發(fā)動機曲柄連桿機構(gòu)的原理

  發(fā)動機工作時，曲柄連桿機構(gòu)的工作條件相當惡劣，必須承受高溫.高壓.高速和化學腐蝕。因此，曲柄連桿機構(gòu)的材料和結(jié)構(gòu)要求相當高。

  作用于曲柄連桿機構(gòu)的力具有氣體壓力和運動部件的質(zhì)量慣性力。往復慣性力和旋轉(zhuǎn)慣性力通過主軸承和車身傳遞到發(fā)動機支架，這是發(fā)動機振動的主要來源。發(fā)動機工作是否平穩(wěn).安靜，與這些力的平衡有很大關系。由于這方面做得很好，一些高端車的振動很小。

  曲柄連桿機構(gòu)的主要部件可分為三組：.曲軸飛輪組。

  現(xiàn)代汽車發(fā)動機車身是發(fā)動機的缸體、缸蓋和油底殼，這是發(fā)動機的支撐和曲柄連桿機構(gòu).配氣機構(gòu)和發(fā)動機系統(tǒng)主要部件的裝配基體。車身一般采用高強度灰鑄鐵或鋁合金鑄造。如今，鋁合金車身在汽車發(fā)動機中的應用越來越普遍。鋁合金缸體的優(yōu)點是重量輕.散熱好。

  發(fā)動機的支撐部分和支撐材料直接決定了發(fā)動機的振動性能，一般通過車身和飛輪殼或變速箱殼上的支撐支撐在車架上。發(fā)動機的支撐方式一般有三點支撐和四點支撐。在現(xiàn)代，一些發(fā)動機支架采用液壓襯套，可以大大降低發(fā)動機振動對車身的影響。

  活塞連桿組的主要功能是燃燒氣體的壓力，通過活塞銷將這種力傳遞給連桿，然后傳遞給曲軸，并將活塞的往復運動轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。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，并通過活塞銷將這種力傳遞給連桿，以促進曲軸旋轉(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燃燒室。活塞是發(fā)動機中工作條件嚴重的部于活塞的氣體力和往復慣性力。活塞頂部與高溫氣體直接接觸，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。由于潤滑條件差，摩擦損失大，磨損嚴重?，F(xiàn)代汽車發(fā)動機廣泛使用鋁合金活塞，無論是汽油發(fā)動機還是柴油發(fā)動機，只有少數(shù)汽車發(fā)動機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，并將活塞的往復運動轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。連桿組在工作過程中被壓縮.拉伸和彎曲等交替載荷，因此連桿體可能會發(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)動汽車的傳動系統(tǒng)、發(fā)動機的配氣機構(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，曲軸應具有足夠的抗彎曲性.抗扭轉(zhuǎn)的疲勞強度和剛度;軸頸應具有足夠大的承壓面和耐磨性;曲軸的質(zhì)量應盡可能小;應充分潤滑每個軸頸。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，進行精加工。球墨鑄鐵曲軸廣泛應用于現(xiàn)代汽車發(fā)動機中。球墨鑄鐵價格便宜，耐磨性好。軸頸不需要硬化。同時，金屬消耗量和機械加工能力較小。為了提高曲軸的疲勞強度，消除應力集中，應對軸頸表面進行噴丸處理，并對圓角進行軋制。

  現(xiàn)代汽車特別注意乘坐的舒適性和噪聲水平。因此，必須將導致汽車振動和噪聲的發(fā)動機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，而往復慣性力及其扭矩的平衡需要一個特殊的平衡機構(gòu)。發(fā)動機往復慣性力的平衡狀態(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。從理論上講，直列六缸發(fā)動機的振動和平滑度是好的。因此，多年來，梅賽德斯-奔馳和寶馬一直在使用直六發(fā)動機。

  現(xiàn)代中型和流行的汽車一般采用四沖程直列四缸發(fā)動機。平面曲軸四缸發(fā)動機的一級往復慣性力、一級往復慣性力矩和二級往復慣性力矩均勻，但二級往復慣性力不平衡。采用雙軸平衡機構(gòu)來平衡二階往復慣性力。兩個平衡軸與曲軸平行，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。