曲柄連桿機(jī)構(gòu)

　　一、功用與組成

　　曲柄連桿機(jī)構(gòu)的功用是：將燃料燃燒時產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊鶑?fù)運動的機(jī)械能，再通過連桿將活塞的往復(fù)運動變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動而對外輸出動力。

　　曲柄連桿機(jī)構(gòu)由以下三部分組成：

　　1．機(jī)體組主要包括氣缸體、曲軸箱、油底殼、氣缸套、氣缸蓋和氣缸墊等不動件。

　　2．活塞連桿組主要包括活塞、活塞環(huán)、活塞銷和連桿等運動件。

　　3．曲軸飛輪組主要包括曲軸，飛輪和扭轉(zhuǎn)減振器、平衡軸等機(jī)構(gòu)。

　　二、工作條件及受力分析

　　曲柄連桿機(jī)構(gòu)是在高溫、高壓、高速以及有化學(xué)腐蝕的條件下工作的。在發(fā)動機(jī)作功時，氣缸內(nèi)的更高溫度可達(dá)2500k以上，更高壓力可達(dá)5MPa～9MPa，現(xiàn)代汽車發(fā)動機(jī)更高轉(zhuǎn)速可達(dá)3000r／min～6000r／min，則活塞每秒鐘要行經(jīng)約100～200個行程，可見其線速度是很大的。此外，與可燃混合氣和燃燒廢氣接觸的機(jī)件(如氣缸、氣缸蓋，活塞等)還將受到化學(xué)腐蝕。

　　由于曲柄連桿機(jī)構(gòu)是在高壓下作變速運動，因此它在工作時的受力情況是很復(fù)雜的。在此只對受力情況作一簡單分析。

　　曲柄連桿機(jī)構(gòu)受的力主要有氣體壓力，往復(fù)慣性力，旋轉(zhuǎn)運動件的離心力以及相對運動件接觸表面的摩擦力。

　　(一)氣體壓力

　　在工作循環(huán)中，氣缸內(nèi)氣體壓力是不斷變化的。作功行程壓力更高，其瞬間更高壓力機(jī)可達(dá)3MPa～5MPa柴油機(jī)可達(dá)5MPa～9MPa，這意味著作用在曲柄連桿機(jī)構(gòu)上的瞬間沖擊力可達(dá)數(shù)萬牛頓(N)。下面分析各機(jī)件作功行程的受力情況。

　　氣體壓力對氣缸蓋和活塞頂作用有大小相等，方向相反的力，分別用集中力P′p，和Pp表示。作用力Pp經(jīng)活塞傳到活塞銷上，分解為Np和Sp兩個力。Np垂直于氣缸壁，它使活塞的一個側(cè)面壓向氣缸壁，稱為側(cè)壓力。該力以O(shè)為支點形成一個與曲軸轉(zhuǎn)向相反的力矩M′p有使發(fā)動機(jī)向左翻倒的傾向，故被稱為翻倒力矩。力Sp通過活塞銷推壓連桿，并沿連桿方向傳到曲柄銷上，使曲柄銷處受壓。Sp又可分解為沿曲軸方向的法向力Rp和垂直于曲柄方向的切向力Tp。力Rp使曲軸主軸頸處受壓并使曲軸彎曲；力Tp除了也具有力Rp的類似作用外，它以曲柄半徑為力臂產(chǎn)生的扭矩M還可使曲軸扭轉(zhuǎn)變形，但也正是此扭矩能夠?qū)ν廨敵鰟恿Γ蚨欠纸夂笠挥行У牧Α?/p>

　　依此法分析，氣體壓力較小的壓縮沖程的受力狀況。進(jìn)、排氣行程氣體壓力很小，可以忽略。

　　綜上所述，氣體壓力使氣缸蓋承受向上的推力，活塞頂承受向下的椎力、活塞側(cè)面與氣缸。

為了防止夏季冷卻液溫度過高，在用車過程中，應(yīng)該注意如下幾個方面：

　　(1)正確使用封閉式冷卻系

　　現(xiàn)代汽車發(fā)動機(jī)都采用封閉式冷卻系，散熱器蓋是密封的，并增添了一個膨脹水箱。發(fā)動機(jī)工作時，冷卻液蒸氣進(jìn)入膨脹水箱內(nèi)，冷卻后又流回散熱器，可防止冷卻液大量蒸發(fā)損失，并可提高冷卻液的沸點溫度。該冷卻系應(yīng)使用具有防腐蝕、防沸、防凍和防水垢的冷卻液，并且在使用中必須保證密封，才能收到效果。

　　(2)保持冷卻系外部和內(nèi)部清潔

　　這一點是提高散熱效能的重要條件之一。散熱器外部沾有泥土、油污或散熱片因碰撞變形時，均會影響風(fēng)的通過，散熱器散熱效果變差，造成冷卻液溫度過高。因此散熱器出現(xiàn)這種情況應(yīng)及時清洗或者修整。另外，冷卻系內(nèi)積有水垢、泥砂或油污時，都會影響冷卻液的傳熱。加注劣質(zhì)冷卻液或水，將會造成冷卻系積垢增多，而水垢的傳熱能力只有金屬的幾十分之一，從而冷卻效果變差。所以冷卻系中應(yīng)加注的冷卻液。

　　(3)保持冷卻液量充足當(dāng)發(fā)動機(jī)處于冷態(tài)時，冷卻液液面應(yīng)該位于膨脹水箱標(biāo)志之間.如果液面低于膨脹水箱標(biāo)志時，應(yīng)及時添加。注意，膨脹水箱內(nèi)的冷卻液不能注滿，應(yīng)該留有膨脹余地。

　　(4)保持風(fēng)扇膠帶張緊力適度

　　風(fēng)扇膠帶過松，使水泵轉(zhuǎn)速過低，影響冷卻液的循環(huán)，并會加速膠帶的磨損。但膠帶過緊，又會使水泵軸承磨損。另外，膠帶上不能沾有油污。因此，應(yīng)定期檢查調(diào)整風(fēng)扇膠帶的張緊力。檢查時，用拇指按壓膠帶中部，約98N的力。如果膠帶撓度約為10-15mm，表明風(fēng)扇膠帶張緊力合適。否則，應(yīng)給予調(diào)整。調(diào)整時，可以移動發(fā)電機(jī)定位螺栓位置，來改變膠帶張緊力，QSK38-G15康明斯發(fā)電機(jī)，如圖 3所示。如果更換新的風(fēng)扇膠帶，檢測張緊力時，膠帶撓度約為8-10mm合適。

　　(5)避免發(fā)動機(jī)在大負(fù)荷工作時間過長發(fā)動機(jī)負(fù)荷很大時，會引起冷卻液溫度過高。例如有些功率小的車，車主為了多拉快跑而加大油門，有些車在夏季使空調(diào)長時間運轉(zhuǎn)等，都容易造成發(fā)動機(jī)“開鍋”現(xiàn)象。因此，汽車需要大功率運行(如爬坡)時，為防止發(fā)動機(jī)溫度過高，應(yīng)及時換入低速擋，以造當(dāng)減輕發(fā)動機(jī)負(fù)荷。

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