曲轴连杆机构

                                                               曲轴连杆机构
        曲轴连杆机构是发动机产生和输出动力的主要机构，它由机体组，活塞连杆组和曲轴飞轮组三部分组成。
        一.机体组：由气缸盖，气缸盖衬垫，气缸体，气缸套和油底壳组成。如图：

 

 

 

 1.气缸盖用来封闭气缸，并与活塞顶面构成燃烧室。
 2.气缸盖衬垫安装在气缸体和气缸盖之间，用来密封气缸，防止漏气，漏水。
 3.气缸体支承发动机的所有运动件和各种附件。气缸体内设有冷却水道和润滑滑道。气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸，气缸的光滑内表面称气缸壁。作用是引导活塞往复运动。气缸体下部的空间为上曲轴箱用来安装曲轴。
 4.气缸套是为了提高发动机的耐磨性和使用寿命，便于修理和更换。分为干式和湿式两种。干式气缸套表面不直接与冷水接触。①壁厚较薄（1mm-3mm）；②与刚体承孔过盈配合；③不易漏水漏气 4 强度和硬度大.干式气缸套的强度和刚度都较好，但内外表面都要精加工，工艺复杂散热不良，而且拆装不方便。湿式气缸套表面直接与冷水接触。壁厚一般为5~9mm。

湿式气缸套散热性能好，冷却均匀，通常只需要加工内表面，拆装比较方便，但容易漏水，通常下部安装有1~3道橡胶密封圈。湿式气缸套目前多应用于柴油机上。如图：

 

    

                    干式气缸套                                                 湿式气缸套         
 5.油底壳是曲轴箱的下半部分，用以贮存发动机的润滑油。

 

二.活塞连杆组：由活塞，活塞环，活塞销，连杆等零件组成。如图：

 

                 

1.活塞：与气缸盖构成燃烧室，承受燃气膨胀压力，通过活塞销和连杆把动力传递给曲轴，同连杆带动完成进气，压缩，排气三个行程。如下图：

             

       活塞主要由顶部，头部和裙部组成。
       活塞顶部的形状与选用燃烧室有关。汽油机活塞的头部一般采用平顶，其优点是吸热面积小，制造工艺简单。有些为了改变混合汽形成而采用凹顶，凹坑的大小还可以调节发动机的压缩比。

       活塞头部是活塞环槽以上部分。其作用有三：承受气体压力，并传给连杆；与活塞一起实现气缸密封；将活塞顶所吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。头部切有若干道环槽用以安装活塞环，汽油机一般有2~3到环槽，上面1~2道用于气环，下面一道用于安装油环。油环槽底面上钻有许多径向小孔，使被油环所刮下来的多余的机油，经过小孔流回油底壳。

       活塞裙部是指自油环槽下端面起至活塞底面的部分。其作用是为活塞在气缸内做往复运动导向何承受侧压力。活塞工作时，燃烧气体压力作用在活塞的顶部，而活塞销反力作用在头部的销座孔处，由此产生的变形是裙部直径沿活塞销座轴线方向增大（受力变形）。侧压力N使活塞裙部变形；活塞销座孔附近的金属堆，受热膨胀量大，致使裙部在受热变形时，活塞销座孔方向的膨胀量大，裙部是椭圆。为了保证在冷态的情况下活塞于气缸壁的接触，在活塞裙部有开槽。由于活塞沿轴线受热和质量分布不均匀，所以活塞作成一个上小下大的近似圆锥形。

活塞销座孔也是活塞的组成部分之一，它将活塞顶部气体作用力经活塞销传给连杆。销座孔通常有肋片与活塞内避相连，以提高其刚度。销座孔内有安装弹性卡环的卡环槽，卡环用来防止活塞销在工作中发生轴向串动。

2.活塞环：包括气环和油环两种。

       气环：气环的作用是保证活塞与气缸壁间的密封，防止高温高压燃气进入曲轴箱；同时还将活塞顶部的大部分热量传导给气缸壁，再由冷却水或空气带走。

       气环工作时受到气缸中气体的高温高压作用，其温度较高，而且在气缸中高速运动，加上机油高温变质，润滑条件变坏，其磨损严重。气环磨损失效后，发动机出现启动困难、功率不足、曲轴箱压力升高、机油损耗量大、排气冒黑烟，活塞边面积碳严重。

       由于气缸的磨损不均匀性，使其变成锥度和椭圆性，活塞在其中往复运动，沿颈向产生一张一缩的运动，使环受弯曲应力而容易折断，造成发动机卡死，拉缸、发动机不工作。

       气环一般是用合金铸铁铸造的。第一道气环的工作表面一般镀有多孔铬。（多孔铬的硬度高，能储存少量的机油），其它一般镀锡或磷化，改善磨合性能。

       气环上有一切口，且自由状态不是圆形，其尺寸比气缸的内径大，所以它随活塞一起装入气缸后，便产生弹力而紧贴气缸壁，使燃气不能通过环与气缸壁的接触面的间隙。切口一般是0.25-0.8mm。

       油环：主要是刮油、布油和辅助密封作用。油环用来刮除气缸壁上多余的机油，并在气缸壁上铺涂一层均匀机油膜，这样即可以防止机油串入燃烧室积炭，又可以减小活塞与气缸的磨损与摩擦阻力。

       油环分为普通油环和组合油环。普通油环一般是由铸铁作成的，其外圆中间切有一道凹槽，在凹槽的底部加工有许多排油孔。组合油环由刮油片和两个弹性衬环组合而成的。轴向衬环夹装在第二第三刮油片之间。

 

    

 

 3.活塞销：是连接活塞与连杆小端，将活塞承受的气体的作用力传递给连杆。活塞销为中空的圆柱体，一般采用低碳钢、低碳合金钢渗碳淬火或用45号中碳钢高频淬火。

       根据活塞销的固定方式的不同，可分为全浮式或半浮式两种。活塞销与活塞销座孔的连接配合一般多采用“全浮式”，即在发动机转运过程中，活塞销不仅可以在连杆小头衬套孔内，还可以在销座孔内缓慢地转动，以使活塞销各部分的磨损比较均匀。

4.连杆：是连接活塞和曲轴，把活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并将活塞承受的力传给曲轴。连杆一般由小头、杆身和大头三部分组成。连杆一般由中碳钢或合金钢弹压而成。
       连杆小端与活塞销相连，工作时与销之间有相对运动，小头孔中有衬套（青铜）。在连杆的小端和衬套上钻有小孔（油道），用来润滑小端和活塞销。
       连杆杆身通常作成工字型断面，以求增加其强度和刚度。在其中间有油润滑油道。
       连杆大头与曲轴的曲柄销相连，大头一般作剖分式的，被分开的部分称为连杆盖，接特制的连杆螺栓紧固在连杆的大头上。连杆盖与连杆大头是组合搪孔，为了防止装配错误，在同一侧有配对记号。大头孔表面有很高的光洁度，以便与连杆轴瓦紧密贴合。连杆大头还铣有定位坑，连杆的大端还有油孔。

       连杆大头按剖分面可分为平切口和斜切口两种。一般汽油机连杆大头的直径小于气缸的直径，采用平切口；柴油机受力大，其大头直径较大，超过气缸的直径，采用斜切口，一般与连杆轴线成30~60℃夹角。连杆螺栓是经常受交变应力作用的重要零件，安装时，必须牢固可靠，要符合工厂规定的拧紧力矩，分2~3次拧紧。

 

 

 

 三.曲轴飞轮组
    曲轴飞轮组由曲轴、飞轮、皮带轮、正式齿轮（或链轮）等组成。如下图：

 
     1.曲轴:在做功行程中把活塞连杆组传来的推力转变为扭矩对外输出，经飞轮传给传动装置，带动配气机构，机油泵，风扇，水泵，发电机，空气压缩机等附属装置工作。曲轴大多采用优质中碳钢或中合金碳钢。有的采用球墨铸铁。曲轴包括前端轴、主轴颈、连杆轴颈、曲柄（曲轴臂）、平衡重、后端轴等，一个连杆轴颈和它两端的曲柄及主轴颈构成一个曲拐。曲轴上有贯穿主轴颈、曲柄和连杆轴颈的油道，以便润滑主轴颈和连杆轴颈。
     主轴颈：安装在曲轴箱上的主轴承座内，下方用主轴承盖支承。是曲轴的支承部分。每个连杆轴颈两边都有一个主轴颈者，称为全支承曲轴；主轴颈数等于或少于连杆轴颈数者称为非全支承曲轴。
    连杆轴颈：用来安装连杆大头。气缸直列式发动机，连杆轴颈数与气缸数相同。

    曲柄（曲轴臂）：曲柄是用来连接主轴颈和连杆轴颈的。          
       平衡重 ：是平衡各机件产生的离心惯性力及其力矩。    

       前端轴与后端轴：前端轴用来安装正时齿轮、皮带轮及起动爪等；后端轴有凸缘盘，用来安装飞轮。前后端的密封：曲轴前后端都伸出曲轴箱，为了防止润滑油沿轴颈流出，在曲轴前后都设有防漏装置。常用的防漏装置有挡油盘、填料油封、自紧油封、回油螺纹等。
  
   曲拐的布置
（1） 布置原则
1） 使各缸作功间隔角尽量相等。对直列多缸四冲程发动机，作功间隔角为720度/缸数。
2） 连续作功的两缸相隔尽量远，减少主轴承连续载荷和避免相邻两缸进气门同时开启的抢气现象。
3） V型发动机左右两排气缸尽量交替作功。
（2） 常用曲拐布置
1） 直列四冲程四缸发动机：曲拐对称布置于同一平面内。相邻作功气缸的曲拐夹角为720度/4=180度。发动机工作顺序有1—3—4—2和1—2—4—3两种。
2）直列四冲程六缸发动机：曲拐对称布置于三个平面内。相邻作功气缸的曲拐夹角为720度/6=120度。发动机工作顺序有1—5—3—6—2—4和1—4—2—6—3—5两种。

飞轮：用以 贮存作功行程时所获得的能量，来完成其它三个行程，使发动机运转平稳。 利用飞轮上的齿圈起动时传力。 将动力传给离合器。 克服短暂的超负荷。 飞轮是一外缘有齿圈的铸铁圆盘。 有的飞轮上有一缸上止点记号和点火提前角刻度线（汽油机）或供油提前角刻度线（柴油机），以便调整和检验点火正时，供油提前角和气门间隙。