发动机曲柄机构的工作原理

发动机的曲柄机构将活塞的往复运动（由于燃料混合物的燃烧能量）转换为曲轴的旋转，反之亦然。 这是一种技术复杂的机制，构成了内燃机的基础。 在本文中，我们将详细考虑 KShM 操作的设备和功能。

创造历史

使用曲柄的第一个证据是在公元 3 世纪的罗马帝国和公元 6 世纪的拜占庭发现的。 一个完美的例子是希拉波利斯的锯木厂，它使用曲轴。 在现在瑞士的罗马城市奥古斯塔劳里卡发现了一个金属曲柄。 无论如何，詹姆斯·帕卡德（James Packard）在 1780 年为这项发明申请了专利，尽管在古代就发现了他的发明的证据。

KShM 的组成部分

KShM 的组件通常分为可移动部分和固定部分。 活动部件包括：

• 活塞和活塞环；
• 连接杆;
• 活塞销；
• 曲轴；
• 飞轮。

KShM 的固定部件用作底座、紧固件和导轨。 这些包括：

• 气缸体
• 气缸盖；
• 曲轴箱；
• 油底壳；
• 紧固件和轴承。

KShM 的固定部件

曲轴箱和油底壳

曲轴箱是发动机的下部，包含曲轴的轴承和油道。 在曲轴箱中，连杆移动，曲轴旋转。 油底壳是发动机油的储存器。

曲轴箱底部在运行期间承受恒定的热负荷和功率负荷。 因此，这部分对强度和刚度有特殊要求。 对于其制造，使用铝或铸铁合金。

曲轴箱安装在气缸体上。 它们共同构成了发动机的框架，即其车身的主要部分。 气缸本身在块中。 发动机缸体的头部安装在顶部。 气缸周围有用于液体冷却的空腔。

气缸的位置和数量

以下类型是目前最常见的：

• 直列四缸或六缸位置；
• 六缸 90° V 位；
• 角度较小的VR形位置；
• 相反的位置（活塞从不同的方向相互靠近）；
• W 位置有 12 个气缸。

在简单的直列式布置中，汽缸和活塞垂直于曲轴布置成一排。 这种方案是最简单最可靠的。

气缸盖

头部用螺柱或螺栓连接到块上。 它从上方用活塞覆盖气缸，形成密封腔 - 燃烧室。 块和头部之间有一个垫圈。 气缸盖还装有气门机构和火花塞。

气瓶

活塞直接在发动机气缸中移动。 它们的大小取决于活塞冲程及其长度。 气缸在不同的压力和高温下运行。 在运行过程中，壁面会受到持续的摩擦和高达 2500°C 的温度。对气缸的材料和加工也提出了特殊要求。 它们由铸铁、钢或铝合金制成。 零件的表面不仅要耐用，而且要易于加工。

外部工作表面称为镜子。 它经过镀铬和抛光至镜面效果，以最大限度地减少在有限润滑条件下的摩擦。 气缸与块一起铸造或制成可拆卸套筒的形式。

KShM的可动部件

活塞

由于空气燃料混合物的燃烧，气缸内的活塞运动。 产生作用在活塞顶上的压力。 在不同类型的发动机中，它的形状可能不同。 在汽油发动机中，底部最初是平的，然后他们开始使用带有凹槽的凹形结构用于阀门。 在柴油发动机中，空气在燃烧室中被预压缩，而不是燃料。 因此，活塞顶也呈凹形，是燃烧室的一部分。

底部的形状对于为空气-燃料混合物的燃烧产生正确的火焰非常重要。

活塞的其余部分称为裙部。 这是一种在气缸内移动的导轨。 活塞或裙部的下部以这样一种方式制成，即它在运动过程中不会与连杆接触。

在活塞的侧面有用于活塞环的凹槽或凹槽。 顶部有两个或三个压缩环。 它们是产生压缩所必需的，也就是说，它们可以防止气体在气缸壁和活塞之间渗透。 环被压在镜子上，减少了间隙。 底部有一个用于刮油环的凹槽。 它旨在去除气缸壁上的多余机油，使其不会进入燃烧室。

活塞环，尤其是压缩环，在恒定负载和高温下运行。 对于它们的生产，使用了高强度材料，例如涂有多孔铬的合金铸铁。

活塞销和连杆

连杆通过活塞销连接到活塞上。 它是一个实心或中空的圆柱形零件。 销安装在活塞的孔中和连杆的上头中。

有两种类型的附件：

• 固定配合；
• 与浮动着陆。

最流行的是所谓的“浮动手指”。 锁定环用于固定。 Fixed 采用过盈配合安装。 通常使用热配合。

连杆又将曲轴连接到活塞并产生旋转运动。 在这种情况下，连杆的往复运动描述了数字八。 它由几个元素组成：

• 杆或底座；
• 活塞头（上）；
• 曲柄头（下）。

将青铜衬套压入活塞头以减少摩擦并润滑配合部件。 曲柄头是可折叠的，以确保机构的组装。 零件彼此完美匹配，并用螺栓和锁紧螺母固定。 安装连杆轴承以减少摩擦。 它们以两个带锁的钢衬里的形式制成。 通过油槽供油。 轴承精确适应接头尺寸。

与普遍的看法相反，衬套无法转动不是由于锁定，而是由于其外表面与连杆头之间的摩擦力。 因此，在装配过程中不能润滑套筒轴承的外部。

曲轴

曲轴在设计和生产方面都是一个复杂的零件。 它承受扭矩、压力和其他负载，因此由高强度钢或铸铁制成。 曲轴将来自活塞的旋转传递到变速器和其他车辆部件（例如驱动皮带轮）。

曲轴由几个主要部件组成：

• 土著脖子;
• 连杆颈；
• 配重；
• 脸颊
• 小腿；
• 飞轮法兰。

曲轴的设计很大程度上取决于发动机的气缸数。 在简单的四缸直列发动机中，曲轴上有四个连杆轴颈，带有活塞的连杆安装在轴颈上。 五个主轴颈位于轴的中心轴线上。 它们安装在滑动轴承（衬套）上的气缸体或曲轴箱的轴承中。 主轴颈用螺栓盖从上方封闭。 该连接形成U形。

用于安装轴承轴颈的特殊加工支点称为 床.

主颈部和连杆颈部由所谓的颊板连接。 配重可抑制过度振动并确保曲轴平稳运动。

曲轴轴颈经过热处理和抛光，具有高强度和精确配合。 曲轴也非常精确地平衡和居中，以均匀分布作用在其上的所有力。 在根颈的中心区域，在支撑的侧面，安装了持久的半环。 它们是补偿轴向运动所必需的。

正时齿轮和发动机附件驱动皮带轮连接到曲轴柄上。

飞轮

在轴的背面有一个法兰，飞轮连接到该法兰上。 这是一个铸铁零件，是一个巨大的圆盘。 由于其质量，飞轮产生了曲轴运转所需的惯性，并且还为变速器提供了均匀的扭矩传递。 在飞轮的轮缘上有一个齿圈（表冠），用于与起动机连接。 当发动机启动时，该飞轮转动曲轴并驱动活塞。

曲轴的曲柄机构、设计和形状多年来一直保持不变。 通常，只进行微小的结构变化以减轻重量、惯性和摩擦。