发动机曲柄连杆

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1、现代工程机械结构与系统（上篇）第二章曲柄连杆机构与机体组件第一节曲柄连杆机构运动及受力分析第二节曲轴旋转平稳性和惯性力平衡第三节活塞连杆组第四节曲轴飞轮组第五节机体组件第一节运动及受力分析一、运动中的摩擦阻力包括轴颈与支承间、活塞与缸套间等的摩擦阻力，其中活塞与缸套间的摩擦阻力占整个摩擦损失的一半以上。二、外负荷指作用到飞轮上的且值不断变化的阻力矩。三、气体压力的分析因做功行程与压缩行程气体压力较大，故仅分析这两个行程中的气体压力。1、作功行程气体压力PP力可分解为：①侧压力N；②连杆轴承压紧力S；③主轴承压紧力S；1④驱动力矩M。其中：M=rsinαS。r－曲柄半径2、压缩行程气

2、体压力P｀P｀力可分解为：侧压力N｀；连杆轴承压紧力S｀；主轴承压紧力S｀；阻力矩M｀。1其中：M=-rsinαS｀。3、气体压力作用结果1）曲轴一个工作循环仅半周有变化的驱动力矩M的作用，故运转不平稳。2）垂直于活塞销座方向的侧压力N使活塞及气缸内壁磨损不均匀。3）呈周期性变化的S作用使曲轴两种轴颈磨损不均匀。连杆轴颈主轴颈四、惯性力的分析1、往复惯性力F1)活塞运动在上半行程F方向向上；2)活塞运动在下半行程F方向向下。往复惯性力作用结果F将引起发动机整机的上下振动，并将使曲轴主轴颈与连杆轴颈承受周期性的附加载荷。例：6135型柴油机，每一缸：F=2000kgmax2、旋转惯性力F

3、’1）旋转惯性力F’的分析旋转惯性力可分解为水平旋转惯性力F’x与垂直旋转惯性力F’y。2）旋转惯性力作用结果（1）水平旋转惯性力F’x使整机左右振动；（2）垂直旋转惯性力F’y使整机上下振动；（3)F’也将使曲轴主轴颈与连杆轴颈承受周期性的附加载荷。第二节曲轴旋转平稳性和惯性力平衡一、曲轴旋转的平稳性1、对单缸机安装飞轮，利用其储存能量和释放能量实现。2、对多缸机1)安装飞轮；2)各缸按一定间隔角错开做功；间隔角＝720°/i（缸数）3)尽量避免相邻两缸接连做功，使曲轴受力条件改善，且可平衡往复惯性力及力矩。四缸机常用工作顺序为：1-3-4-21-2-4-3六缸机常用工作顺序为：1

4、-5-3-6-2-4及1-4-2-6-3-5。六缸发动机工作循环表的做法：1）按间隔角（120°）做出每缸相对180°曲轴转角的做功行程；2）按做功、排气、进气、压缩四行程做出各缸相对180°曲轴转角其他行程；3）绘出曲拐布置图。例：某六缸四行程发动机的工作顺序为1-5-3-6-2-4，绘出其工作循环表及曲拐布置图。1）按间隔角（120°）做出每缸相对180°曲轴转角的做功行程；(1-5-3-6-2-4工作顺序）做功做功做功做功做功做功做功2）按做功、排气、进气、压缩四行程做出各缸相对180°曲轴转角其他行程。进气做功排气压缩做功进气压缩排气进气做功排气压缩做功进气压缩排气进气做功排气压

5、缩做功进气压缩排气进气做功排气压缩3)绘出曲拐布置图：1.65.23.4曲拐的含义曲拐布置图二、惯性力的平衡1、单缸机:(如S195)2、两缸机:(2135)靠安装两根附有重块惯性力可自行平衡，但惯的平衡轴抵消惯性力。性力矩不可自行平衡，安装平衡重抵消惯性力矩。3、四、六缸机相当于两个二、三缸机的串联，惯性力及力矩可以自行平衡，但力矩将使曲轴弯曲。四、六缸机曲轴所采取的措施：1）应采用好的材料或采用全支承。2）设置平衡重平衡旋转惯性力。第三节活塞连杆组一、功用1、参与组成燃烧室(由活塞完成);2、承受气体压力、侧压力并传力(由活塞、连杆完成);3、封气并导热(由活塞环完成）。二、组

6、成由活塞、活塞环、活塞销及卡环、连杆及连杆螺栓、(小头)衬套、(大头)轴瓦等组成。三、要求1)（高压：活塞顶部可达12MPa；高温：活塞顶部高热点300℃～400℃）要求活塞强度高，热膨胀系数小导热性好；2）（承受侧压力，且V=8～12m/s）m要求活塞耐磨。3）要求活塞、连杆质量小（以使F下降），连杆强度、刚度高，两端轴承耐磨。四、主要构件结构分析（一）活塞1、材料及特性发动机活塞所采用的材料有铸钢、铝合金、硅铝合金等，特性见表。2、活塞的结构活塞由顶部、头部（防漏部）、裙部、销座等四部分组成。活塞各部分作用顶部：为燃烧室的一部分，有平顶、凹顶、凸顶之分。头部(防漏部)：开有环槽

7、，用来安装活塞环。销座：安装活塞销并起加强筋的作用。裙部：使活塞导向并承受侧向力。3、铝合金活塞在结构上的措施1)具有上小下的大的阶梯形或阶锥形，以使活塞受热后呈圆柱形。2)裙部制成椭圆形的，椭圆的长轴垂直于销座，使活塞裙部工作中在受到气体压力、侧压力、热膨胀作用后可恢复成正确的圆形。活塞制成椭圆形裙部的分析：3、铝合金活塞在结构上的措施3)裙部非承压面上削去一块，以减轻重量，防止曲轴平衡重块与活塞相碰，减少裙部与缸套内孔的配合间隙