一、曲轴
曲轴是发动机中最重要的机件之一,其功用是承受活塞连杆组传来的气体压力转变为曲轴的转矩并对外输出,另外,曲轴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、动力转向泵、平衡轴机构等)
曲轴飞轮组
1-皮带轮;2-曲轴正时齿形带轮;3-曲轴链轮;4-曲轴;5-曲轴主轴承(上);6-飞轮;
7-转速传感器信号发生器;8、11-止推垫;9-曲轴主轴承(下);10-曲轴主轴承盖
曲轴工作时,要承受周期性变化的气体压力、往复的惯性力和离心力、以及它们高速运转下的转矩和弯矩,易发生弯曲和扭转变形,因此,曲轴应有足够的强度和刚度,良好的耐磨性和良好的平衡。曲轴一般由中碳合金钢煅制而成,轴颈表面经高频淬火或氮化处理。上海桑塔纳发动机曲轴采用优质中碳钢模锻而成。奥迪JW型和玉柴YC6105QC型发动机采用了价格便宜、耐磨性好的高强度稀土球墨铸铁铸造而成。
1.曲轴的结构
如图所示,曲轴一般由前端、主轴颈、曲柄、平衡重、连杆轴颈和后端组成。由一个连杆轴颈和它左右主轴颈组成一个曲拐。曲轴的曲拐数取决于汽缸的数目和排列方式。单缸发动机的曲轴只有一个曲拐;直列式发动机曲轴的曲拐数等于汽缸数;V型发动机曲轴的曲拐数等于汽缸数的一半。
在曲轴的前端轴上安装有皮带轮、正时齿轮等,用于驱动水泵、配气机构等。曲轴的主轴颈安装在汽缸体主轴承座内,用于支撑曲轴。连杆轴颈用于安装连杆,曲柄连接主轴颈与连杆轴颈,为了平衡曲轴旋转时的离心力,在曲轴上设有平衡块。在曲轴的后端设有连接凸缘,通过螺栓将飞轮连接到曲轴上。为润滑连杆轴颈,从主轴颈向连杆轴颈钻有润滑油道。
整体式曲轴结构简单、质量轻、工作可靠,一般采用滑动轴承,为中、小型发动机所广泛使用。
2.曲拐的布置原则
曲轴的形状和各曲拐的相对位置主要取决于汽缸数、汽缸的排列形式和各缸的工作顺序。在安排发动机工作顺序时应尽量遵循如下规则:
使连续作功的两缸尽可能相距远些,以减轻主轴承的负荷,避免在进气过程中发生相连两气门同时开启,出现“抢气”现象,影响发动机的充气效率。
曲轴的结构
(1)各汽缸的作功间隔角应该相等,以利于发动机运转平稳。在发动机完成一个工作循环的曲轴转角内,每个汽缸都应作功一次。对于汽缸数为i的四冲程发动机而言,作功间隔角为720°/i。即曲轴每转720°/i就应有一个缸作功,以保证发动机运转平稳。
(2)如果是V型发动机,则左右两列汽缸应交替作功。
3.常见的多缸发动机曲拐布置形式与工作顺序
(1)直列四冲程发动机曲轴曲拐的布置
直列四缸四冲程发动机作功间隔角是720°/4=180°,四个曲拐布置在同一个平面内,发动机工作顺序(或点火顺序)为1-3-4-2或1-2-4-3两种,其工作循环
直列四缸四冲程发动机的曲拐布置简图
直列六缸四冲程发动机的曲拐布置简图
V型排列八缸发动机的曲拐布置简图
止推装置常用的有单面制有减磨合金层的半圆形的止推垫、带有翻边的曲轴主轴承和圆形的止推环有三种形式。图 一种在曲轴中部利用止推垫限位的止推装置,止推垫是一个外侧有减摩合金层的半环状钢片,装在机体或主轴承盖的槽内,为防止止推垫的转动,止推垫上有凸起卡在槽内,止推垫有的使用4片,组成两个正圆限位,也有的使用2片限位,在使用这种止推垫时应注意,有减磨合金的一面应朝向曲轴。
曲轴的轴向定位
如图所示为一种带有翻边的曲轴主轴承,这种轴承不但在与曲轴接触的圆柱面上涂有减磨合金,在朝向曲轴的翻边上也有减摩层。将该轴承放在曲轴的某一主轴承孔内,依靠翻边限制曲轴的轴向位移。
带有翻边的曲轴主轴承
当止推装置放在曲轴第一主轴颈(曲轴自由端)上时,可采用两个带有减摩合金层的止推环的形式。因为它可从曲轴端部直接套入主轴颈上。为防止止推环转动,止推环上有止转销孔与主轴承盖上的止转销相配合。安装止推环时钢背应面向机体与轴承盖。
主要由曲轴、飞轮,正时齿轮,油封,曲轴带轮等组成
曲轴飞轮组的组成包括:曲轴、飞轮、轴瓦、挡油盘、带轮、扭转减震器等。曲轴是发动机内的重要部件,是发动机的动力输出轴,曲轴与连杆连接在一起。汽车发动机内有连杆,连杆的小头是用来固定活塞的,连杆的大头是用来连接曲轴的。曲轴和连杆可以将活塞的上下运动转换成旋转运动,曲轴与飞轮连接在一起,飞轮与变速箱连接在一起。动力从曲轴输出然后输入到变速箱,最后经过传动轴和半轴传输到车轮上。发动机的飞轮外面有齿圈,这个齿圈是用来连接起动机的齿轮的,只有这样才可以启动发动机,飞轮还可以提高发动机的运转平顺性,并且还可以抑制发动机的抖动。
曲轴飞轮组
曲轴飞轮组主要由曲轴、飞轮和附件组成,如图 2-24 所示。
1、曲轴
(1)功用 把活塞连杆组传来的气体作用力转变为力矩,用来驱动配气机构及其他各种辅助装置。
(2)组成 主要由曲轴的前端、若干个曲拐和曲轴的后端(功率输出端)三部分组成。由轴一般采用优质中碳钢或中碳合金钢锻制,轴颈表面经表面淬火或渗氮处理。
① 曲轴前端装有驱动凸轮轴的正时齿轮、驱动风扇、水泵的传动带轮及起动爪等。
② 曲轴颈是曲轴的支承点和旋转轴线。曲轴臂起着连接主轴颈和连杆轴颈的作用。曲轴的平衡重用来平衡由旋转形成的惯性力。
③曲轴后端有安装飞轮用的凸缘。
④ 轴向限位和油封。为了限制曲轴的轴向移动,防止曲轴因受到离合器施加于飞轮的轴向力及其他力的作用,而产生轴向窜动,破坏曲轴连杆机构各零件的相对位置,用推力片加以限制,即为轴向定位装置。为了防止机油沿曲轴轴颈外漏,在曲轴前端、后端装有挡油盘、油封及回油螺纹等油封装置。
2.飞轮
(1)作用 将在做功行程中输入曲轴的一部分动能储存起来,用以在其他行程中克服阻力,带动曲柄连杆机构经过上下止点,保证曲轴的旋转角速度和输出转矩尽可能均匀,并使发动机有可能克服短时间的超载荷。此外,在结构上飞轮往往是传动系统中摩擦离合器的驱动件。
(2)构造 飞轮是由铸铁制成的圆盘,外缘上压有齿环,可与起动机的驱动齿轮啮合,供起动发动机用,安装在曲轴后端。飞轮上通常刻有点火正时记号,以便检验和调整点火时间及气门间隙。多缸发动机的飞轮与曲轴一起进行动平衡校验,拆装时为保证它们的平衡状态不受破坏,飞轮与曲轴之间有定位销或不对称螺栓定位。