气体压力始终存在并不断变化。这里主要研究作功和压缩行程中气体作用力。作功行程:气体压力是推动活塞向下运动的力。如图 a)所示。压缩行程
3、:气体压力是阻碍活塞向上运动的阻力。图b)结论:在工作循环的任何行程中,气体作用力的大小都是随着活塞的位移而变化的。沿气缸轴向上各处的磨损是不均匀的;同样,气缸壁沿圆周方向的磨损也是不均匀的。2、往复惯性力与离心力 1)往复惯性力 指活塞组件和连杆小头在气缸中作往复直线运动所产生的惯性力。大小:与机件的质量及加速度成正比 方向:总是与加速度的方向相反;规律:当活塞向下运动时,前半程是加速运动,惯性力向上;后半程是减速运动,惯性力向下。活塞向下运动时,前半程是加速运动,惯性力向上;图a)后半程是减速运动,惯性力向下。图b)绕曲轴轴线旋转的部件都会产生离心力,其大小与曲轴的半径、旋转部分的质量及曲
4、轴的转速有关。2)离心力 互相接触的表面做相对运动时都有摩擦力的产生 F=Pf3、摩擦力知识目标:知识目标:1 1、掌握机体组组成、作用、类型。、掌握机体组组成、作用、类型。2 2、掌握汽缸盖的结构、类型、掌握汽缸盖的结构、类型3 3、掌握汽缸垫的作用、燃烧室的类型、掌握汽缸垫的作用、燃烧室的类型能力目标:能力目标:1 1、能测量缸体圆度、圆柱度。、能测量缸体圆度、圆柱度。2 2、测量汽缸体、缸盖的平面度、测量汽缸体、缸盖的平面度机体组机体组 学习内容学习内容:机体组的结构、作用、类型 汽缸盖结构、类型、作用 汽缸垫作用、类型 燃烧室、油底壳曲柄连杆机构之机体组曲柄连杆机构之机体组 组成:组成
5、:曲轴箱曲轴箱气缸垫气缸垫气缸盖气缸盖气缸气缸油道和水道油道和水道油底壳油底壳气缸体气缸体气缸盖罩气缸盖罩一、气一、气缸体缸体1 1、气缸体、气缸体:水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体,称水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体,称 为气缸体为气缸体曲轴箱曲轴箱(1 1)按气缸体与油底壳安装平面位置不同分为)按气缸体与油底壳安装平面位置不同分为2 2、气缸体分类、气缸体分类一般式(中小型富康ZX)龙门式(桑塔纳、捷达)隧道式(JN1181)名名 称称性性 能能应应 用用一般式一般式机体高度小、重量轻、机体高度小、重量轻、结构紧凑,便于加工拆结构紧凑,便于加工拆卸。刚度和强度差。卸。刚度和强度
6、差。492Q492Q汽油机,汽油机,9090系列柴油机系列柴油机。龙门式龙门式强度和刚度较好。工艺强度和刚度较好。工艺性差、结构笨重、加工性差、结构笨重、加工困难。困难。捷达轿车、富捷达轿车、富康轿车、桑塔康轿车、桑塔纳轿车纳轿车隧道式隧道式结构紧凑、刚度和强度结构紧凑、刚度和强度好。难加工、工艺性差好。难加工、工艺性差、曲轴拆卸不方便。、曲轴拆卸不方便。负荷较大的柴负荷较大的柴油机上油机上 。性能与应用比较性能与应用比较(2 2)根据冷却方式不同)根据冷却方式不同:水冷、风冷水冷、风冷散热片散热片冷却水冷却水(3 3)根据气缸的排列方式)根据气缸的排列方式(4 4)干式气缸套和湿式气缸套)干
7、式气缸套和湿式气缸套名称名称特特 点点示意图示意图干缸套干缸套外壁外壁不直接不直接与冷却水与冷却水接触。壁厚接触。壁厚1 13mm3mm。湿缸套湿缸套外壁外壁直接直接与冷却水接与冷却水接触。壁厚触。壁厚5 59mm9mm。二、气缸盖二、气缸盖功用:功用:密封气缸的上部,与活塞、气缸等构成燃烧室。密封气缸的上部,与活塞、气缸等构成燃烧室。材料:材料:灰铸铁或合金铸铁,铝合金。灰铸铁或合金铸铁,铝合金。工作条件:工作条件:由于接触高温的燃气,承受的热负荷很大。由于接触高温的燃气,承受的热负荷很大。结构:结构:有冷却水套、进排气门座、气门导管孔、进排气有冷却水套、进排气门座、气门导管孔、进排气门通道
8、、燃烧室、火花塞(喷油器)座孔、安装凸轮门通道、燃烧室、火花塞(喷油器)座孔、安装凸轮轴的轴承座等。轴的轴承座等。单体汽缸盖单体汽缸盖 块状汽缸盖块状汽缸盖 整体汽缸盖整体汽缸盖 汽缸盖的类型:气缸垫气缸垫气缸盖气缸盖气缸盖罩气缸盖罩衬垫衬垫安装火花塞安装火花塞三、气缸盖罩三、气缸盖罩 对燃烧室的要求:1、结构紧凑,燃烧行程短2、面容比较小3、能形成挤气涡流4、充气效率高以及表面光滑四、燃烧室四、燃烧室名称名称 特点特点示意图示意图应用应用半球形半球形结构紧凑、火焰行程结构紧凑、火焰行程短、燃烧速率高、热短、燃烧速率高、热损失小、热效损失小、热效率高率高,但无挤气涡流但无挤气涡流桑塔纳桑塔纳
9、夏利夏利 富康富康楔形楔形结构简单、紧凑、散结构简单、紧凑、散热面积小、热损失少热面积小、热损失少;火花塞置于燃烧室;火花塞置于燃烧室最高处,火焰传播距最高处,火焰传播距离长离长切诺基切诺基盆形盆形工艺性好、成本低、工艺性好、成本低、进排气效果不如半球进排气效果不如半球形燃形燃烧室,进气阻力烧室,进气阻力大大捷达捷达 奥迪奥迪汽油机燃烧室形状汽油机燃烧室形状 多球形燃烧室 篷形燃烧室:高性能多气门发动机柴油机燃烧室类型柴油机燃烧室类型:除此之外:类型类型:金属石棉衬垫 金属复合材料衬垫 全金属衬垫五、气缸垫五、气缸垫六、机体组测量六、机体组测量七、七、油底壳油底壳1 1、概念:、概念:贮存机油
10、并封闭曲轴箱,又称为下曲轴箱。贮存机油并封闭曲轴箱,又称为下曲轴箱。2 2、使用特点:、使用特点:油底壳底部还装有放油螺塞,通常放油螺塞上油底壳底部还装有放油螺塞,通常放油螺塞上装有永久磁铁,以吸附润滑油中的金属屑,减少装有永久磁铁,以吸附润滑油中的金属屑,减少发动机的磨损发动机的磨损3 3、材料:、材料:薄钢板冲压薄钢板冲压 本节小结本节小结知识目标:知识目标:1 1、掌握连杆组的作用、组成、结构。、掌握连杆组的作用、组成、结构。2 2、掌握活塞的结构、工作条件与要求、掌握活塞的结构、工作条件与要求3 3、掌握活塞连杆组的作用、组成、结构。、掌握活塞连杆组的作用、组成、结构。4 4、掌握活塞
11、的结构、工作条件与要求。、掌握活塞的结构、工作条件与要求。能力目标:能力目标:1 1、能进行活塞环的拆装、与三隙测量。、能进行活塞环的拆装、与三隙测量。2 2、能正确的拆装、与连杆轴瓦。、能正确的拆装、与连杆轴瓦。活塞连杆组活塞连杆组学习内容学习内容:活塞连杆组的组成、作用活塞的结构与要求活塞环作用、分类活塞销的结构、作用连杆的组成、作用、分类连杆轴瓦活塞连杆组的工作特点活塞环的拆装连杆轴瓦的拆装工艺学习重点、难点学习重点、难点:曲柄连杆机构之活塞连杆组曲柄连杆机构之活塞连杆组1 1、功用:、功用:承受气体压力,并通过活塞销和连杆驱使曲轴旋转。承受气体压力,并通过活塞销和连杆驱使曲轴旋转。2
12、2、工作环境:、工作环境:高温、散热条件差。高温、散热条件差。3 3、材料:、材料:铝合金:质量小铝合金:质量小 导热性好;灰铸铁。导热性好;灰铸铁。活塞应活塞应具备的具备的特点特点 A A 刚度和强度应足够大,传力可靠。刚度和强度应足够大,传力可靠。B B 导热性能好,耐高压、高温、磨损导热性能好,耐高压、高温、磨损 C C 质量较小,尽可能减少往复惯性力质量较小,尽可能减少往复惯性力 D D 耐热的活塞顶及弹性的活塞裙耐热的活塞顶及弹性的活塞裙 E E 活塞与气缸壁间有较小的摩擦系数活塞与气缸壁间有较小的摩擦系数一、活一、活 塞塞(1 1)活塞顶部)活塞顶部 功用功用:是燃烧室的组成部分,
13、主要作用承受气体压力。是燃烧室的组成部分,主要作用承受气体压力。4 4、结构、结构 顶部:顶部:构成燃烧室,承构成燃烧室,承 受气体压力。受气体压力。头部头部:安装活塞环,制作安装活塞环,制作 较厚。较厚。裙部:裙部:导向,传力。承受侧压导向,传力。承受侧压力销座孔处制有加强筋。力销座孔处制有加强筋。(1)活塞顶部)活塞顶部头部头部(2 2)活塞头部)活塞头部位置:位置:第一道活塞槽与活塞销孔之间的部分。第一道活塞槽与活塞销孔之间的部分。工作条件最工作条件最恶劣,应离恶劣,应离顶部远些。顶部远些。1 1、安装活塞环、与活塞环一起密封气缸、安装活塞环、与活塞环一起密封气缸、2 2、防止可燃混合气
14、漏到曲轴箱内,、防止可燃混合气漏到曲轴箱内,3 3、将顶部吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。、将顶部吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。作用:作用:(3 3)活塞裙部)活塞裙部位置:位置:从油环槽下端面起至活塞最下端的部分,包括销座孔。从油环槽下端面起至活塞最下端的部分,包括销座孔。作用:作用:对活塞在气缸内的往复运动起导向作用,并承受侧压力,对活塞在气缸内的往复运动起导向作用,并承受侧压力,防止破坏油膜。防止破坏油膜。裙裙部部活活塞塞裙裙部部的的椭椭圆圆变变形形演演示示(1 1)预先做成阶梯形、锥形)预先做成阶梯形、锥形 活塞沿高度方向的温度活塞沿高度方向的温度很不均匀,活塞的温度是上很不均匀,活
15、塞的温度是上部高、下部低,膨胀量也相部高、下部低,膨胀量也相应是上部大、下部小。为了应是上部大、下部小。为了使工作时活塞上下直径趋于使工作时活塞上下直径趋于相等,即为圆柱形,就必须相等,即为圆柱形,就必须预先把活塞制成上小下大的预先把活塞制成上小下大的阶梯形、锥形。阶梯形、锥形。5 5、为使活塞在各种工况下均能与气缸壁间保持合理的密、为使活塞在各种工况下均能与气缸壁间保持合理的密封和运动间隙,制造活塞是通常采取下列封和运动间隙,制造活塞是通常采取下列结构措施:结构措施:(2 2)预先做成椭圆形)预先做成椭圆形 椭圆的长轴方向与销座垂直,短轴方向沿销座方向。这样活塞工作时椭圆的长轴方向与销座垂直
16、,短轴方向沿销座方向。这样活塞工作时趋近正圆。趋近正圆。(3 3)活塞裙部开槽)活塞裙部开槽横向绝热槽横向绝热槽减少裙部受热减少裙部受热有的兼作油环回油孔有的兼作油环回油孔纵向膨胀槽纵向膨胀槽留有膨胀余地留有膨胀余地活塞强度降低活塞强度降低绝热槽绝热槽膨胀槽膨胀槽(4 4)为了减小铝合金)为了减小铝合金活塞裙部的热膨胀量,活塞裙部的热膨胀量,有些汽油机活塞在活塞有些汽油机活塞在活塞裙部或销座内嵌入钢片。裙部或销座内嵌入钢片。恒范钢片式活塞的恒范钢片式活塞的结构特点就是这样的,结构特点就是这样的,由于恒范钢为含镍由于恒范钢为含镍33%33%36%36%的低碳铁镍合的低碳铁镍合金,其膨胀系数仅为铝
17、金,其膨胀系数仅为铝合金的合金的1/101/10,而销座通,而销座通过恒范钢片与裙部相连,过恒范钢片与裙部相连,牵制了裙部的热膨胀变牵制了裙部的热膨胀变形量。形量。6 6、活塞在工作时的保护措施、活塞在工作时的保护措施(1 1)在活塞裙部表面涂保护层,可改善铝合金活塞的磨合性;)在活塞裙部表面涂保护层,可改善铝合金活塞的磨合性;主要有铅、锡、石墨、磷保护层等。主要有铅、锡、石墨、磷保护层等。(2 2)在安装活塞销时,使活塞销偏置某一方向装,以减少换向)在安装活塞销时,使活塞销偏置某一方向装,以减少换向 时的敲击声,且使裙部减小磨损;时的敲击声,且使裙部减小磨损;有的汽油机上,活塞销孔中心线是偏
18、离活塞中心线平面的,有的汽油机上,活塞销孔中心线是偏离活塞中心线平面的,向作功行程中受主侧压力的一方偏移了向作功行程中受主侧压力的一方偏移了1 12mm2mm。二、活塞环二、活塞环是具有弹性的开口环,分为是具有弹性的开口环,分为气环气环和和油环油环。工作条件:工作条件:高温、高压、高速、极难润滑。高温、高压、高速、极难润滑。平均寿命:平均寿命:6 6万公里万公里材料:材料:合金铸铁或球墨铸铁(有时表面涂有保护层)合金铸铁或球墨铸铁(有时表面涂有保护层)切口切口气环气环(1 1)气环)气环 作用:作用:保证气缸与活塞间的密封性,防止漏气,并把活保证气缸与活塞间的密封性,防止漏气,并把活塞顶部吸收
19、的大部分热量传给气缸壁,再由冷却水将其塞顶部吸收的大部分热量传给气缸壁,再由冷却水将其带走。带走。气环的密封原理:气环的密封原理:将将2 23 3道气环的切口相互错开形成道气环的切口相互错开形成“迷宫式迷宫式”封气装置。封气装置。气环的泵油原理:气环的泵油原理:动动态态演演示示点此观看录像点此观看录像(2 2)油环)油环种类种类普通油环普通油环组合式油环组合式油环示意图示意图刮油片刮油片轴向衬环轴向衬环径向衬环径向衬环刮油片刮油片油环的刮油作用油环的刮油作用油环的刮油作用三、活塞销三、活塞销作用:作用:连接活塞和连杆小头,并把活塞承受的气连接活塞和连杆小头,并把活塞承受的气 体压力传递给连杆。
20、体压力传递给连杆。材料与工艺材料与工艺:优质低碳钢,表面淬火、精磨。优质低碳钢,表面淬火、精磨。构造:构造:活塞销的内孔形状有圆柱形,两段截锥形,活塞销的内孔形状有圆柱形,两段截锥形,以及两段截锥与一段圆柱的组合形。以及两段截锥与一段圆柱的组合形。活 塞 销圆柱形两段截锥与一段圆柱结合两段截锥形连杆连杆活塞销活塞销全浮式:全浮式:活活塞销能在连塞销能在连杆衬套和活杆衬套和活塞销座中自塞销座中自由摆动,使由摆动,使磨损均匀。磨损均匀。半浮式:半浮式:活塞中部活塞中部与连杆小与连杆小头采用紧头采用紧固螺栓连固螺栓连接,活塞接,活塞销只能在销只能在两端销座两端销座内作自由内作自由摆动。多摆动。多用于
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