Кривошипно-шатунный механизм поршневого двигателя, состоящий из кривошипа 1, шатуна 2 и поршня 3, служит для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение кривошипа.

Кривошип представляет собой одно колено коленчатого вала двигателя и состоит из коренных шеек 4, вращающихся в подшипниках, и шатунной, или кривошипной шейки 5, жестко соединенной с коренными шейками двумя щеками 6. Имеются конструкции двигателей, где между двумя коренными подшипниками расположены два кривошипа. На продолжении щек располагаются противовесы 7. Шатун нижней головкой шарнирно связан с шатунной шейкой кривошипа, а верхней через поршневой палец — с поршнем.

В зависимости от конструктивной схемы различают следующие кривошипно-шатунные механизмы:

1.Центральный или аксиальный, у которого ось цилиндра пересекается с осью коленчатого вала;

2.Дезаксиальный, у которого ось цилиндра не пересекается с осью коленчатого вала.

Ось цилиндра в двигателе с дезаксиальным кривошипно-шатун-ным механизмом обычно смещена относительно оси коленчатого вала в направлении его вращения на величину е (дезаксаж). Величина этого смещения не превышает 10% хода поршня. Для автомобильных двигателей относительный дезаксаж изменяется в пределах k= 0,04 -*- 0,1, где k=~B (R—■ радиус кривошипа).

Введением дезаксажа достигается: 1) уменьшение давления поршня на стенку цилиндра во время рабочего хода и увеличение этого давления вовремя хода сжатия,чтоспособствует более равномерному износу двигателя; 2) небольшое увеличение хода поршня, в результате чего может быть увеличен рабочий объем двигателя, а следовательно, и его мощность; 3) уменьшение скорости поршня около в. м. т., благодаря ему улучшается процесс сгорания при постоянном объеме; 4) увеличение расстояния между коленчатым и распределительным валами, что приводит к увеличению пространства, необходимого для беспрепятственного вращения нижней головки шатуна; 5) улучшение газораспределения и уменьшение деформаций картера двигателя (этот вопрос еще недостаточно изучен).

По мере увеличения числа оборотов двигателей некоторые из указанныхпреимуществ теряют свое значение,так какработа трения в значительной мере определяется величиной сил инерции, которые от дезаксажапочти не зависят.

Двигатели с кривошипно-шатунным механизмом, в котором поршневой палец смещен относительно оси поршня (при этом оси цилиндра и коленчатого вала располагаются в одной плоскости), обладают теми же преимуществами, что и двигатели с дезаксиаль-ным кривошипно-шатунным механизмом. Подобные двигатели получают все большее распространение. Дезаксаж у этих двигателейсоставляетпримерно0,02/?.

Вследствие малой величины дезаксажа поршня кинематический расчет дезаксиального кривошипно-шатунного механизма можно производить по формулам центрального кривошипно-шатунного механизма.

3. Кривошипно-шатунный механизм с прицепным шатуном , у которого два или несколько шатунов установлены на одной шейке коленчатого вала. В таком механизме шатун, шарнирно соединенный с шатунной шейкой, и соответствующий этому шатуну цилиндр, называются главными. Шатун другого цилиндра, шарнирно соединенный с главным шатуном при помощи специального пальца, расположенного в нижней головке шатуна, называется прицепным, а соответствующий ему цилиндр — боковым. Примером кривошипно-шатунных механизмов такого типа являются механизмы некоторых V-образных двигателей (Д — 12А1). При V-образном расположении цилиндров длина двигателя получаетсяменьшей, чемприоднорядном.

Основными геометрическими размерами центрального криво-шипно-шатунного механизма являются радиус Rкривошипа и длина Lнтатуна. При дезаксиальном механизме добавляется величина смещения (дезаксажа) , а при механизме с прицепным шатуном, помимо размеров главного цилиндра, даются еще размеры, относящиеся к прицепному шатуну : Ьг — длина прицепного шатуна, г — расстояние от центра нижней головки главного шатуна до центра пальца прицепного шатуна или радиус прицепа, у — угол между осями цилиндров (угол развала) и ^j— угол между осью главного шатуна и плоскостью, проведенной через ось нижней головки главного шатуна и ось пальца прицепного шатуна (угол прицепа).

Ход поршня Sпри заданных для проектируемого двигателя мощности и числе оборотов коленчатого вала определяется следующими предварительно выбранными параметрами: 1) числом цилиндров двигателя i; 2)отношением хода поршня Sк диаметру цилиндра D: у.и 3) литровой мощностью двигателя.

В случае центрального кривошипно-шатунного механизма S= 2Rи по найденному значению Rопределяют длину Lшатуна, задаваясь величиной отношения А=у-; для современных автомобильных двигателей.

Обычно при рассмотрении кинематики кривошипно-шатунного механизма считают, что угловая скорость вращения коленчатого вала постоянна и, следовательно, угол его поворота пропорционален времени. В действительности угловая скорость вала переменна, что объясняется неравномерностью крутящего момента двигателя. При установившихся режимах работы двигателя угловая скорость коленчатого вала изменяется в весьма незначительных пределах. Только при рассмотрении специальных вопросов динамики, в частности крутильных колебаний системы коленчатого вала, учитываются изменения угловой скорости.

1 У большинства V-образных автомобильных двигателей шатуны располагаются на шатунных шейках рядом. При этом кривошипно-шатун-ный механизм будет центральным, а оси цилиндров одного ряда смещаются относительно осей цилиндров другого ряда на ширину кривошипной головки шатуна.