發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的原理

  發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，曲柄連桿機(jī)構(gòu)的工作條件相當(dāng)惡劣，必須承受高溫.高壓.高速和化學(xué)腐蝕。因此，曲柄連桿機(jī)構(gòu)的材料和結(jié)構(gòu)要求相當(dāng)高。

  作用于曲柄連桿機(jī)構(gòu)的力具有氣體壓力和運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量慣性力。往復(fù)慣性力和旋轉(zhuǎn)慣性力通過(guò)主軸承和車(chē)身傳遞到發(fā)動(dòng)機(jī)支架，這是發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)的主要來(lái)源。發(fā)動(dòng)機(jī)工作是否平穩(wěn).安靜，與這些力的平衡有很大關(guān)系。由于這方面做得很好，一些高端車(chē)的振動(dòng)很小。

  曲柄連桿機(jī)構(gòu)的主要部件可分為三組：.曲軸飛輪組。

  現(xiàn)代汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)車(chē)身是發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體、缸蓋和油底殼，這是發(fā)動(dòng)機(jī)的支撐和曲柄連桿機(jī)構(gòu).配氣機(jī)構(gòu)和發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)主要部件的裝配基體。車(chē)身一般采用高強(qiáng)度灰鑄鐵或鋁合金鑄造。如今，鋁合金車(chē)身在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用越來(lái)越普遍。鋁合金缸體的優(yōu)點(diǎn)是重量輕.散熱好。

  發(fā)動(dòng)機(jī)的支撐部分和支撐材料直接決定了發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)性能，一般通過(guò)車(chē)身和飛輪殼或變速箱殼上的支撐支撐在車(chē)架上。發(fā)動(dòng)機(jī)的支撐方式一般有三點(diǎn)支撐和四點(diǎn)支撐。在現(xiàn)代，一些發(fā)動(dòng)機(jī)支架采用液壓襯套，可以大大降低發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)對(duì)車(chē)身的影響。

  活塞連桿組的主要功能是燃燒氣體的壓力，通過(guò)活塞銷(xiāo)將這種力傳遞給連桿，然后傳遞給曲軸，并將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。一般分為活塞組和連桿組。

  活塞的主要功能是承受燃燒氣體的壓力，并通過(guò)活塞銷(xiāo)將這種力傳遞給連桿，以促進(jìn)曲軸旋轉(zhuǎn)。此外，活塞頂部和氣缸蓋與氣缸蓋之間.氣缸壁一起形成一個(gè)燃燒室?；钊前l(fā)動(dòng)機(jī)中工作條件嚴(yán)重的部于活塞的氣體力和往復(fù)慣性力?；钊敳颗c高溫氣體直接接觸，使活塞頂部的溫度非常高。活塞在側(cè)壓作用下沿氣缸壁高速滑動(dòng)。由于潤(rùn)滑條件差，摩擦損失大，磨損嚴(yán)重?，F(xiàn)代汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛使用鋁合金活塞，無(wú)論是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)還是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，只有少數(shù)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)使用鑄鐵或耐熱鋼活塞。

  連桿組的功能是將活塞的力傳遞到曲軸，并將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。連桿組在工作過(guò)程中被壓縮.拉伸和彎曲等交替載荷，因此連桿體可能會(huì)發(fā)生彎曲和扭曲。連桿體和連桿蓋由優(yōu)質(zhì)中碳鋼或中碳合金鋼模鍛或輥鍛而成。

  曲軸的功能是活塞.從連桿傳遞的氣體力轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩，用于驅(qū)動(dòng)汽車(chē)的傳動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)等輔助裝置。曲軸在氣體力量的周期性變化中.在慣性力和扭矩的共同作用下工作，以承受彎曲和扭轉(zhuǎn)的交變載荷。因此，曲軸應(yīng)具有足夠的抗彎曲性.抗扭轉(zhuǎn)的疲勞強(qiáng)度和剛度;軸頸應(yīng)具有足夠大的承壓面和耐磨性;曲軸的質(zhì)量應(yīng)盡可能小;應(yīng)充分潤(rùn)滑每個(gè)軸頸。曲軸通常由45引起.40Cr.35Mn2、中碳鋼和中碳合金鋼模具鍛造，軸頸表面經(jīng)高頻淬火或氮化處理，進(jìn)行精加工。球墨鑄鐵曲軸廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)中。球墨鑄鐵價(jià)格便宜，耐磨性好。軸頸不需要硬化。同時(shí)，金屬消耗量和機(jī)械加工能力較小。為了提高曲軸的疲勞強(qiáng)度，消除應(yīng)力集中，應(yīng)對(duì)軸頸表面進(jìn)行噴丸處理，并對(duì)圓角進(jìn)行軋制。

  現(xiàn)代汽車(chē)特別注意乘坐的舒適性和噪聲水平。因此，必須將導(dǎo)致汽車(chē)振動(dòng)和噪聲的發(fā)動(dòng)機(jī)不平衡力和不平衡扭矩降至低。曲軸曲柄臂上的平衡重量只能平衡旋轉(zhuǎn)慣性力及其扭矩，而往復(fù)慣性力及其扭矩的平衡需要一個(gè)特殊的平衡機(jī)構(gòu)。發(fā)動(dòng)機(jī)往復(fù)慣性力的平衡狀態(tài)和氣缸數(shù)量.氣缸布置形式和彎曲轉(zhuǎn)彎布置形式與其他因素有關(guān)。從理論上講，直列六缸發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)和平滑度是好的。因此，多年來(lái)，梅賽德斯-奔馳和寶馬一直在使用直六發(fā)動(dòng)機(jī)。

  現(xiàn)代中型和流行的汽車(chē)一般采用四沖程直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)。平面曲軸四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的一級(jí)往復(fù)慣性力、一級(jí)往復(fù)慣性力矩和二級(jí)往復(fù)慣性力矩均勻，但二級(jí)往復(fù)慣性力不平衡。采用雙軸平衡機(jī)構(gòu)來(lái)平衡二階往復(fù)慣性力。兩個(gè)平衡軸與曲軸平行，與氣缸中心線相等，旋轉(zhuǎn)方向相反，速度相同，是曲軸速度的兩倍。兩個(gè)軸都配備了相同質(zhì)量的平衡重量，其旋轉(zhuǎn)慣性力相互抵消垂直于氣缸中心線方向的力，平行于氣缸中心線方向的力合成沿氣缸中心線方向的力FjII大小相等，方向相反，所以FjII得到平衡。