Кривошипно-шатунный механизм

ПЛАН открытого урока по предмету "Устройство автомобилей"

Тема урока: "Кривошипно- шатунный механизм"

Цель урока:

• Образовательная – изучить назначение кривошипно-шатунного механизма двигателя. Объяснить устройство и состав кривошипно-шатунного механизма;

• Развивающая – выработать умение определять основные элементы кривошипно-шатунного механизма;

• Воспитательная – разъяснить важность знания устройства кривошипно-шатунного механизма, для проведения технического обслуживания.

Вид занятия: комбинированный урок.

Методы обучения: объяснительно-иллюстративный.

Используемые технологии:

• информационно-развивающие (изложение преподавателем учебной информации);

• деятельностные (решение тематических заданий).

Средства обучения:

• учебно-наглядные пособия (плакаты, схемы, технические оборудования);

• технические средства обучения (компьютер, мультимедийный проектор, проекционный экран).

Форма обучения: групповая

Межпредметные связи:

• физика;

• элементы механики;

Организация урока

I. Организационный момент (2 мин.)

• Приветствие

• Проверка учебных принадлежностей к уроку

II. Мотивация студентов к обучению. (3 мин.)

Преподаватель: Кривошипно-шатунный механизм самый важный элемент конструкции автомобиля. От нее зависит не только работоспособность двигателя, но экологичность и экономичность его работы, а на сегодняшний день это является приоритетным направлением развития автомобильного транспота. Изучение данного материала необходимо в дальнейшем для изучения дисциплин «Техническое обслуживание», «Ремонт автомобиля».

Вы знаете, что совершенствование эксплуатационных свойств автомобиля связано с усложнением их конструкций и для качественного выполнения работ по их техническому обслуживанию и ремонту требуются использование не только современного сложного оборудования, приспособлений, средств технического диагностирования и т.д., но и повышение требований к качеству подготовки автомобильных механиков.

III. Актуализация знаний. Повторение опорных понятий (10 мин.):

Преподаватель: Для усвоения и понимания нового материала Вам необходимо вспомнить несколько опорных понятий. Для этого мы вспомним из каких частей состоит двигатель и назначение этих систем. Для этого мы вставим не достающие элементы в двигатель который представлен на слайде:

Система зажигания

Система питания

Газораспределительный механизм

Кривошипно-шатунный механизм

Система охлаждения

Система смазки

Преподаватель: После того как мы вспомнили из чего состоит двигатель необходимо, но нам необходимо повторить назначение механизмов и систем двигателя. Для этого мы будем дописывать предложения.

1. Кривошипно-шатунный механизм, предназначен для (ответ) преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатого вала.

2. Газораспределительный механизм служит для (ответ) своевременного впуска в цилиндры горючей смеси или воздуха и выпуска отработанных газов.

3. Система смазки предназначена для (ответ) для подачи масла к трущимся деталям, частичного охлаждения и удаления продуктов износа.

4. Система охлаждения предназначена для (ответ) для поддержания оптимального температурного режима.

5. Система питания предназначена для (ответ) для приготовления горючей смеси, подачи её в цилиндры и отвода отработанных газов.

6. Система зажигания предназначена для (ответ) воспламенения рабочей смеси в оптимальный момент рабочего цикла.

IV. Изложение нового материала (30 мин.)

Преподаватель: Кривошипно-шатунный механизм, предназначен для преобразования возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение коленчатого вала.

КШМ состоит:

1. Неподвижные детали (блок-картер, головка цилиндров, поддон картера).

2. Подвижные детали (поршень, поршневой палец, поршневые кольца, шатун, коленчатый вал, коренные и шатунные подшипники, маховик).

1. Блок-картер

Преподаватель: Какими свойствами обладает чугун, почему он используется для изготовления гильз цилиндров.

Студент: Чугун обладает высокой износостойкостью.

Преподаватель: Блок-картер является остовом двигателя. На нем и внутри него размещаются механизмы и устройства дви­гателя. В блоке 11, выполненном заодно с картером 10 из специ­ального низколегированного чугуна, изготовлены цилиндры дви­гателя. Внутренние поверхности цилиндров отшлифованы и на­зываются зеркалом цилиндров. Внутри блока между стенками ци­линдров и его наружными стенками имеется специальная по­лость 9, называемая рубашкой охлаждения. В ней циркулирует охлаждающая жидкость системы охлаждения двигателя.

Внутри блока также имеются каналы и масляная магистраль смазочной системы, по которым подводится масло к трущимся деталям двигателя. В нижней части блока цилиндров (в картере) находятся опоры 2 для коренных подшипников коленчатого вала, которые имеют съемные крышки 1, прикрепляемые к блоку са­моконтрящимися болтами. В передней части блока расположена полость 3 для цепного привода газораспределительного механиз­ма. Эта полость закрывается крышкой, отлитой из алюминиевогосплава. В левой части блока цилиндров находятся отверстия 17для подшипников вала привода масляного насоса, в которые запрес­сованы свертные сталеалюминиевые втулки. С правой стороны блока в передней его части имеются фланец для установки насоса охлаж­дающей жидкости и кронштейн для крепления генератора. На блоке цилиндров имеются специальные приливы для: 12 — крепления кронштейнов подвески двигателя; 13 — маслоотделителя системы вентиляции картера двигателя; 14 — топливного насоса; 15— мас­ляного фильтра; 16 — распределителя зажигания. Снизу блок ци­линдров закрывается масляным поддоном, а к заднему его торцу прикрепляется картер сцепления. Для повышения жесткости ниж­няя плоскость блока цилиндров несколько опущена относительно оси коленчатого вала.

В отличие от блока, отлитого со­вместно с цилиндрами, на рис. 2.9 представлен блок 4 цилиндров с картером 5, отлитые из алюмини­евого сплава отдельно от цилинд­ров. Цилиндрами являются лег­косъемные чугунные гильзы 2, устанавливаемые в гнезда б блока с уплотнительными кольцами 1 и закрытые сверху головкой бло­ка с уплотнительной прокладкой. Внутренняя поверхность гильз обработана шлифованием. Для уменьшения изнашивания в верх­ней части гильз установлены встав­ки из специального чугуна.

Съемные гильзы цилиндров повышают долговечность двигате­ля, упрощают его сборку, эксплуатацию и ремонт.

Между наружной поверхностью гильз цилиндров и внутрен­ними стенками блока находится полость 3, которая является ру­башкой охлаждения двигателя. В ней циркулирует охлаждающая жидкость, омывающая гильзы цилиндров, которые называются мокрыми из-за соприкосновения с жидкостью.

2. Головка цилиндров

Преподаватель: Какой металл обладает лучшей теплопроводностью?

Студент: Алюминий

Головка блока цилиндров закрывает цилиндры сверху и служит для размещения в ней камер сгорания, клапанного механизма и каналов для подвода горючей смеси и отвода отработавших газов. Головка 8 блока цилиндров (см. рис. 2.8) выполнена общей для всех цилиндров, отлита из алюминиевого сплава и имеет камеры сгорания клиновидной формы. В ней имеются рубашка охлажде­ния и резьбовые отверстия для свечей зажигания. В головку за­прессованы седла и направляющие втулки клапанов, изготовлен­ные из чугуна. Головка крепится к блоку цилиндров болтами. Между головкой и блоком цилиндров установлена металлоасбестовая про­кладка 4, обеспечивающая герметичность их соединения. Сверху к головке блока цилиндров шпильками крепится корпус подшип­ников с распределительным валом, и она закрывается стальной штампованной крышкой 6 с горловиной 7 для заливки масла в двигатель.

Для устранения течи масла между крышкой и головкой блока цилиндров установлена уплотняющая прокладка 5. С пра­вой стороны к головке блока цилиндров крепятся шпильками через металлоасбестовую прокладку впускной и выпускной тру­бопроводы, отлитые соответственно из алюминиевого сплава и чугуна.

3. Поршень

Преподаватель: Какой металл обладает наименьшей массой и лучшей теплопроводностью.

Студент: Алюминий.

Поршень служит для восприятия давления газов при рабочем ходе и осуществления вспомогательных тактов (впуска, сжатия, выпуска). Поршень 24 представляет собой полый цилиндр, отли­тый из алюминиевого сплава. Он имеет днище 23, головку 22 и юбку 25. Снизу днище поршня усилено ребрами. В головке поршня выполнены канавки 21 для поршневых колец. В юбке поршня на­ходятся приливы 20 (бобышки) с отверстиями для поршневого пальца. В бобышках поршня залиты стальные термокомпенсаци­онные пластины, уменьшающие расширение поршня от нагрева и исключающие его заклинивание в цилиндре двигателя. Юбка сделана овальной в поперечном сечении, конусной по высоте и с вырезами в нижней части. Овальность и конусность юбки так же, как и термокомпенсационные пластины, исключают заклинива­ние поршня, а вырезы — касание поршня с противовесами ко­ленчатого вала. Кроме того, вырезы в юбке уменьшают массу пор­шня. Для лучшей приработки к цилиндру наружная поверхность юбки поршня покрыта тонким слоем олова. Отверстие в бобыш­ках под поршневой палец смещено относительно диаметральной плоскости поршня. Посредством этого уменьшаются перекашива­ние и удары поршня при переходе его через верхнюю мертвую точку (ВМТ).

Поршни двигателей легковых автомобилей могут иметь днища различной конфигурации с целью образования вместе с внутрен­ней поверхностью головки цилиндров камер сгорания необходи­мой формы. Днища поршней могут быть плоскими, выпуклыми, вогнутыми и с фигурными выемками.

Поршневые кольца уплотняют полость цилиндра, исключают прорыв газов в картер двигателя (компрессионные 19) и попада­ние масла в камеру сгорания (маслосъемное 18). Кроме того, они отводят теплоту от головки поршня к стенкам цилиндра. Ком­прессионные и маслосъемное кольца — разрезные. Они изготовле­ны из специального чугуна. Вследствие упругости кольца плотно прилегают к стенкам цилиндра. При этом между разрезанными концами колец (в замках) сохраняется небольшой зазор (0,2... 0,35 мм). Верхнее компрессионное кольцо, работающее в наибо­лее тяжелых условиях, имеет бочкообразное сечение для улучше­ния его приработки. Наружная поверхность его хромирована для повышения износостойкости. Нижнее компрессионное кольцо име­ет сечение скребкового типа (на его наружной поверхности вы­полнена проточка) и фосфатировано. Кроме основной функции, оно выполняет также дополнительную — маслосбрасывающего кольца. Маслосъемное кольцо на наружной поверхности имеет проточку и щелевые прорези для отвода во внутреннюю полость поршня масла, снимаемого со стенок цилиндра. На внутренней поверхности оно имеет канавку, в которой устанавливается раз­жимная витая пружина, обеспечивающая дополнительное при­жатие кольца к стенкам цилиндра двигателя.

4. Поршневой палец

Поршневой палец служит для шарнирного соединения поршня с верхней головкой шатуна. Палец 26 — трубчатый, стальной. Для повышения твердости и износостойкости его наружная по­верхность подвергается цементации и закаливается токами высо­кой частоты. Палец запрессовывается в верхнюю головку шатуна с натягом, что исключает его осевое перемещение в поршне, в ре­зультате которого могут быть повреждены стенки цилиндра. Пор­шневой палец свободно вращается в бобышках поршня.

5. Шатун

Шатун служит для соединения поршня с коленчатым валом и передачи усилий между ними. Шатун 27 — стальной, кованый, состоит из неразъемной верхней головки 28, стержня 29 двутав­рового сечения и разъемной нижней головки 30. Нижней голов­кой шатун соединяется с коленчатым валом. Съемная половина нижней головки является крышкой шатуна и прикреплена к нему двумя болтами 31. В нижнюю головку шатуна вставляют тонко­стенные биметаллические, сталеалюминиевые вкладыши 32 ша­тунного подшипника. В нижней головке шатуна имеется специ­альное отверстие 33 для смазывания стенок цилиндра.

6. Коленчатый вал

Коленчатый вал воспринимает усилия от шатунов и передает создаваемый на нем крутящий момент трансмиссии автомобиля. От него также приводятся в действие различные механизмы дви­гателя (газораспределительный механизм, масляный насос, рас­пределитель зажигания, насос охлаждающей жидкости и др.). Ко­ленчатый вал 34 — пятиопорный, отлит из специального высоко­прочного чугуна. Он состоит из коренных 36 и шатунных 38 шеек, щек 37, противовесов 39, переднего 35 и заднего 40 концов.

Ко­ренными шейками коленчатый вал установлен в подшипниках (коренных опорах) картера двигателя, вкладыши 44 которых тон­костенные, биметаллические, сталеалюминиевые. К шатунным шейкам коленчатого вала присоединяют нижние головки шату­нов. Шатунные подшипники смазываются по каналам, соединяю­щим коренные шейки с шатунными. Щеки соединяют коренные и шатунные шейки коленчатого вала, а противовесы разгружают коренные подшипники от центробежных сил неуравновешенных масс. На переднем конце коленчатого вала крепятся: ведущая звез­дочка цепного привода газораспределительного механизма; шкив ременной передачи для привода вентилятора, насоса охлаждающей жидкости, генератора; храповик для проворачивания вала вруч­ную пусковой рукояткой. В заднем конце коленчатого вала имеет­ся специальное гнездо для установки подшипника первичного (ведущего) вала коробки передач. К торцу заднего конца вала с помощью специальной шайбы 41 болтами 42 крепится маховик 43. От осевых перемещений коленчатый вал фиксируется двумя опор­ными полукольцами 45, которые установлены в блоке цилиндров двигателя по обе стороны заднего коренного подшипника. При­чем с передней стороны подшипника ставится сталеалюминиевое кольцо, а с задней — из спеченных материалов (металлокерамическое).

7. Маховик

Маховик обеспечивает равномерное вращение коленчатого вала, накапливает энергию при рабочем ходе для вращения вала при подготовительных тактах и выводит детали кривошипно-шатун­ного механизма из мертвых точек. Энергия, накопленная махови­ком, облегчает пуск двигателя и обеспечивает трогание автомо­биля с места. Маховик 43 представляет собой массивный диск, отлитый из чугуна. На обод маховика напрессован стальной зубча­тый венец, предназначенный для пуска двигателя электрическим стартером. К маховику крепятся детали сцепления. Маховик, бу­дучи деталью кривошипно-шатунного механизма, является также одной из ведущих частей сцепления.

V. Закрепление

Преподаватель: Для закрепления и более глубокого изложения материала предлагаю пройти тест.

Тест

1. Передает усилие от поршня коленчатому валу

1. Поршень
2. Коленчатый вал
3. Шатун

4. Поршневой палец

2. Деталь, воспринимающая давление газов

1. Поршень
2. Коленчатый вал
3. Шатун

4. Поршневой палец

3. Из какого металла изготавливают поршни

1. Алюминий

2. Железо

3. Чугун

4. Сталь

4. Остовом двигателя является ...

1. Головка блока цилиндров

2. Коленчатый вал

3. Маховик

4. Блок-картер

5. Деталь, которая помогает выйти поршням из мертвых точек

1. Поршневой палец
2. Гильза цилиндров
3. Коленчатый вал
4. Маховик.

VII. Подведение итогов (2 мин.)

По результатам теста вы можете посмотреть уровень усвоения своих знаний. Количество правильных ответов соответствует оценке по пятибалльной шкале. Хочу обратить внимание на пятый вопрос. Он отличается тем, что знания данного урока должны согласовываться с знаниями полученными по другим темам этой дисциплины.

Большое спасибо за внимание. До свидания.