【文章內(nèi)容簡介】 磨性好，避免應(yīng)力集中，扭振小，輸出扭矩均勻。 ? 材料： 優(yōu)質(zhì)中碳鋼、合金鋼、硼鋼、球墨鑄鐵。 ? 工藝： 表面高頻淬火，精磨，拋光，圓角滾壓強(qiáng)化，圓角表面淬火。 ? 結(jié)構(gòu)組成： 主軸頸、曲柄銷、曲柄臂、自由端、功率輸出端、平衡塊。 ? 分類： ? （ 1）按主軸承支承分： a、全支承 b、非全支承 ? （ 2）按結(jié)構(gòu)型式分： a、整體 b、組合式 ? 曲柄銷： 功用： 與連桿大頭配合 個(gè)數(shù)： 直列等于氣缸數(shù)， V型等于氣缸數(shù)的一半。 結(jié)構(gòu)： 中空。 ? 主軸頸： 功用： 支承主軸承，分為滑動(dòng)軸承，滾動(dòng)軸承。 主軸承結(jié)構(gòu)材料與連桿軸承類似，一般軸出端軸頸與中間主軸頸較長。 ? 曲柄臂： ? 功用： 連接曲柄銷和主軸頸，加工有油道。 ? 平衡塊： 功用： 平衡不平衡慣性力和力矩，減小主軸承負(fù)荷。 ? 曲軸自由端： 功用： 安裝正時(shí)齒輪、皮帶輪、起動(dòng)爪，扭振減振器，軸向止推片等。 ? 曲軸功率輸出端： 功用： 安裝飛輪、擋油圈、回油螺紋等。 ? 油封裝置： 功用： 防止?jié)櫥吐┏銮S箱。 材料： 毛氈、硅橡膠、聚脂橡膠、取勝四氟乙烯等。 ? （三）曲軸軸向定位 ? 目的： 保證曲柄連桿機(jī)構(gòu)的正確位置，保證正時(shí)。 ? 位置： 輸出端，中央立軸承，自由端。 ? 軸向游隙 ： ～ 。 ? 飛輪： 功用： 貯存功能，便于起動(dòng)，運(yùn)行平穩(wěn)，改善扭振性能。 材料： 鑄鐵。 結(jié)構(gòu)： 圓盤狀，質(zhì)量主要分面在輪緣上。 要點(diǎn)： （ 1）要進(jìn)行動(dòng)平衡； （ 2）有上止點(diǎn)標(biāo)記。 內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力學(xué) 內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力學(xué)方面主要了解 5個(gè)內(nèi)容： ? 內(nèi)燃機(jī)發(fā)火次序的確定； ? 曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析； ? 曲柄連桿機(jī)構(gòu)受力分析； ? 內(nèi)燃機(jī)的平衡； ? 內(nèi)燃機(jī)軸系的扭振 1. 曲軸的形狀和內(nèi)燃機(jī)發(fā)火次序的確定 () 發(fā)火次序 ：以第 1缸為基準(zhǔn)的各氣缸作功行程發(fā)生的順序。 為滿足發(fā)動(dòng)機(jī)工作平衡性和動(dòng)力學(xué)性能的要求，曲軸的形狀與沖程數(shù)，氣缸數(shù)、氣缸排列方式等許多因素有關(guān)，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮。 本節(jié)主要討論已知曲軸形狀推知可能的發(fā)火次序，確定最佳發(fā)火次序， 掌握常見發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)火次序。 曲柄圖：從自由端觀察的曲軸結(jié)構(gòu)示意圖。 ? 確定發(fā)火次序的基本原則： (1) 發(fā)火間隔角均勻（確定所有可能的發(fā)火次序）； 發(fā)火間隔角 式中 i 為缸數(shù) (2) 避免相鄰兩缸連續(xù)發(fā)火（確定最佳發(fā)火次序）。 i0720??? 例：直列六缸機(jī) 可能發(fā)火次序： 1－ 5－ 3－ 6－ 2－ 4－ 1 1－ 2－ 3－ 6－ 5－ 4－ 1 1－ 5－ 4－ 6－ 2－ 3－ 1 1－ 2－ 4－ 6－ 5－ 3－ 1 00 12 072 0 ??i?最佳發(fā)火次序： 1－ 5－ 3－ 6－ 2－ 4－ 1 曲柄連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析 內(nèi)容： 討論活塞、連桿、曲軸隨曲軸轉(zhuǎn)角的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 ? 總的結(jié)論 ：上述另件任一點(diǎn)的位移、速度、加速度都可以求出。 （ 1）活塞 )c o sc o s()( ?? rlrlx ??????sinsin?lr ???? s i ns i ns i n ??lr222 s i n1s i n1c o s ???? ????)]2c os1(4)c os1[( ??? ???? rx)2s i n2(s i n ???? ?? rv)2c o s( c o s2 ???? ?? rjx、 v 、 j也可用曲線表示； ? （ 2）曲軸 一般設(shè) ω=C。 ω的精確值，可由扭振計(jì)算得出。 ? （ 3）連桿 連桿小頭中心運(yùn)動(dòng)規(guī)律與活塞相同，又可求出桿身繞小頭中心擺動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 故連桿上任一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律都可求出。 )s i na r c s i n ( ??? ?曲柄連桿機(jī)構(gòu)受力分析 ? 作用在曲柄連桿機(jī)構(gòu)上的力 a. 氣體力（已知） b. 慣性力（已知） c. 重力（忽略不計(jì)） d. 反作用力矩（待求） e. 支承反力（待求） （ 1） 氣體力 可由測試、熱計(jì)算、類比法得到。 （ 2） 慣性力 ? 往復(fù)慣性力 Pj=(mp+mca)j=mjj =mjrω2cosαmjrω2λcos2α =PjI+PjII ? 離心慣性力 Pr=(md+mcb) rω2=mr rω2 )(4 02ppdP g ?? ?（ 3）連桿受力分析 總力 P=Pg+Pj=Pgmpjmcaj 以連桿為分離體 小頭： Pg， mpj ， PN 大頭：切向力 T，法向力 Z。 慣性力： mcaj、 mcb rω2 ? 可列三個(gè)平衡方程： ΣFx=0， (Pg mpj ) mcaj (z+ mcb rω2)cosα Tsinα=0 ΣFy=0， PN +(z+ mcb rω2)sinαTcosα=0 ΣMo=0， Tr PN h=0 解方程，得： ?P tgP N ????s i n)s i n( ?? PT2)c os ( ???? rmc s oPZ cb???PN 、 T、 Z也可用曲線描述 rPc s oPZ ?????? )c os (（ 4）曲柄受力分析 通過建立平衡方程，同樣可求出 TT ?rTT tg ??（ 5） 機(jī)體受力分析 同樣可求出機(jī)體受的力（也即內(nèi)燃機(jī)傳給基礎(chǔ)的力）為 (1) Pj (2) Pr (3) Mc=Ttg () 內(nèi)燃機(jī)的平衡 ? 一、基本概念 a、振動(dòng)：三要素 b、產(chǎn)生振動(dòng)的條件 內(nèi)因：系統(tǒng)是彈性系統(tǒng)（單質(zhì)量 6自由度） 外因：有外力（矩）作用在系統(tǒng)上。 c、減小振動(dòng)的方法 隔振設(shè)計(jì)： ω 0 ω 外力（矩）平衡： ΣF=0， ΣM=0 d、作用在機(jī)體上的力（矩） Pj ， Pr ， Mc e、單缸機(jī)需平衡的力（矩）： Pr， PjI， PjII f、多缸機(jī)需平衡的力（矩）： ΣPr， ΣPjI ， ΣPjII ΣMr， ΣMjI， ΣMjII g、平衡分析 確定各力（矩）是否平衡，不平衡則求出其大小、方向和變化規(guī)律。 h、平衡法 產(chǎn)生與未平衡力（矩）方向相反的力（矩），使未平衡力（矩）得到平衡的方法。 二、單缸機(jī)的平衡 單缸機(jī)需平衡的力為 Pr， PjI， PjII （一） 離心力 Pr() ? 平衡分析： 大小為mr rω2 ，方向沿曲柄銷方向相外。 ? 平衡法： 在曲柄銷反方向加裝兩個(gè)平衡塊 mb，并使 2mbρω2 = mr rω2 （二） 一級往復(fù)慣性力 PjI() 平衡分析： 大小按 mjrω2cosα規(guī)律變化，方向沿氣缸中心線。 平衡法： （ 1）雙軸平衡法 安裝一對與曲軸平行、轉(zhuǎn)速與曲軸相等、兩軸轉(zhuǎn)向相反的軸；每軸兩端各裝質(zhì)量為 mb的平衡塊，共 4塊；并滿足位置條件。雙軸系統(tǒng)慣性力的合力為 ΣPy= 2mbρω2sinα 2mbρω2sinα=0 ΣPx= 2mbρω2cosα+ 2mbρω2cosα = 4mbρω2cosα 使 4mbρω2cosα= mjrω2cosα （三）二級往復(fù)慣性力 PjII ? 平衡分析： 大小按mjrω2λcos2α 變化，方向沿氣缸中心線。 ? 平衡法： 用平衡軸法，與平衡 PjI的方法相似，但平衡軸轉(zhuǎn)速為曲軸轉(zhuǎn)速兩倍。 三、直列多缸機(jī)的平衡 多缸機(jī)需平衡的力（矩）： ΣPr， ΣPjI ， ΣPjII ΣMr， ΣMjI， ΣMjII 多缸機(jī)平衡分析的幾種方法 ? 解析法： 即理論力學(xué)中平行力系、空間力系的分析方法。 ? 圖解法： ? 查表法： ? 常用方法： 先用圖解法確定平衡的力（矩），再對不平衡力（矩）進(jìn)行計(jì)算。 圖解法基本工具： 一級曲柄圖：即從曲軸自由端看到的曲柄排列示意圖。 二級曲柄圖：是由一級曲柄圖變換得到的假想曲柄圖。 具體求法是一級曲柄圖中第 1曲柄位置不動(dòng)，其余曲柄與第 1曲柄的夾角按曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)方向增加一倍。 圖解法基本規(guī)律： （ 1）如果一級曲柄圖中各曲柄均勻或?qū)ΨQ分布， 則 ΣPr =0， ΣPjI =0 ； （ 2）如果曲柄的布置相對于曲軸中點(diǎn)成“鏡像對稱”， 則 ΣMr =0， ΣMjI =0； （ 3）如果二級曲柄圖中各曲柄均勻或?qū)ΨQ分布， 則 ΣPjII =0 ； （ 4）如果二級曲柄圖對應(yīng)的假想曲軸，其曲柄的布置相對于假想曲軸中點(diǎn)成“鏡像對稱”，則 ΣMjII =0。 ? 以直列 6缸機(jī)為例進(jìn)行平衡分析 （ 1）因一級曲柄圖中各曲柄均勻或?qū)ΨQ分布， 故 ΣPr =0， ΣPjI =0 ； （ 2）因曲柄的布置相對于曲軸中點(diǎn)成“鏡像對稱”， 故 ΣMr =0， ΣMjI =0； （ 3）因二級曲柄圖中各曲柄均勻或?qū)ΨQ分布， 故 ΣPjII =0 ； （ 4）因二級曲柄圖對應(yīng)的假想曲軸，其曲柄的布置相對于假想曲軸中點(diǎn)成“鏡像對稱”，故 ΣMjII =0。 ? 多缸機(jī)的平衡法： （ 1） ΣPr， ΣPjI ， ΣPjII的平衡與單缸機(jī)類似。 （ 2） ΣMr， ΣMjI， ΣMjII一般設(shè)計(jì)時(shí)盡量自行平衡，不平衡則利用平衡重產(chǎn)生反向力矩。 ? 四、保證實(shí)際平衡性能的技術(shù)要求 由 Pr= mr rω2 ， Pj= mjrω2cosα mjrω2λcos2α 可知，要保證 mj、 mr、 r、 ω 、 l、 θ等在 一定范圍內(nèi)。 內(nèi)燃機(jī)軸系的扭振 （一）基本概念 () 振動(dòng)分為直線振動(dòng)和角振動(dòng)； 角振動(dòng)分為滾振和扭振。 滾振：各部件作為剛體一起作角振動(dòng)。 扭振：各部件角振動(dòng)幅值和相位不同的角振動(dòng)。 扭振分為無阻尼自由、有阻尼自由、有阻尼強(qiáng)迫。 共振：作用在曲軸上的激振力頻率 ω =曲軸扭振的某一固有頻率 P。 （二）扭振控制方法 1. 調(diào)整曲軸軸系的剛度和慣量，曲軸扭振的固有頻率 P，避開激振力頻率 ω ； 2. 增加阻尼； 3. 劃定禁用轉(zhuǎn)速范圍，使激振力頻率 ω避開曲軸扭振的固有頻率 P； 4. 安裝扭振減振器 () 扭振減振器分為橡膠減振器、硅油減振器、硅油 橡膠減振器。 第四章 配氣機(jī)構(gòu) 功用： 定時(shí)充氣、排廢氣、封閉氣缸。 () 地位： （ 1）主要運(yùn)動(dòng)件之一； （ 2）直接影響動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性； （ 3）噪聲和缸蓋振動(dòng)的來源之一。 第一節(jié) 氣門式配氣機(jī)構(gòu)的組成及布置形式 一、 側(cè)置式 （氣門安裝在氣缸體側(cè)面） () 傳動(dòng)路線 ： 曲軸 →正時(shí)齒輪 →凸輪軸 →挺柱 →氣門 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 燃燒室延伸至氣缸直徑以外。 缺點(diǎn)： （ 1） Vc大，小，功率 ↓，經(jīng)濟(jì)性 ↓； （ 2）氣道拐彎多，進(jìn)、排氣阻力大， ηv小，功率 ↓。 用途： 小型汽油機(jī)中 二、頂置式 () 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 氣門安裝在氣缸上方。 優(yōu)點(diǎn)： 經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性較好。 （ 1）燃燒室緊湊， ε較大。 （ 2）拐彎次數(shù)少， ηv大。 頂置式 氣門 凸輪軸下置式 : () 傳動(dòng)路線： 曲軸 →正時(shí)齒輪 →凸輪軸 →挺柱 →推桿 →搖臂 →氣門 特點(diǎn)： （ 1）曲軸 —— 凸輪軸間傳動(dòng)簡單； （ 2）凸輪軸 —— 氣門，傳動(dòng)件多，質(zhì)量大， 慣性力大 ，氣門彈簧