发动机曲柄连杆机构的原理

  发动机工作时，曲柄连杆机构的工作条件相当恶劣，必须承受高温.高压.高速和化学腐蚀。因此，曲柄连杆机构的材料和结构要求相当高。

  作用于曲柄连杆机构的力具有气体压力和运动部件的质量惯性力。往复惯性力和旋转惯性力通过主轴承和车身传递到发动机支架，这是发动机振动的主要来源。发动机工作是否平稳.安静，与这些力的平衡有很大关系。由于这方面做得很好，一些高端车的振动很小。

  曲柄连杆机构的主要部件可分为三组：.曲轴飞轮组。

  现代汽车发动机车身是发动机的缸体、缸盖和油底壳，这是发动机的支撑和曲柄连杆机构.配气机构和发动机系统主要部件的装配基体。车身一般采用高强度灰铸铁或铝合金铸造。如今，铝合金车身在汽车发动机中的应用越来越普遍。铝合金缸体的优点是重量轻.散热好。

  发动机的支撑部分和支撑材料直接决定了发动机的振动性能，一般通过车身和飞轮壳或变速箱壳上的支撑支撑在车架上。发动机的支撑方式一般有三点支撑和四点支撑。在现代，一些发动机支架采用液压衬套，可以大大降低发动机振动对车身的影响。

  活塞连杆组的主要功能是燃烧气体的压力，通过活塞销将这种力传递给连杆，然后传递给曲轴，并将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。一般分为活塞组和连杆组。

  活塞的主要功能是承受燃烧气体的压力，并通过活塞销将这种力传递给连杆，以促进曲轴旋转。此外，活塞顶部和气缸盖与气缸盖之间.气缸壁一起形成一个燃烧室。活塞是发动机中工作条件严重的部于活塞的气体力和往复惯性力。活塞顶部与高温气体直接接触，使活塞顶部的温度非常高。活塞在侧压作用下沿气缸壁高速滑动。由于润滑条件差，摩擦损失大，磨损严重。现代汽车发动机广泛使用铝合金活塞，无论是汽油发动机还是柴油发动机，只有少数汽车发动机使用铸铁或耐热钢活塞。

  连杆组的功能是将活塞的力传递到曲轴，并将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。连杆组在工作过程中被压缩.拉伸和弯曲等交替载荷，因此连杆体可能会发生弯曲和扭曲。连杆体和连杆盖由优质中碳钢或中碳合金钢模锻或辊锻而成。

  曲轴的功能是活塞.从连杆传递的气体力转化为转矩，用于驱动汽车的传动系统、发动机的配气机构等辅助装置。曲轴在气体力量的周期性变化中.在惯性力和扭矩的共同作用下工作，以承受弯曲和扭转的交变载荷。因此，曲轴应具有足够的抗弯曲性.抗扭转的疲劳强度和刚度;轴颈应具有足够大的承压面和耐磨性;曲轴的质量应尽可能小;应充分润滑每个轴颈。曲轴通常由45引起.40Cr.35Mn2、中碳钢和中碳合金钢模具锻造，轴颈表面经高频淬火或氮化处理，进行精加工。球墨铸铁曲轴广泛应用于现代汽车发动机中。球墨铸铁价格便宜，耐磨性好。轴颈不需要硬化。同时，金属消耗量和机械加工能力较小。为了提高曲轴的疲劳强度，消除应力集中，应对轴颈表面进行喷丸处理，并对圆角进行轧制。

  现代汽车特别注意乘坐的舒适性和噪声水平。因此，必须将导致汽车振动和噪声的发动机不平衡力和不平衡扭矩降至低。曲轴曲柄臂上的平衡重量只能平衡旋转惯性力及其扭矩，而往复惯性力及其扭矩的平衡需要一个特殊的平衡机构。发动机往复惯性力的平衡状态和气缸数量.气缸布置形式和弯曲转弯布置形式与其他因素有关。从理论上讲，直列六缸发动机的振动和平滑度是好的。因此，多年来，梅赛德斯-奔驰和宝马一直在使用直六发动机。

  现代中型和流行的汽车一般采用四冲程直列四缸发动机。平面曲轴四缸发动机的一级往复惯性力、一级往复惯性力矩和二级往复惯性力矩均匀，但二级往复惯性力不平衡。采用双轴平衡机构来平衡二阶往复惯性力。两个平衡轴与曲轴平行，与气缸中心线相等，旋转方向相反，速度相同，是曲轴速度的两倍。两个轴都配备了相同质量的平衡重量，其旋转惯性力相互抵消垂直于气缸中心线方向的力，平行于气缸中心线方向的力合成沿气缸中心线方向的力FjII大小相等，方向相反，所以FjII得到平衡。