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第二章曲柄连杆机构(5h)
§ 机体组
§ 活塞连杆组
§ 曲轴飞轮组
§ 概述
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§ 概述
1、将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动;
2、将作用在活塞顶上的燃气压力转变为曲轴的输出扭矩。
1、机体组
2、活塞连杆组
3、曲轴飞轮组
一、曲柄连杆机构的功用
二、组成:
三、工作条件:
高温、高压、高速、化学腐蚀。
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四、受力分析:
1、气体作用力:在作功行程中,气体作用力Fp作用在活塞顶上,传到活塞销上,分解为Fp1 、 Fp2;
分力Fp1沿连杆传到曲柄销上,并可分解为FR和FS;
垂直于曲柄的分力FS对曲轴中心形成转矩Ttq,推动曲轴旋转;分力Fp2则将活塞压向气缸的左侧。
(1)作功行程
图2-1 气体压力作用情况示意图
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在压缩行程中,作用在活塞顶上的气体压力FP也可以分解为两个分力FP1和FP2,而FP1又可以分解为Fs和FR,分力Fs对曲轴造成一个旋转阻力矩Ttq,企图阻止曲轴旋转,而FP2则将活塞压向气缸的另一侧。
总之,气体压力作用在活塞顶上,通过活塞销、连杆传力给曲轴,最终由机体主轴承承受。同时,曲轴终端产生输出扭矩,而倾倒力矩则使机体左右摇晃,因此,需通过螺栓使机体固定在车架上。
(2)压缩行程
图2-1 气体压力作用情况示意图
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2、往复惯性力与离心力:活塞加速度:在上止点前后活塞加速度是正值,往复惯性力朝上;在下止点前后活塞加速度是负值,往复惯性力朝下。如图(2-2)。
(1)活塞在上半行程时的惯性力
(2)活塞在下半行程时的惯性力
图2-2往复惯性力和离心力作用情况示意图
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偏离曲轴轴线的曲柄、曲柄销和连杆大头绕曲轴轴线旋转,产生旋转惯性力,其方向沿曲柄半径向外。 曲轴转速愈高,往复惯性质量和旋转惯性质量愈大,则往复惯性力与离心力愈大,惯性力使曲柄连杆机构的各零件和所有轴颈(轴承)受周期性变化的附加负荷,加快磨损。若不加以平衡,惯性力传到气缸体外,引起发动机的振动。 3、摩擦力:忽略不记。五、总结:曲柄连杆机构(包括机体组)各有关零件受到压缩、拉伸、弯曲和扭转作用。
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§ 机体组
机体组组成:
曲轴箱
气缸垫
气缸盖
气缸
油道和水道
油底壳
气缸体
气缸盖罩
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组成:气缸体(有的发动机有曲轴箱)、气缸盖和油底壳组成。
一、气缸体
水冷发动机的气缸体与曲轴箱常铸成一体,简称气缸体,有的水冷发动机的气缸体象风冷发动机的气缸体一样,将气缸体与上曲轴箱(其内腔为曲轴运动的空间)分开铸造,而把油底壳称之为下曲轴箱。气缸体内孔一般镶入气缸套,其内表面形成气缸工作表面。
(一)作用:

1、内孔(1) 形成气缸工作容积;
(2)活塞运动导向。
2、外部(1)各机构和系统的装配基体;
(2)散热。
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(三)材料和工艺:
1、材料(1)气缸套:优质合金铸铁或合金钢
(2)气缸体:灰铸铁或铝合金
2、气缸工作表面制造工艺(2级加工精度)
(1)精镗
(2)珩磨(网纹状)
1、改善磨合条件,磨合
2、避免拉缸(金属熔着磨损)时间短
(二)要求: 1、耐高温、高压
2、耐磨损
3、耐腐蚀
4、足够的刚度和强度
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(三) 、气缸体结构特点:
(a)一般式
(b)龙门式
(c)隧道式
图2-3 气缸体示意图
(a)一般式气缸体:
曲轴轴线与气缸体下表面在同一平面上。优点是制造方便,质量轻,高度低,但刚度低,适用于汽油机。
(b)油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心
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