曲柄連桿結(jié)構(gòu)是往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)中的動(dòng)力傳遞系統(tǒng)。曲柄連桿結(jié)構(gòu)是發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的主要運(yùn)動(dòng)零件。曲柄連桿機(jī)構(gòu)的主要零件可以分為三組，機(jī)體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組。
曲柄連桿機(jī)構(gòu)的組成
其構(gòu)成主要有以下三部分：
1）機(jī)體組：氣缸體、氣缸墊、氣缸蓋、曲軸箱、汽缸套及油底殼
2）活塞連桿組：活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿
3）曲軸飛輪組：曲軸、飛輪、扭轉(zhuǎn)減振器、平衡軸
曲柄連桿機(jī)構(gòu)
(1)機(jī)體組
機(jī)體是構(gòu)成發(fā)動(dòng)機(jī)的骨架，是發(fā)動(dòng)機(jī)各機(jī)構(gòu)和各系統(tǒng)的安裝基礎(chǔ)，其內(nèi)、外安裝著發(fā)動(dòng)機(jī)的所有主要零件和附件，承受各種載荷。因此，機(jī)體必須要有足夠的強(qiáng)度和剛度。
1)氣缸體
氣缸體是發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)的裝配基體，是發(fā)動(dòng)機(jī)中最重要的一個(gè)部件。氣缸體有水冷式缸體和風(fēng)冷式氣缸體。水冷式氣缸體一般與上曲軸箱鑄成一體。氣缸體上部拍了出所有氣缸，氣缸周圍的空腔相互連通構(gòu)成水套。下半部分是用來支承曲軸的曲軸箱。
氣缸體有直列、V形和水平對(duì)置三種形式，在汽車上常用直列和V形兩種。氣缸體下部的結(jié)構(gòu)有一般式、龍門式、和隧道式三種形式風(fēng)冷式氣缸體和曲軸箱采用分體式結(jié)構(gòu)，氣缸體和曲軸箱分開鑄造，然后再裝配到一起。氣缸體和氣缸蓋外表面鑄有許多散熱片來保證充分散熱，缸體的材料一般用灰鑄鐵，為提高氣缸的耐磨性，有時(shí)在鑄鐵中加入少量合金元素如鎳、鉬、鉻、磷等。但是，實(shí)際上除了與活塞配合的氣缸壁表面外，其他部分對(duì)耐磨性要求并不高。為了材料上的經(jīng)濟(jì)性，廣泛采用缸體內(nèi)鑲?cè)霘飧滋讈硇纬蓺飧坠ぷ鞅砻妗＿@樣，缸套可用耐磨性較好的合金鑄鐵或合金鋼制造，以延長(zhǎng)氣缸使用壽命，而缸體可用價(jià)格較低的普通鑄鐵或鋁合金材料制造。氣缸套有干式和濕式兩種。
干式氣缸套外表面不直接與冷水接觸，其壁厚一般為1～3mm。缸套外表面與其裝配的氣缸體內(nèi)表面采用過盈配合。
濕式缸套外表面直接與冷卻水接觸，冷卻效果好。其壁厚比干式缸套厚，一般為5～9mm。
2)氣缸蓋
氣缸蓋的主要作用是封閉氣缸上部，與活塞頂部和氣缸壁一起構(gòu)成燃燒室。一般水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋內(nèi)鑄有冷卻水套，缸蓋下端面與缸體上端面向所對(duì)應(yīng)的水套是相通的，利用水的循環(huán)來冷卻燃燒室壁等高溫部分；風(fēng)冷式發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋上鑄有許多散熱片，靠增大散熱面積來降低燃燒室的溫度。發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋上應(yīng)有進(jìn)排氣門座導(dǎo)管孔和進(jìn)排氣通道等。汽油機(jī)氣缸蓋還應(yīng)有火花塞孔，而柴油機(jī)則設(shè)有安裝噴油器的做孔。
3)氣缸墊
氣缸蓋與氣缸體之間裝有氣缸襯墊，其作用是保證氣缸蓋與氣缸體間的密封，防止燃燒室漏氣、水套漏水。
4)油底殼
油底殼的主要作用是儲(chǔ)存機(jī)油并封閉曲軸箱。油底殼受力很小，一般采用薄鋼板沖壓而成。
活塞連桿組
活塞連桿組由活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿、連桿軸瓦等組成。
1.活塞
活塞的作用是與氣缸蓋、氣缸壁等共同組成燃燒室，并承受氣缸中氣體壓力，通過活塞銷將作用力傳給連桿，以推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。
活塞可分為頭部、環(huán)槽部和裙部三部分。
活塞頭部 活塞是燃燒室的組成部分，其形狀取決于燃燒室的形式。常見的活塞頭部形狀有平頂式、凹頂式和凸頂式。
活塞環(huán)槽 活塞環(huán)安裝在活塞環(huán)槽內(nèi)。汽油機(jī)一般由2～3道環(huán)槽,上面1～2道用來安裝氣環(huán),實(shí)現(xiàn)氣缸的密封;最下面的一道用來安裝油環(huán).在油環(huán)槽底面上鉆有許多徑向回油孔,當(dāng)活塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí),油環(huán)把氣缸壁上多余的機(jī)油刮下來經(jīng)回油孔流回油底殼。若溫度過高，第一道環(huán)容易產(chǎn)生積碳，出現(xiàn)過熱卡死現(xiàn)象。
活塞裙部 活塞裙部起導(dǎo)向作用。
2.活塞環(huán)
活塞環(huán)安裝在活塞環(huán)槽內(nèi)，用來密封活塞與氣缸壁之間的間隙，防止竄氣，同時(shí)使活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)便順捷。活塞環(huán)分為氣環(huán)和油環(huán)兩種。
3.活塞銷
活塞銷的作用是連接活塞和連桿小頭，并將活塞所受的氣體作用力傳給連桿。
活塞銷通常為空心圓柱體，有時(shí)也按等強(qiáng)度要求做成截面。
管狀體結(jié)構(gòu)
活塞銷一般采用低碳鋼或低碳合金制造。
活塞銷與活塞銷輪孔和連桿小頭襯套孔的連接采用全浮式和半浮式連接。采用全浮式連接，活塞銷可以在孔內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)；采用半浮式連接，銷與連桿小頭之間為過盈配合，工作中不發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；銷與活塞銷座孔之間為間隙配合。
連桿
連桿的作用是將活塞承受的力傳給曲軸，并使活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
連桿由連桿體、連桿蓋、連桿螺栓和連桿軸瓦等零件組成，連桿體與連桿蓋分為連桿小頭、桿身和連桿大頭。
連桿小頭用來安裝活塞銷，以連接活塞。桿身通常做成“工”或“H”形斷面，以求在滿足強(qiáng)度和剛度要求的前提下減少質(zhì)量。
連桿大頭與曲軸的連桿軸頸相連。一般做成分開式，與桿身切開的一半稱為連桿蓋，二者靠連桿螺栓連接為一體。
連桿軸瓦 安裝在連桿大頭孔座中，與曲軸上的連桿軸頸裝和在一起，是發(fā)動(dòng)機(jī)中最重要的配合副之一。常用的減磨合金主要有白合金、銅鉛合金和鋁基合金。
曲軸飛輪組
曲軸飛輪組主要由曲軸、飛輪和一些附件組成。
1.曲軸
曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)最重要的機(jī)件之一。其作用是將活塞連桿組傳來的氣體作用力轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)力矩對(duì)外輸出，并驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)及其他輔助裝置工作。
曲軸前端主要用來驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)、水泵和風(fēng)扇等附屬機(jī)構(gòu)，前端軸上安裝有正時(shí)齒輪(或同步帶輪)、風(fēng)扇與水泵的帶輪、扭轉(zhuǎn)減振器以及起動(dòng)爪等。曲軸后端采用凸緣結(jié)構(gòu)，用來安裝飛輪。主軸頸和連桿軸頸是發(fā)動(dòng)機(jī)中最關(guān)鍵的滑動(dòng)配合副，一般均進(jìn)行表面淬火，軸頸過渡圓角處還須進(jìn)行滾壓強(qiáng)化等化等工藝，以提高其抗疲勞強(qiáng)度。曲軸的軸向定位一般采用止推片或翻邊軸瓦，定位裝置裝在前端第一道主軸承處或中部某軸承處。曲軸一般選用強(qiáng)度高、耐沖擊韌度和耐磨性能好的優(yōu)質(zhì)中碳結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)中碳合金鋼或高強(qiáng)度球墨鑄鐵來鍛造或鑄造。曲軸在裝配前必須經(jīng)過動(dòng)平衡校驗(yàn)，對(duì)不平衡的曲軸，常在其偏重的一側(cè)平衡重或曲柄上鉆去一部分質(zhì)量，以達(dá)到平衡的要求。
2.飛輪
飛輪是一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大的圓盤，外緣上壓有一個(gè)齒圈，與起動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)齒輪嚙合，供起動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)使用。飛輪上通常還刻有第一缸點(diǎn)火正時(shí)記號(hào)，以便校準(zhǔn)點(diǎn)火時(shí)刻。多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪應(yīng)與曲軸一起進(jìn)行動(dòng)平衡試驗(yàn)。為了保證在拆裝過程中不破壞飛輪與曲軸間的裝配關(guān)系，采用定位銷或不對(duì)稱螺栓布置方式，安裝時(shí)應(yīng)加以注意。
曲柄連桿的作用
曲柄連桿機(jī)構(gòu)的作用是提供燃燒場(chǎng)所，把燃料燃燒后產(chǎn)生的氣體作用在活塞頂上的膨脹壓力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩，不斷輸出動(dòng)力。
1）將氣體的壓力變?yōu)榍S的轉(zhuǎn)矩。
2）將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
3） 把燃燒作用在活塞頂上的力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的轉(zhuǎn)矩，以向工作機(jī)械輸出機(jī)械能。
曲柄連桿機(jī)構(gòu)的工作原理
在做功行程活塞承受燃燒氣體產(chǎn)生的膨脹壓力，通過連桿使活塞的直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，向外輸出動(dòng)力。依靠曲軸和飛輪的旋轉(zhuǎn)慣性，經(jīng)連桿帶動(dòng)活塞上下運(yùn)動(dòng)，完成排氣、進(jìn)氣、壓縮等輔助行程，為下一做功行程做好準(zhǔn)備。
（來源：成都北方職業(yè)學(xué)校）
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