曲柄連桿機構

曲柄連桿機構

簡介：

曲柄連桿機構是往復式內燃機中的動力傳遞系統.曲柄連桿機構是發動機實現工作循環_完成能量轉換的主要運動部分.在作功沖程中_它將燃料燃燒產生的熱能活塞往復運動、由曲軸旋轉運動轉變為機械能_對外輸出動力；在其它沖程中_則依靠曲柄和飛輪的轉動慣性、通過連桿帶動活塞上下運動_為下一次做功創造條件.

功用：

曲柄連桿機構的作用是提供燃燒場所_把燃料燃燒後氣體作用在活塞頂上的膨脹壓力轉變為曲軸旋轉的轉矩_不斷輸出動力.

（1）將氣體的壓力變為曲軸的轉矩

（2）將活塞的往復運動變為曲軸的旋轉運動

（3） 把燃燒作用在活塞頂上的力轉變為曲軸的轉矩_以向工作機械輸出機械能.

曲柄連桿機構的組成：

曲柄連桿機構由機體組、活塞連桿組、曲軸飛輪組三部分組成. 

曲柄連桿機構：

（1）機體組：氣缸體、氣缸墊、氣缸蓋、曲軸箱及油底殼、曲軸箱、汽缸套

（2）活塞連桿組：活塞、活塞環、活塞銷、連桿　

（3）曲軸飛輪組：曲軸、飛輪、扭轉減振器、平衡軸

1.機體組：　

機體是構成發動機的骨架_是發動機各機構和各系統的安裝基礎_其內、外安裝著發動機的所有主要零件和附件_承受各種載荷.因此_機體必須要有足夠的強度和剛度.

氣缸體：

氣缸體是發動機各個機構和系統的裝配基體_是發動機中最重要的一個部件.氣缸體有水冷式缸體和風冷式氣缸體.

水冷式氣缸體一般與上曲軸箱鑄成一體.氣缸體上部拍了出所有氣缸_氣缸周圍的空腔相互連通構成水套.下半部分是用來支承曲軸的曲軸箱.

氣缸體有直列、V形和水平對置三種形式_在汽車上常用直列和V形兩種.氣缸體下部的結構有一般式、龍門式、和隧道式三種形式風冷式氣缸體和曲軸箱采用分體式結構_氣缸體和曲軸箱分開鑄造_然後再裝配到一起.氣缸體和氣缸蓋外表面鑄有許多散熱片來保證充分散熱_缸體的材料一般用灰鑄鐵_為提高氣缸的耐磨性_有時在鑄鐵中加入少量合金元素如鎳、钼、鉻、磷等.但是_實際上除了與活塞配合的氣缸壁表面外_其他部分對耐磨性要求並不高.為了材料上的經濟性_廣泛采用缸體內鑲入氣缸套來形成氣缸工作表面.這樣_缸套可用耐磨性較好的合金鑄鐵或合金鋼制造_以延長氣缸使用壽命_而缸體可用價格較低的普通鑄鐵或鋁合金材料制造.氣缸套有干式和濕式兩種.

干式氣缸套外表面不直接與冷水接觸_其壁厚一般為1～3mm.缸套外表面與其裝配的氣缸體內表面采用過盈配合.

濕式缸套外表面直接與冷卻水接觸_冷卻效果好.其壁厚比干式缸套厚_一般為5～9mm.

氣缸蓋：

氣缸蓋的主要作用是封閉氣缸上部_與活塞頂部和氣缸壁一起構成燃燒室.

一般水冷式發動機氣缸蓋內鑄有冷卻水套_缸蓋下端面與缸體上端面向所對應的水套是相通的_利用水的循環來冷卻燃燒室壁等高溫部分；風冷式發動機氣缸蓋上鑄有許多散熱片_靠增大散熱面積來降低燃燒室的溫度.

發動機的氣缸蓋上應有進排氣門座導管孔和進排氣通道等.汽油機氣缸蓋還應有火花塞孔_而柴油機則設有安裝噴油器的做孔.

氣缸墊：

氣缸蓋與氣缸體之間裝有氣缸襯墊_其作用是保證氣缸蓋與氣缸體間的密封_防止燃燒室漏氣、水套漏水.

油底殼：

油底殼的主要作用是儲存機油並封閉曲軸箱.油底殼受力很小_一般采用薄鋼板沖壓而成. 

2.活塞連桿組

 

活塞連桿組由活塞、活塞環、活塞銷、連桿、連桿軸瓦等組成.

活塞：

活塞的作用是與氣缸蓋、氣缸壁等共同組成燃燒室_並承受氣缸中氣體壓力_通過活塞銷將作用力傳給連桿_以推動曲軸旋轉.

活塞可分為頭部、環槽部和裙部三部分.

活塞頭部 活塞是燃燒室的組成部分_其形狀取決於燃燒室的形式.常見的活塞頭部形狀有平頂式、凹頂式和凸頂式.

活塞環槽：活塞環安裝在活塞環槽內.汽油機一般由2～3道環槽_上面1～2道用來安裝氣環_實現氣缸的密封;最下面的一道用來安裝油環.在油環槽底面上鑽有許多徑向回油孔_當活塞向下運動時_油環把氣缸壁上多余的機油刮下來經回油孔流回油底殼.若溫度過高_第一道環容易產生積碳_出現過熱卡死現象.

活塞裙部 活塞裙部起導向作用.

活塞環：　

活塞環安裝在活塞環槽內_用來密封活塞與氣缸壁之間的間隙_防止竄氣_同時使活塞往復運動便順捷.活塞環分為氣環和油環兩種.

活塞銷：活塞銷的作用是連接活塞和連桿小頭_並將活塞所受的氣體作用力傳給連桿.

活塞銷通常為空心圓柱體_有時也按等強度要求做成截面管狀體結構.

活塞銷一般采用低碳鋼或低碳合金制造.

活塞銷與活塞銷座孔和連桿小頭襯套孔的連接采用全浮式和半浮式連接.采用全浮式連接_活塞銷可以在孔內自由轉動；采用半浮式連接_銷與連桿小頭之間為過盈配合_工作中不發生相對轉動；銷與活塞銷座孔之間為間隙配合.

連桿：

連桿的作用是將活塞承受的力傳給曲軸_並使活塞的往復運動轉變為曲軸的旋轉運動.
連桿由連桿體、連桿蓋、連桿螺栓和連桿軸瓦等零件組成_連桿體與連桿蓋分為連桿小頭、桿身和連桿大頭.

連桿小頭用來安裝活塞銷_以連接活塞.桿身通常做成“工”或“H”形斷面_以求在滿足強度和剛度要求的前提下減少質量.

連桿大頭與曲軸的連桿軸頸相連.一般做成分開式_與桿身切開的一半稱為連桿蓋_二者靠連桿螺栓連接為一體.

連桿軸瓦 安裝在連桿大頭孔座中_與曲軸上的連桿軸頸裝和在一起_是發動機中最重要的配合副之一.常用的減磨合金主要有白合金、銅鉛合金和鋁基合金. 

3.曲軸飛輪組：　

曲軸飛輪組主要由曲軸、飛輪和一些附件組成.

曲軸：

飛輪組主要由曲軸和飛輪以及其他不同作用的零件和飛輪以及其他不同作用的零件和附件組成.

曲軸是發動機最重要的機件之一.其作用是將活塞連桿組傳來的氣體作用力轉變成曲軸的旋轉力矩對外輸出_並驅動發動機的配氣機構及其他輔助裝置工作.

曲軸前端主要用來驅動配氣機構、水泵和風扇等附屬機構_前端軸上安裝有正時齒輪(或同步帶輪)、風扇與水泵的帶輪、扭轉減振器以及起動爪等.

曲軸後端采用凸緣結構_用來安裝飛輪.

主軸頸和連桿軸頸是發動機中最關鍵的滑動配合副_一般均進行表面淬火_軸頸過渡圓角處還須進行滾壓強化等化等工藝_以提高其抗疲勞強度.

曲軸的軸向定位一般采用止推片或翻邊軸瓦_定位裝置裝在前端第一道主軸承處或中部某軸承處.

曲軸一般選用強度高、耐沖擊韌度和耐磨性能好的優質中碳結構鋼、優質中碳合金鋼或高強度球墨鑄鐵來鍛造或鑄造.

曲軸在裝配前必須經過動平衡校驗_對不平衡的曲軸_常在其偏重的一側平衡重或曲柄上鑽去一部分質量_以達到平衡的要求.

飛輪：

飛輪是一個轉動慣量很大的圓盤_外緣上壓有一個齒圈_與起動機的驅動齒輪嚙合_供起動機發動機時使用.

飛輪上通常還刻有第一缸點火正時記號_以便校准點火時刻.

多缸發動機的飛輪應與曲軸一起進行動平衡試驗.為了保證在拆裝過程中不破壞飛輪與曲軸間的裝配關系_采用定位銷或不對稱螺栓布置方式_安裝時應加以注意.

關鍵詞:活塞連桿組 機體組 曲軸