發動機曲柄連桿機構的原理

  發動機工作時，曲柄連桿機構的工作條件相當惡劣，必須承受高溫.高壓.高速和化學腐蝕。因此，曲柄連桿機構的材料和結構要求相當高。

  作用于曲柄連桿機構的力具有氣體壓力和運動部件的質量慣性力。往復慣性力和旋轉慣性力通過主軸承和車身傳遞到發動機支架，這是發動機振動的主要來源。發動機工作是否平穩.安靜，與這些力的平衡有很大關系。由于這方面做得很好，一些高端車的振動很小。

  曲柄連桿機構的主要部件可分為三組：.曲軸飛輪組。

  現代汽車發動機車身是發動機的缸體、缸蓋和油底殼，這是發動機的支撐和曲柄連桿機構.配氣機構和發動機系統主要部件的裝配基體。車身一般采用高強度灰鑄鐵或鋁合金鑄造。如今，鋁合金車身在汽車發動機中的應用越來越普遍。鋁合金缸體的優點是重量輕.散熱好。

  發動機的支撐部分和支撐材料直接決定了發動機的振動性能，一般通過車身和飛輪殼或變速箱殼上的支撐支撐在車架上。發動機的支撐方式一般有三點支撐和四點支撐。在現代，一些發動機支架采用液壓襯套，可以大大降低發動機振動對車身的影響。

  活塞連桿組的主要功能是燃燒氣體的壓力，通過活塞銷將這種力傳遞給連桿，然后傳遞給曲軸，并將活塞的往復運動轉化為曲軸的旋轉運動。一般分為活塞組和連桿組。

  活塞的主要功能是承受燃燒氣體的壓力，并通過活塞銷將這種力傳遞給連桿，以促進曲軸旋轉。此外，活塞頂部和氣缸蓋與氣缸蓋之間.氣缸壁一起形成一個燃燒室。活塞是發動機中工作條件嚴重的部于活塞的氣體力和往復慣性力。活塞頂部與高溫氣體直接接觸，使活塞頂部的溫度非常高。活塞在側壓作用下沿氣缸壁高速滑動。由于潤滑條件差，摩擦損失大，磨損嚴重。現代汽車發動機廣泛使用鋁合金活塞，無論是汽油發動機還是柴油發動機，只有少數汽車發動機使用鑄鐵或耐熱鋼活塞。

  連桿組的功能是將活塞的力傳遞到曲軸，并將活塞的往復運動轉化為曲軸的旋轉運動。連桿組在工作過程中被壓縮.拉伸和彎曲等交替載荷，因此連桿體可能會發生彎曲和扭曲。連桿體和連桿蓋由優質中碳鋼或中碳合金鋼模鍛或輥鍛而成。

  曲軸的功能是活塞.從連桿傳遞的氣體力轉化為轉矩，用于驅動汽車的傳動系統、發動機的配氣機構等輔助裝置。曲軸在氣體力量的周期性變化中.在慣性力和扭矩的共同作用下工作，以承受彎曲和扭轉的交變載荷。因此，曲軸應具有足夠的抗彎曲性.抗扭轉的疲勞強度和剛度;軸頸應具有足夠大的承壓面和耐磨性;曲軸的質量應盡可能小;應充分潤滑每個軸頸。曲軸通常由45引起.40Cr.35Mn2、中碳鋼和中碳合金鋼模具鍛造，軸頸表面經高頻淬火或氮化處理，進行精加工。球墨鑄鐵曲軸廣泛應用于現代汽車發動機中。球墨鑄鐵價格便宜，耐磨性好。軸頸不需要硬化。同時，金屬消耗量和機械加工能力較小。為了提高曲軸的疲勞強度，消除應力集中，應對軸頸表面進行噴丸處理，并對圓角進行軋制。

  現代汽車特別注意乘坐的舒適性和噪聲水平。因此，必須將導致汽車振動和噪聲的發動機不平衡力和不平衡扭矩降至低。曲軸曲柄臂上的平衡重量只能平衡旋轉慣性力及其扭矩，而往復慣性力及其扭矩的平衡需要一個特殊的平衡機構。發動機往復慣性力的平衡狀態和氣缸數量.氣缸布置形式和彎曲轉彎布置形式與其他因素有關。從理論上講，直列六缸發動機的振動和平滑度是好的。因此，多年來，梅賽德斯-奔馳和寶馬一直在使用直六發動機。

  現代中型和流行的汽車一般采用四沖程直列四缸發動機。平面曲軸四缸發動機的一級往復慣性力、一級往復慣性力矩和二級往復慣性力矩均勻，但二級往復慣性力不平衡。采用雙軸平衡機構來平衡二階往復慣性力。兩個平衡軸與曲軸平行，與氣缸中心線相等，旋轉方向相反，速度相同，是曲軸速度的兩倍。兩個軸都配備了相同質量的平衡重量，其旋轉慣性力相互抵消垂直于氣缸中心線方向的力，平行于氣缸中心線方向的力合成沿氣缸中心線方向的力FjII大小相等，方向相反，所以FjII得到平衡。