第2章曲柄连杆机构.

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1、第第2 2章章 曲柄连杆机构曲柄连杆机构学习目标学习目标理解曲柄连杆机构的作用和组成理解曲柄连杆机构的作用和组成知道曲柄连杆机构的受力分析知道曲柄连杆机构的受力分析掌握机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组主要零件的构造掌握机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组主要零件的构造 和装配连接关系和装配连接关系掌握机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组主要零件的检测掌握机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组主要零件的检测 和维修方法和维修方法学会曲柄连杆机构的装配与调整学会曲柄连杆机构的装配与调整第第2 2章章 曲柄连杆机构曲柄连杆机构 曲柄连杆机构是往复活塞式发动机实现能量转换的主要机构。其作用是曲柄连杆机构是往复活塞式发动机实

2、现能量转换的主要机构。其作用是将燃气作用在活塞顶上的压力转变为曲轴的转矩，使曲轴产生旋转运动而对将燃气作用在活塞顶上的压力转变为曲轴的转矩，使曲轴产生旋转运动而对外输出动力。外输出动力。 曲柄连杆机构由三部分组成。曲柄连杆机构由三部分组成。1 1、机体组、机体组 主要包括气缸体、曲轴箱、气缸盖、气缸套、气缸垫等不动件。主要包括气缸体、曲轴箱、气缸盖、气缸套、气缸垫等不动件。2 2、活塞连杆组、活塞连杆组 主要包括活塞、活塞环、活塞销、连杆等运动件。主要包括活塞、活塞环、活塞销、连杆等运动件。3 3、曲轴飞轮组、曲轴飞轮组 主要包括曲轴、飞轮等机件。主要包括曲轴、飞轮等机件。2.12.1概述概述

3、2.1.12.1.1曲柄连杆机构的作用和组成曲柄连杆机构的作用和组成第第2 2章章 曲柄连杆机构曲柄连杆机构 2.12.1概述概述2.1.12.1.1曲柄连杆机构的作用和组成曲柄连杆机构的作用和组成图2-1 发动机曲柄连杆机构的组成第第2 2章章 曲柄连杆机构曲柄连杆机构1 1、气体作用力、气体作用力 在发动机工作循环的每个行程中，气体作用力始终存在且不断变化。作在发动机工作循环的每个行程中，气体作用力始终存在且不断变化。作功行程最高，压缩行程次之，进气和排气行程较小，对机件影响不大，故这功行程最高，压缩行程次之，进气和排气行程较小，对机件影响不大，故这里主要分析作功和压缩两行程中的气体作用力

4、。里主要分析作功和压缩两行程中的气体作用力。 2.12.1概述概述2.1.22.1.2曲柄连杆机构受力分析曲柄连杆机构受力分析第第2 2章章 曲柄连杆机构曲柄连杆机构 在作功行程中，气体压力是推动活塞向下运动的力，燃烧气体产生的高压直接作在作功行程中，气体压力是推动活塞向下运动的力，燃烧气体产生的高压直接作用在活塞顶部，如图用在活塞顶部，如图2-2a2-2a）所示。活塞所受总压力为）所示。活塞所受总压力为FPFP，它传到活塞销上可分解为，它传到活塞销上可分解为FP1FP1和和FP2FP2。分力。分力FP1FP1通过活塞传给连杆，并沿连杆方向作用在连杆轴颈上。通过活塞传给连杆，并沿连杆方向作用在

5、连杆轴颈上。FP1FP1还可分解为还可分解为两个分力两个分力R R和和S S。沿曲柄方向的分力。沿曲柄方向的分力R R使曲轴主轴颈与主轴承间产生压紧力；与曲柄垂直使曲轴主轴颈与主轴承间产生压紧力；与曲柄垂直的分力的分力S S除了使主轴颈与主轴承间产生压紧力外，还对曲轴形成转矩除了使主轴颈与主轴承间产生压紧力外，还对曲轴形成转矩T T，推动曲轴旋转。，推动曲轴旋转。FP2FP2把活塞压向气缸壁，形成活塞与缸壁间的侧压力，有使机体翻倒的趋势，故机体下把活塞压向气缸壁，形成活塞与缸壁间的侧压力，有使机体翻倒的趋势，故机体下部的两侧应支撑在车架上。部的两侧应支撑在车架上。 在压缩行程中，气体压力是阻碍

6、活塞向上运动的阻力。这时作用在活塞顶部的气在压缩行程中，气体压力是阻碍活塞向上运动的阻力。这时作用在活塞顶部的气体压力体压力FPFP也可分解为两个分力也可分解为两个分力FP1FP1和和FP2FP2，如图，如图2-2b2-2b）所示。而）所示。而FP1FP1又分解为又分解为R R和和S S两两个分力。个分力。R R使曲轴主轴颈与主轴承间产生压紧力；使曲轴主轴颈与主轴承间产生压紧力；S S对曲轴造成一个旋转阻力矩对曲轴造成一个旋转阻力矩T T，企，企图阻止曲轴旋转。而图阻止曲轴旋转。而FP2FP2则将活塞压向气缸的另一侧壁。则将活塞压向气缸的另一侧壁。在发动机工作循环的任何工作行程中，气体作用力的

7、大小都是随着活塞的位移而变化在发动机工作循环的任何工作行程中，气体作用力的大小都是随着活塞的位移而变化的，再加上连杆的左右摇摆，因而作用在活塞销和曲轴轴颈的表面以及二者的支撑表的，再加上连杆的左右摇摆，因而作用在活塞销和曲轴轴颈的表面以及二者的支撑表面上的压力和作用点不断变化，造成各处磨损不均匀。面上的压力和作用点不断变化，造成各处磨损不均匀。2.12.1概述概述2.1.22.1.2曲柄连杆机构受力分析曲柄连杆机构受力分析第第2 2章章 曲柄连杆机构曲柄连杆机构2 2、往复惯性力、往复惯性力 往复运动的物体，当运动速度变化时，将产生往复惯性力。曲柄连杆机构中的活往复运动的物体，当运动速度变化时

8、，将产生往复惯性力。曲柄连杆机构中的活塞组件和连杆小头在气缸中作往复直线运动，其速度很高且数值变化，当活塞从上止塞组件和连杆小头在气缸中作往复直线运动，其速度很高且数值变化，当活塞从上止点向下止点运动时，速度变化规律是：从零开始，逐渐增大，临近中间达最大值，然点向下止点运动时，速度变化规律是：从零开始，逐渐增大，临近中间达最大值，然后又逐渐减小至零。即前半行程是加速运动，惯性力向上，以后又逐渐减小至零。即前半行程是加速运动，惯性力向上，以FjFj表示，如图表示，如图2-3a)2-3a)所示。所示。后半行程是减速运动，惯性力向下，以后半行程是减速运动，惯性力向下，以FjFj表示，如图表示，如图2

9、-3b)2-3b)所示。同理，当活塞向上所示。同理，当活塞向上运动时，前半行程是加速运动，惯性力向下，后半行程是减速运动，惯性力向上。运动时，前半行程是加速运动，惯性力向下，后半行程是减速运动，惯性力向上。 惯性力使曲柄连杆机构的各零件和所有轴颈承受周期性的附加载荷，加快轴承磨惯性力使曲柄连杆机构的各零件和所有轴颈承受周期性的附加载荷，加快轴承磨损；未被平衡的变化的惯性力传到气缸体后，还会引起发动机振动。损；未被平衡的变化的惯性力传到气缸体后，还会引起发动机振动。2.12.1概述概述2.1.22.1.2曲柄连杆机构受力分析曲柄连杆机构受力分析3 3、离心力、离心力 物体绕某一中心作旋转运动时，

10、就会产生离心力。在曲柄连杆机构中，偏物体绕某一中心作旋转运动时，就会产生离心力。在曲柄连杆机构中，偏离曲轴轴线的曲柄、连杆轴颈、连杆大头在绕曲轴轴线旋转时，将产生离心力离曲轴轴线的曲柄、连杆轴颈、连杆大头在绕曲轴轴线旋转时，将产生离心力FcFc，其方向沿曲柄向外，如图，其方向沿曲柄向外，如图2.32.3所示。离心力在垂直方向上的分力所示。离心力在垂直方向上的分力FcyFcy与惯性与惯性力力FjFj的方向总是一致的，因而加剧了发动机的上、下振动。而水平方向的分力的方向总是一致的，因而加剧了发动机的上、下振动。而水平方向的分力FcxFcx则使发动机产生水平方向的振动。此外，离心力使连杆大头的轴承和

11、轴颈受则使发动机产生水平方向的振动。此外，离心力使连杆大头的轴承和轴颈受到又一附加载荷，增加了它们的变形和磨损。到又一附加载荷，增加了它们的变形和磨损。4 4、摩擦力、摩擦力 任何一对互相压紧并作相对运动的零件表面之间都存在摩擦力。在曲柄连任何一对互相压紧并作相对运动的零件表面之间都存在摩擦力。在曲柄连杆机构中，活塞、活塞环、气缸壁之间；曲轴、连杆轴承与轴颈之间都存在摩杆机构中，活塞、活塞环、气缸壁之间；曲轴、连杆轴承与轴颈之间都存在摩擦力，它是造成零件配合表面磨损的根源。擦力，它是造成零件配合表面磨损的根源。 上述各种力作用在曲柄连杆机构和机体的各有关零件上，使它们受到压缩、上述各种力作用在