第二章机体组及曲柄连杆机构

2、试述气缸体的三种形式及特点。 3、汽油机、柴油机的燃烧室有哪几种？有何特
点？ 4、铝合金活塞预先作成椭圆形、锥形或阶梯形，
为什么？ 5、什么是矩形环的泵油作用？有什么危害？ 6、什么是发动机的点火顺序？什么是发动机的
作功间隔角？
曲轴的转角计）。
1-3-4-2； 1-2-4-3。
3）直列四冲程六缸发动机曲轴曲拐布置
点火顺序： 1-5-3-6-2-4； 1-4-2-6-3-5 。
四冲程六缸发动机点火顺序
• 某发动机的型号是6100Q汽油机，其作 工顺序为1-5-3-6-2-4，问：（1）该发动 机型号的含义是什么？（2）该发动机发 火（作功）间隙角是多少°CA？（3） 当第二缸位于进气下止点时，其余各缸 分别在什么位置？
油底壳安装平 面和曲轴旋转 中心在同一高 度。
名称
性能
应用
一般式 （平底式）
机量便刚轻体于度、高加和结度工强构小拆度紧、卸差凑重。。，4机 列92， 柴Q9油汽0机系油。
龙门式
强工笨度重艺和、性刚加差度工、较困结好难构。 。捷 富 桑 车达 康 塔轿 轿 纳车 车 轿、 、
隧道式
结和工曲轴构强、拆紧度工卸凑好艺不、。性方刚难差便度加、。负 的 上荷 柴。较 油大 机
凹坑的形状、位置必 须有利于可燃混合气 的燃烧；提高压缩比， 防止碰气门。
（2）活塞头部
位置：第一道活塞槽与活塞销孔之间的部分。 气环槽
工作条件 最恶劣， 应离顶部
远些。
活塞销孔
油环槽
作用：
1、安装活塞环、与活塞环一起密封气缸、 2、防止可燃混合气漏到曲轴箱内， 3、将顶部吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。
对置气缸式发动机
（4）整体式气缸体和镶嵌式气缸体
1、整体式气缸体：气缸直接镗在气缸体上。 2、镶嵌式气缸体：气缸套镶嵌到气缸体内的气缸。
类型 整体式
镶嵌式
构造
气缸直接镗在气 缸体上
性能及应用
强度和刚度好，能 承受大负荷。成本 高。
用耐磨优质材料 制成气缸套，再 装到一般材料制 成的气缸体内。
降低了制造成本， 便于修理和更换气 缸套，延长了气缸 体的使用寿命。
桑塔纳发动机油底壳
三、气缸盖
1、功用：密封气缸的上部，与活塞、气缸等共同构成燃烧 室。
2、工作条件：由于接触温度很高的燃气，所以承受的热负 荷很大。
3、材料：灰铸铁或合金铸铁，铝合金（目前国产轿车发动 机缸盖均采用铝合金缸盖）。
气缸盖罩 气缸盖 气缸垫
衬垫 安装火花塞
4、汽油机燃烧室
名称
特点
2）连续作功的两缸相隔尽量远些，最好是在 发动机的前半部和后半部交替进行。
3）V型发动机左右气缸尽量交替作功。 4）曲拐布置尽可能对称、均匀以使发动机工
作平衡性好。
2、常见曲轴曲拐的布置
1）四冲程四缸发动机曲拐布置
2）四冲程四缸发动机点火顺序
点火顺序：各缸完成同名行程的次序。 发火间隙：按点火顺序相邻两缸点火的间隙（以
4、结构：
曲轴轴颈 连杆轴颈 前端轴
平衡重 后端轴
曲柄
曲拐
曲拐：由一个连杆轴颈和它两端曲柄及主轴颈构成。
• 曲轴组成：曲轴前端、曲拐、平衡重、 曲轴后端
• 曲轴后端：功率输出端 • 曲轴前端：自由端
桑塔纳轿车发动机曲轴飞轮组
三）、曲拐的布置
1 、一般规律
1）各缸的作功间隔要尽量均衡，以使发动机 运转平稳。
（5）干缸套和湿缸套
名称
特点
外壁不直接与冷却 干缸套 水接触。壁厚
1~3mm。
示意图
强度和刚 度都较好， 加工复杂， 拆装不便， 散热不良。
性能如何？
湿缸套
外壁直接与冷却水 接触。壁厚5~9mm。
散热良好、冷 却均匀、加工 容易。
强度和刚度不 如干缸套，易 漏水。
二、曲轴箱
1、概念： 曲轴箱：气缸体下部用来安装曲轴的部分。 2、结构： 上轴箱 与气缸体铸成一体 下轴箱 贮存润滑油（油底壳） 3、材料： 薄钢板冲压
示意图
结构紧凑、火焰行程段、
半球形 燃烧速率高、热损失小、
热效率高
应用
桑塔纳 夏利 富康
楔形
结构简单、紧凑、散热 面积小、热损失少；火 花塞置于燃烧室最高处， 火焰传播距离长
切诺基
盆形
工艺性好、成本低、进 排气效果不如半球形燃 烧室
捷达 奥迪
5、柴油机燃烧室
• 统一式：相对散热面积小，经济性好， 工作粗暴。
（3）活塞裙部
位置：从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，包括销座孔。 作用：对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受侧压力，
防治破坏油膜。
裙部表面的保护
1）镀锡
油膜破坏时，起润滑作用；又可加速磨合作用。
2）涂石墨(柴油机） 易脆断可加速磨合，自润滑。 3）表面粗糙化 有规律的粗糙化，可加速磨合，沟谷可存
密封原理：活塞环开口相互错开，形成迷宫式漏气通道。
开口端隙一般为0.2~0.8mm，
端隙过大，漏气严重； 端隙过小，活塞环受热后
气环
易卡死或折断。
切口
气环断面形状：
形状
特点
矩形环 结构简单、制造方便、易于生产、锥面环
减少了环与气缸壁的接触面，提高了 表面接触压力，有利于磨合和密封。
油底壳安装 平面低于曲 轴的旋转中 心。
机体上曲轴 的主轴承孔 为整体式。
（2）根据冷却方式不同
1、水冷 2、风冷
散热片
风冷机体和气缸盖
（3）根据气缸的排列方式
结构简单、加工 容易，但发动机 长度和高度较大。
缩短了机体的长度和高 度，增加了刚度，减轻 了发动机的重量；形状 复杂，加工困难。
高度小，总 体布置方便。
§3 曲柄连杆机构
一、功用及组成
•功用是将往复运动转变成曲轴的旋转运动，同 时
将作用在活塞上的力转变为曲轴对外输出的转矩， 以驱动汽车车轮转动。 •组成：活塞组、连杆组、曲轴飞轮组的零件
活塞连杆组
气环
油环 活塞销 活塞 连杆 连杆螺栓
连杆轴瓦 连杆盖
二、 活塞组
（一）活塞
1、功用：承受气体压力，并通过活塞销和连杆驱使曲轴旋转。
优点
缺点
应用
全支承曲轴
提高曲轴的刚度和 弯曲强度，减轻主 轴承的载荷
曲轴的加工表 面增多，主轴 承数增多，使 机体加长
柴油机一般多 采用此种支撑 方式
缩短了曲轴的长度， 主轴承载荷较
使发动机总体长度 大 非全支承曲轴 有所减小
承受载荷较小 的汽油机可以 采用此种方式
作业
1、曲柄连杆机构由哪些零件组成？其功用是什 么？
组成：连杆大头、小头、杆身
连杆组件构造分解图
V型发动机连杆的布置形式
并列式
主副式
叉式
油槽润滑
连杆轴瓦
减磨合金层
定位凸键
连杆大头的连接形式
平分式
斜分式
四、 曲轴飞轮组
飞轮
一）、曲轴飞轮组的组成
正时齿轮
皮带轮
扭转减振器
起动爪
曲轴
主轴瓦
飞轮螺栓
二）、曲轴
1、功用：把活塞连杆组传来的气体压力转变为扭矩对外 输出。还用来驱动发动机的配气机构及其他各种辅助装 置。 2、工作条件：受气体压力、惯性力、惯性力矩。承受交 变载荷的冲击。 3、材料：45、40Cr、35Mn2等中碳钢和中碳合金钢模锻 而成。
• 分隔式：相对散热面积大，经济性差， 工作柔和，排放低。
四、气缸垫
1、功用：安装在气缸盖和气缸体之间，保证气 缸盖与气缸体接触面的密封，防止漏气、漏水 和漏油。
2、材料：有弹性、耐热性、耐压性 3、安装时注意方向
• 缸盖螺栓拆装方法： • 安装：由内向外，对称拧紧。 • 拆卸：由外向里，对称拧松。
B 导热性能好，耐高压、高温、磨损
C 质量较小，尽可能减少往复惯性力
3、结构
（1）活塞顶部
功用：是燃烧室的组成部分，主要作用承受气体 压力。
活塞顶分类
形状 平顶
凸顶
凹顶
示意图
结构简单、制造容 易、受热面积小、 应力分布较均匀，
多用在汽油机上。
凸起呈球状、顶部 强度高，起导向作 用、有利于改善换 气过程。
• 活塞制成椭圆形，短轴在销座轴方向。 • 上小下大的圆锥。 • 裙部开槽。 • 采用恒范钢片、双金属活塞。
（二）活塞环
是具有弹性的开口环，分为气环和油环。
工作条件：
高温、高压、高速、极难润滑。
平均寿命：6万公里
（1）气环
作用：保证气缸与活塞间的密封性，防止漏气，并把活塞
顶部吸收的大部分热量传给气缸壁，再由冷却水将其带走。
2、工作环境：
高温、散热条件差；顶部工作温度高达600~700K，且 分布不均匀；高速，线速度达到10m/s，承受很大的惯性力。 活塞顶部承受最高可达3~ 5MPa（汽油机）的压力，使之 变形，破坏配合联结。
3、材料： 铝合金：质量小 导热性好；灰铸铁
A 刚度和强度应足够大，传力可靠。
活塞应具备 的特点
§2 机体组
• 发动机的支撑。 • 组成：气缸盖、气缸体、气缸垫、曲轴
箱、油底壳。
§2 机体组
机体组组成：
气缸盖罩
气缸盖
气缸体
气缸
气缸垫 油道和水道
曲轴箱 油底壳
一、机体
1、机体:水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体， 称为机体。材料一般采用高强度灰铸铁或铝合金铸造。
2、机体的分类：
（1）按机体与油 底壳安装平面位置 不同分为
四）、曲轴扭转减振器
（一）扭转振动 自由扭转振动
共振
强迫扭转振动
功率损失、曲轴扭 转变形甚至扭断、 正时齿轮产生冲击 噪声等
临界转速：发生共振时的转速
（二）扭转减振器
橡胶摩擦式扭转减振器
惯性盘
功用：吸收曲轴扭转 振动的能量，消减扭 转振动。
皮带盘
当曲轴发生扭转振 动时，力图保持等 速转动的惯性盘便 与橡胶层发生了内 摩擦，从而消耗了 扭转振动的能量， 消减了扭振。
机油润滑。
（4）活塞形状
销座方向
桶形
不受压力的 部分，去掉 后可以减轻 质量。
裙部受侧压力的作用， 导致活塞发生变形
工作时向里变形
工作时，活塞受热膨胀，由于销座方向的金属材料较多， 所以膨胀量较大。所以在生产时先将活塞制成椭圆形， 短轴在销座轴方向。
开槽活塞（汽油机）
圆槽
绝热槽 膨胀槽
活塞结构特点总结：
第二章 机体组及曲柄连杆机构
•概述 •机体组 •曲炳连杆机构
§1 概述
一、功用 将燃料燃烧时产生的热能转变为活塞往复运动的
机械能，再通过连杆将活塞的往复运动变为曲轴的旋 转运动而对外输出动力。 二、组成 1、机体组 2、活塞连杆组 3、曲轴飞轮组
三、工作条件
承受机械载荷： 1、气体压力、惯性力、离心力、摩擦力 2、汽车行驶中产生的冲击力。
梯形环 加工困难，精度要求高
示意图
桶面环 外圆为凸圆弧形
气环的泵油作用
气环的泵油作用演示
• 扭曲环安装： • 内圆切槽朝上，外圆切槽朝下。 • 切口错开。
（2）油环
种类
普通油环（槽孔式、
槽孔撑环式）
组合式油环
刮油片
轴向衬环
示 意
径向衬环
刮油片
图
油环的刮油作用
气环的泵油作用演示
（三）活塞销
作用：连接活塞和连杆小头，并把活塞承受的气 体压力传递给连杆。
构造： 活塞销的内孔形状有圆柱形，两段截 锥形，以及两段截锥与一段圆柱的组合形。
活塞销的连接方式
半浮式
活塞销
全浮式
连杆
活塞销的偏置
使活塞从压缩行程到作功行程柔和的从气缸的一 边过渡到另一边，减少敲缸的声音。
三、连杆组
作用：连接活塞与曲轴，并把活塞承受的气体压 力传给曲轴，使活塞的往复运动变成曲轴的旋转 运动。 要求：足够的抗疲劳强度 和结构刚度，质量应尽量 小。 材料：连杆体和连杆盖由 优质中碳钢或中碳合金钢 模锻或辊锻而成，连杆螺 栓由优质合金钢制成。
曲轴前端 皮带轮毂
减振器圆盘
橡胶垫
五）、飞轮 （一）功用：储存能量，使发动机运转平稳
（二）构造
一缸上止点记号
齿圈在发动机起动 时与起动机齿轮啮 合，带动曲轴旋转。
飞轮边缘部分做的 厚些，可以增大转 动惯量
曲轴的结构
曲拐：由主轴颈、连杆轴颈、曲柄组成
曲轴的支承方式
概念：
在相邻的两个曲拐之间都设置一个主轴颈的曲轴，称为全支承 曲轴，否则称为非全支承曲轴。