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[结构原理] 汽车全面结构(在我没发完时请大家不要回复 要发很久)

本主题由 cartech8.com 于 20-8-2008 20:41 置顶
若将内圆面的上边缘或外圆面的下边缘切掉一部分,整个气环将扭曲成碟子形,则称这种环为正扭曲环;若将内圆面的下边缘切掉一部分,气环将扭曲成盖子形,则称其为反扭曲环。在环面上切去部分金属称为切台。当发动机工作时,在进气、压缩和排气行程中,扭曲环发生扭曲,其工作特点一方面与锥面环类似,另一方面由于扭曲环的上下侧面与环槽的上下侧面相接触,从而防止了环在环槽内上下窜动,消除了泵油现象,减轻了环对环槽的冲击而引起的磨损。在作功行程中,巨大的燃气压力作用于环的上侧面和内圆面,足以克服环的弹性内力使环不再扭曲,整个外圆面与气缸壁接触,这时扭曲环的工作特点与矩形环相同。(如上右图)
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梯形环,断面为梯形。其主要优点是抗粘结性好。当活塞头部温度很高时,窜入第一道环槽中的机油容易结焦并将气环粘住。在侧向力换向活塞左右摆动时,梯形环的侧隙、径向间隙都发生变化将环槽中的胶质挤出。楔形环的工作特点与梯形环相似,且由于断面不对称,装入气缸后也会发生扭曲。梯形环多用作柴油机的第一道气环。
! T8 h1 |) u3 x) U桶面环,环的外圆面为外凸圆弧形。其密封性、磨合性及对气缸壁表面形状的适应性都比较好。桶面环在气缸内不论上行或下行均能形成楔形油膜,将环浮起,从而减轻环与气缸壁的磨损。* l1 [+ F1 d! e" X. f( [
开槽环,在外圆面上加工出环形槽,在槽内填充能吸附机油的多孔性氧化铁,有利于润滑、磨合和密封。
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顶岸环,断面为“L”形。因为顶岸环距活塞顶面近,作功行程时,燃气压力能迅速作用于环的上侧面和内圆面,使环的下侧面与环槽的下侧面、外圆面与气缸壁面贴紧,有利于密封;由于同样的原因,顶岸环可以减少汽车尾气HC的排放量。
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4.油环$ D, Q( @; D+ H. b
1)油环类型:油环有槽孔式、槽孔撑簧式和钢带组合式3种类型。 . ?1 V2 b  F# t( k7 B. R- B, r
2)槽孔式油环。
/ v( R" J5 `1 ~& B* C因为油环的内圆面基本上没有气体力的作用,所以槽孔式油环的刮油能力主要靠油环自身的弹力。为了减小环与气缸壁的接触面积,增大接触压力,在环的外圆面上加工出环形集油槽,形成上下两道刮油唇,在集油槽底加工有回油孔。由上下刮油唇刮下来的机油经回油孔和活塞上的回油孔流回油底壳。这种油环结构简单,加工容易,成本低。
                                                                                                           
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3)槽孔撑簧式油环。
% q; B+ J5 E# Z3 M在槽孔式油环的内圆面加装撑簧即为槽孔撑簧式油环。一般作为油环撑簧的有螺旋弹簧、板形弹簧和轨形弹簧三种。这种油环由于增大了环与气缸壁的接触压力,而使环的刮油能力和耐久性有所提高。
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4)钢带组合油环。 2 O2 z5 M0 U1 p1 r- Y' ^/ {
其结构形式很多, 钢带组合油环由上、下刮片和轨形撑簧组合而成。撑簧不仅使刮片与气缸壁贴紧,而且还使刮片与环槽侧面贴紧。这种组合油环的优点是接触压力大,既可增强刮油能力,又能防止上窜机油。另外,上下刮片能单独动作,因此对气缸失圆和活塞变形的适应能力强。但钢带组合油环需用优质钢制造,成本高。
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三)活塞销 1.活塞销的功用及工作条件 0 n5 I' L# [& a
                                                                                                          
活塞销用来连接活塞和连杆,并将活塞承受的力传给连杆或相反。活塞销在高温条件下承受很大的周期性冲击负荷,且由于活塞销在销孔内摆动角度不大,难以形成润滑油膜,因此润滑条件较差。为此活塞销必须有足够的刚度、强度和耐磨性,质量尽可能小,销与销孔应该有适当的配合间隙和良好的表面质量。在一般情况下,活塞销的刚度尤为重要,如果活塞销发生弯曲变形,可能使活塞销座损坏。
5 W! n4 ^$ l5 `/ u2.活塞销材料及结构 1 K- ^+ v# U7 c6 k# j
活塞销的材料一般为低碳钢或低碳合金钢,如20、20Mn、15Cr、20Cr或20MnV等。外表面渗碳淬硬,再经精磨和抛光等精加工。这样既提高了表面硬度和耐磨性,又保证有较高的强度和冲击韧性。
4 }1 e& Y+ L1 h9 [2 W* [活塞销的结构形状很简单,基本上是一个厚壁空心圆柱。其内孔形状有圆柱形、两段截锥形和组合形。圆柱形孔加工容易,但活塞销的质量较大;两段截锥形孔的活塞销质量较小,且因为活塞销所受的弯矩在其中部最大,所以接近于等强度梁,但锥孔加工较难。
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三、连杆组
% I2 T2 n' g- I连杆组包括连杆体、连杆盖、连杆螺栓和连杆轴承等零件。习惯上常常把连杆体、连杆盖和连杆螺栓合起来称作连杆,有时也称连杆体为连杆。
+ H( E& ]: |7 i+ P  J
8 M& R' U! W1 \  u0 e" V2 [7 u1.连杆组的功用及工作条件
+ V3 J  s7 j, t% N( h连杆组的功用是将活塞承受的力传给曲轴,并将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。连杆小头与活塞销连接,同活塞一起作往复运动;连杆大头与曲柄销连接,同曲轴一起作旋转运动,因此在发动机工作时连杆作复杂的平面运动。连杆组主要受压缩、拉伸和弯曲等交变负荷。最大压缩载荷出现在作功行程上止点附近,最大拉伸载荷出现在进气行程上止点附近。在压缩载荷和连杆组作平面运动时产生的横向惯性力的共同作用下,连杆体可能发生弯曲变形。 $ Y+ L, y" [! V
2.连杆组材料
" j$ H4 b5 q. y4 B连杆体和连杆盖由优质中碳钢或中碳合金钢,如45、40Cr、42CrMo或40MnB等模锻或辊锻而成。连杆螺栓通常用优质合金钢40Cr或35CrMo制造。一般均经喷丸处理以提高连杆组零件的强度。纤维增强铝合金连杆以其质量轻、综合性能好而备受注目。在相同强度和刚度的情况下,纤维增强铝合金连杆比用传统材料制造的连杆要轻30%。 6 H8 M! |4 b% I0 t9 C/ h
3.连杆构造 0 n% g) G4 R! j8 v# s9 D! C3 ]( W
连杆由小头、杆身和大头构成。" [! j; T% v  I. Q6 M4 t
                                                                                                                                
: Z( d1 ?6 y0 E+ z0 f' H连杆
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1) 连杆小头 $ u: F7 ]& c+ I) f6 G0 ?4 }
小头的结构形状取决于活塞销的尺寸及其与连杆小头的连接方式。
                                                                                                          
在汽车发动机中连杆小头与活塞销的连接方式有两种,即全浮式和半浮式。全浮式活塞销工作时,在连杆小头孔和活塞销孔中转动,可以保证活塞销沿圆周磨损均匀。为防止活塞销两端刮伤气缸壁 ,在活塞销孔外侧装置活塞销挡圈。半浮式活塞销是用螺栓将活塞销夹紧在连杆小头孔内,这时活塞销只在活塞销孔内转动,在小头孔内不转动。小头孔不装衬套,销孔中也不装活塞销挡圈。
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2) 连杆杆身 8 b! H9 t5 x6 [; M0 ~0 N
杆身断面为工字形,刚度大、质量轻、适于模锻。工字形断面的Y-Y轴在连杆运动平面内。有的连杆在杆身内加工有油道,用来润滑小头衬套或冷却活塞。如果是后者,须在小头顶部加工出喷油孔。
                                                                                                                                                                   
3) 连杆大头 ; K8 u/ ?( {9 u5 T6 R7 L: [: t, I
连杆大头除应具有足够的刚度外,还应外形尺寸小,质量轻,拆卸发动机时能从气缸上端取出。连杆大头是剖分的,连杆盖用螺栓或螺柱紧固,为使结合面在任何转速下都能紧密结合,连杆螺栓的拧紧力矩必须足够大。
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结合面与连杆轴线垂直的为平切口连杆,而结合面与连杆轴线成30°~60°夹角的为斜切口连杆。平切口连杆体大端的刚度较大,因此大头孔受力变形较小,而且平切口连杆制造费用较低。汽油机均采用平切口连杆。柴油机连杆既有平切口的也有斜切口的。一般柴油机由于曲柄销直径较大,因此连杆大头的外形尺寸相应较大,欲在拆卸时能从气缸上端取出连杆体,必须采用斜切口连杆。连杆盖装合到连杆体上时须严格定位,以防止连杆盖横向位移。平切口连杆利用连杆螺栓上一段精密加工的圆柱面与精密加工的螺栓孔来实现连杆盖的定位。斜切口连杆的连杆螺栓由于承受较大的剪切力而容易发生疲劳破坏。为此,应该采用能够承受横向力的定位方法。
                                                                                                              
4) 连杆螺栓
7 t& x+ _# O' Z  E3 r' D( p工作时连杆螺栓承受交变载荷,因此在结构上应尽量增大连杆螺栓的弹性,而在加工方面要精细加工过渡圆角,消除应力集中,以提高其抗疲劳强度。连杆螺栓用优质合金钢制造,如40Cr、35CrMo等。经调质后滚压螺纹,表面进行防锈处理。
  `$ o% v  i: R1 _
                                                                                                                                                                     
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4.V型发动机连杆 * Z& x: ?) W) q  M
V型发动机左右两个气缸的连杆安装在同一个曲柄销上,其结构随安装形式的不同而不同。 2 x2 R/ Z/ f  F
1)并列连杆
' L9 k( P! I3 ]' M) l0 T6 x两个完全相同的连杆一前一后并列地安装在同一个曲柄销上。连杆结构与上述直列式发动机的连杆基本相同,只是大头宽度稍小一些。并列连杆的优点是前后连杆可以通用,左右两列气缸的活塞运动规律相同。缺点是两列气缸沿曲轴纵向须相互错开一段距离,从而增加了曲轴和发动机的长度。 8 ?3 G) }. q. y6 ?
2)主副连杆* v9 e8 a+ c/ Z1 P0 t% ~
一个主连杆一个副连杆组成主副连杆,副连杆通过销轴铰接在主连杆体或主连杆盖上。一列气缸装主连杆,另一列气缸装副连杆,主连杆大头安装在曲轴的曲柄销上。主副连杆不能互换,且副连杆对主连杆作用以附加弯矩。两列气缸中活塞的运动规律和上止点位置均不相同。采用主副连杆的V型发动机,其两列气缸不需要相互错开,因而也就不会增加发动机的长度。 " f+ C: v  Y- [: @& }2 }. J
3)叉形连杆& b3 a* p0 t/ W2 H' X
指一列气缸中的连杆大头为叉形;另一列气缸中的连杆与普通连杆类似,只是大头的宽度较小,一般称其为内连杆。叉形连杆的优点是两列气缸中活塞的运动规律相同,两列气缸无需错开。缺点是叉形连杆大头结构复杂,制造比较困难,维修也不方便,且大头刚度较差。
                                                                                                                                                
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四、曲轴飞轮组
; b; c( l+ A0 n(一)曲轴 2 k$ l. S& o  D1 d
1.曲轴的功用及工作条件
8 z7 v4 p3 w2 v1 V& ?$ s4 X曲轴的功用是把活塞、连杆传来的气体力转变为转矩,用以驱动汽车的传动系统和发动机的配气机构以及其他辅助装置。曲轴在周期性变化的气体力、惯性力及其力矩的共同作用下工作,承受弯曲和扭转交变载荷。因此,曲轴应有足够的抗弯曲、抗扭转的疲劳强度和刚度;轴颈应有足够大的承压表面和耐磨性;曲轴的质量应尽量小;对各轴颈的润滑应该充分。 3 r, P4 c) p1 m3 ^5 \/ x
2.曲轴材料 : o; Y* a; o* x8 s4 f, t" N1 c  B% b
曲轴一般由45、40Cr、35Mn2等中碳钢和中碳合金钢模锻而成,轴颈表面经高频淬火或氮化处理,最后进行精加工。现代汽车发动机广泛采用球墨铸铁曲轴。球墨铸铁价格便宜,耐磨性能好,轴颈不需硬化处理,同时金属消耗量少,机械加工量也少。为提高曲轴的疲劳强度,消除应力集中,轴颈表面应进行喷丸处理,圆角处要经滚压处理。
; b* M3 r# q& @  ?3.曲轴构造 & m( f  ]% `  F4 a4 c5 M/ I1 [! J
曲轴基本上由若干个单元曲拐构成。一个曲柄销,左右两个曲柄臂和左右两个主轴颈构成一个单元曲拐。单缸发动机的曲轴只有一个曲拐,多缸直列式发动机曲轴的曲拐数与气缸数相同,V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。将若干个单元曲拐按照一定的相位连接起来再加上曲轴前、后端便构成一根曲轴。多数发动机的曲轴,在其曲柄臂上装有平衡重。按单元曲拐连接方法的不同,曲轴分为整体式和组合式两类。
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.曲拐布置与多缸发动机的工作顺序 各曲拐的相对位置或曲拐布置取决于气缸数、气缸排列形式和发动机工作顺序。当气缸数和气缸排列形式确定之后,曲拐布置就只取决于发动机工作顺序。在选择发动机工作顺序时,应注意以下几点:
0 X4 B6 \  n. o5 Q9 M: y' U1)应该使接连作功的两个气缸相距尽可能的远,以减轻主轴承载荷和避免在进气行程中发生抢气现象。 , j, q4 @% m+ c! f; o7 _" D; _
2)各气缸发火的间隔时间应该相同。发火间隔时间若以曲轴转角计则称发火间隔角。在发动机完成一个工作循环的曲轴转角内,每个气缸都应发火作功一次。对于气缸数为 i 的四冲程发动机,其发火间隔角应为720°/i,即曲轴每转720°/i 时,就有一缸发火作功,以保证发动机运转平稳。
1 v; ]1 H1 i3 A2 M8 H" p3)V型发动机左右两列气缸应交替发火。 / l+ P# \/ h& l2 d
四冲程直列四缸发动机的发火间隔角为720°/4=180°。4个曲拐在同一平面内。发动机工作顺序为1-3-4-2或1-2-4-3,其工作循环见表2-1和表2-2。
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四冲程直列四缸发动机工作循环表 ! ]; c7 F4 V) H0 y# j( k& w  \3 R
                                                                                                                                                                                                                                                                                    
图发不起
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四行程直列六缸发动机的发火顺序和曲拐布置:四行程直列六缸发动机发火间隔角为720°/6=120°,六个曲拐分别布置在三个平面内,发火顺序是1-5-3-6-2-4,其工作循环表见表2-3。
3 m5 O4 r) J* p+ w! W! W. C' S                                                                                                            
9 c/ C: L4 Q: M9 E+ G+ [  ]6 C3 e
                                                                                                             四冲程V型六缸发动机的发火间隔角仍为120°,3个曲拐互成120°。工作顺序R1-L3-R3-L2-R3-L1。面对发动机的冷却风扇,右列气缸用R表示,由前向后气缸号分别为R1、R2、R3;左列气缸用L表示,气缸号分别为L1、L2和L3,工作循环见表2-4。 & S* d' z- t: C
                                                                                                            
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2 l& @2 R( v# n( _: w' }1 X) R  k                                                                                                             四冲程V8发动机的发火间隔角为720°/8=90°, 4个曲拐互成90°。工作顺序基本上有两种:R1-L1-R4-L4-L2-R3-L3-R2和L1-R4-L4-L2-R3-R2-L3-R1* A4 b1 k( M: N9 R  W/ M0 U
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