连杆结构怎么讲给小朋友

第二章 平面连杆机构

案例导入：通过雷达天线、汽车雨刮器、搅拌机等实际应用的机构分析引入四杆机构的概念，介绍四杆机构的组成、基本形式和工作特性。

第一节 铰链四杆机构

一、铰链四杆机构的组成和基本形式

1.铰链四杆机构的组成

如图1-14所示，铰链四杆机构是由转动副将各构件的头尾联接起的封闭四杆系统，并使其中一个构件固定而组成。被固定件4称为机架，与机架直接铰接的两个构件1和3称为连架杆，不直接与机架铰接的构件2称为连杆。连架杆如果能作整圈运动就称为曲柄，否则就称为摇杆。

2.铰链四杆机构的类型

铰链四杆机构根据其两个连架杆的运动形式的不同，可以分为曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构三种基本形式。

(1)曲柄摇杆机构。在铰链四杆机构中，如果有一个连架杆做循环的整周运动而另一连架杆作摇动，则该机构称为曲柄摇杆机构。如图2-1所示曲柄摇杆机构，是雷达天线调整机构的原理图，机构由构件AB、BC、固连有天线的CD及机架DA组成，构件AB可作整圈的转动，成曲柄；天线3作为机构的另一连架杆可作一定范围的摆动，成摇杆；随着曲柄的缓缓转动，天线仰角得到改变。如图2-2所示汽车刮雨器，随着电动机带着曲柄AB转动，刮雨胶与摇杆CD一起摆动，完成刮雨功能。如图2-3所示搅拌器，随电动机带曲柄AB转动，搅拌爪与连杆一起作往复的摆动，爪端点E作轨迹为椭圆的运动，实现搅拌功能。

(2)双曲柄机构。在铰链四杆机构中，两个连架杆均能做整周的运动，则该机构称为双曲柄机构。如图2-4所示惯性筛的工作机构原理，是双曲柄机构的应用实例。由于从动曲柄3与主动曲柄1的长度不同，故当主动曲柄1匀速回转一周时，从动曲柄3作变速回转一周，机构利用这一特点使筛子6作加速往复运动，提高了工作性能。当两曲柄的长度相等且平行布置时，成了平行双曲柄机构，如图2-5a）所示为正平行双曲柄机构，其特点是两曲柄转向相同和转速相等及连杆作平动，因而应用广泛。火车驱动轮联动机构利用了同向等速的特点；路灯检修车的载人升斗利用了平动的特点，如图2-6a、b)所示。如图2-5b)为逆平行双曲柄机构，具有两曲柄反向不等速的特点，车门的启闭机构利用了两曲柄反向转动的特点，如图2-6c)所示。

(3)双摇杆机构。两根连架杆均只能在不足一周的范围内运动的铰链四杆机构称为双摇杆机构。如图2-7所示为港口用起重机吊臂结构原理。其中，ABCD构成双摇杆机构，AD为机架，在主动摇杆AB的驱动下，随着机构的运动连杆BC的外伸端点M获得近似直线的水平运动，使吊重Q能作水平移动而大大节省了移动吊重所需要的功率。图2-8所示为电风扇摇头机构原理，电动机外壳作为其中的一根摇杆AB，蜗轮作为连杆BC，构成双摇杆机构ABCD。蜗杆随扇叶同轴转动，带动BC作为主动件绕C点摆动，使摇杆AB带电动机及扇叶一起摆动，实现一台电动机同时驱动扇叶和摇头机构。图2-9所示的汽车偏转车轮转向机构采用了等腰梯形双摇杆机构。该机构的两根摇杆AB、CD是等长的，适当选择两摇杆的长度，可以使汽车在转弯时两转向轮轴线近似相交于其它两轮轴线延长线某点P，汽车整车绕瞬时中心P点转动，获得各轮子相对于地面作近似的纯滚动，以减少转弯时轮胎的磨损。

二、铰链四杆机构中曲柄存在的条件

1.铰链四杆机构中曲柄存在的条件

铰链四杆机构的三种基本类型的区别在于机构中是否存在曲柄，存在几个曲柄。机构中是否存在曲柄与各构件相对尺寸的大小以及哪个构件作机架有关。可以证明，铰链四杆机构中存在曲柄的条件为：

条件一：最短杆与最长杆长度之和不大于其余两杆长度之和。

条件二：连架杆或机架中最少有一根是最短杆。

2.铰链四杆机构基本类型的判别准则

(1)满足条件一但不满足条件二的是双摇杆机构；

(2)满足条件一而且以最短杆作机架的是双曲柄机构；

(3)满足条件一而且最短杆为连架杆的是曲柄摇杆机构

(4)不满足条件一是双摇杆机构。

【实训例2-1】 铰链四杆机构ABCD如图2-10所示。请根据基本类型判别准则，说明机构分别以AB、BC、CD、AD各杆为机架时属于何种机构。

解：经测量得各杆长度标于图2-10，分析题目给出铰链四杆机构知，最短杆为AD = 20，最长杆为CD = 55，其余两杆AB = 30、BC = 50。

因为 AD＋CD = 20＋55 = 75

AB＋BC = 30＋50 = 80 ＞ Lmin＋Lmax

故满足曲柄存在的第一个条件。

1)以AB或CD为机架时，即最短杆AD成连架杆，故为曲柄摇杆机构；

2)以BC为机架时，即最短杆成连杆，故机构为双摇杆机构；

3)以AD为机架时，即以最短杆为机架，机构为双曲柄机构。

第二节 平面四杆机构的其它形式

一、曲柄滑块机构

在图2-11a）所示的铰链四杆机构ABCD中，如果要求C点运动轨迹的曲率半径较大甚至是C点作直线运动，则摇杆CD的长度就特别长，甚至是无穷大，这显然给布置和制造带来困难或不可能。为此，在实际应用中只是根据需要制作一个导路，C点做成一个与连杆铰接的滑块并使之沿导路运动即可，不再专门做出CD杆。这种含有移动副的四杆机构称为滑块四杆机构，当滑块运动的轨迹为曲线时称为曲线滑块机构，当滑块运动的轨迹为直线时称为直线滑块机构。直线滑块机构可分为两种情况：如图2-11b）所示为偏置曲柄滑块机构，导路与曲柄转动中心有一个偏距e；当e = 0即导路通过曲柄转动中心时，称为对心曲柄滑块机构，如图2-11c）所示。由于对心曲柄滑块机构结构简单，受力情况好，故在实际生产中得到广泛应用。因此，今后如果没有特别说明，所提的曲柄滑块机构即意指对心曲柄滑块机构。

应该指出，滑块的运动轨迹不仅局限于圆弧和直线，还可以是任意曲线，甚至可以是多种曲线的组合，这就远远超出了铰链四杆机构简单演化的范畴，也使曲柄滑块机构的应用更加灵活、广泛。

图2-12所示为曲柄滑块机构的应用。图2-12a）所示为应用于内燃机、空压机、蒸汽机的活塞－连杆－曲柄机构，其中活塞相当于滑块。图2-12b）所示为用于自动送料装置的曲柄滑块机构，曲柄每转一圈活塞送出一个工件。当需要将曲柄做得较短时结构上就难以实现，通常采用图2-12c)所示的偏心轮机构，其偏心圆盘的偏心距e就是曲柄的长度。这种结构减少了曲柄的驱动力，增大了转动副的尺寸，提高了曲柄的强度和刚度，广泛应用于冲压机床、破碎机等承受较大冲击载荷的机械中。

二、导杆机构

在对心曲柄滑块机构中，导路是固定不动的，如果将导路做成导杆4铰接于A点，使之能够绕A点转动，并使AB杆固定，就变成了导杆机构，如图2-13所示。当AB＜BC时，导杆能够作整周的回转，称旋转导杆机构，如图2-13a＝所示。当AB＞BC时导杆4只能作不足一周的回转，称摆动导杆机构，如图2-13b)所示。

导杆机构具有很好的传力性，在插床、刨床等要求传递重载的场合得到应用。如图2-14a)所示为插床的工作机构，如图2-14b)所示为牛头刨床的工作机构。

三、摇块机构和定块机构

在对心曲柄滑块机构中，将与滑块铰接的构件固定成机架，使滑块只能摇摆不能移动，就成为摇块机构，如图2-15a)所示。摇块机构在液压与气压传动系统中得到广泛应用，如图2-15b)所示为摇块机构在自卸货车上的应用，以车架为机架AC，液压缸筒3与车架铰接于C点成摇块，主动件活塞及活塞杆2可沿缸筒中心线往复移动成导路，带动车箱1绕A点摆动实现卸料或复位。将对心曲柄滑块机构中的滑块固定为机架，就成了定块机构，如图2-16a)所示。图2-16b)为定块机构在手动唧筒上的应用，用手上下扳动主动件1，使作为导路的活塞及活塞杆4沿唧筒中心线往复移动，实现唧水或唧油。表2-1给出了铰链四杆机构及其演化的主要型式对比。

第三节 平面四杆机构的工作特性

一、运动特性

在图2-17所示的曲柄摇杆机构中，设曲柄AB为主动件。曲柄在旋转过程中每周有两次与连杆重叠，如图2-17中的B1AC1和AB2C2两位置。这时的摇杆位置C1D和C2D称为极限位置，简称极位。C1D与C2D的夹角 称为最大摆角。曲柄处于两极位AB1和AB2的夹角锐角θ称为极位夹角。设曲柄以等角速度ω1顺时针转动，从AB1转到AB2和从AB2到AB1所经过的角度为（π＋θ）和（π－θ），所需的时间为t1和t2 ，相应的摇杆上C点经过的路线为C1C2弧和C2C1弧，C点的线速度为v1和v2 ，显然有t1＞t2 ，v1＜v2 。这种返回速度大于推进速度的现象称为急回特性，通常用v1与v2的比值K来描述急回特性，K称为行程速比系数，即

K=(2-1)

或有 (2-2)

可见，θ越大K值就越大，急回特性就越明显。在机械设计时可根据需要先设定K值，然后算出θ值，再由此计算得各构件的长度尺寸。

急回特性在实际应用中广泛用于单向工作的场合，使空回程所花的非生产时间缩短以提高生产率。例如牛头刨床滑枕的运动。

二、传力特性

1.压力角和传动角

在工程应用中连杆机构除了要满足运动要求外，还应具有良好的传力性能，以减小结构尺寸和提高机械效率。下面在不计重力、惯性力和摩擦作用的前提下，分析曲柄摇杆机构的传力特性。如图2-18所示，主动曲柄的动力通过连杆作用于摇杆上的C点，驱动力F必然沿BC方向，将F分解为切线方向和径向方向两个分力Ft和Fr ，切向分力Ft与C点的运动方向vc同向。由图知

Ft = F 或 Ft = F

Fr = F 或 Fr = F

α角是Ft与F的夹角，称为机构的压力角，即驱动力F与C点的运动方向的夹角。α随机构的不同位置有不同的值。它表明了在驱动力F不变时，推动摇杆摆动的有效分力Ft的变化规律，α越小Ft就越大。

压力角α的余角γ是连杆与摇杆所夹锐角，称为传动角。由于γ更便于观察，所以通常用来检验机构的传力性能。传动角γ随机构的不断运动而相应变化，为保证机构有较好的传力性能，应控制机构的最小传动角γmin。一般可取γmin≥40°，重载高速场合取γmin≥50°。曲柄摇杆机构的最小传动角出现在曲柄与机架共线的两个位置之一，如图2-18所示的B1点或B2点位置。

偏置曲柄滑块机构，以曲柄为主动件，滑块为工作件，传动角γ为连杆与导路垂线所夹锐角，如图2-19所示。最小传动角γmin出现在曲柄垂直于导路时的位置，并且位于与偏距方向相反一侧。对于对心曲柄滑块机构，即偏距e = 0 的情况，显然其最小传动角γmin出现在曲柄垂直于导路时的位置。

对以曲柄为主动件的摆动导杆机构，因为滑块对导杆的作用力始终垂直于导杆，其传动角γ恒为90°，即γ = γmin = γmax =90°,表明导杆机构具有最好的传力性能。

2.止点

从Ft = F cosα知，当压力角α = 90°时，对从动件的作用力或力矩为零，此时连杆不能驱动从动件工作。机构处在这种位置称为止点，又称死点。如图2-20a)所示的曲柄摇杆机构，当从动曲柄AB与连杆BC共线时，出现压力角α = 90°，传动角γ = 0。如图2-20b)所示的曲柄滑块机构，如果以滑块作主动，则当从动曲柄AB与连杆BC共线时，外力F无法推动从动曲柄转动。机构处于止点位置，一方面驱动力作用降为零，从动件要依靠惯性越过止点；另一方面是方向不定，可能因偶然外力的影响造成反转。

四杆机构是否存在止点，取决于从动件是否与连杆共线。例如上述图2-20a)所示的曲柄摇杆机构，如果改摇杆主动为曲柄主动，则摇杆为从动件，因连杆BC与摇杆CD不存在共线的位置，故不存在止点。又例如前述图2-20b)所示的曲柄滑块机构，如果改曲柄为主动，就不存在止点。

止点的存在对机构运动是不利的，应尽量避免出现止点。当无法避免出现止点时，一般可以采用加大从动件惯性的方法，靠惯性帮助通过止点。例如内燃机曲轴上的飞轮。也可以采用机构错位排列的方法，靠两组机构止点位置差的作用通过各自的止点。

在实际工程应用中，有许多场合是利用止点位置来实现一定工作要求的。如图2-21a）所示为一种快速夹具，要求夹紧工件后夹紧反力不能自动松开夹具，所以将夹头构件1看成主动件，当连杆2和从动件3共线时，机构处于止点，夹紧反力N对摇杆3的作用力矩为零。这样，无论N有多大，也无法推动摇杆3而松开夹具。当我们用手搬动连杆2的延长部分时，因主动件的转换破坏了止点位置而轻易地松开工件。如图2-21b)所示为飞机起落架处于放下机轮的位置，地面反力作用于机轮上使AB件为主动件，从动件CD与连杆BC成一直线，机构处于止点，只要用很小的锁紧力作用于CD杆即可有效地保持着支撑状态。当飞机升空离地要收起机轮时，只要用较小力量推动CD，因主动件改为CD破坏了止点位置而轻易地收起机轮。此外，还有汽车发动机盖、折叠椅等。

第四节 平面四杆机构运动设计简介

四杆机构的设计方法有图解法、试验法、解析法三种。本节仅介绍图解法。

一、按给定的连杆长度和位置设计平面四杆机构

1.按连杆的预定位置设计四杆机构

【例2-2】 已知连杆BC的长度和依次占据的三个位置B1C1、B2C2、B3C3 ，如图2-22所示。求确定满足上述条件的铰链四杆机构的其它各杆件的长度和位置。

解：显然B点的运动轨迹是由B1、B2、B3三点所确定的圆弧，C点的运动轨迹是由C1、C2、C3三点所确定的圆弧，分别找出这两段圆弧的圆心A和D，也就完成了本四杆机构的设计。因为此时机架AD已定，连架杆CD和AB也已定。具体作法如下：

(1)确定比例尺，画出给定连杆的三个位置。实际机构往往要通过缩小或放大比例后才便于作图设计，应根据实际情况选择适当的比例尺 ，见式（1-1）。

(2)连结B1B2、B2B3 ，分别作直线段B1B2和B2B3的垂直平分线b12和b23（图中细实线），此两垂直平分线的交点A即为所求B1、B2、B3三点所确定圆弧的圆心。

(3)连结C1C2、C2C3，分别作直线段C1C2和C2C3的垂直平分线c12、c23（图中细实线）交于点D，即为所求C1、C2、C3三点所确定圆弧的圆心。

(4)以A点和D点作为连架铰链中心，分别连结AB3、B3C3、C3D（图中粗实线）即得所求四杆机构。从图中量得各杆的长度再乘以比例尺，就得到实际结构长度尺寸。

在实际工程中，有时只对连杆的两个极限位置提出要求。这样一来，要设计满足条件的四杆机构就会有很多种结果，这时应该根据实际情况提出附加条件。

【实训例2-3】 如图2-23所示的加热炉门启闭机构，图中Ⅰ为炉门关闭位置，使用要求在完全开启后门背朝上水平放置并略低于炉口下沿，见图中Ⅱ位置。

解：把炉门当作连杆BC，已知的两个位置B1C1和B2C2 ，B和C已成为两个铰点，分别作直线段B1B2、C1C2的平分线得b12和c12 ，另外两铰点A和D就在这两根平分线上。为确定A、D的位置，根据实际安装需要，希望A、D两铰链均安装在炉的正壁面上即图中yy位置，yy直线分别与b12、c12相交点A和D即为所求。

二、按给定的行程速比系数设计四杆机构

设计具有急回特性的四杆机构，一般是根据运动要求选定行程速比系数，然后根据机构极位的几何特点，结合其他辅助条件进行设计。

【实训例2-4】 已知行程速比系数K，摇杆长度lCD，最大摆角 ，请用图解法设计此曲柄摇杆机构。

解：设计过程如图2-24所示，具体步骤：

(1)由速比系数K计算极位角θ。由式（2-2）知

(2)选择合适的比例尺，作图求摇杆的极限位置。取摇杆长度lCD除以比例尺 得图中摇杆长CD，以CD为半径、任定点D为圆心、任定点C1为起点做弧C，使弧C所对应的圆心角等于或大于最大摆角 ，连接D点和C1点的线段C1D为摇杆的一个极限位置，过D点作与C1D夹角等于最大摆角 的射线交圆弧于C2点得摇杆的另一个极限位置C2D。

(3)求曲柄铰链中心。过C1点在D点同侧作C1C2的垂线H，过C2点作与D点同侧与直线段C1C2夹角为（900－θ）的直线J交直线H于点P，连接C2P，在直线段C2P上截取C2P/2得点O，以O点为圆点、OP为半径，画圆K ，在C1C2弧段以外在K上任取一点A为铰链中心。

(4)求曲柄和连杆的铰链中心。连接A、C2点得直线段AC2为曲柄与连杆长度之和，以A点为圆心、AC1为半径作弧交AC2于点E，可以证明曲柄长度AB = C2E/2，于是以A点为圆心、C2E/2为半径画弧交AC2于点B2为曲柄与连杆的铰接中心。

(5)计算各杆的实际长度。分别量取图中AB2、AD、B2C2的长度，计算得：

曲柄长 lAB = AB2，连杆长 lBC = B2C2 ，机架长 lAD = AD。

习题二

2-1 铰链四杆机构按运动形式可分为哪三种类型？各有什么特点？试举出它们的应用实例。

2-2 铰链四杆机构中曲柄存在的条件是什么？

2-3 机构的急回特性有何作用？判断四杆机构有无急回特性的根据是什么？

2-4 题图所示的铰链四杆机构中，各构件的长度已知，问分别以a、b、c、d为机架时，各得什么类型的机构？

2-5 标注出各机构在题图所示位置的压力角和传动角。

实训二 设计平面四杆机构

1.实训目的

掌握平面四杆机构的图解设计方法，初步了解和掌握计算机辅助设计在平面四杆机构设计中的应用。

2.实训内容和要求

（1）设计一铰链四杆机构，已知摇杆长LC D = 0.12m , 摆角 ＝45°，机架长LAD = 0.10m，行程速比系数K=1.4，试用图解法求曲柄和连杆的长度。

（2）使用图解法设计一摆动导杆机构。已知行程速比系数K=1.5，机架长LAD=0.18m。

可自选一题目，采用计算机辅助设计（用AutoCAD图解设计）。

3.实训过程。参考实训例2-4。

4. 采用AutoCAD图解设计的实训步骤

按照自选好的题目初步构思、拟定作图步骤，然后上机操作：①进入AutoCAD工作界面；②按作图步骤作图；③利用查询功能测出设计结果；④保存设计结果。

内燃机曲柄连杆机构的研究现状，三大组成部分还是没有变（1）机体组：气缸体、气缸垫、气缸盖、曲轴箱及油底壳

（2）活塞连杆组：活塞、活塞环、活塞销、连杆

（3）曲轴飞轮组：曲轴飞轮。现在还是应用于内燃机领域，象五大机构两大系统或者六大机构两大系统这样的差别没什么实际意义。希望能够帮助到你。

靠性成为发动机设计中的技术难点。

活塞连杆组与曲轴飞轮组作为其重要组成部分，它们的合理设计与否直接关系到发动机的动力性能、经济性能、排放性能及工作的可靠性、持久性。随着内燃机的高功率、高速化，人们对其性能指标的要求越来越高，要求在高速运行的条件下仍能够平稳、可靠地工作，因而在设计时对这些机构提出了更高的要求。连杆、活塞与曲轴的设计是这些机构的核心部分。而，这样改有很大很大的好处，比如，经济实惠，效率更高，损坏率降低，等等。

主要作用是承受气缸的气体压力，并将此力通过活塞销传给连杆，以推动曲轴旋转，它把燃烧气体的压力传给曲轴，使曲轴旋转并输出动力；活塞的顶部还与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室。

活塞主要由顶部，头部和裙部组成。活塞顶部的形状与选用燃烧室有关。汽油机活塞的头部一般采用平顶，其优点是吸热面积小，制造工艺简单。有些为了改变混合汽形成而采用凹顶，凹坑的大小还可以调节发动机压缩比。

扩展资料：

活塞环工作时受到气缸中气体的高温高压作用，其温度较高，而且在气缸中高速运动，加上机油高温变质，润滑条件变坏，其磨损严重。活塞环磨损失效后，发动机出现启动困难、功率不足、曲轴箱压力升高、机油损耗量大、排气冒黑烟，活塞边面积碳严重。

由于气缸的磨损不均匀性，使其变成锥度和椭圆性，活塞在其中往复运动，沿颈向产生一张一缩的运动，使环受弯曲应力而容易折断，造成发动机卡死，拉缸、发动机不工作。

活塞环一般是用合金铸铁铸造的。第一道气环的工作表面一般镀有多孔铬。（多孔铬的硬度高，能储存少量的机油），其它一般镀锡或磷化，改善磨合性能。

活塞环上有一切口，且自由状态不是圆形，其尺寸比气缸的内径大，所以它随活塞一起装入气缸后，便产生弹力而紧贴气缸壁，使燃气不能通过环与气缸壁的接触面的间隙。切口一般是0.25-0.8mm。

参考资料来源：百度百科——活塞连杆组

最好所有连杆一起更换，因为更换的连杆与原车连杆重量可能会有差别，同车连杆按技术要求，一般重量误差在几克以内，柴油机误差范围略高于汽油机，如果误差超出该车要求，发动机会出现抖动现象，而且无法修理。

曲轴大多用球墨铸铁制造，牌号不同淬火硬度也不一样，硬度大都在HB130---240之间。曲轴承受连杆传来的力，并将其转变为转矩通百过曲轴输出并驱动发动机上其度他附件工作。

曲轴受到旋转质量的离心力、周期变化的气体惯性力和往复惯性力的共同作用，使曲轴承受弯曲扭转载荷的作用。因此要求曲轴有足够的强度和刚度，轴颈表面需耐磨、工作均匀知、平衡性好。

连杆组由连杆体、连杆大头盖、连杆小头衬套、连杆大头轴瓦和连杆螺栓（或螺钉）等组成。连杆组承受活塞销传来的气体作用力及其本身摆动和活塞组往复惯性力的作用，这些力的大小和方向都是周期性变化的。因此连杆受到压缩、拉伸等交变载荷作用。

（1）“车辆”，是指机动车和非机动车。

（2）“机动车”，是指以动力装置驱动或者牵引，上道路行驶的供人员乘用或者用于运送物品以及进行工程专项作业的轮式车辆。

（3）“非机动车”，是指以人力或者畜力驱动，上道路行驶的交通工具，以及虽有动力装置驱动但设计最高时速、空车质量、外形尺寸符合有关国家标准的残疾人机动轮椅车、电动自行车等交通工具。

135、138系列柴油机隶属中等缸径中等功率柴油机系族，产品以其良好的动力、经济性能，具有维护简单、使用方便、配件互换通用性好、价格低等诸多优点，广泛应用于船舶主机和辅机、陆用发电机组、工程机械及载重汽车等。随着技术的不断进步，市场的变化和发展 135、138系列柴油机为四冲程、直接喷射、水冷式高速柴油机。按气缸排列方式分有2、4、6、8缸直列和12缸V型；按进气方式分有自然吸气（即非增压）、增压及增压中冷型柴油机；按活塞行程分有140、150、155、158、160、163、168和170mm8种。目前产品有200多种。我公司生产的船用柴油机（主/辅机）的功率（无限航区45℃环境温度下的额定功率）覆盖范围为24kW（33马力）～368 kW（500马力），可满足100～2000吨各种船型的配套需要。此外，本公司生产的130 kW以上的船用柴油机（主/辅机）均通过国际海事组织（IMO）NOx排放测试，具有中国船级社认可颁发的EIAPP（国际防止污染符合证明）证书；发电型柴油机的最大功率覆盖范围为27.9kW （38马力）～662 kW （900马力），可配套20～660kW 陆用或船用发电机组。

二、产品结构

1、主要结构参数

2、柴油机总体布置

三、主要零部件介绍

3．1主要固定件

机体、气缸盖和油底壳等部件构成了柴油机的骨架，所有运动部件和辅助系统都以此为支承。因此，我们说到柴油机的固定件，通常是指机体、气缸盖、油底壳等。

3.1.1气缸盖：气缸盖的主要功用是和气缸垫共同密封气缸的上平面，并与活塞顶部共同形成燃烧室空间。此外，气缸盖上还提供许多零部件的安装位置，上面安装有气门座、气门导管、进排气门、气门弹簧、喷油器、摇臂、摇臂轴及摇臂座等零件，其内布置进、排气道、润滑油道、水腔，结构相当复杂。我公司的气缸盖由高强度合金铸铁制成，除普通135气缸盖外，其余机型的喷油器水套与气缸盖铸成一体，使气缸盖刚度大大加强，进、排气道经奥地利AVL公司与燃油系统匹配后优化设计，采用螺旋型进气道，其进气阻力小，进气涡流比合适，排气通畅，在热负荷较严重的“鼻梁区”增设了喷水管以加强冷却。

3.1.2机体：由高强度合金铸铁制成，为隧道式结构，这种结构形式刚度好，结构紧凑。机体两侧设有检视窗口和盖板，通过下面窗口可以检查曲轴、主轴承和连杆轴承，也可以拆装连杆螺钉和连杆盖，还可以拆洗机油泵吸油粗滤网。其中有一个盖板上装有带滤芯的通气管，用于曲轴箱通风。对12V增压中冷发电型柴油机而言，随机带有加油管焊接部件，日常添加润滑油时可将此部件装于机体前端的左上方。机体上布满了油道、水道，在机身装有放水阀，当柴油机停机后，特别是气温低于5℃的寒冷环境中，一定要打开放水阀，放尽冷却水，以防止机体、气缸套冻裂。

3.1.3气缸套：为湿式气缸套，即表面与冷却水直接接触。靠橡胶封水圈与机体的水腔密封。安装时橡胶封水圈不得扭曲，且与缸套环形槽应均匀地沿周向贴紧。

3.1.4飞轮壳：像罩子，罩住了旋转的飞轮，起安全保护作用，同时作为配套联结用，如：与船用齿轮箱、发电机联结。为了方便用户配套，飞轮壳有两种供用户选用，一种是按工厂标准生产的135接口，另一种为SAE 0#接口。

3．2主要运动件

3.2.1曲轴结合组：曲轴是由球墨铸铁制成的组合式结构，主要由皮带盘、前轴、曲拐、法兰、飞轮和滚动轴承等组成。对老的12V135柴油机而言，曲轴是个较突出的薄弱环节，在用户使用过程中就曾发生过断裂。所以我公司对现有的大功率机，采取了果断措施，冲破连杆轴颈直径95mm这一多年保持不变的框框，而取100mm。这既提高了曲轴的强度，又有利于提高连杆轴瓦的承载能力。在保持连杆轴颈直径100 mm的同时，又应用本公司的专利，改进了各曲拐相互连接的方式，各曲拐用12个螺栓联接，并把材料提升，同时对轴颈表面作氮化处理，从多方面来提高可靠性。因此，可以说，目前的大功率机曲轴是一支很有特色的强度高、刚性好的组合式曲轴。

皮带盘：可以输出部分功率、一般小于35 kW，直接横向拖动的话，只能允许11 kW。部分机型皮带盘上装有橡胶或硅油减振器，以降低曲轴的扭转振动，使整个曲轴飞轮组运转更平稳。

飞轮：其作用是平衡轴系，避免转速急剧变动，保证柴油机运转均匀，同时供复校及调整喷油提前角和配气相位用。作为功率输出的联结装置，飞轮有两种供用户选用，一种按工厂标准制造，另一种按“SAE”标准制造，为14#飞轮。

3.2.2活塞连杆结合组：

活塞进行轻量化、高强度、低磨擦优化设计，燃烧室为ω形状，大功率机的活塞顶面进行阳极氧化处理，阻热效果好，第一道环槽镶耐磨圈以改善活塞的热流型线，同时对活塞进行喷油冷却以改善热负荷。

对活塞组而言，维修过程中大致须注意的有：同一台柴油机中尽量控制各活塞的重量，原则上各活塞的重量差应不大于10g；活塞环，因活塞环的功用是密封活塞与气缸之间的间隙，故其装法非常重要，对非增压机，第二、三道气环有倒角的一面应朝上，NT和138系列，环上有“TOP”标识的一面朝上，另外，各活塞环的开口切忌在一方向上，应按一定的角度120℃左右错开，构成所谓的“迷宫式”封气装置，否则会造成下窜气和上机油。

连杆：设计为锲形，在不影响使用可靠性的前提下，能尽可能减少连杆组的往复惯性运动的当量质量。为了保证柴油机的运行平稳，同一台柴油机连杆的质量误差不要超过30克。连杆组在维修过程中大致须注意的有：一是对用连杆小头喷油的柴油机，轴瓦表面开有油槽，上、下瓦有严格区分，切勿装错；二是更换连杆衬套时，衬套上的油孔与连杆小头上油孔应对齐，以保证活塞销和衬套的润滑；三是连杆体和连杆盖为成组配对，拆装时不许调错。

3.2.3传动机构

传动机构设在柴油机的前端即自由端，由齿轮传动和三角橡胶带传动两部分组成。柴油机的配气凸轮轴、喷油泵、机油泵、水泵和充电发电机均由曲轴主动齿轮通过齿轮来传动。齿轮系能为喷油泵、凸轮轴传递一定的扭矩，同时保证喷油、配气的正时。135、138系列柴油机的喷油泵传动轴与喷油泵驱动端之间采用柔性设计，有利于减少因喷油泵传动轴与喷油泵凸轮轴的同轴度误差给钢片联轴器使用寿命带来的不利影响，同时也提高了喷油泵的可靠性。为避免喷油泵传动联轴器钢片断裂，用户在装配时应特别注意，保证钢片与联轴节、钢片与喷油泵结合器联接可靠，必要时适当调整联轴节装配部件与喷油泵传动的轴向位置，保证钢片不得有挠曲。各齿轮间的啮合间隙正常情况下为0.08-0.25mm，过大，啮合噪声大并加快磨损，过小，则齿面易产生干摩擦烧损。

3.2.4配气系统：配气系统主要包括进气管、排气管、空气滤清器、消声器、进气门、排气门、挺杆、凸轮轴和传动齿轮等。配气系统的作用是定时打开和关闭各气缸的进、排气门，以使燃烧室内进气充足、排气干净，且达到密封良好的目的。气门开始开启和关闭终了时刻的曲轴转角称为配气相位。理论上气门的开启和关闭都应在活塞冲程的开始和终了时实现，为了尽可能地增大进气和排气时间，以使气缸中能充气较充足、排气较彻底，一般高速柴油机的进气门及排气门大都早开和迟关。以135柴油机为例，进、排气门的开启、关闭和延续角如下：

上止点

下止点

进气门：

上止点前20°CA开启

下止点后48°CA关闭

延续角248°CA

排气门：

下止点前48°CA开启

上止点后20°CA关闭

延续角248°CA

135、138系列柴油机采用的是顶置式二气门结构。通过优化设计气缸盖的进、排气道、气门座、气门头部结构，使整个气道过渡圆滑、平稳，获得较高的气门流通截面的流量系数，以最大程度地降低沿程阻力和局部阻力，进、排气阻力小，泵气损失少，从而提高柴油机机械效率。另外，凸轮轴型线的优化设计，使得进气丰满系数大、加速度适中，对配气机构的运动副产生最小的冲击，使柴油机工作更加柔和。

四、主要系统介绍

4．1燃油供给和调速系统

燃油供给系统主要由低压油路和高压油路两部分组成，其功用是保证在活塞向上运动到压缩上止点前一定度数时，定质、定量、定时地向燃烧室内喷入高压燃油。低压油路内的组成部件主要包括油箱、低压油管（即柴油软管）、低压输油泵和柴油滤清器等；高压油路内的组成部件主要包括高压喷油泵、调速器、高压油管和喷油器等。

柴油机工作时，输油泵从燃油箱吸取燃油，送至燃油滤清器，经滤清后进入喷油泵。燃油压力在喷油泵内被提高，按不同工况所需的供油量，经高压油管输送到喷油器，最后经喷油孔形成雾状喷入燃烧室内。输油泵供应的多余燃油、喷油器的回油及喷油泵的多余燃油都经燃油滤清器的回油管返回燃油箱中。12V柴油机配有两只输油泵和两只燃油滤清器并联使用。直列机喷油泵总成上装有手动泵，对12V机在柴油机前端上方左侧装有手压泵，以便在起动时泵油和排除燃油系统中的空气。

发电型柴油机的调速器，在其壳体的右上方装有一块扇形板的微调机构；当多台柴油发电机组并联工作时，可用此扇形板来调节柴油机的调速器。调节时，可旋松扇形板腰形孔上的螺帽，慢慢转动扇形板至所需调速率的位置并加以固定。另外，为满足用户高配置的需求，我公司还可配置电子调速器。

4、2润滑系统

润滑系统主要由油底壳、机油泵、机油管、机油冷却器、机油粗滤器、机油精滤器及内部各油路组成。润滑系统的功用是减轻零件表面摩擦，带走零件所吸收的部分热量，冲冼零件表面，提高密封效果，防止部件生锈。润滑系统中大致要注意：油底壳中的机油量要保证；要定期清冼或更换滤清忒子；保证润滑管路的通畅和密封等。

柴油机的润滑油路，因机型和用途的不同，在油路的设计和布置上稍有区别。以我公司目前最大功率的12V增压中冷机为例，其润滑油路走向大致为：

机油泵：为齿轮泵，双支撑、压配结构，其作用是产生压力油，压力足够将润滑油运送到各运动摩擦副。在机油泵泵体上设有安全阀，当机油泵出油压力过高时自动卸压，避免冷车时润滑油压力过高而损坏机油管、油压表等零件。安全阀开启压力出厂时已调好，用户请勿随意拆卸。

机油滤清器上装有调压阀和旁通阀。调压阀的作用是调整机油压力，防止柴油机工作时机油压力过高或过低。柴油机出厂时，机油压力已调整好，如果调压阀经过拆装，则柴油机开车后应立即进行调整。旁通阀的作用是当机油滤器一旦发生阻塞时，机油可不经滤清直接由旁通阀门流至主油道，以保证柴油机仍能工作，此阀不需作任何调整。

4、3冷却系统

冷却系统主要由水泵、风扇、热交、水温表、节温器、机体内部水道以及缸盖内部水道等组成。冷却系统的功用是冷却机体内部各运动部件及少部分固定部件，并对机油进行强制冷却。我公司根据柴油机的的使用条件有开式循环冷却和闭式循环冷却，相应水路走向不一样。陆用发电型柴油机除少数使用条件允许，并有充足的水源时，可采用开式循环冷却系统，但多数还是以闭式循环冷却系统为主，即从柴油机出来的高温冷却液，通过水散热器靠风扇强力鼓风来冷却，冷却后的水再去冷却柴油机。冷却系统中要注意的是柴油机工作时不允许出现气阻和断水，特别当柴油机长时间停放后，更容易产生水路气阻现象，应经常注意排除。注意放气时应小心，以防热气伤人。

12V大功率机的水路走向如下图所示。

另外冷却系统中还需强调的：

一是柴油机在工作时，水散热器即水箱上的压力盖应紧闭，以免妨碍冷却系统的正常工作。须经常检查水箱内的冷却液面并及时补充，但切勿在柴油机重载运行中打开水箱压力盖，最好在停车后直至水温低于70℃时，方可拧下压力盖，在柴油机启动前，向空的水箱加注冷却液时不应太快，加满后停两分钟，待系统中的空气逸出后再补加一次，这样可防止水面的假满现象和避免柴油机过热。

二是风扇，对陆用发电型柴油机而言，都是采用吸风式风扇，安装风扇时切勿装反，风扇与水箱间的距离也要适宜，一般风扇露出水箱导风罩厚度的三分之一，否则将影响风扇风量，使水箱的散热效果下降。

4．4起动系统和仪表系统

起动系统主要由蓄电池、起电机、磁力开关以及控制按钮等组成。充电系统主要由调节器、发电机、充电线路、用电负载和控制开关等组成。起动系统和充电系统的功用是准时起动和按时给蓄电池充电。要改善柴油机的起动性能一般通过进气预热、提高压缩比、减小喷油提前角、加大起动电机等措施。

为满足用户需要，190kW以上机型一般配有柴油机监控仪。柴油机监控仪使用24V电源，用户只要将监控仪的电源接在24V的电瓶输出端上。机器在运转时如机油压力过低（≤0.18MPa），水温偏高（＞95℃），机油温度过高（＞105℃），报警装置会发出声光报警，请用户立即排除故障。如用户不能及时排除故障，该机会自动停机，监控仪的机油温度传感器接头插在油底壳下部的专用接头处。水温传感器接头装于调温器体的壳体或出水总管上。机油压力报警装置接头和机油压力表接头并联装在飞轮壳上部。燃油切除装置接在燃油泵燃油输入口处。

最后简单讲一下柴油机的几大使用注意事项:

① 柴油机低温起动后，转速的增加应尽可能缓慢。柴油机低温起动后，机油压力的升高都要有一个过程，而在这个过程中柴油机的各运动部件得不到足够的润滑，如果快速地提高转速，易造成轴承、汽缸套内部及其他需要润滑的部件的磨损加剧，而且直接加负荷还会造成燃烧室及其他部件损坏。

② 不同牌号的机油不允许混合使用。不同牌号的机油的粘度指数是不一样的，其运动粘度、水分含量和使用环境都有区别，所以不允许CA级机油和CC级机油混合使用和非增压的机油混合使用。

③ 不允许在柴油机重负荷运转中打开水箱压力盖。因为柴油机在重负荷运转时，水温往往过高，易造成蒸汽伤人。

④ 柴油机使用的柴油必须进行净化。如果柴油内混入过多的机械杂质，会加剧喷油泵和喷油器内部精密偶件的磨损，严重时还会使各运动部件发生卡滞现象，易造成高压油泵的各缸供油不均、功率下降和柴油消耗增加等。

⑤ 柴油机起动后不允许长时间怠速运转。柴油机起动后，如果长时间怠速运转，会导致柴油喷入燃烧室后燃烧不充分，形成过多的积碳而发生喷油器内部偶件堵塞现象，还会引起气门座和活塞环内部结胶等。柴油机的怠速运转时间一般不要超过8min.

⑥ 新购买或经过大修的柴油机要有一定的磨合期。车用柴油机的磨合期一般为2500km左右，柴油发电机组配置的柴油机的磨合期一般为70h左右。

⑦ 柴油机在起动前一定要对机油的质量和数量进行检查。机油的添加一定要符合技术要求，一般情况下柴油机运转前，机油的液面应在机油标尺的静满刻度处，运转中应在动满刻度处，若不符合要求，应及时添加。