曲柄连杆机构
曲柄连杆机构
作用：将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，从而对外输出动力。
曲柄连杆机构的组成
活塞组
活塞
活塞作用和工作条件
与汽缸盖和气缸壁组成燃烧室
承受燃烧气体压力，并将此力通过活塞销传给连杆推动曲轴转动。
活塞材料
活塞材料多为铝合金。密度小，导热好。
活塞构造
顶部
形状与燃烧室形状和压缩比有关。大多采用平顶
凹顶可以通过调节来改变压缩比
凸顶增大压缩比
头部
普遍为三环短活塞：上下气环和油环。
油环槽底部还有回油孔或横向切槽，让油流回油底壳。
头部足够厚。顶部到环槽过度圆角足够大，便于热量传给气缸壁
在第一道气环上方设置隔热槽。使热量也能从二三道活塞环中流出
在第一道第二道气环镶嵌耐热护垫圈。材料一般为和活塞材料膨胀系数差不多的镍络奥氏体铸铁和高猛奥氏体铸铁。
为提高强度和耐磨。在头部会注入纤维增强合金圆环
裙部
裙部的形状应该保证活塞有良好的导向性
受力变形，受热膨胀。活塞裙部的横切面应加工成椭圆形。使其长轴和活塞销轴线垂直。
从上到下温度不均匀。所以裙部形状也应上小下大的圆锥或桶形。
其他小知识（活塞销）
恒范活塞：在活塞销座处镶嵌恒范钢片的活塞。
高速转动发动机中活塞销孔轴线会朝主推力面一侧偏离活塞轴线1-2mm。减少活塞对缸壁的拍击。
活塞销与活塞销座孔和连杆小头的连接方式,有全浮式活塞销和半浮式活塞销两种形式。
全浮式是指发动机在正常工作温度时,活塞销能在连杆衬套和活塞销座孔中自由转动的安装方式,这种方式可使活塞销磨损均匀,使用寿命长,因而广泛采用。
活塞冷却和表面处理
冷却
1.自由喷射冷却
2.震荡冷却
3.强制冷却
表面处理
1.
活塞环
作用及工作条件
气环的作用式密封和传热。油环的作用刮油和润滑
材料及表面处理
优质灰铸铁，球墨铸铁，合金铸铁等
气环
气环的密封原理：外轮廓比气缸直径大。在自身弹力的作用下，与气缸壁形成第一密封面。
进入侧隙的高压气体使环的下侧面与环槽的下侧面紧贴形成第二密封面。
活塞环三间隙
气环开口形状：直开口，斜开口（角度一般为30°或45°），阶梯开口。密封性依次增加，工艺性依次减少。
气环断面形状
矩形环：加工方便，便于散热。磨合差，在环槽上窜下动，产生泵油现象
锥面环：性能良好，但是传热差，不用做第一道气环。
扭曲环：正扭曲环。扭曲成碟子状
反扭曲环。扭曲成盖子状。
工作特点与锥面环类似。也不会在环槽上窜下动。
梯形环。常用于柴油机第一道气环
油环
活塞销
作用：连接活塞和连杆，并将活塞承受的力传给连杆
材料：低碳钢和低碳合金钢（20，20Mn，15Cr，20Cr）
连杆组
组成：连杆体，连杆盖，连杆螺栓和连杆轴承
作用：将活塞承受的力传给曲轴，将往复运动转变为旋转运动
材料：40，40Cr，40CrMo。纤维增强铝合金。
连杆构造：小头，杆身，大头
小头的结构形状取决于活塞销的尺寸及其连杆小头的连接方式（全浮式和半浮式）
杆身断面为工字形
连杆盖装合到连杆体上时必须严格定位（止口定位和套筒定位）
曲轴飞轮组
曲轴的作用：转换为力矩
材料：现代发动机多采用球墨铸铁
曲轴构造
单元曲连接方式不同
- 整体式曲轴：工作可靠，结构简单。中小型发动机
- 组合式：由单元曲轴组合装配。便于制造
曲轴主轴颈数
- 全支撑：相邻两个曲拐间都有主轴颈的曲轴。优点是抗弯曲能力强。主轴颈数比气缸数多一个
- 非全支撑
曲轴的油孔绕过曲柄销空腔直通曲柄销表面。
完全平衡法；在曲柄臂上都装上平衡重
分段平衡法；
工作循环表
正时
活塞气门配合位置正确
喷油器喷油时刻正确
火花塞点火时刻正确