单元二 曲柄连杆机构之三 曲轴飞轮组的构造与工作原理与检修
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一文彻底搞懂曲轴飞轮组的构造和工作原理曲轴飞轮组主要由曲轴、飞轮、扭转减振器、皮带轮、正时齿轮(或链轮)等组成。
四缸发动机的曲轴飞轮组▼1. 曲轴01曲轴的作用及工作要求曲轴主要功用是承受连杆传来的力,并由此产生绕自身轴线的旋转力矩,该力矩通过飞轮对外输出;另外,曲轴还用来驱动发动机的配气机构和发电机、水泵、转向油泵、空气压缩机等附件。
曲轴是发动机最重要的部件之一,要求用强度、冲击韧性和耐磨性都比较好的材料制造,一般采用中碳钢(如45钢)或中碳合金钢(如35Mn2、40Cr等)模锻而成。
为了提高曲轴的耐磨性,其轴颈表面经高频淬火或氮化处理,最后进行精加工,从而达到高的精度和低的表面粗糙度。
为了提高曲轴的疲劳强度,消除应力集中,轴颈表面应进行喷丸处理,过渡圆角处要经滚压处理。
工作时,曲轴承受气体压力、惯性力及惯性力矩的作用,受力大而且受力复杂,并且承受交变负荷的冲击作用。
同时,曲轴又是高速旋转件。
因此,要求曲轴具有足够的刚度和强度,具有良好的承受冲击载荷的能力,耐磨损且润滑良好。
02曲轴的构造曲轴一般由前端(自由端)、主轴颈、连杆轴颈(曲柄销)、曲柄臂、平衡重和后端(或称动力输出端,图中未示出)等组成,如下图所示。
曲轴前端用以安装水泵皮带轮、曲轴正时皮带轮(或正时齿轮、正时链轮)、启动爪等,曲轴前端的结构如下图所示。
曲轴后端凸缘用以安装飞轮,在后端轴颈与飞轮凸缘之间有挡油凸缘与回油螺纹,以阻止机油向后窜漏。
曲轴前端的结构▼曲轴上磨光的表面为轴颈。
曲轴支承在曲轴箱内旋转的轴颈为主轴颈,主轴颈的轴线都在同一条直线上。
偏离主轴颈轴线用以安装连杆的轴颈为连杆轴颈(或称曲柄销),连杆轴颈之间有一定夹角。
连杆轴颈与主轴颈之间加工有润滑油道,如下图所示。
曲轴内部的油道▼将连杆轴颈和主轴颈连接到一起的部分称曲柄(或称曲柄臂),连杆轴颈和曲柄共同将连杆传来的力转变成曲轴的旋转力矩。
轴颈与曲柄之间有过渡圆角,以增加强度,如下图所示。
教学设计(2)曲轴飞轮组的作用和组成是什么?第二章曲轴飞轮组一、曲轴飞轮组(1)组成:曲轴飞轮组件主要由曲轴、飞轮、扭转减振器等组成。
(2)功用:把活塞连杆组传来的气体压力转变为扭矩对外输出。
还用来驱动发动机的配气机构及其他各种辅助装置。
(3)材料:大多采用优质中碳钢或中合金碳钢。
有的采用球墨铸铁。
(4)常用曲拐布置:直列式和V型1、曲轴(1)曲轴的功用是承受连杆传来的力,并将其转变为扭矩,然后通过飞轮输出,另外,还用来驱动发动机的配气机构及其他辅助装置(如发电机、风扇、水泵、转向油泵等)。
(2)曲轴的结构曲轴一般由主轴颈、连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端轴和后端凸缘等组成。
1)曲拐一个连杆轴颈和它两端的曲柄及相邻两个主轴颈构成一个曲拐。
曲拐的数量2)曲轴支承全支承曲轴非全支承曲轴3)平衡重曲拐的对面,补偿活塞和连杆的质量,来平衡曲轴的离心力及其力矩。
曲轴油道4)曲轴前、后端曲轴前、后端结构Q:曲轴后端凸缘安装飞轮的螺栓孔为什么是不均布的?单缸发动机的曲轴只有一个曲柄,多缸直列式发动机曲轴的曲柄数与气缸数相同,V型发动机曲轴的曲柄数等于气缸数的一半。
按照曲轴的主轴颈数,可以把曲轴分为全支承曲轴和非全支承曲轴两种。
直列式发动机的全支承曲轴,其主轴颈总数(包括曲轴前端和后端的主轴颈)比气缸数多一个;V型发动机的全支承曲轴,其主轴颈总数比气缸数的一半多一个。
(3)曲轴轴向定位为阻止车辆行驶时,离合器经常结合与分离和带锥齿轮驱动时施加于曲轴上的轴向力以及在上、下坡行驶或突然加速、减速出现的轴向力作用而有轴向窜动的趋势,曲轴轴向窜动将破坏曲柄连杆机构各零件的正确相对位置,曲轴必须有轴向定位,以保证曲柄连杆机构的正常工作,但也应允许曲轴受热后能自由膨胀。
2、曲轴扭转减振器当发动机工作时,曲轴在周期性变化的转矩作用下,各曲柄之间发生周期性相对扭转的现象称为扭转振动,简称扭振。
为了消减曲轴的扭转振动,现代汽车发动机多在扭转振幅最大的曲轴前端装置扭转减振器。
教学过程(引入新课:)上次课讲到了曲轴飞轮组的结构,由于发动机长期工作,容易使曲轴飞轮组上的各零部件产生不可避免的磨损,如果不加以维护,就会降低曲轴飞轮组零部件的寿命。
本次课主要学习的内容是曲轴飞轮组的检修。
(讲授新课)三、曲轴飞轮组的检修曲轴在高速旋转中,将周期性地承受气体压力、P 复惯性力和离心力的作用,可能导致曲轴的弯曲、扭转、断裂、疲劳破坏和轴颈磨损。
因此,要求曲轴具有足够的刚度、强度。
耐磨性和旋转平稳性。
(一)曲轴的检修1、曲轴的常见损伤曲轴的常见损伤形式有:轴颈磨损、弯扭变形和裂纹等。
(1)轴颈的磨损。
曲轴主轴颈和连杆轴颈的磨损是不均匀的,P 磨损部位有一定的规律性。
(2)主轴颈和连杆轴颈径最大磨损部位相互对应,即各主轴颈的最大磨损靠近连杆轴颈一侧;而连杆轴颈的最大磨损部位在主轴颈一侧。
连杆轴颈的径向不均匀磨损是由于作用在轴颈上的力,沿圆周方向分布不均匀;这些力的合力大部分时间作用在连杆轴颈内侧,方向沿曲柄半径向外,使连杆大头压紧在连杆轴颈内侧,因而连杆轴颈的内侧磨损最大。
主轴颈径向的不均匀磨损,主要是受连杆、连杆轴颈和曲柄离心力的影响,位靠近连杆轴颈一侧的轴颈与轴承间发生的相对磨损较大。
连杆轴颈轴向也呈不均匀磨损。
由于通往连杆轴颈的油道是倾斜的,曲轴旋转时,在离心力的作用下,与油流相背的一侧的轴承间隙形成涡流,使机械杂质积在连杆轴颈的一端而形成磨料磨损,因而加速了这一端轴颈的磨损,使连杆轴颈磨损呈锥形。
此外,连杆弯曲、连杆大头不对称结构等原因,会造成轴颈受力不均匀,使轴颈沿轴向呈不均匀磨损。
实践证明,连杆轴颈的磨损比主轴颈的磨损严重,这主要是由于连杆轴颈的负荷较大、润滑条件较差等原因所造成的。
轴颈表面还可能出现擦伤和烧伤。
擦伤主要是机油不清活,其中较大的机械杂质在轴颈表面划成沟痕。
烧瓦后,轴颈表面会出现严重的擦伤划痕,轴颈表面烧灼后变成蓝色。
曲轴的弯扭变形。
所谓曲轴弯曲是指主轴颈的同轴度误差大于0.05mm。