汽车发动机构造之活塞连杆组
汽车发动机曲柄连杆机构零部件知识解读
汽车发动机曲柄连杆机构零部件知识发动机曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。
曲柄连杆机构的主要零件可以分为三组，机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组。
机体组：气缸体、气缸垫、气缸盖、曲轴箱、汽缸套及油底壳活塞连杆组：活塞、活塞环、活塞销、连杆曲轴飞轮组：曲轴、飞轮、扭转减振器、平衡轴1、机体组1-1、汽缸体是发动机机体组的重要组成部分，在气缸盖和油底壳之间，严格的来说，该部分要称为气缸体--曲轴箱！因为它上部是一个或若干个汽缸，下半部分是支承曲轴的曲轴箱！这两部分一般都铸造在一起，我们通常简称汽缸体。
因其工作条件高温高压、且活塞在其中往复运动，摩擦很大，所以气缸体必须能耐高温、耐腐蚀、耐磨损。
一般的说，为了满足以上要求可以采取以下几个措施：气缸体材料、加工精度、结构。
在冷却方面，气缸体一般有水冷、风冷。
像我们摩托车上的发动机就是风冷，一般汽车上的都是以水冷为主，但也装有风扇辅助降温1-2、汽缸垫气缸垫位于气缸盖与气缸体之间又称气缸床. 其功用是填补气缸体和气缸盖之间的微观孔隙,保证结合面处有良好的密封性,进而保证燃烧室的密封防止气缸漏气和水套漏水。
常见的金属---石棉气缸垫，这种石棉中间夹有金属丝或金属屑，且外覆铜皮或钢皮。
这种钢垫厚度为1.2~2mm，有很好的弹性和耐热性，能反复使用，但强度较差，厚度和质量也不均匀。
当发现以下现象时，就要考虑汽缸是否烧损：①汽缸盖与汽缸体接缝处有局部漏气现象，特别是排气管口附近常会出现此情况。
②工作时水箱冒水泡，气泡越多，说明漏气越严重。
不过这一现象当汽缸垫破损不太厉害时，往往不易察觉。
为此可在汽缸体与汽缸盖接缝处的周围抹些机油，然后观察接合处是否也有气泡冒出，如冒气泡就说明汽缸垫漏气。
通常情况下汽缸垫并没有破损，在此时，可以将汽缸垫在火焰上均匀地烤一下，由于加热之后石棉纸膨胀复原，在装回到机器上后就不再漏气了。
这种修理方法可以多次反复使用，从而延长汽缸垫的使用期限。
汽车构造(曲柄连杆机构)
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
机油润滑。
（4）活塞裙部形状
销座方向
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。
制造时 变形后
开槽活塞（汽油机）
二、活塞环
（一）气环
1.作用： （1）密封：防止气缸内的气体窜入油底壳； （2） 传热：将活塞头部的热量传给气缸壁； （3）辅助刮油、布油。
活塞环安装三隙
侧隙
背隙
端隙
气环的密封
气环的泵油作用
气环的泵油作用
气环断面形状：
（2）刮油油片环（轴普向通衬环环组径合向环衬）环
3、原理：因销座偏置，在接近上止点时，作用 在活塞销座轴线以右的气体压力大于左边，使 活塞倾斜，裙部下端提前换向。而活塞在越过 上止点，侧压力反向时，活塞才以左下端接触 处为支点，顶部向左转（不是平移），完成换 向。
（四）连杆
功用： 将活塞的力传给曲轴，变活塞的往复运动
为曲轴的旋转运动。 组成：
二、气缸盖
功用：密封气缸的上部，与活塞、气缸等共同构成燃烧室。 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。 材料：灰铸铁或合金铸铁，铝合金。
气缸盖的分解图
捷达轿车气缸盖总成
二、燃烧室
（三）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。
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汽车发动机构造详解-活塞连杆组
一、活 塞（※）
活塞功用 活塞工作条件 活塞材料及要求 活塞结构（※） 活塞销孔偏置（※） 拖鞋式活塞
1. 活塞功用
承受气缸中的燃气压力 将燃气作用力通过活塞销和连杆传给
曲轴，推动曲轴旋转 参与组成燃烧室
2. 活塞工作条件
直接与高温燃气接触
燃气最高 温度2500K
以上
活塞顶部 温度高达
燃气压力作用使 环不再扭曲，与 矩形环相同
② 扭曲环工作示意
进气、压缩和 排气行程：
环扭曲，消除 泵油现象，减 轻磨损
作功行程：
燃气压力作用 使环不再扭曲， 与矩形环相同
3）锥面环
锥面环特点
环的外圆面为锥面，理论上为线接 触。
工作过程
活塞下行： 能刮油 活塞上行：锥面油楔作用浮起，减
600~700K
机械强度 显著下降
热膨胀量 增大
活塞工作条件
承受燃气冲击性高压力（作功行程）
瞬
汽油机
时
3~5MPa
最
大
压 力
柴油机 6~9MPa
导致活塞 侧压力大
加速活塞 表面磨损
引起活塞 变形
活塞工作条件
活塞在气缸中高速运动
平均速度 可达
10~14m/s
产生很大 惯性力
曲柄连杆机 构各零件和 轴承承受
改善磨合性 耐磨性
2. 气环结构原理
气缸
气环密封原理
F1 环自身弹力 F2 燃气背压力 F3 燃气正压力
第二 密封面
第一 密封面
F3
F1
F2
活塞
活塞环
（1）气环开口形状（※）
直开口
工艺性好 密封效 果差
阶梯开口
密封性好 工艺性 较差
汽车构造第2章 曲柄连杆机构与压缩比(动画1个)
连杆盖的定位方式 a)用连杆螺栓定位;b)用定位止口定位;c)用定位套筒定位: d)用定位销定位;e)用锯齿状或凹凸面定位
连杆组及其各部件名称 a)平切口连杆;b)斜切口连杆 1-连杆体;2-连杆衬套;3-连杆轴 承上轴瓦;4-连杆轴承下轴瓦;5连杆盖;6-螺母;7-连杆螺栓; A-集油孔;B-喷油孔
铝活塞裙部的变形 a)受压变形;b)受热变形
拖鞋式活塞与活塞裙部的膨胀槽 a)拖鞋式活塞;b)膨胀槽
第二章 曲柄连杆机构与压缩比
第一节 活塞连杆组
活塞销座：用以安装活塞销,以将活塞顶部的气体压力经活塞销传给连杆。 偏置销座：减轻活塞在换向时对汽缸壁的拍击。 3.活塞的材料及表面处理： 含硅12% 的共晶铝硅合金或含硅24%的稀土共晶铝硅合金制成。 二、活塞环 活塞环用以密封活塞与汽缸壁之间的间隙。采用加有铜、铬、钼等元素的优 质合金灰铸铁制成。
第二章 曲柄连杆机构与压缩比
第一节 活塞连杆组
连杆螺栓：是连杆组件中的最重要零件
用具有较高韧性的40Cr、35CrMo等优质合金钢或优质碳素钢锻 制,并经冷镦成型与调质、滚压螺纹与表面防锈处理制成,而且在结 构上还应尽可能增大连杆螺栓的韧性,并精细加工过渡圆角以消除应 力集中,提高抗疲劳等。 在装配时通常需要施加较大的拧紧力矩。有些连杆螺栓还要继续 拧动一定角度,以使连杆螺栓的扭紧力矩处于微拉伸的屈服极限内。
塞连杆组
四、连杆 1.连杆与连杆螺栓 小头：通过活塞销与活塞连接。 全浮式活塞销, 在连杆小头孔内还过盈地压有双金属衬套 杆身：为了加强连杆杆身的强度和刚度并减小其 质量，通常采用工字形断面 大头：装有连杆轴承,并与曲轴连杆轴颈间隙配合。 采用用连杆螺栓连接的剖分式结构。 要在连杆体与连杆盖的同侧刻有配对记号(重装时对号入座), 而且还要采用相应的装配定位方法
写出活塞连杆组的组成
写出活塞连杆组的组成
活塞连杆组主要由以下几部分组成：
1.活塞：它是一种圆筒形零件，通常制成圆柱形，安装在汽缸内作往复运动。
它的顶端通常呈圆形，以便与汽缸壁贴合；底部为开口形状，安装活塞环以防止汽缸内的气体进入曲轴箱。
2.活塞环：它是一种金属环状零件，通常安装在活塞的环槽内。
它包括气环
和油环两种，分别起到密封和润滑的作用。
3.活塞销：它是一种连接活塞和连杆的小零件，通常制成中空圆柱形。
它的
一端通过全浮式或半浮式与活塞连接，另一端则通过连杆小头孔与连杆连接。
4.连杆：它是一种长杆状零件，连接活塞和曲轴。
连杆的一端通过连杆轴颈
与曲轴连接，另一端则通过连杆小头孔与活塞连接。
连杆的作用是将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。
5.连杆轴瓦：它是一种衬套零件，安装在连杆轴颈上，用于润滑和减小摩擦。
连杆轴瓦通常分为上瓦和下瓦两种，分别安装在连杆轴颈的上部和下部。
7.活塞连杆组的分解与组装
7.活塞连杆组的分解与组装实训七活塞连杆组的分解与组装一、实训内容1)活塞连杆组的组成及其构造；2)活塞连杆组各零部件间的相互连接及其装配关系；3)活塞连杆组的拆装。
二、实训目的与要求1)熟悉活塞连杆组各零部件的名称、构造、作用及相互间的关系；2)掌握活塞连杆组的拆装要领。
三、所需工具、仪器与设备1)常用工具、常用量具，常用专用工具各一套；2)专用工具：活塞销冲头—件，发动机翻转架、工作台各—套；3)CA6102型汽车发动机总成一台，活塞连杆组总成及本总成各零件一套；4)发动机总成、活塞连杆组总成挂图或示教板一套。
四、安全与环保教育1、树立安全文明生产意识。
2、合理使用工具、量具及设备。
3、操作规范，安全、文明作业。
4、学生应穿工作服进行实习操作，工作场地应打扫清洁，机具摆放整齐。
五、构造、原理、作用、技术标准和检验、维修方法活塞连杆组主要由活塞、活塞环、活塞销和连杆等组成。
其主要作用是承受可燃混合气燃烧的爆发压力，并推动活塞作往复运动，通过连杆转变为曲轴的旋转运动。
活塞由顶部、头部和裙部三部分组成。
活塞环分为气环和油环。
活塞销与活塞销孔的配合是过渡配合，活塞、活塞销、连杆装配成合件后，连杆应能在活塞销上自由摆动。
连杆由大头、小头和杆身组成。
活塞、连杆、连杆盖组合装配时，注意活塞顶缺口标记、连杆杆身凸点标记、连杆盖凸点标记要朝同一方向。
六、实训步骤1、活塞连杆组的拆卸拆卸活塞连杆组时，应将发动机放置在发动机翻转架上，首先拆去机体外的附件及气缸盖，然后将发动机侧置(转动翻转架)使挺杆室一侧向上，再拆下油底壳(先放尽机油)及其衬垫、机油集滤器、油管，同时拆下机油泵。
然后按下列步骤拆卸活塞连杆组：1)将要拆卸的活塞连杆组(有两个缸)转到活塞处于下止点，并检查活塞顶、连杆大端处有无记号，如无记号，应按次序在活塞顶、连杆大端上用钢字号码或尖铳铳上记号(连杆记号一般作在靠凸轮轴下一侧的基准面上)。
2)拆下连杵螺母，取下连杆端盖、衬垫和连杆轴承，并按顺序放好，以免相互搞错。
活塞连杆组的工作原理
活塞连杆组的工作原理
活塞连杆组是内燃机中的重要部件，其工作原理如下：
1. 活塞：活塞是连接发动机气缸和曲轴的零件，通常为金属制成的圆柱体。
活塞通过气缸内的燃气压力或燃油喷射推动，进行上下往复运动。
2. 活塞环：活塞环是固定在活塞上的环形零件，用于密封气缸内的高压燃气。
通常有两个或三个活塞环，包括压缩环和油底环。
3. 连杆：连杆是将活塞与曲轴连接的关键部件。
它一端连接在活塞上，另一端与曲轴的销轴连接。
连杆通过活塞的上下运动，将直线运动转化为旋转运动，并将功率传递给曲轴。
4. 曲轴：曲轴是发动机的主动部件，它通过连杆将活塞的上下往复运动转化为旋转运动。
曲轴上的凸轮形成了连续的旋转运动，推动发动机运转。
当发动机工作时，燃气压力或燃油喷射使活塞从上往下推动，这推动连杆以及与之相连的曲轴向前转动。
随着活塞的下行，发动机进气门关闭并压缩气体，当活塞到达最低点时，点火系统点燃混合气体，产生爆发力将活塞向上推动。
这一往复运动使得曲轴连续旋转，从而驱动其他发动机部件。
这样，活塞连杆组实现了将燃烧能量转化为机械能的工作原理。
发动机构造与维修-活塞连杆组
课题3
活塞连杆组的结构与维修
图3-31 连杆组
1－连杆衬套；2－连杆小头； 3－杆身；4－连杆螺栓；5－连杆大头；6－连杆轴瓦； 7－连杆盖；8－轴瓦上的凸键；9－凹槽
课题3
活塞连杆组的结构与维修
连杆盖与连杆大头的装配标记
图3-32 连杆配对标记
课题3
活塞连杆组的结构与维修
柴油机的负荷较大，连杆的受力也大，连杆大头的尺寸 往往超过气缸直径。为使连杆大头能通过气缸，便于拆装， 一般都采用斜切口。斜切口的连杆常用的定位方法有止口定 位、套筒定位、锯齿定位和定位销定位等。如图3-33所示。
a）平顶；b）凸顶；c）凹顶；d）成形顶
2）活塞头部 活塞头部是最下边一道活塞环槽以上的部分， 主要用来安装活塞环，以实现对气缸的密封，同时 将活塞顶所吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。
课题3
活塞连杆组的结构与维修
3）活塞裙部 自油环槽以下的部分称为活塞裙部，其作用是 为活塞在气缸内作往复运动导向和承受侧压力。 在常温下，活塞裙部截面形状呈椭圆形，如图 3-13所示。活塞裙部直径上小下大。如图3-14所示。
课题3
活塞连杆组的结构与维修
现代发动机所用的连杆轴承是由钢背和减磨层组成的分 开式薄壁轴承（图3-34）。
图3-34 连杆轴承
1-缸背；2-油槽；3-定位凸键；4-减磨合金层
课题3
活塞连杆组的结构与维修
2、V型发动机的连杆布置形式 （1）并列连杆式 左右两列气缸的连杆一前一后装在同一连 杆轴颈上。优点是连杆可以通用，两列气缸的活塞连杆组运 动规律相同。缺点是两列气缸要在轴向错开一段距离，致使 发动机的长度增加。曲轴的长度增加，刚度降低。 （2）主副连杆式 一列气缸采用主连杆，其大头直接安装 在连杆轴颈的全长上，另一列气缸的连杆为副连杆，其大头 与对应的主连杆大头上的两个凸耳作铰链连接。优点：不会 增加发动机的长度，缺点是主副连杆不能互换。 （3）叉形连杆式 一个连杆的大头做成叉形，跨于另一个连 杆的厚度较小的片形大头两端。优点是：两列气缸中的活塞 连杆组的运动规律相同；左右对应的两气缸轴心线不需要在 曲轴轴向上错位。缺点是叉形连杆大头结构和制造较复杂， 大头的刚度也不高。