曲柄連桿機(jī)構(gòu)—第一頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日《汽車構(gòu)造》精品課程

第二章曲柄連桿機(jī)構(gòu)第三節(jié)活塞連桿組第四節(jié)曲軸飛輪組第二頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日

一、活塞1、功用：⑴與氣缸蓋、氣缸壁共同組成燃燒室⑵承受氣體壓力，并將此力通過(guò)活塞銷傳給連桿，以推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。2、工作條件與性能要求：

高壓足夠的剛度和強(qiáng)度高溫良好耐熱性和導(dǎo)熱性（熱膨脹系數(shù)小）高速質(zhì)量輕（密度小）潤(rùn)滑困難良好的耐磨性腐蝕性良好的耐蝕性第三節(jié)活塞連桿組

主要由活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿等組成Flash動(dòng)畫(huà)第1道氣環(huán)

第2道氣環(huán)

組合油環(huán)活塞銷連桿活塞連桿螺栓連桿軸瓦連桿蓋第三頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日3、材料與工藝（1）材料鋁合金

密度小，質(zhì)量輕，導(dǎo)熱性好，適用于一般發(fā)動(dòng)機(jī)。（2）工藝a、鑄造：高溫時(shí)強(qiáng)度下降小，制造成本低，易出現(xiàn)鑄造缺陷b、鍛造：強(qiáng)度高，導(dǎo)熱性好，適用于強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)，成本高。c、液態(tài)模鍛：兼有二者優(yōu)點(diǎn)，提高金屬利用率。第四頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日

4.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（1）頂部（2）頭部（3）裙部第五頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日

活塞頂部燃燒室的組成部分，其形狀與選用的燃燒室形式有關(guān)。平頂活塞吸熱面積小，制造工藝簡(jiǎn)單，多用于汽油機(jī)。凹頂活塞

凹坑的大小可以用來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比，汽油機(jī)為了改善混合氣形成和燃燒而采用。凸頂活塞剛性好、強(qiáng)度高，吸熱面積大，二沖程汽油機(jī)通常采用。有的汽油機(jī)如桑塔納2000GSI轎車AJR發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞采用凹頂，主要為減少往復(fù)慣性質(zhì)量，改善混合氣形成和燃燒，有時(shí)可用來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比。第六頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日頭部：油環(huán)槽以上部分。主要作用：１）承受燃?xì)鈮毫Γ鹘o連桿（包括活塞銷座）；

２）與活塞環(huán)一起實(shí)現(xiàn)氣缸的密封；３）將活塞頂所吸收的熱量通過(guò)活塞環(huán)傳導(dǎo)給氣缸體。主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

１）活塞內(nèi)腔呈流線型，由到活塞頂?shù)淖钚『穸戎饾u擴(kuò)大；

２）有的汽油機(jī)的活塞在第一道環(huán)槽上面，切出一道較環(huán)槽窄的隔熱槽，隔斷傳給第一道活塞環(huán)的熱流通路，迫使熱流方向折轉(zhuǎn)。第七頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日３）熱負(fù)荷較高的汽油機(jī)活塞一般在第一道環(huán)槽內(nèi)鑲鑄奧氏體鑄鐵制造的護(hù)圈。原因：第一道環(huán)槽溫度高，鋁合金材料硬度大幅下降，易磨損，導(dǎo)致燃?xì)庑孤┖透Z機(jī)油。４）四沖程汽油機(jī)一般2-3道氣環(huán)，1道油環(huán)，最低一道油環(huán)槽內(nèi)有許多徑向小孔，氣缸壁上多余機(jī)油刮下后，經(jīng)其流回油底殼。第八頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日活塞裙部：指油環(huán)槽下端以下部分作用：為活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向和承受側(cè)壓力。

第九頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日2）熱變形：銷座附近金屬堆積，受熱后熱膨脹量大。彎曲變形擠壓變形銷座熱變形裙部綜合變形

活塞裙部的橢圓變形1）機(jī)械變形：燃?xì)鈮毫ψ饔迷诨钊斏希瑢?dǎo)致銷座彎曲變形，裙部擠壓變形；

機(jī)械變形和熱變形均使得裙部斷面變成長(zhǎng)軸沿活塞銷方向的橢圓。結(jié)論：?jiǎn)栴}：裙部變形？第十頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日

次推力面?zhèn)乳_(kāi)橫向隔熱直槽（油環(huán)槽內(nèi)，兼做泄油槽）和縱向膨脹補(bǔ)償斜槽（避免拉傷氣缸壁）（b）（a）（c）（d）（e）對(duì)策：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧突破！1）裙部橫斷面呈反橢圓形

活塞裙部加工成短軸沿活塞銷方向。2）沿高度方向呈上小下大的圓錐形上熱下冷3）裙部次推力面?zhèn)乳_(kāi)“T”形槽或“”形槽：第十一頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日制造時(shí)變形后第十二頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日

活塞銷座下方挖去大塊金屬，以減輕往復(fù)慣性質(zhì)量，避免下止點(diǎn)時(shí)活塞裙部下端與曲軸平衡重相碰，并且可使裙部富有彈性，補(bǔ)償熱變形。（f）（g）（h）

活塞裙部的不同形狀和結(jié)構(gòu)4）銷座附近裙部凹陷0.5~1.0mm減少此處金屬堆積，以減少熱變形銷座內(nèi)側(cè)鑲鑄熱膨脹系數(shù)極低的恒范鋼片，牽制此處熱變形5）雙金屬活塞6）拖板式裙部第十三頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日*改善鋁合金耐磨性措施汽油機(jī)活塞裙部外表面鍍錫柴油機(jī)活塞裙部外表面磷化鍛鋁活塞裙部外表面涂石墨*活塞的冷卻

1)自由噴射冷卻法。從連桿小頭上的噴油孔或從安裝在機(jī)體上的噴油嘴向活塞頂內(nèi)壁噴射機(jī)油。

2)振蕩冷卻法。從連桿小頭上的噴油孔將機(jī)油噴入活塞內(nèi)壁的環(huán)形油槽中，由于活塞的運(yùn)動(dòng)使機(jī)油在槽中產(chǎn)生振蕩而冷卻活塞。

3)強(qiáng)制冷卻法。在活塞頭部鑄出冷卻油道或鑄入冷卻油管，使機(jī)油在其中強(qiáng)制流動(dòng)以冷卻活塞。強(qiáng)制冷卻法廣為增壓發(fā)動(dòng)機(jī)所采用。第十四頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日冷態(tài)敲缸現(xiàn)象：（a）活塞銷對(duì)中布置

冷態(tài)裝配間隙若過(guò)小，由于活塞工作時(shí)的機(jī)械變形和熱變形時(shí)裙部直徑增大，容易拉缸，輕則造成漏氣、竄機(jī)油，重則活塞卡死。工作時(shí)側(cè)壓力方向的交替變化，活塞越過(guò)上止點(diǎn)時(shí)，時(shí)而是活塞的次推力面?zhèn)荣N緊氣缸壁（壓縮行程時(shí)貼緊氣缸壁的一側(cè)），時(shí)而是活塞的主推力面?zhèn)荣N緊氣缸壁（作功行程時(shí)貼緊氣缸壁的一側(cè)），形成金屬敲缸聲音，加劇裙部磨損。發(fā)動(dòng)機(jī)冷車時(shí)敲缸現(xiàn)象嚴(yán)重。

活塞裝配時(shí)應(yīng)留有間隙。

由于冷態(tài)裝配間隙的存在，活塞第十五頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日

偏向主推力面?zhèn)?~2mm，可使活塞越過(guò)上止點(diǎn)之前就完成推力面?zhèn)鹊膿Q向，避免峰值壓力時(shí)刻過(guò)渡，因而可以減輕敲缸現(xiàn)象，但增加了裙部尖角處的磨損，常見(jiàn)于汽油機(jī)。（b）活塞銷負(fù)偏置活塞銷偏置時(shí)的工作情況減輕冷態(tài)敲缸現(xiàn)象的主要結(jié)構(gòu)措施：(1)活塞銷偏置

通過(guò)改進(jìn)結(jié)構(gòu)措施，制成反橢圓裙部斷面，牽制裙部工作時(shí)的熱變形，在保證活塞不拉缸的前提下減小活塞配缸間隙，減輕發(fā)動(dòng)機(jī)冷車敲缸現(xiàn)象。(2)減少冷態(tài)裝配間隙第十六頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日二、活塞環(huán)：分成氣環(huán)和油環(huán)兩大類。（一）作用：（2）傳熱（將活塞頭部吸收的70%~80%的熱量傳導(dǎo)給氣缸壁）2、油環(huán)：（3）輔助密封。1、氣環(huán)：

活塞環(huán)（1）密封（防止燃?xì)饴┤肭S箱）（1）潤(rùn)滑（氣缸壁上鋪油膜）（2）刮油（氣缸壁上多余機(jī)油刮落回曲軸箱）第十七頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日（二）工作特點(diǎn)：（2）交變的彎曲應(yīng)力（三）要求：（2）耐高溫（第1道氣環(huán)）、耐磨。（四）材料：（2）第1道氣環(huán)的工作表面一般都鍍上多孔性鉻

（硬度高，并能儲(chǔ)存少量機(jī)油，以改善潤(rùn)滑條件）（1）高溫、高壓、高速，潤(rùn)滑不良，磨損嚴(yán)重（1）足夠的強(qiáng)度、沖擊韌性（1）一般用合金鑄鐵，少數(shù)高速?gòu)?qiáng)化柴油機(jī)用鋼片環(huán)（以提高彈力和沖擊韌性）；（3）其余氣環(huán)一般鍍錫（鑄鋁活塞）或磷化（鍛鋁活塞——改善磨合性能）第十八頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日（五）氣環(huán)的密封機(jī)理：第一密封面（氣環(huán)裝入氣缸時(shí)產(chǎn)生的初始彈力F1）

氣環(huán)的密封機(jī)理

各環(huán)間隙處的氣體壓力遞減圖第二密封面（燃?xì)鈮毫2）氣環(huán)的切口端呈迷宮式布置（減少漏氣）

第一密封面很重要，若失效，則第二密封面建立不起來(lái)，因此氣環(huán)裝入氣缸時(shí)產(chǎn)生的初始彈力F1很重要。第一道氣環(huán)的初始彈力F1要求最小，隨后的幾道氣環(huán)的初始彈力F1要求依次遞增。第十九頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日（1）切口形狀：1）直角切口：工藝性好，密封效果差2）階梯切口：密封好，工藝性差3）斜切口：介于中間，但套裝時(shí)尖角易折斷4）帶防轉(zhuǎn)銷釘槽切口：方向不可裝反，否則漏氣量急劇增加。

氣環(huán)的切口形狀（六）氣環(huán)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)第二十頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日（a）矩形環(huán)（2）斷面形狀

氣環(huán)的斷面形狀（b）正扭曲內(nèi)切環(huán)（c）反扭曲內(nèi)切環(huán)（d）錐面環(huán)（f）桶面環(huán)（e）梯形環(huán)第二十一頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日活塞環(huán)安裝三隙側(cè)隙背隙端隙第二十二頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日

由于矩形環(huán)的“泵油”作用，氣缸壁上的機(jī)油將源源不斷地上竄入活塞頂上燃燒室內(nèi)燒掉，排氣管冒藍(lán)煙。

矩形環(huán)的泵油作用1）矩形環(huán)（a）矩形環(huán)工藝最簡(jiǎn)單，導(dǎo)熱性好，但存在“泵油”現(xiàn)象。“泵油”作用原理：活塞下行時(shí)，由于環(huán)與缸壁的摩擦阻力以及環(huán)本身的慣性，環(huán)將靠緊環(huán)槽的上端面，缸壁上的機(jī)油就被刮入下邊隙與背隙內(nèi)；

活塞上行時(shí)，在摩擦阻力、慣性、缸內(nèi)氣體壓力的作用下，環(huán)將靠緊在環(huán)槽的下側(cè)平面，下邊隙與背隙內(nèi)的機(jī)油上竄。結(jié)論：

氣環(huán)的斷面形狀第二十三頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日矩形氣環(huán)的泵油作用

缸體第二十四頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日矩形氣環(huán)的泵油作用

第二十五頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日2）扭曲環(huán)

環(huán)的扭曲變形應(yīng)使環(huán)的端面與氣缸壁形成的楔形尖角向下。活塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，因“油楔”作用使環(huán)懸浮于氣缸壁，改善潤(rùn)滑，減少摩擦阻力；活塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，向下刮油。如果裝反使尖角朝上，活塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，向上刮油，機(jī)油消耗率劇增，排氣冒藍(lán)煙。

活塞環(huán)裝入氣缸后，其外側(cè)氣缸壁的作用力F1與內(nèi)側(cè)環(huán)的彈力F2不在一條直線上，于是產(chǎn)生扭曲力矩M，從而使環(huán)的邊緣與環(huán)槽的上下側(cè)平面都接觸，避免了因環(huán)在環(huán)槽內(nèi)的上下竄動(dòng)造成的“泵油”現(xiàn)象。

正扭曲內(nèi)切環(huán)

反扭曲內(nèi)切環(huán)第二十六頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日總結(jié)：扭曲環(huán)的優(yōu)點(diǎn)：a)密封性、磨合性好（線接觸）b)防止“泵油”現(xiàn)象c)形成油楔，改善潤(rùn)滑d)提高刮油能力扭曲環(huán)的缺點(diǎn)：a)扭轉(zhuǎn)角不超過(guò)1o，工藝性差b)不可裝反，否則機(jī)油消耗率成倍增加，環(huán)上有朝上記號(hào)。b)仍有“泵油”現(xiàn)象（d）錐面環(huán)優(yōu)點(diǎn)：

缺點(diǎn)：b)避免棱緣負(fù)荷，能很好適應(yīng)活塞的擺動(dòng)及氣缸表面小錐角，不超過(guò)2o，方向不可裝反。優(yōu)缺點(diǎn)同扭曲環(huán)，但仍有“泵油”現(xiàn)象。3）錐面環(huán)：4）桶面環(huán)：與氣缸壁凸圓弧面接觸。a)活塞上下移動(dòng)時(shí)均能形成油楔作用，改善潤(rùn)滑c)密封性改善

a)工藝性差（凸圓弧面難加工）（f）桶面環(huán)第二十七頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日缺點(diǎn)：環(huán)上、下兩側(cè)平面難以精磨，工藝性差，仍有“泵油”現(xiàn)象。5）梯形環(huán)：側(cè)壓力方向的交替變化，使環(huán)槽間隙時(shí)而減小，時(shí)而增大，間隙中的結(jié)焦被擠出，避免環(huán)因粘結(jié)而折斷，常做第一道氣環(huán)。（a）間隙變化（b）受力情況梯形環(huán)工作示意圖第二十八頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日

（七）油環(huán)分為普通油環(huán)和組合油環(huán)兩種

第二十九頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日

一般活塞上裝有1～2道油環(huán)。采用兩道油環(huán)時(shí)，下面一道多安置在活塞裙部的下端。無(wú)論活塞下行還是上行，油環(huán)都能將氣缸壁上多余的機(jī)油刮下來(lái)經(jīng)活塞上的回油孔流回油底殼。

第三十頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日三、活塞銷（3）組合形（c）兩段截錐型1、作用：連接活塞和連桿小頭，傳遞動(dòng)力2、要求：（1）足夠的剛度、強(qiáng)度和沖擊韌性（2）表面耐磨（3）質(zhì)量小3、材料與工藝：

一般為低碳鋼或低碳合金鋼，經(jīng)表面滲碳或滲氮熱處理以提高心部沖擊韌性和表面硬度，然后進(jìn)行精磨和研磨。4、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：（1）等截面圓柱形：易加工，質(zhì)量大（2）兩段截錐形：等強(qiáng)度梁，質(zhì)量小，難加工活塞銷的內(nèi)孔形狀（a）圓柱型（b）組合形第三十一頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日

由于鋁合金活塞銷座的熱膨脹量大于鋼活塞銷，因此在冷態(tài)裝配時(shí)，活塞銷與活塞銷座孔為過(guò)渡配合，裝配時(shí)，應(yīng)先將鋁合金活塞預(yù)熱（70~90oC的水或油中加熱），然后將銷裝入。4-卡環(huán)5、活塞銷連接方式全浮式連接：在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，活塞銷不僅可以在連桿小頭襯套孔內(nèi)，還可以在銷座孔內(nèi)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，以使活塞銷表面的磨損比較均勻。全浮式連接1-連桿小頭襯套2-活塞銷3-連桿必須在活塞銷座兩端用卡環(huán)定位，防止活塞銷軸向竄動(dòng)。第三十二頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日四、連桿第三十三頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日在質(zhì)量盡可能小的前提下有足夠的剛度和強(qiáng)度。剛度不足的后果：（1）大頭孔失圓：燒軸瓦，甚至咬死。（2）桿身彎曲：偏磨，漏氣，竄機(jī)油。45671-連桿小頭2-桿身3-連桿大頭4-襯套5-軸瓦6-軸瓦上的凸肩7-連桿螺栓8-潤(rùn)滑油槽9-連桿蓋89連桿結(jié)構(gòu)1.作用傳遞動(dòng)力，將活塞往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。2.工作特點(diǎn)復(fù)雜平面運(yùn)動(dòng)，承受壓縮、拉伸、彎曲等交變載荷。3.要求第三十四頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日（1）連桿小頭：一般壓入減磨的錫青銅襯套，小頭頂部鑄有工藝凸臺(tái)，減重用。45671-連桿小頭2-桿身3-連桿大頭4-襯套5-軸瓦6-軸瓦上的凸肩7-連桿螺栓8-潤(rùn)滑油槽9-連桿蓋89連桿結(jié)構(gòu)（2）桿身：通常做成“工”字形斷面，以求在剛度足夠的前提下盡可能減少慣性質(zhì)量，有的桿身鉆有潤(rùn)滑油道。4.材料與工藝中碳鋼或合金鋼經(jīng)模鍛或輥鍛而成。5.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：小頭頂部開(kāi)有潤(rùn)滑油槽，收集飛濺油霧，潤(rùn)滑活塞銷。第三十五頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日

通常做成分開(kāi)式，以便于拆裝活塞連桿組，被分開(kāi)的部分叫連桿蓋，兩者之間用連桿螺栓連接。連桿與連桿蓋之間有配對(duì)記號(hào)，拆裝時(shí)應(yīng)注意一致。連桿大頭孔內(nèi)過(guò)盈壓入上、下兩半薄壁鋼軸瓦，其內(nèi)圓面上澆注0.3~0.7mm厚的巴氏合金、銅鉛合金、高錫鋁合金減磨合金層，具有保持油膜、減少摩擦阻力和易于磨合的作用。軸瓦背面制有定位凸肩，防止軸瓦轉(zhuǎn)動(dòng)；軸瓦內(nèi)表面開(kāi)有油槽。

連桿裝配標(biāo)記（3）連桿大頭

連桿軸瓦第三十六頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日6.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)連桿分類（1）平切口：平切口連桿螺栓定位連桿大頭沿著與桿身軸線垂直的方向切開(kāi)，汽油機(jī)和較小功率柴油機(jī)用。定位可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單（利用連桿螺栓上經(jīng)過(guò)精加工的圓柱凸臺(tái)或光圓柱部分與精加工的連桿螺栓孔來(lái)保證）

連桿大頭沿著與桿身軸線成30~60o夾角切開(kāi)，常用于曲柄銷直徑較粗的較大功率柴油機(jī)。定位不可靠（切口方向受到附加剪切力，連桿螺栓易剪斷，連桿蓋脫落會(huì)擊穿氣缸體）優(yōu)點(diǎn)：（2）斜切口：缺點(diǎn)：

斜切第三十七頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日定位可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，但齒距公差要求高，否則會(huì)因個(gè)別齒脫空影響連桿組件的剛度，也會(huì)造成大頭孔失圓。斜切口定位方式：1）止口定位：工藝簡(jiǎn)單，但定位不可靠。2）套筒定位：定位精度較高，但工藝要求高（若孔距不準(zhǔn)確，

可能因過(guò)定位造成大頭孔嚴(yán)重失圓）3）鋸齒定位：（a）止口定位（b）套筒定位（c）鋸齒定位第三十八頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日7.V型發(fā)動(dòng)機(jī)連桿分類相鄰兩缸的一個(gè)連桿大頭做成叉形，另一個(gè)連桿大頭套于其叉形中。兩缸活塞連桿組的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同，左右兩缸中心線不需錯(cuò)位，但叉形連桿大頭結(jié)構(gòu)和制造工藝比較復(fù)雜，而且連桿大頭的剛度也不高。（1）并列連桿：左右兩缸的連桿一前一后地裝在同一個(gè)曲柄銷上，連桿可以通用，兩缸活塞連桿組的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同，但曲軸加長(zhǎng)，剛度降低。常用于V6、V8汽車發(fā)動(dòng)機(jī)。（2）主副連桿：副連桿鉸接在主連桿凸耳上，曲軸不加長(zhǎng)，但相鄰兩缸活塞連桿組運(yùn)動(dòng)規(guī)律和受力不相同。（3）叉形連桿：（a）并列連桿（b）主副連桿（c）叉形連桿第三十九頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日

組成曲軸飛輪扭轉(zhuǎn)減振器帶輪正時(shí)齒輪(或鏈條)第四節(jié)曲軸飛輪組視頻分解第四十頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日曲軸實(shí)物圖第四十一頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日

一、曲軸

1.功用

承受連桿傳來(lái)的力，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)榕ぞ兀缓笸ㄟ^(guò)飛輪輸出。驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)及其他輔助裝置。2.組成：由前端(自由端)、主軸頸、曲柄、平衡重、連桿軸頸(曲柄銷)和后端(動(dòng)力輸出)。

曲拐：

由一個(gè)連桿軸頸和左右主軸頸組成

曲拐數(shù)：取決于氣缸的數(shù)目和排列方式直列式發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的曲拐數(shù)等于氣缸數(shù)

V型發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的曲拐數(shù)等于氣缸數(shù)的一半受力：受氣體壓力、慣性力、慣性力矩。承受彎扭交變載荷的沖擊。要求：足夠的剛度、強(qiáng)度，表面耐磨、潤(rùn)滑良好。轉(zhuǎn)至第四十二頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日桑塔納2000時(shí)代超人轎車AJR發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸飛輪組零件分解圖曲軸帶輪曲軸正時(shí)齒形帶輪曲軸鏈輪（驅(qū)動(dòng)油泵）止推片主軸承下軸瓦轉(zhuǎn)速傳感器脈沖輪飛輪飛輪齒圈曲軸正時(shí)齒形帶輪凸輪軸正時(shí)齒形帶輪正時(shí)齒形帶水泵齒形帶輪張緊輪第四十三頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日裝有驅(qū)動(dòng)其他裝置的機(jī)件（正時(shí)齒輪4、及起動(dòng)爪8、止推墊片3、甩油盤5、油封6、扭轉(zhuǎn)減振器帶輪7等）曲軸前端結(jié)構(gòu)止推墊片（驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇和水泵）帶輪起動(dòng)爪油封甩油盤正時(shí)齒輪滑動(dòng)推力軸承曲軸前端：第一道主軸頸之前的部分返回第四十四頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日

回油螺紋的螺旋方向應(yīng)為右旋，當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)油也被帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，因?yàn)闄C(jī)油有粘性，所以受到機(jī)體后蓋孔壁的摩擦阻力Fr。回油螺紋的封油原理8-主軸承蓋曲軸后端：

最后一道主軸頸之后的部分，一般后端為安裝飛輪的法蘭盤。曲軸前、后端的封油原理：

常用的防漏裝置有甩油盤、填料油封、自緊油封和回油螺紋等。一般發(fā)動(dòng)機(jī)都采用復(fù)合式防漏裝置，由甩油盤與其它一至二種防漏裝置組成。

曲軸前端甩油盤的外斜面應(yīng)朝外，當(dāng)被齒輪擠出和甩出的潤(rùn)滑油落到甩油盤上時(shí)，沿壁面流回油底殼中。

Fr可分解為平行于螺紋的分力Fr1和垂直于螺紋的分力Fr2。機(jī)油在Fr1的作用下，順著螺紋槽道流回機(jī)油盤。6100曲軸后端結(jié)構(gòu)1-軸承座（曲軸箱體）2-甩油盤3-回油螺紋4-飛輪5-飛輪螺栓、螺母6-曲軸凸緣盤7-填料油封返回第四十五頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日

支撐方式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)應(yīng)用全支承曲軸提高曲軸的剛度和彎曲強(qiáng)度，減輕主軸承的載荷曲軸的加工表面增多，主軸承數(shù)增多，使機(jī)體加長(zhǎng)多用于柴油機(jī)非全支承曲軸縮短了曲軸的長(zhǎng)度，使發(fā)動(dòng)機(jī)總體長(zhǎng)度有所減小主軸承載荷較大中小功率汽油機(jī)3.曲軸的分類(1)a)全支承：相鄰曲拐間都有主軸頸。

b)非全支承：相鄰曲拐間不都有主軸頸。第四十六頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日(2)可分為整體式曲軸和組合式曲軸組合式曲軸（6135柴油機(jī)）整體式曲軸1、3-滾動(dòng)軸承2-連接螺栓5-定位螺栓4-曲柄1-主軸頸6-后端凸緣2-連桿軸頸（曲柄銷）3-前端軸4-平衡塊曲柄（剛性好，結(jié)構(gòu)緊湊）第四十七頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日

4.材料和工藝

采用優(yōu)質(zhì)中碳鋼(如45號(hào)鋼)或中碳合金鋼(如40Cr等)模鍛。為了提高曲軸的耐磨性，其主軸頸和連桿軸頸表面均需高頻淬火或氮化，再經(jīng)過(guò)精磨，以提高疲勞強(qiáng)度。5.平衡重4缸、6缸、8缸和12缸發(fā)動(dòng)機(jī)的曲拐對(duì)稱布置，往復(fù)慣性力和離心力是平衡的，從整體上能相互抵消。但曲軸局部卻受到彎矩的作用。

受力分析平衡重布置第四十八頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日

6．曲軸軸向定位

為阻止車輛行駛時(shí)，離合器經(jīng)常結(jié)合與分離和帶錐齒輪驅(qū)動(dòng)時(shí)施加于曲軸上的軸向力而有軸向竄動(dòng)的趨勢(shì)，曲軸必須有軸向定位，以保證曲柄連桿機(jī)構(gòu)的正常工作。但也應(yīng)允許曲軸受熱后能自由膨脹。曲軸作為轉(zhuǎn)動(dòng)件，必須與其固定件之間有一定的軸向間隙。曲軸軸向定位是通過(guò)止推裝置實(shí)現(xiàn)的，只能有一處設(shè)置軸向定位裝置。現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)常將徑向軸承和推力軸承合而為一，制成翻邊滑動(dòng)軸承。

多層推力軸承1-凸肩2-油槽3-鋼質(zhì)薄壁

4-基層5-鎳涂層6-磨耗層7-油孔8-卷邊第四十九頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日

7．多缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲拐布置和發(fā)火次序

曲軸的形狀和各曲拐的相對(duì)位置取決于氣缸數(shù)、氣缸排列形式和各缸的作功行程交替順序（發(fā)火次序）。

發(fā)火次序的要求：(a)發(fā)動(dòng)機(jī)每完成一個(gè)循環(huán)，各缸都應(yīng)發(fā)火一次，且各缸作功間隔應(yīng)均勻，即發(fā)火間隔角應(yīng)等于720o/i;(b)應(yīng)使連續(xù)作功的兩缸相距盡可能遠(yuǎn)，避免相鄰兩缸發(fā)生進(jìn)氣重疊現(xiàn)象，同時(shí)降低主軸承負(fù)荷。直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)：

平面曲拐，相鄰曲拐兩兩相對(duì)，發(fā)火次序是1或1243，發(fā)火間隔角等于720o/4=180o。第五十頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日

直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的曲拐布置第五十一頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日四沖程四缸發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)火次序作功順序：1－3－4－2第五十二頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日空間曲拐，各平面曲拐成120°夾角，發(fā)火間隔角是720/6=120°，發(fā)火次序是153624或142635直列六缸發(fā)動(dòng)機(jī)：直列六缸發(fā)動(dòng)機(jī)的曲拐布置第五十三頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日四沖程六缸發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)火次序1-5-3-6-2-4第五十四頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日

四沖程V型八缸發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)火次序空間曲拐，各平面曲拐成90°夾角，發(fā)火間隔角是720/8=90°，發(fā)火順序是18436572V形八缸發(fā)動(dòng)機(jī)的空間曲拐布置第五十五頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日八缸V型排列第五十六頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日二、曲軸扭轉(zhuǎn)減振器（一）扭轉(zhuǎn)振動(dòng)對(duì)曲軸剛度較小、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大、缸數(shù)多及轉(zhuǎn)速高的發(fā)動(dòng)機(jī)，一般在曲軸前端裝有曲軸扭轉(zhuǎn)減振器，此處扭轉(zhuǎn)振幅最大。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，曲軸在周期性變化的轉(zhuǎn)矩作用下，各曲拐之間發(fā)生周期性相對(duì)扭轉(zhuǎn)的現(xiàn)象稱為扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。

曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量愈大，自振頻率愈低，愈易發(fā)生共振，曲軸扭轉(zhuǎn)振幅極大，破壞配氣相位的準(zhǔn)確性，產(chǎn)生沖擊噪聲，甚至導(dǎo)致曲軸因扭轉(zhuǎn)變形過(guò)大而斷裂。第五十七頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日

常用

摩擦式扭轉(zhuǎn)減振器

分類橡膠式扭轉(zhuǎn)減振器硅油式扭轉(zhuǎn)減振器功用：吸收曲軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的能量，消減扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。（二）扭轉(zhuǎn)減振器第五十八頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日與圓盤3有了相對(duì)角振動(dòng)，橡膠墊4的扭轉(zhuǎn)變形消耗了扭轉(zhuǎn)振動(dòng)能量，振幅減小。8V100型發(fā)動(dòng)機(jī)橡膠式扭轉(zhuǎn)減振器6-帶盤（a）橡膠式扭轉(zhuǎn)減振器

轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大的慣性盤5與薄鋼片制成的減振器圓盤3都同橡膠墊4硫化粘結(jié)，減振器圓盤3轂部用螺栓固裝于曲軸前端的風(fēng)扇帶輪6上，后者與曲軸前端螺栓固緊，圓盤3與帶輪、曲軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，慣性盤51-曲軸前端2-帶輪轂3-減振器圓盤4-橡膠墊5-慣性盤優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量小、工作可靠缺點(diǎn)：橡膠對(duì)曲軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的衰減作用不夠強(qiáng)，橡膠易因摩擦生熱而老化。第五十九頁(yè)，共六十四頁(yè)，2022年，8月28日

兩個(gè)慣性盤1松套在風(fēng)扇帶輪6的輪轂上（之間有襯套），軸向上在帶輪與平衡重4之間，可軸向移動(dòng)，但不能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。2

干摩擦式扭轉(zhuǎn)減振器