【正文】 第 2章 曲柄連桿機(jī)構(gòu) 中國(guó)鐵道出版社 概述 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的功用、組成 功用是：將曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變活塞的往 復(fù)運(yùn)動(dòng)或活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)變曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 。把燃?xì)庾饔迷诨钊斏系牧D(zhuǎn)變?yōu)榍S的 轉(zhuǎn)矩，向外輸出機(jī)械能，該機(jī)構(gòu)是往復(fù)活塞 式內(nèi)燃機(jī)將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的主要機(jī)構(gòu)。 圖 21 1氣缸套 2氣缸體 3活塞 4活塞銷 5連桿 6曲軸主軸頸 7曲軸 8連桿軸頸 9曲柄 10飛輪 活塞連桿及曲軸飛輪組的組成 曲柄連桿機(jī)構(gòu)由以下三部分組成： 如圖 21所示 1. 氣缸體與曲軸箱組 主要包括氣缸體、 曲軸箱、氣缸套、油底殼等機(jī)件； 2. 活塞連桿組 主要包括活塞、活塞環(huán)、 活塞銷和連桿等機(jī)件； 3. 曲軸飛輪組 主要包括曲軸、飛輪和 扭轉(zhuǎn)減震器等機(jī)件； 機(jī)體組 機(jī)體零件包括：氣缸體、氣缸套、氣缸 墊、氣缸蓋和油底殼等主要零件將這些零件 用螺栓、螺母連結(jié)成一整體。 1. 氣缸體 發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸軸線與氣缸體下平面在同 一平面上的稱為一般式氣缸體，如圖 22a所 示。若發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸軸線高于曲軸箱下平面 的則稱為龍門式氣缸體，如圖 22b所示。隧 道式氣缸體的主軸承承孔不分開(kāi)，如圖 22 c 所示。 a）一般式氣缸體 b）龍門式氣缸體 c）隧道式氣缸體 圖 22 機(jī)體的三種形式 2. 氣缸蓋與氣缸襯墊 1) 氣缸蓋 氣缸蓋的主要功用是封閉氣缸上部，并與 活塞頂部和氣缸壁一起形成燃燒室。氣缸蓋制 有與氣缸體相通的冷卻水道，進(jìn)、排氣門座及 氣門導(dǎo)管孔和進(jìn)、排氣通道 ， 燃燒室、火花塞 座孔或噴油器安裝孔，上置凸輪軸式發(fā)動(dòng)機(jī)的 氣缸蓋上還制有安裝凸輪軸的軸承座等。 2)氣缸襯墊 氣缸墊的作用是保證燃燒室及氣缸的密封 。氣缸墊應(yīng)滿足如下要求： （ 1）在高溫高壓燃?xì)庾饔孟掠凶銐虻膹?qiáng)度 ，不易損壞。 （ 2）耐熱和耐腐蝕。即在高溫、高壓燃 氣或有壓力的機(jī)油和冷卻液的作用下不燒損 或變質(zhì)。 （ 3）具有一定的彈性，能補(bǔ)償接合面的 不平度，以保證密封。 （ 4）拆裝方便，耐高溫高壓，使用壽命 長(zhǎng)等。 圖 24 氣缸蓋襯墊結(jié)構(gòu) a、 b、 c、 d）金屬 石棉板 e）沖壓鋼板 f）無(wú)石棉氣缸墊 應(yīng)用最多的是金屬 石棉氣缸蓋襯墊， 如圖 24a、 b所示。石棉中間夾有金屬絲或 金屬屑，且內(nèi)夾鐵皮或外包銅皮。 如圖 24c、圖 24d所示 .采用鋼絲網(wǎng)或 有孔鋼片為骨架，兩面用石棉膠粘劑壓成 氣缸蓋襯墊。 發(fā)動(dòng)機(jī)還有用金屬片疊加作為氣缸蓋 襯墊。如圖 24e所示。這種襯墊在需要密 封的氣缸孔和水孔、油孔周圍沖壓出一定 高度的凸棱，利用凸棱的彈性變形實(shí)現(xiàn)密 封 。 如圖 24f所示，采用了較先進(jìn)的加強(qiáng) 型無(wú)石棉氣缸墊結(jié)構(gòu)，在氣缸口密封部位 采用五層薄鋼片組成，并設(shè)計(jì)成正圓形， 沒(méi)有石棉夾層，從而消除了氣囊的產(chǎn)生， 在油孔和水孔處均包有鋼片護(hù)圈以提高密 封性。 活塞連桿組 如圖 25所示，活塞連桿組由活塞、活塞 環(huán)、活塞銷、連桿等機(jī)件組成。 活塞 圖 24 活塞連桿組 2活塞環(huán) 3油環(huán)刮片 4 油環(huán)襯套 5活塞 6活塞銷 7 活塞銷卡環(huán) 8連桿組 9連桿襯套 10連桿 11連桿螺栓 12連桿蓋 13連桿螺母 14連桿軸承 一、活塞 活塞的功用是承受燃?xì)鈮毫?，并將此力通過(guò)活塞銷、連桿、曲軸和飛輪輸出扭矩；活塞同氣缸與氣缸蓋形成燃燒室。 活塞的構(gòu)造如圖 25所示。頭部的形狀與燃燒室不同形狀各異，有平頂、凸頂和凹頂?shù)摹? 圖 26 活塞結(jié)構(gòu) 1活塞頂 2活塞頭 3活塞銷座 4活塞裙部 防漏部： 防漏部制有環(huán)槽用以安裝氣環(huán)和油環(huán) ，氣環(huán)多為 2～ 3道，油環(huán)多為一道。環(huán)槽 內(nèi)裝有氣環(huán)與油環(huán)，氣環(huán)裝在上部，油環(huán) 裝在下部?；钊斨恋谝画h(huán)槽之間的環(huán)岸 ，叫火力岸。 在此岸上一般制有隔熱環(huán)槽，在增壓柴油 機(jī)的活塞第一環(huán)槽中鑄有高鎳鑄鐵環(huán)架， 以提高活塞的使用壽命。 銷座部： 用以裝配活塞銷，將活塞受力傳給連桿 。 裙部： 也叫導(dǎo)向部，在活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)中起導(dǎo)向 作用，并承受側(cè)壓力。為防止活塞換向時(shí)產(chǎn) 生拍擊和磨損，將活塞銷孔偏移 1～ 2mm。因 此，要注意安裝方向。 活塞環(huán)是一個(gè)具有開(kāi)口的彈性圓環(huán)?；? 塞環(huán)有氣環(huán)和油環(huán)兩種。 氣環(huán)的作用是：密封和導(dǎo)熱； 油環(huán)的作用是：刮油和布油。 氣環(huán)根據(jù)截面形狀不同有多種，如圖 27 所示。 圖 27 活塞環(huán)的斷面形狀 a）矩形環(huán) b）錐面環(huán) c）正扭曲內(nèi)切環(huán) d）反扭曲內(nèi)切環(huán) e）梯形環(huán) f）桶面環(huán) 矩形環(huán)也叫平環(huán)，多用于發(fā)動(dòng)機(jī)第一道 環(huán)，其表面多采用多孔鍍鉻，增加硬度耐磨。 錐形環(huán)，其斷面為梯形，此環(huán)裝入氣缸 后與缸壁呈線接觸，比壓大，易磨合具有刮 油作用，并防止?jié)櫥痛霘飧?，安裝時(shí)必 須注意方向。 扭曲環(huán)，在矩形斷面的內(nèi)側(cè)或外側(cè)去除部 分金屬，也稱內(nèi)切口和外切口。此環(huán)裝入氣缸 后隨活塞的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，廣泛用于二、三道 環(huán)，安裝時(shí)要注意方向，內(nèi)切口朝上，外切口 朝下。 梯形環(huán)，其斷面呈梯形。環(huán)槽也制成梯形 斷面，環(huán)在環(huán)槽中內(nèi)外移動(dòng)時(shí)，環(huán)在環(huán)槽中的 間隙發(fā)生變化，將槽中的焦?fàn)钣蛿D出，防止焦 環(huán)故障。 桶形環(huán)，其表面呈桶形。裝入氣缸壁 呈線接觸，活塞在上、下止點(diǎn)換向運(yùn)動(dòng)時(shí) ，產(chǎn)生傾斜，桶形環(huán)將沿缸壁微量移動(dòng)， 且活塞上、下運(yùn)動(dòng)時(shí)均有油楔作用，所以 ，此種環(huán)易磨合。 圖 28 氣環(huán)的泵油作用 a）活塞下行 b）活塞上行 如圖 28所示 ,隨著活塞在氣缸內(nèi)上下 往復(fù)運(yùn)動(dòng)氣環(huán)第二密封面經(jīng)常變化，進(jìn)入 活塞環(huán)與活塞環(huán)槽間隙中的機(jī)油不斷地被 擠入氣缸，這種現(xiàn)象稱為氣環(huán)的泵油作用。 油環(huán)又稱刮油環(huán)。其作用是刮下氣缸 壁上多余的機(jī)油，避免過(guò)多的機(jī)油進(jìn)入氣 缸燒掉造成浪費(fèi)、污染環(huán)境和使氣缸內(nèi)積 炭增加；同時(shí)還能使氣缸壁上的機(jī)油均布 ，改善氣缸壁的潤(rùn)滑條件。 圖 29 油環(huán)的布油和刮油 a）活塞下行 b）活塞上行 油環(huán)的外圓切有環(huán)槽，目的是增加油環(huán)對(duì) 氣缸壁的比壓。如圖 29所示，油環(huán)銑有回油孔 ，目的是防止刮油時(shí)活塞環(huán)與壁面間的油壓升 高，將活塞環(huán)推離氣缸壁面破壞刮油作用。 油環(huán)有兩種：一是整體式油環(huán)，二是組合 式油環(huán)。目前，中小型汽油機(jī)用組合式油環(huán)， 如圖 210所示。圖中 210a）是普通的油環(huán) ，圖中 210b）是兩片一簧式組合油環(huán)，彈簧 既是徑向彈簧又是軸向彈簧。其軸向彈力將 上、下刮片壓向環(huán)槽，徑向彈力增強(qiáng)刮片對(duì) 缸壁的壓力。 此環(huán)安裝時(shí)，應(yīng)先安撐簧片，立面朝外， 對(duì)接的上、下切口在內(nèi)，然后裝上、下兩片刮 片環(huán)，且三者的開(kāi)口互相錯(cuò)開(kāi)。圖中 210c為近 似整體式油環(huán)與襯簧式組合油環(huán)，由油環(huán)體和 油環(huán)襯簧組成，多用于柴油機(jī)。 圖 210 油環(huán) a）普通油環(huán)（整體式） b）組合油環(huán) c）普通漲簧油環(huán) 1活塞 2下刮片 4上刮片 5油環(huán)體 7鎖口鋼絲 如圖 211所示的是三片雙簧式組合油 環(huán)，由上兩片刮片環(huán)、下一片刮片環(huán)、軸 向強(qiáng)力環(huán)和徑向強(qiáng)力環(huán)組成。軸向強(qiáng)力環(huán) 將上、下刮片環(huán)壓向環(huán)槽，徑向強(qiáng)力環(huán)將 刮片環(huán)壓向氣缸壁。這種環(huán)的彈力大且不 易下降。因此，該環(huán)性能佳、壽命長(zhǎng)。 圖 211 三片雙簧式組合油環(huán) 1扁平環(huán) 2波形環(huán) 3襯環(huán) 活塞銷 活塞銷的功用是把活塞與連桿小端 鉸鏈連接在一起，并把活塞的受力傳給 連桿或?qū)⑦B桿的受力傳給活塞。 活塞銷 1活塞 2活塞銷 3卡簧 4銅套 5連桿 如圖 213所示?；钊N與活塞、連桿的連 采用全浮式，使活塞銷的磨損均勻。 活塞銷的座孔兩端卡簧槽中裝有彈性卡簧 ?；钊N和銷孔配合間隙較小，一般是 mm～ mm。 圖 213 活塞銷形狀 a） 圓柱形孔銷 b） 端部呈錐形擴(kuò)展 c） 中間封閉形 d） 單側(cè)封閉式； 連桿的功用是連接活塞與曲軸，將曲軸 的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榛钊耐鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)或活塞 的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中傳遞 動(dòng)力。如圖 214所示，連桿采用中碳鋼或中 碳鉻鋼模鍛、調(diào)質(zhì)、經(jīng)機(jī)械加工而成。 圖 214 連桿組件 1連桿大端 2連桿軸承 3推凸唇 4襯套 5連桿小端 6連桿桿身 7連桿螺栓 8連桿蓋 連桿結(jié)構(gòu)分為小端、桿身和大端三部分。 小端孔中壓裝銅套，活塞銷與銅套的潤(rùn)滑有兩 種：一是壓力潤(rùn)滑，連桿桿身鉆有油道孔，通 向銅套摩擦表面；二是集油潤(rùn)滑，在連桿小端 制有集油孔或槽，把飛濺的機(jī)油集在集油孔或 槽中滲入摩擦表面。 大端的切分面有兩種：一是平切式，即 連桿大端沿著與桿身軸線垂直的方向切開(kāi)。 二是斜切