学习目标
知识目标：
（1）掌握曲柄连杆机构的功用、组成和工作原理；
（2）掌握曲柄连杆机构各组成部分装配连接关系；
（3）掌握活塞连杆的功用、组成和工作原理；
（4）掌握曲轴飞轮组的功用、组成和工作原理
能力目标：
（1）了解发动机集体组的组成结构；
（2）了解活塞连杆组的组成结构；
（3）了解曲轴飞轮组的组成结构；
曲柄连杆机构是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的主要机构，它主要由机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组三大部分组成。
2.1 机体组
机体组是发动机的各个机构和系统的装配本体，是发动机各机构各系统的安装基础，并由它来保持发动机各运动件相互之间的准确位置关系。它包括气缸体、气缸盖、气缸垫、曲轴箱和油底壳等。见图2-1
图2-1 铸铁气缸体
1. 气缸体与气缸套
发动机密封轿车发动机气缸体一般将气缸体与上曲轴箱铸成一体，气缸体内部铸有冷却水套和润滑油道，采用材料为具有较高抗弯和抗扭刚度的灰铸铁或铝合金。
气缸套压配气缸体内，形成气缸工作表面的薄壁圆形筒，材料为耐磨性较好的合金铸铁或合金钢。见图2-2
图2-2 大众1.4L发动机铝制曲轴箱断面
2. 密封法兰
曲轴箱由在离合器一侧的密封法兰提供密封作用。见图2-3。发动机转速传感器G28的传感器轮集成在该密封法兰中。
大众1.4L 16气门55KW发动机使用两种不同设计结构的密封法兰，一种为带有弹簧环衬垫的密封法兰，另一种是带PTFE密封环的密封法兰，两者不能互相更换。
带有弹簧衬垫环的密封法兰和传感器轮之间的连接是用弹簧环衬垫密封的。传感器轮也用高弹性塑料与曲轴隔离开。传感器轮被精确地压入到曲轴上。
图2-3 带弹簧衬垫环的密封法兰
PTFE代表四氟乙烯—一种能够耐热和耐磨的塑料。PTFE密封环直接位于密封法兰和曲轴之间进行密封，不再需要弹性衬垫，使用这种密封法兰，传感器轮也能够以精确的位置压入到曲轴上。见图2-4。
图2-4 带PTFE密封环的密封法兰
3. 气缸盖与气缸垫
气缸盖用于封闭气缸上部并与气缸和活塞顶部共同构成燃烧室。缸盖上安有进、排气门座、气门导管
孔和进、排气通道、火花塞座孔等，并有为形成不同类型的燃烧室的相应凹坑。 缸盖材料多采用灰铸铁、合金铸铁或铝合金，目前汽油机已主要采用铝合金气缸盖。见图2-5。
图2-5 气缸盖
气缸垫主要用来保证气缸体与气缸盖结合面的密封，防止漏气、漏水和漏油。气缸垫的材料要有一定的弹性，能补偿结合外面的不平度，以确保密封，同时要有较好的耐热性和耐压性，目前应用较多的是铜皮—棉结构的气缸垫。
4. 油底壳
油底壳由薄钢板冲压而成，主要用做贮存机油并封闭曲轴箱，又称为下曲轴箱。油底壳底部还装有放油螺塞，通常放油螺塞上有永久磁铁，以吸附润滑油中的金属屑，减少发动机的磨损。
2.2 活塞连杆组
活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销和连杆等主要机件组成。见图2-6
1. 活塞
活塞承受燃烧气体的压力，并通过活塞销和连杆驱使曲轴旋转，活塞顶部还是燃烧室的组成部分。
图2-6 活塞连杆组
活塞由顶部、头部和裙部三部分组成，汽油机活塞材料一般采用高强度铝合金。
2. 活塞环
活塞环分为气环和油环。
气环用于保证活塞与气缸壁间的密封，防止气缸中的气体窜入曲轴箱；同时还将活塞头部的热量传给气缸，还起到刮油、布油的辅助作用。
油环用于将气缸壁上多余的机油刮回油底壳，并在气缸壁上均匀地布油，以减小活塞、活塞环与气缸的摩擦力和磨损；也兼起密封作用。
目前广泛采用的活塞环材料是合金铸铁（在优质灰铸铁中加入少量铜、铬、钼等合金元素），第一道环镀铬，其余的环一般镀锡或磷化。
3. 活塞销
活塞销连接活塞和连杆小头，并把活塞承受的气体压力传递给连杆。活塞销在高温下周期性地承受很
大的冲击载荷，而且在润滑条件很差的情况下工作，因此要求活塞销具有足够的刚度和强度，表面韧性和耐磨性好，重量轻。活塞销一般做成空心圆柱体，采用低碳合金钢制成。
4. 连杆
连杆连接活塞与曲轴，并把活塞承受的气体压力传给曲轴，使活塞的往复运动变成曲轴的旋转运动。
连杆由连杆小头、连杆杆身和连杆大头三部分组成。
连杆根据制造方式，有两种配对方法：一种是切割，另一种是断裂。
在切割的过程中，连杆开始是大约配对，然后切割成连杆和连杆盖，这两部分用螺栓连接来达到最终的配对。
在断裂的过程中，连杆开始是作为一个完整的零件预先配对，在该过程最后，连杆被一个工具以非常巨大的力分离成连杆和连杆盖。
断裂配对的优点：造成断裂的力是唯一的，因此，只有唯一的一对可以互相配对，连杆
连接性好并且造价降低。
注意：连杆在更换时只能作为整体更换，同时应该作好连杆所属气缸的标记。见图2-7
图2-7 连杆的配对
5. 连杆轴承
为了减小摩擦阻力和曲轴连杆轴颈的磨损，连杆大头孔内装有瓦片式滑动轴承。轴瓦分上、下两个半
片，目前多采用薄壁钢背轴瓦，在其内表面浇铸有耐磨合金层。
涡轮增压发动机的燃烧压力高于普通发动机，所以对活塞连杆作了相应的改动，采用梯形连杆和活塞。
图2-8 梯形连杆和活塞
与活塞和连杆之间的传统连接相比较，由于采用了梯形设计，连杆头孔和活塞销座与活塞销有更大的接触面积，因此，燃烧作用力分布在较大面积上，这样就减小了在活塞销和连杆上的负载力。见图2-8
2.3 曲轴飞轮组
曲轴飞轮组主要由曲轴和飞轮等组成。
1. 曲轴
曲轴把活塞连杆组传来的气体压力转变为转矩并对外输出；同时还用来驱动发动机的配气机构和其他各种辅助装置。见图2-9
曲轴由主轴颈、连杆轴颈、曲柄、平衡重、前端轴和后端轴等组成。曲拐由一个连杆轴颈和它两端曲柄及主轴颈构成。直列式发动机曲轴的曲拐数目等于气缸数，V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。
图2-9 曲轴示意图
主轴颈是曲轴的支承部分，通过主轴承支承在曲轴箱的主轴承座中。
连杆轴颈是曲轴与连杆的连接部分，通过曲轴与主轴颈相连，连接处用圆弧相连，减少集中应力。
曲柄是主轴颈和连杆轴颈的连接部分，为了平衡惯性力，曲柄处铸有（或紧固有）平衡块。平衡块用来平衡发动机不平衡的离心力矩，有时还用来平衡一部分往复惯性力，从而使曲轴旋转平稳。
图2-10 曲轴
上图为大众1.4L 16气门55KW发动机曲轴，曲轴由灰铸铁制成，只有4个平衡块。除了减轻重量以外，该曲轴与具有8个平衡块的曲轴运转特性是相同的（1.6L 16气门77KW发动机的曲轴有8个平衡块）。见图2-10
不能拆卸或松开1.4L发动机中的曲轴，松开了轴承盖螺栓，铝制轴承座的内部结构松开，会导致曲轴的变形，如果松开了轴承盖螺栓，则必须更换整个连同曲轴的曲轴箱总成。
前端轴是第一道主轴颈之前的部分，用来安装正时链轮，用以驱动配气机构中的凸轮轴。前端轴前的带轮用以驱动风扇和水泵等。
后端轴最后一道主轴颈之后的部分，用来安装飞轮，在后端轴和飞轮凸缘之间有挡油凸缘和回油螺纹，以阻止机油向后窜漏。
2. 飞轮
飞轮的作用是将在作功行程中的能量一部分贮存起来，用以克服在其他行程中的阻力，保证曲轴的旋转能够均匀，同时将发动机的动力传给离合器。见图2-11
发布评论