2.2　曲柄連桿機(jī)構(gòu)

2.2.1　曲柄連桿機(jī)構(gòu)基本知識(shí)

細(xì)節(jié)一：曲柄連桿機(jī)構(gòu)的作用

曲柄連桿機(jī)構(gòu)為內(nèi)燃機(jī)實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用來傳遞力以及改變運(yùn)動(dòng)方式。工作中，曲柄連桿機(jī)構(gòu)在做功行程中將活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，對(duì)外輸出動(dòng)力，而其他三個(gè)行程中，又將曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊耐鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)。通過它把燃料燃燒后發(fā)出的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。總的來說曲柄連桿機(jī)構(gòu)是發(fā)動(dòng)機(jī)用來產(chǎn)生并傳輸動(dòng)力的機(jī)構(gòu)。

細(xì)節(jié)二：曲柄連桿機(jī)構(gòu)的組成

曲柄連桿機(jī)構(gòu)主要由機(jī)體組、活塞連桿組及曲軸飛輪組三部分組成。

（1）機(jī)體組主要包括：氣缸蓋、氣缸襯墊、氣缸體、氣缸套、曲軸箱及油底殼等機(jī)件。

（2）活塞連桿組主要包括：活塞、活塞環(huán)、活塞銷及連桿等機(jī)件。

（3）曲軸飛輪組主要包括：曲軸、飛輪和扭轉(zhuǎn)減振器等機(jī)件。

細(xì)節(jié)三：曲柄連桿機(jī)構(gòu)的受力分析

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，曲柄連桿機(jī)構(gòu)直接和高溫高壓的氣體接觸，曲軸的旋轉(zhuǎn)速度又非?？?，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的線速度很大，同時(shí)與可燃混合氣和燃燒廢氣接觸，曲柄連桿機(jī)構(gòu)還受到化學(xué)腐蝕作用且潤(rùn)滑困難。可見，曲柄連桿機(jī)構(gòu)的工作條件非常惡劣，它要承受高溫、高壓、高速及化學(xué)腐蝕作用。

因?yàn)榍B桿機(jī)構(gòu)是在高壓下做變速運(yùn)動(dòng)，所以它在工作中的受力情況很復(fù)雜，其中主要有氣體壓力p、運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的往復(fù)慣性力pj、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)件的離心慣性力pc和相對(duì)運(yùn)動(dòng)件的接觸表面所產(chǎn)生的摩擦力F等，如圖2-27所示。

（1）氣體壓力p　在每個(gè)工作循環(huán)的四個(gè)行程中，始終存在著氣體壓力。但在進(jìn)氣、排氣兩個(gè)行程中的氣體壓力較小，對(duì)機(jī)件影響較小，故這里主要分析做功和壓縮兩個(gè)行程中氣體的作用力，如圖2-28和圖2-29所示。

氣體壓力p的集中力pp分解為側(cè)壓力Np與Sp，Sp分解為Rp與Tp，Rp使曲軸主軸頸處受壓，Tp是周向產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的力。做功行程：側(cè)壓力Np向左，活塞的左側(cè)面壓向氣缸壁，左側(cè)磨損較嚴(yán)重。壓縮行程：側(cè)壓力Np向右，活塞的右側(cè)面壓向氣缸壁，右側(cè)磨損較嚴(yán)重。

（2）往復(fù)慣性力pj　活塞在上半行程時(shí)，慣性力均向上，下半行程時(shí)，慣性力均向下。在上下止點(diǎn)活塞運(yùn)動(dòng)方向改變，速度等于零，加速度最大，慣性力最大；在行程中部附近，活塞運(yùn)動(dòng)速度最大，加速度為零，慣性力也為零，如圖2-30所示。

（3）離心慣性力pc　旋轉(zhuǎn)機(jī)的圓周運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生離心慣性力，方向背離曲軸中心向外。離心力加速軸承和軸頸的磨損，也引起發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)而傳到機(jī)體外，如圖2-31所示。

（4）摩擦力F　指相互運(yùn)動(dòng)件之間的摩擦力，它是造成配合表面磨損的主因，如圖2-32所示。

上述各種力作用在曲柄連桿機(jī)構(gòu)與機(jī)體的各有關(guān)零件上，使其產(chǎn)生壓縮、拉伸、彎曲及扭轉(zhuǎn)等不同形式的變形，因此，為了保證工作可靠、降低磨損，在結(jié)構(gòu)上必須采取相應(yīng)的措施。