汽车构造第2章.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,汽车构造教学课件,第二章 机体组及曲柄连杆机构,机体组,活塞连杆组,曲轴飞轮组,2.1,曲柄连杆机构中的作用力及力矩,工作条件：,高温、高压、高速和化学腐蚀,承受机械载荷：,1,、气体压力、惯性力、离心力、摩擦力,2,、汽车行驶中产生的冲击力。,曲柄连杆机构受的力主要有,气压力,F,g,，往复惯性力,F,j,，,旋转离心力,F,k,和摩擦力,f,。,2.2,机体组,一、机体,1,、气缸体,:,水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体，称为气缸体,-,曲轴箱。是发动机装配的机体。,2,、气缸体的分类：,一汽奥迪,100,汽车发动机气缸体,根据气缸的排列方式,名称,特点,形状,直列式,结构简单、加工容易，但发动机长度和高度较大。,V,型,缩短了机体的长度和高度，增加了刚度，减轻了发动机的重量；形状复杂，加工困难。,水平对置式,高度小，重心低，平衡性好，总体布置方便。,整体式气缸体和镶嵌式气缸体,1,、整体式气缸体：气缸直接镗在气缸体上。,2,、镶嵌式气缸体：气缸套镶嵌到气缸体内的气缸,。,类型,构造,性能及应用,整体式,(,无气缸套式,),气缸直接镗在气缸体上,强度和刚度好，能承受大负荷。成本高。,镶嵌式,用,耐磨优质材料制成气缸套，再装到一般材料制成的气缸体内。,降低了制造成本，便于修理和更换气缸套，延长了气缸体的使用寿命。,干气缸套式机体,外壁不直接与冷却水接触。壁厚,13mm,。,强度和刚度都较好，加工复杂，拆装不便，散热不良。,外壁直接与冷却水接触。壁厚,59mm,。,散热良好、冷却均匀、加工容易。,强度和刚度不如干缸套，易漏水。,湿气缸套式机体,名称,性能,应用,平底式,机体高度小、重量轻、结构紧凑，便于加工拆卸。刚度和强度差。,492Q,汽油机。,龙门式,强度和刚度较好。工艺性差、结构笨重、加工困难。,捷达轿车、富康轿车、桑塔纳轿车,隧道式,结构紧凑、刚度和强度好。难加工、工艺性差、曲轴拆卸不方便。,负荷较大的柴油机上。,按曲轴箱结构形式（机体底平面与曲轴轴线的位置关系）的不同分为,二、气缸盖,功用,：密封气缸的上部，与活塞、气缸等共同构成燃烧室。,工作条件,：由于接触温度很高的燃气，所以承受的热负荷很大。,材料,：灰铸铁或合金铸铁，铝合金,(,轿车,),。,气缸盖的分解图,水冷发动机的气缸盖有,3,种结构形式,:,整体式、分块式和单体式。,风冷发动机均为单体式气缸盖。,捷达轿车气缸盖总成,对燃烧室的基本要求：,1,、结构紧凑，,即表面积与其容积之比要小，以减少热损失，提高发动机的热效率；,2,、能增大进气门直径或进气道通过面积，,以增加进气量，进而提高发动机转矩和功率；,3,、能在压缩行程终点产生挤气涡流，,以提高混合燃烧速度，保证混合气得到及时和充分的燃烧；,名称,特点,示意图,应用,半球形,结构紧凑、火焰行程短,、,燃烧速率高、热损失小、热效率高,桑塔纳 夏利 富康,楔形,结构简单、紧凑、散热面积小、热损失少；火花塞置于燃烧室最高处，火焰传播距离长,切诺基,浴盆形,工艺性好、成本低、进排气效果不如半球形燃烧室,捷达,奥迪,三、气缸,垫,1,、功用：安装在气缸盖和气缸体之间，保证气缸盖与气缸体接触面的密封，防止漏气、漏水和漏油。,2,、材料：有弹性、耐热性、耐压性、耐腐蚀,四、油底壳,1,、概念：气缸体下部用来安装曲轴的部分。,2,、功用：储存机油和封闭机体或曲轴箱,3,、材料：薄钢板冲压或用铝铸制,五、发动机的支撑,2.3,曲柄连杆机构,一、功用及组成,1,、功用,：将燃料燃烧时产生的热能转变为活塞往复运动的机械能，再通过连杆将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动而对外输出动力。,2,、组成,活塞组、连杆组、曲轴飞轮组,（一）活塞,1,、功用：,承受气体压力，并通过活塞销和连杆驱使曲轴旋转。,2,、工作环境：高温、高压、高速、化学腐蚀,高温、散热条件差；顶部工作温度高达,600700K,，且分布不均匀；高速，线速度达到,10m/s,，承受很大的惯性力。活塞顶部承受最高可达,3 5MPa,（汽油机）的压力，使之变形，破坏配合联结。,3,、材料：,铸铁、耐热钢、陶瓷；铝合金：质量小、导热性好。,4,、结构,（,1,）活塞顶部,形状,示意图,平顶,结构简单、制造容易、受热面积小、应力分布较均匀，多用在汽油机上。,凸顶,凸起呈球状、顶部强度高，起导向作用、有利于改善换气过程。,凹顶,提高压缩比，防止碰气门；凹坑的形状、位置必须有利于可燃混合气的燃烧。,（,2,）活塞头部,在活塞头部加工有用来安装气环和油环的气环槽和油环槽。在油环槽底部还加工有,回油孔,或,横向切槽,，油环从气缸壁上刮下来的多余机油，经回油孔或横向切槽流回油底壳。,a,、承受活塞顶的压力，并传给活塞销。,b,、安装活塞环、与活塞环一起密封气缸，防止可燃混合气漏到曲轴箱内，,c,、将顶部吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。,在第一道气环槽上方设置一道较窄的隔热槽，其作用是隔断由活塞顶传向第一道活塞环的热流，使部分热量由第二、三道活塞环传出，从而可以减轻第一道活塞环的热负荷，改善其工作条件，防止活塞环粘结。,为了增强环槽的耐磨性，通常在第一环槽或第一、二环槽处镶嵌耐热护圈。,（,3,）活塞裙部,作用：对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受侧向力。气缸与活塞之间在任何工况下都应保持均匀的、适宜的间隙。间隙过大，活塞敲缸；间隙过小，活塞可能被气缸卡住。,拖鞋式裙部的优点：,质量轻裙部弹性好，可以减小活塞与气缸的配合间隙。能够避免与曲轴平衡重发生运动干涉。,有的汽油机活塞，还开有,“,n”,形槽,(,左图,),或,“,T”,形,(,右图,),。其中,横槽,的作用是切断从活塞头部向裙部传输热流的部分通道，以减少从头部到裙部的传热，从而,使裙部的热膨胀量减少,。横槽还可,兼作油孔,。,纵槽,使裙部,具有弹性,，从而使冷态下的装配间隙得以尽可能小，而在热态下又因切槽的补偿作用，活塞不致在气缸中卡死。因裙部开纵槽的一面刚度较小，故装配时应注意使,纵槽位于作功行程中不承受侧压力的裙部面上，,即从发动机前面向后看的右面。纵槽与活塞底面不垂直，可以防止活塞在运动中划伤气缸壁。纵槽一般不开到裙底，以免过分削弱裙部的刚度。,（,4,）活塞裙部形状,工作时，活塞受热膨胀，由于销座方向的金属材料较多，所以膨胀量较大。所以在生产时先将活塞制成椭圆形，短轴在销座轴方向。,制造时,变形后,偏置销座,1,、定义：活塞销座朝向承受作功侧压力的一面（图示左侧）偏移,1mm,2mm,。,2,、,作用：减轻活塞换向时对气缸壁的敲击。,3,、,原理：因销座偏置，在接近上止点时，作用在活塞销座轴线以右的气体压力大于左边，使活塞倾斜，裙部下端提前换向。而活塞在越过上止点，侧压力反向时，活塞才以左下端接触处为支点，顶部向左转（不是平移），完成换向。,（,5,）活塞的冷却,振荡冷却法,强制冷却法,自由喷射冷却法,二、活塞环,（一）气环,1.,作用：,（,1,）密封：防止气缸内的气体窜入油底壳；,（,2,）,传热：将活塞头部的热量传给气缸壁；,（,3,）辅助刮油、布油。,活塞环安装三,隙,侧隙,背隙,端隙,气环的密封,气环断面形状,：,形状,特点,示意图,矩形环,结构简单、制造方便、易于生产、应用面广,扭曲环,断面不对称，受力不平衡，使活塞环扭曲,锥面环,减少了环与气缸壁的接触面，提高了表面接触压力，有利于磨合和密封。,梯形环,加工困难，精度要求高,桶面环,外圆为凸圆弧形,矩形气环的泵油作用,矩形气环的泵油作用,（,2,）油环,（普通环 组合环）,刮油片,轴向衬环,径向衬环,组合式油环的优点,片环很薄，对气缸壁的比压大，因而刮油作用强；,三个刮油钢片是各自独立的，故对气缸适应性好；,质量小；,回油通路大。,组合油环在高速发动机,上得到广泛应用。,其缺点是制造成本高。,（片环的外表面必须镀,铬，否则滑动性不好）,油环的刮油作用,三、活塞销,（一）作用：连接活塞和连杆，并传递活塞的力给连杆。,（二）结构：用低碳钢或低碳合金钢制成的厚壁管状体。,（三）连杆,功用：,将活塞的力传给曲轴，变活塞的往复运动为曲轴的旋转运动。,组成：,连杆组由连杆体、连杆盖、连杆螺栓和连杆轴瓦等组成。,构造,1,、小头：用来安装活塞销，以连接活塞。,2,、杆身：常做成“工”字形断面。,3,、大头：与曲轴的连杆轴颈相连。大头一般做成分开式，即连杆体大头和连杆盖。,活塞销的连接方式,全浮式,半浮式,全浮式,切口形式：,优点,：,连杆可以通用，两列气缸的活塞连杆组运动规律相同。,缺点,：,两列气缸轴心线沿曲轴轴向错开一段距离，使曲轴长度增加，刚度降低。,V,型发动机连杆的布置形式,优点,：,减小了发动机的轴向尺寸；,缺点,：,主副连杆不能互换，运动规律和受力不同。,优点,：,运动规律相同,缺点,：,结构复杂，工艺性差，刚度较低。,（四）曲轴飞轮组,一、曲轴飞轮组的组成,一、曲轴,1,、功用：,把活塞连杆组传来的气体压力转变为扭矩对外输出。还用来驱动发动机的配气机构及其他各种辅助装置。,2,、工作条件：,受气体压力、,惯性力、,惯性力矩。,承受交变,载荷的冲击。,曲轴飞轮组的组成,3,、曲轴的分类,全支承：相邻曲拐间都有主轴颈。,非全支承：相邻曲拐间,不,都有主轴颈。,曲轴的支承方式,优点,缺点,应用,全支承曲轴,提高曲轴的刚度和弯曲强度，减轻主轴承的载荷,曲轴的加工表面增多，主轴承数增多，使机体加长,柴油机一般多采用此种支撑方式,非全支承曲轴,缩短了曲轴的长度，使发动机总体长度有所减小,主轴承载荷较大,承受载荷较小的汽油机可以采用此种方式,概念：,在相邻的两个曲拐之间都设置一个主轴颈的曲轴，称为全支承曲轴，否则称为非全支承曲轴。,平衡重,4,、曲轴的轴向定位,功用：保证曲柄连杆机构在曲轴受轴向力时能够正常工作。,轴向定位措施：,1.,翻边轴瓦,2.,止推片,3.,止推环,4.,止推轴承,5,、曲拐的布置,（,1,）一般规律,1,）应使接连作功的两缸相隔尽量远些,(,最好是在发动机的前半部和后半部交替进行,),，以减轻主轴承载荷和避免在进气行程中发生抢气现象。,2),各气缸发火的间隔时间应该相同，发火间隔角应为,720/i,。,3,）,V,型发动机左右两列气缸应交替发火。,（,2,）常见曲轴曲拐的布置,1,）四冲程四缸发动机,曲拐布置,2,）四冲程四缸发动机,点火顺序,点火顺序：各缸完成同名行程的次序。,作功顺序：,1,3,4,2,3,）直列四冲程六缸发动机曲轴曲拐布置,四冲程六缸发动机点火顺序,1-5-3-6-2-4,6,缸,v,型排列,8,缸,v,型排列,二、曲轴前、后端油封,曲轴前端借助甩油盘和橡胶油封实现密封。发动机工作时，落在甩油盘上的机油，在离心力的作用下被甩到定时传动室盖的内壁上，再沿壁面流回油底壳。即使有少量机油落到甩油盘前面的曲轴上，也会被装在定时传动室盖上的自紧式橡胶油封挡住。,曲轴后端的密封装置。由于近年来橡胶油封的耐油、耐热和耐老化性能的提高，在现代汽车发动机上曲轴后端的密封越来越多地采用与曲轴前端一样的自紧式橡胶油封。自紧式油封由金属保持架、氟橡胶密封环和拉紧弹簧构成。,三、曲轴扭转减振器,（,一）扭转振动,自由扭转振动,强迫扭转振动,共振,功率损失、曲轴扭转变形甚至扭断、正时齿轮产生冲击噪声等,临界转速：发生共振时的转速,（,二）扭转减振器,功用：吸收曲轴扭转振动的能量，消减扭转振动。,橡胶摩擦式扭转减振器,四、飞轮,（,一）功用：,将在作功行程中输入于曲轴的功能的一部分贮存起来，用以在其他行程中克服阻力，带动曲柄连杆机构越过上、下止点，保证曲轴的旋转角速度和输出转矩尽可能均匀，并使发动机有可能克服短时间的超载荷，同时将发动机的动力传给离合器。,（,二）构造,飞轮边缘部分做的厚些，可以增大转动惯量,起动时与起动机齿轮啮合，带动曲轴齿圈旋转。,一缸上止点记号,总结,知道曲轴飞轮组的各组成及其作用,知道平衡重的作用,会根据气缸数来找它的点火次序,扭转减振器的功用,作业：,曲轴为什么只有一处轴向定位？轴向定位一般采用哪些方法？,作 业,1,、曲柄连杆机构由哪些零件组成及其功用。,2,、汽油机的燃烧室有哪几种及特点。,3,、何谓发动机的点火顺序和作功间隔角。,4,、曲轴为什么只有一处轴向定位？轴向定位一般采用哪些方法？,