02曲柄连杆机构PPT课件
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第二章-曲柄连杆机构动力学分析PPT优秀课件
vmax
R 1 cos
R
1 2
4
由近似式可得出活塞平均速度
c m 1 0 R (s i 2 n s2 i ) n d 2 R 3 S
n 0
活塞的最大速度和平均速度之比是反映活塞运动交变程度的一个 指标：
vmaxR 12 12
cm
2R 2
（此值约为1.6）
5
3、活塞加速度
aR2ccoo s sc co o3 2 ss （精确式）
离心力 prB ⑦曲柄不平衡质量引
起的离心惯性力 prk (pr=prB+prK) ⑧曲柄销处作用力 合力 RB ⑨主轴颈处作用力 合力 RK
24
3、曲柄连杆机构上的作用力方向及性质
25
pg 使机体受拉，在机体内部平衡，不传到机外去，不引起振 动
p=pg+pj中的pj 往复运动产生的自由力，在机体内不能平衡， 将传
连杆摆动角速度：L
cos
12sin21/2
连杆摆动角加速度：L 2(12 1 2 2 2 )s sii n n 2 2(3 1 /2 si2 n )
将上述各式与中心曲柄连杆机构运动参数相比，只是多了含ξ 的项。由于汽车发动机的偏心率通常都很小，两者的差别很小。
15
§2—2 曲柄连杆机构受力分析
8
4、连杆的运动
连杆在摆动平面内的运动是随活塞的往复运动和绕活塞销的摆动
的复合运动。往复运动规律上面已给出，这里只考虑摆动。
连杆摆角β：arcssin i n()
（精确式）
si n112si2n
6
（近似式）
在α=90º或270º时达到极值：
e arcsin
连杆摆动角速度eωL：(1162)
《曲柄连杆机构》课件
详细描述
在曲柄连杆机构中，活塞在气缸内进行往复运动，由于连杆的摆动，使得活塞的直线运 动转变为曲轴的旋转运动。在这个过程中，曲轴的旋转运动将能量输出，驱动车辆或其 他机械运动。曲柄连杆机构的特点在于其能够将活塞的往复运动转变为旋转运动，从而
实现能量的高效转换。
分类与应用
总结词
曲柄连杆机构有多种分类方式，如按照曲轴 的形状可分为直列式和V型式，广泛应用于 汽车、摩托车等动力机械中。
缸体的材料选择也很重要，通常采用高强度合金钢或不锈钢制造，以提高其使用寿 命。
03
曲柄连杆机构的工作特性
运动特性
曲柄连杆机构是发动机中的重要 机构，它将活塞的直线运动转化 为曲轴的旋转运动，实现发动机
的做功过程。
曲柄连杆机构的运动特性包括曲 轴的旋转运动、活塞的往复直线
运动以及连杆的摆动运动等。
优化方法
采用数学建模、数值分析和计算机仿 真等方法进行优化设计。
优化流程
建立曲柄连杆机构的数学模型→确定 优化变量和约束条件→选择合适的优 化算法→进行优化计算→分析优化结 果→改进设计。
优化实例与结果分析
优化实例
以某实际应用的曲柄连杆机构为例，进行优化设计。
结果分析
通过对比优化前后的性能指标，分析优化效果。例如，运动性能提升、能耗降 低、振动减小等。同时，对优化后的曲柄连杆机构进行实验验证，确保优化结 果的可靠性和实用性。
05
曲柄连杆机构的常见问题与维护
常见问题与原因分析
01
02
03
04
曲柄连杆机构异响
由于润滑不良、装配间隙不当 或零件疲劳损坏等原因，可能 导致或曲轴轴瓦材料疲劳 极限较低可能导致曲轴轴瓦烧 蚀，影响曲柄连杆机构的正常 运转。
在曲柄连杆机构中，活塞在气缸内进行往复运动，由于连杆的摆动，使得活塞的直线运 动转变为曲轴的旋转运动。在这个过程中，曲轴的旋转运动将能量输出，驱动车辆或其 他机械运动。曲柄连杆机构的特点在于其能够将活塞的往复运动转变为旋转运动，从而
实现能量的高效转换。
分类与应用
总结词
曲柄连杆机构有多种分类方式，如按照曲轴 的形状可分为直列式和V型式，广泛应用于 汽车、摩托车等动力机械中。
缸体的材料选择也很重要，通常采用高强度合金钢或不锈钢制造，以提高其使用寿 命。
03
曲柄连杆机构的工作特性
运动特性
曲柄连杆机构是发动机中的重要 机构，它将活塞的直线运动转化 为曲轴的旋转运动，实现发动机
的做功过程。
曲柄连杆机构的运动特性包括曲 轴的旋转运动、活塞的往复直线
运动以及连杆的摆动运动等。
优化方法
采用数学建模、数值分析和计算机仿 真等方法进行优化设计。
优化流程
建立曲柄连杆机构的数学模型→确定 优化变量和约束条件→选择合适的优 化算法→进行优化计算→分析优化结 果→改进设计。
优化实例与结果分析
优化实例
以某实际应用的曲柄连杆机构为例，进行优化设计。
结果分析
通过对比优化前后的性能指标，分析优化效果。例如，运动性能提升、能耗降 低、振动减小等。同时，对优化后的曲柄连杆机构进行实验验证，确保优化结 果的可靠性和实用性。
05
曲柄连杆机构的常见问题与维护
常见问题与原因分析
01
02
03
04
曲柄连杆机构异响
由于润滑不良、装配间隙不当 或零件疲劳损坏等原因，可能 导致或曲轴轴瓦材料疲劳 极限较低可能导致曲轴轴瓦烧 蚀，影响曲柄连杆机构的正常 运转。
项目二曲柄连杆机构PPT课件
常见故障排除与维修
异响排除
如曲柄连杆机构出现异响，应立即停 机检查，找出异响原因并进行排除。
泄漏处理
调整故障
如曲柄连杆机构出现运行不平稳、振 动等问题，应进行相应调整，如调整 轴承间隙、平衡块等。
如曲柄连杆机构出现泄漏，应检查密 封件并及时更换。
THANKS
感谢观看
对检测结果进行记录和分析，不断优化制造工艺和提升产品质量。
04
曲柄连杆机构的装配与调试
装配流程与注意事项
准备零件
确保所有零件齐全、无损坏。
安装曲柄
将曲柄安装到曲轴上，确保曲柄与曲轴配合紧密。
装配流程与注意事项
安装连杆
将连杆安装到连杆孔中，确保连杆与 连杆孔配合紧密。
安装活塞
将活塞安装到活塞销中，确保活塞与 活塞销配合紧密。
03
曲柄连杆机构的制造
材料选择与处理
总结词
材料选择与处理是曲柄连杆机构制造过程中的重要环节，直接影响到机构的整体 性能和使用寿命。
详细描述
在材料选择方面，需要综合考虑材料的机械性能、耐腐蚀性、成本等因素，常用 的材料有钢材、铝合金等。在处理方面，需要对材料进行预处理，如除锈、清洗 等，以保证材料的表面质量和加工精度。
曲柄连杆机构运动顺畅，无卡滞现象。
调试方法与标准
各部件配合紧密，无松动现象。 润滑系统正常工作，油路畅通，油压、油量符合要求。
常见问题与解决方案
问题1
曲柄连杆机构运动不顺畅。
解决方案1
检查曲柄、连杆和活塞等部件的配合是否紧密 ，如有需要可重新装配。
问题2
曲柄连杆机构出现卡滞现象。
解决方案2
检查曲柄连杆机构是否有异物卡住，如有需要清除 异物。
曲柄连杆机构PPT课件
一、活塞
（一）功用 1、与气缸盖、气缸壁等共同组成燃烧室； 2、承力传力：承受气体压力，并将此力传给连杆 ，以推动曲轴旋转。
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（二）工作环境： 1、高温：燃气温度2500K，散热条件差，活 塞顶部工作温度高达600~700K，且分布不均 匀； 2、高压：承受燃气冲击压力（3~ 5MPa（汽 ）、6~9 MPa（柴）），侧压力加大，磨损 加剧，活塞易变形，破坏配合联结。 3、高速：线速度达到8~12m/s，惯性力大， 产生附加载荷。 4、润滑困难。
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（三）材料：
铝合金：质量轻（铸铁50%~70%）；导热好（铸 铁3倍）；热膨胀系数大；温度升高，强硬度下 降快。
铝硅合金：硅11~14 %,铜、镍、镁各1%,铁、钛、 锌<1%,其余为铝。
硅含量越高，热膨胀系数越小，磨损越小；但制造 工艺性越差。
灰铸铁： 合金铸铁、耐热钢：柴油机。
35
（三）组成
根据其作用，活塞可分为顶部、环槽部、裙部和活塞 销座四部分。
销座
36
1、顶部：是燃烧室的组成部分，用来承受气体压力。 汽油机活塞的顶部形状有：（图2—17） （1）平顶：受热面积小，广泛采用。 （2）凸顶：与半球形燃烧室配用。 （3）凹顶：高压缩比发动机为了防止碰撞气门，也可 用凹坑的深度来调整压缩比。
缘与缸体相应的台阶。
0.05~0.15 mm
A
B
18
密封：
上部：缸套顶面高出缸体 0.05mm～0.15mm，当气缸盖 螺栓拧紧后，缸套与缸体凸台 接合处、缸套与缸垫接合处， 承受较大的压紧力。
0.05~0.15mm
19
1）下部：1～3个耐热耐油的橡胶密封圈。
20
四、气缸盖
汽车构造课件第二章曲柄连杆机构
汽车构造课件第二章曲柄 连杆机构
曲柄连杆机构是汽车发动机的核心部分之一，它由曲轴、连杆、活塞、活塞 销组成，掌控着发动机的能量，是发动机运转的关键。
曲柄连杆机构的概述
定义和作用
曲柄连杆机构是将热能转化为机械能的重要部 件，通过连杆和曲轴的配合，将活塞的往复运 动转化为连续的旋转。
组成部分
曲柄连杆机构包括曲轴、连杆、活塞、活塞销 等零部件。这些零部件的配合精度直接决定了 发动机的性能。
曲柄连杆机构的构造
曲轴
它是曲柄连杆机构的核心部件，完成了能量转化的 关键步骤。曲轴的质量和配合精度直接影响着发动 机的性能。
连杆
它连接了活塞和曲轴，通过连杆小头和大头分别与 活塞销和曲轴配合，将活塞的往复运动转化为了曲 轴的旋转。
活塞
它是曲柄连杆机构的动力源，负责将内燃机燃烧产
曲柄连杆机构的运动分析
1
活塞运动规律
活塞在缸体内做往复直线运动，并在上下止点处停留。
2
连杆运动规律
连杆的小头与活塞销配合，大头与曲轴销配合，实现了从往复运动到旋转运动的 转换。
3
曲轴运动规律
曲轴将连续的活塞运动，曲柄连杆机构的应用
在汽车发动机中的应用
曲柄连杆机构的保养
对发动机进行长期保养，采取科学的驾驶方式，注 意及时更换机油和油滤器，定期送车厂进行维修。
思考题
1 如何改变曲柄连杆机构的运动规律？
可以通过更改连杆长度或者改进曲轴形态，来调整曲柄连杆机构的运动规律。
2 如何设计适合不同工况的曲柄连杆机构？
需要深入了解每种工况下的负载特点，并根据负载特点进行优化设计，以提高曲柄连杆 机构的工作效率和寿命。
曲柄连杆机构是汽车内燃机的核心部分之一，掌控着车辆的动力输出，是汽车发动机的重要 组成部分。
曲柄连杆机构是汽车发动机的核心部分之一，它由曲轴、连杆、活塞、活塞 销组成，掌控着发动机的能量，是发动机运转的关键。
曲柄连杆机构的概述
定义和作用
曲柄连杆机构是将热能转化为机械能的重要部 件，通过连杆和曲轴的配合，将活塞的往复运 动转化为连续的旋转。
组成部分
曲柄连杆机构包括曲轴、连杆、活塞、活塞销 等零部件。这些零部件的配合精度直接决定了 发动机的性能。
曲柄连杆机构的构造
曲轴
它是曲柄连杆机构的核心部件，完成了能量转化的 关键步骤。曲轴的质量和配合精度直接影响着发动 机的性能。
连杆
它连接了活塞和曲轴，通过连杆小头和大头分别与 活塞销和曲轴配合，将活塞的往复运动转化为了曲 轴的旋转。
活塞
它是曲柄连杆机构的动力源，负责将内燃机燃烧产
曲柄连杆机构的运动分析
1
活塞运动规律
活塞在缸体内做往复直线运动，并在上下止点处停留。
2
连杆运动规律
连杆的小头与活塞销配合，大头与曲轴销配合，实现了从往复运动到旋转运动的 转换。
3
曲轴运动规律
曲轴将连续的活塞运动，曲柄连杆机构的应用
在汽车发动机中的应用
曲柄连杆机构的保养
对发动机进行长期保养，采取科学的驾驶方式，注 意及时更换机油和油滤器，定期送车厂进行维修。
思考题
1 如何改变曲柄连杆机构的运动规律？
可以通过更改连杆长度或者改进曲轴形态，来调整曲柄连杆机构的运动规律。
2 如何设计适合不同工况的曲柄连杆机构？
需要深入了解每种工况下的负载特点，并根据负载特点进行优化设计，以提高曲柄连杆 机构的工作效率和寿命。
曲柄连杆机构是汽车内燃机的核心部分之一，掌控着车辆的动力输出，是汽车发动机的重要 组成部分。
《曲柄连杆机构》课件
可靠性原则
确保曲柄连杆机构在各种工况下都能稳定、 可靠地工作。
经济性原则
在满足功能和效率的前提下，尽可能降低曲 柄连杆机构的设计和制造成本。
曲柄连杆机构的优化方法
数学建模
建立曲柄连杆机构的数学模型，以便进行数 值分析和优化设计。
拓扑优化
改变曲柄连杆机构的内部结构，以实现更好 的刚度和强度。
尺寸优化
2023-2026
END
THANKS
感谢观看
KEEP VIEW
REPORTING
按连杆数目分类
三杆曲柄连杆机构
包括一个曲柄、一个连杆和一根轴。 这种机构结构简单，常用于一些简单 的机械装置中。
四杆曲柄连杆机构
由四个构件组成，包括一个曲柄、一 个连杆、一根轴和一根导杆。这种机 构在汽车等复杂机械中应用广泛，可 以实现复杂的运动轨迹。
按曲轴的形式分类
直列式曲柄连杆机构
曲轴的各曲拐按直线排列，这种机构结构紧凑，适用于小缸径发动机。
对易损件如轴承、密封圈等进行定期更换 。
对曲柄连杆机构的参数进行定期检查和调 整，确保机构运行正常。
PART 05
曲柄连杆机构的发展趋势 与展望
曲柄连杆机构的新材料、新工艺、新技术
总结词
介绍曲柄连杆机构在材料、工艺和技术方面的创新和突破，以及这些创新对机构性能和 效率的影响。
详细描述
随着科技的不断发展，曲柄连杆机构在材料、工艺和技术方面也在不断创新和突破。例 如，采用高强度轻质材料可以减小机构的质量和惯性，提高其动态响应性能；采用先进 的表面处理技术可以提高机构的耐磨性和耐腐蚀性，延长其使用寿命；采用智能传感器
观察法
观察曲柄连杆机构的外观和运行状况 ，判断是否存在故障。
第2章 曲柄连杆机构资料
第二章曲柄连杆机构§2.1 概述§2.2 机体组§2.3 活塞连杆组§2.4 曲轴飞轮组连接关系图示作业本课件用于汽车专业教学2020年11月26日教学目的与要求1、掌握曲柄连杆机构功用及组成。
2、了解曲柄连杆机构受力情况。
3、掌握气缸体与曲轴箱的型式，气缸的排列型式，气缸盖的功用、组成及其缸盖螺栓拆卸注意事项，气缸垫的功用、要求、构造及安装方向，油底壳构造及密封，汽油机燃烧室的常见类型及其特点，气缸与气缸套的工作条件、型式。
4、掌握活塞连杆组及其各零部件结构特点，气环密封原理，油环泵油原理。
5、掌握曲轴的功用和型式及结构特点。
6、了解四、六缸发动机曲拐布置形式。
7、掌握发动机工作循环表的绘制方法并学会运用工作循环表。
重点与难点1、机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组的结构特点。
2、气环的密封原理、泵油现象，扭曲环的特点，活塞环的安装方向及位置。
3、四、六缸发动机工作循环表的绘制。
§2.1 概述作用：组成：工作条件：受力：把混合气爆发作用在活塞顶上的压力转变为曲轴旋转运动而对外输出动力。
机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组。
高温、高压、高速、化学腐蚀。
气体作用力、运动质量惯性力、离心力、摩擦力等。
曲柄连杆机构的组成气缸体曲轴箱气缸盖气缸套气缸垫油底壳机体组活塞活塞环活塞销连杆活塞连杆组曲轴飞轮扭转减振器曲轴飞轮组曲柄连杆机构活塞连杆组和曲轴飞轮组曲柄连杆机构组成情况图示版权所有：太原大学巩利平工作情况演示一、气体作用力（F P ）F P 对发动机的影响：（1）产生翻倒力矩（F P2）（2）产生有效扭矩（F S ）结论：（1）发动机上下振动并非气体压力所致（2）活塞左侧所受侧压力（作功冲程侧压力）大于右侧所受侧压力（压缩冲程侧压力）作功冲程压缩冲程二、往复惯性力与离心力往复运动（活塞、连杆小头）惯性力旋转运动（曲柄、连杆大头）离心力1.往复惯性力：0 max 0前半行程后半行程（惯性力向上）（惯性力向下）活塞上止点下止点当活塞从下止点向上止点运动时，正好相反。
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第二章 曲柄连杆机构
教学目的及教学要求
了解曲柄连杆机构的功用和受力情况； 掌握机体组中各个零件的构造特点和功用； 掌握连杆组中各个部件的作用、材料、构造 特点、加工生产方法； 掌握曲轴飞节 概述
1.功用: 能量的转换 运动形式的转换
2.组成: 机体组（气缸体、曲轴箱、气缸盖、 气缸垫、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）
块状气缸盖 整体气缸盖
水冷式气缸盖 风冷式气缸盖
汽油机燃烧室
基本要求： 结构尽可能紧凑，表面积小，以减少热
量损失及缩短火焰行程； 使混合气在压缩终了时具有一定的涡流
运动，以提高混合气的燃烧速度，保证混合 气得到及时和充分混合。
1. (1)半球形燃烧室结构紧凑，热效率高。进气口直径较大，故充气效率较高，在轿车 发动机上被广泛地应用。
(3) 质量小，重量轻，尽可能地减小往复惯性力。
多采用铝合金，个别低速柴油机上采用高级铸铁或耐热 钢。
活塞顶部
平顶活塞：顶部是一个平面，结构简单，制造容易，受热面积小，顶部 应力分布较为均匀，一般用在汽油机上，柴油机很少采用。 凸顶活塞：顶部凸起呈球顶形，其顶部强度高，起导向作用，有利于改 善换气过程，二行程汽油机常采用凸顶活塞。 凹顶活塞：顶部呈凹陷形，凹坑的形状和位置必须有利于可燃混合气的 燃烧，有双涡流凹坑、球形凹坑、U形凹坑等等。
活塞头部
作用：
顶部
1、承受压力并传递给连杆。 头部
2、密封。
3、传热
四、发动机的支承
第三节 活塞连杆组
活塞 活塞环 活塞销 连杆
第一道气环 第二道气环
油环
活塞
连杆 连杆盖 连杆轴瓦
活塞销 连杆螺栓
一、活 塞
结构：顶部 头部 裙部
要求：质量 导热 强度 刚度 密封
活塞结构 1—活塞顶部 2—活塞头部 3—活塞裙部
要求
(1) 要有足够的刚度和强度，传力可靠；
(2) 导热性能好，要耐高压、耐高温、耐磨损；密度小、 热膨胀系数小。
斯巴鲁H6水平对置 3.0L汽油发动机， 最大转矩 297N.m/4200r/min， 最大功率
180kW/6600r/min
W型发动机
W型发动机的特点：气缸数 量多、排量大，但是W12 新型发动机的体积却与V8 型一样大，而比传统的V12 型要小得多。结构紧凑，动 力强劲，而且重量很轻（奥 迪A8L6.0 quattro轿车上因 采用W12发动机，整车重 量降低到1980kg ）。发动 机的长度仅为513mm，而
(2) 楔形燃烧室结构简单、紧凑，散热面积小，热损失也小，能保证混合气在压缩行程 中形成良好的涡流运动，有利于提高混合气的混合质量，进气阻力小，提高了充气 效率。气门排成一列，使配气机构简单，但火花塞置于楔形燃烧室高处，火焰传播 距离长些，切诺基轿车发动机采用这种形式的燃烧室。
(3) 盆形燃烧室，气缸盖工艺性好，制造成本低，但因气门直径易受限制，进、排气效 果要比半球形燃烧室差。捷达轿车发动机、奥迪轿车发动机采用盆形燃烧室。
湿缸套：壁厚5~9mm，无密闭水套，
铸造方便容易拆装更换，冷却效果较 好。刚度差，易于漏水、漏气。
气缸套材料：耐磨性较好 的合金铸铁或合金铸铁。
二、气缸盖和气缸衬垫
气缸盖的功用：密封气缸上部，与活塞顶部和气缸 一起形成燃烧室。为其他零部件提供安装位置。 要求：具有足够的强度和刚度，通过对其进行良好 的冷却使温度尽可能均匀。 材料：导热性好、机械强度和热强度高、铸造性能 好的材料，优质灰铸铁或合金铸铁。（也有的汽油 机用铝合金铸造） 形式：单体气缸盖
目前，全世界能够 批量生产水平对置发 动机的汽车公司只有 富士重工和保时捷两 家，而且富士重工的 水平对置发动机的体 积比保时捷的更小。
优点：发动机左 右平衡、重心低，可 以提高车辆的驾驶和 操纵性能，同时降低 振动和噪声，提高车 辆的舒适性。而且， 与传统的直列和V型 发动机相比，水平对 置发动机体积更小， 更加节能和环保，在 发生碰撞时，对乘员 的伤害也较小。
宽度690mm 。
该机器是由两组超 小型V6总成制成。 每组都有六个气缸、 呈15°角排列。这 种偏置式排列兼备 了经典的V6缸发动 机的优点，而其宽 度和长度都缩减到 最小程度。
干缸套：壁厚1~3mm,气缸体刚度
大，气缸中心矩小。传热较差，温度 分布不均匀，易发生局部变形，加工 面多，加工要求高，拆装要求高。
(3)离心惯性力Fc：旋转机件的圆周运动产生离心惯性力，方向背离曲轴中
心向外。离心力加速轴承与周颈的磨损，也引起发动机振动而传到机体外。
(4)摩擦力：指相互运动件之间的摩擦力，它是造成配合表面磨损的根源。
第二节 机体组
气缸盖 气缸体 曲轴箱 气缸套 气缸垫 油底壳
一、气缸体
水冷发动机的气缸体和曲轴箱铸成一体。 风冷发动机的气缸体和曲轴箱分开铸造。
气缸体的结构形式
缸体材料：优质灰铸铁，加入合金元素提高气缸的耐磨性。
气缸的排列方式
单列式结构简单，加工容易，但长度和高度较大。
为了降低发动机的高度，有时也把气缸布置成倾斜 的甚至水平的。
V型排列形式缩短了长度和高度，增加了气缸体的刚 度，减轻了重量；
加大的发动机的宽度，形状复杂，加工困难，用于缸 数较多的大功率发动机。
3.工作条件: 高温、高压、高速、化学腐蚀
曲柄连杆机构的受力分析
曲柄连杆机构受的力主要有 气体作用力、运动质量惯性 力、摩擦力以及外界阻力。
(1)气体作用力Fp
(2)往复惯性力Fj：活塞在上半行程时，惯性力都向上，下半行程时，惯性
力都向下。在上下止点活塞运动方向改变，速度为零，加速度最大，惯性力也 最大；在行程中部附近，活塞运动速度最大，加速度为零，惯性力也等于零。
气缸垫
要求： 1、在高温、高压燃气作用下具有足够的强度。不易 损坏； 2、耐热、耐高温； 3、具有一定弹性，能补偿结合面的表面粗糙度、不 平度以及发动机工作时反复出现的变形，保证密封； 4、拆装方便，能重复使用，寿命长。
软钢板
软钢板
软钢板
软钢板
软钢板
金属网
石棉
三、油底壳
功用：贮存机油，密闭曲轴箱。 薄钢板冲压而成。
教学目的及教学要求
了解曲柄连杆机构的功用和受力情况； 掌握机体组中各个零件的构造特点和功用； 掌握连杆组中各个部件的作用、材料、构造 特点、加工生产方法； 掌握曲轴飞节 概述
1.功用: 能量的转换 运动形式的转换
2.组成: 机体组（气缸体、曲轴箱、气缸盖、 气缸垫、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）
块状气缸盖 整体气缸盖
水冷式气缸盖 风冷式气缸盖
汽油机燃烧室
基本要求： 结构尽可能紧凑，表面积小，以减少热
量损失及缩短火焰行程； 使混合气在压缩终了时具有一定的涡流
运动，以提高混合气的燃烧速度，保证混合 气得到及时和充分混合。
1. (1)半球形燃烧室结构紧凑，热效率高。进气口直径较大，故充气效率较高，在轿车 发动机上被广泛地应用。
(3) 质量小，重量轻，尽可能地减小往复惯性力。
多采用铝合金，个别低速柴油机上采用高级铸铁或耐热 钢。
活塞顶部
平顶活塞：顶部是一个平面，结构简单，制造容易，受热面积小，顶部 应力分布较为均匀，一般用在汽油机上，柴油机很少采用。 凸顶活塞：顶部凸起呈球顶形，其顶部强度高，起导向作用，有利于改 善换气过程，二行程汽油机常采用凸顶活塞。 凹顶活塞：顶部呈凹陷形，凹坑的形状和位置必须有利于可燃混合气的 燃烧，有双涡流凹坑、球形凹坑、U形凹坑等等。
活塞头部
作用：
顶部
1、承受压力并传递给连杆。 头部
2、密封。
3、传热
四、发动机的支承
第三节 活塞连杆组
活塞 活塞环 活塞销 连杆
第一道气环 第二道气环
油环
活塞
连杆 连杆盖 连杆轴瓦
活塞销 连杆螺栓
一、活 塞
结构：顶部 头部 裙部
要求：质量 导热 强度 刚度 密封
活塞结构 1—活塞顶部 2—活塞头部 3—活塞裙部
要求
(1) 要有足够的刚度和强度，传力可靠；
(2) 导热性能好，要耐高压、耐高温、耐磨损；密度小、 热膨胀系数小。
斯巴鲁H6水平对置 3.0L汽油发动机， 最大转矩 297N.m/4200r/min， 最大功率
180kW/6600r/min
W型发动机
W型发动机的特点：气缸数 量多、排量大，但是W12 新型发动机的体积却与V8 型一样大，而比传统的V12 型要小得多。结构紧凑，动 力强劲，而且重量很轻（奥 迪A8L6.0 quattro轿车上因 采用W12发动机，整车重 量降低到1980kg ）。发动 机的长度仅为513mm，而
(2) 楔形燃烧室结构简单、紧凑，散热面积小，热损失也小，能保证混合气在压缩行程 中形成良好的涡流运动，有利于提高混合气的混合质量，进气阻力小，提高了充气 效率。气门排成一列，使配气机构简单，但火花塞置于楔形燃烧室高处，火焰传播 距离长些，切诺基轿车发动机采用这种形式的燃烧室。
(3) 盆形燃烧室，气缸盖工艺性好，制造成本低，但因气门直径易受限制，进、排气效 果要比半球形燃烧室差。捷达轿车发动机、奥迪轿车发动机采用盆形燃烧室。
湿缸套：壁厚5~9mm，无密闭水套，
铸造方便容易拆装更换，冷却效果较 好。刚度差，易于漏水、漏气。
气缸套材料：耐磨性较好 的合金铸铁或合金铸铁。
二、气缸盖和气缸衬垫
气缸盖的功用：密封气缸上部，与活塞顶部和气缸 一起形成燃烧室。为其他零部件提供安装位置。 要求：具有足够的强度和刚度，通过对其进行良好 的冷却使温度尽可能均匀。 材料：导热性好、机械强度和热强度高、铸造性能 好的材料，优质灰铸铁或合金铸铁。（也有的汽油 机用铝合金铸造） 形式：单体气缸盖
目前，全世界能够 批量生产水平对置发 动机的汽车公司只有 富士重工和保时捷两 家，而且富士重工的 水平对置发动机的体 积比保时捷的更小。
优点：发动机左 右平衡、重心低，可 以提高车辆的驾驶和 操纵性能，同时降低 振动和噪声，提高车 辆的舒适性。而且， 与传统的直列和V型 发动机相比，水平对 置发动机体积更小， 更加节能和环保，在 发生碰撞时，对乘员 的伤害也较小。
宽度690mm 。
该机器是由两组超 小型V6总成制成。 每组都有六个气缸、 呈15°角排列。这 种偏置式排列兼备 了经典的V6缸发动 机的优点，而其宽 度和长度都缩减到 最小程度。
干缸套：壁厚1~3mm,气缸体刚度
大，气缸中心矩小。传热较差，温度 分布不均匀，易发生局部变形，加工 面多，加工要求高，拆装要求高。
(3)离心惯性力Fc：旋转机件的圆周运动产生离心惯性力，方向背离曲轴中
心向外。离心力加速轴承与周颈的磨损，也引起发动机振动而传到机体外。
(4)摩擦力：指相互运动件之间的摩擦力，它是造成配合表面磨损的根源。
第二节 机体组
气缸盖 气缸体 曲轴箱 气缸套 气缸垫 油底壳
一、气缸体
水冷发动机的气缸体和曲轴箱铸成一体。 风冷发动机的气缸体和曲轴箱分开铸造。
气缸体的结构形式
缸体材料：优质灰铸铁，加入合金元素提高气缸的耐磨性。
气缸的排列方式
单列式结构简单，加工容易，但长度和高度较大。
为了降低发动机的高度，有时也把气缸布置成倾斜 的甚至水平的。
V型排列形式缩短了长度和高度，增加了气缸体的刚 度，减轻了重量；
加大的发动机的宽度，形状复杂，加工困难，用于缸 数较多的大功率发动机。
3.工作条件: 高温、高压、高速、化学腐蚀
曲柄连杆机构的受力分析
曲柄连杆机构受的力主要有 气体作用力、运动质量惯性 力、摩擦力以及外界阻力。
(1)气体作用力Fp
(2)往复惯性力Fj：活塞在上半行程时，惯性力都向上，下半行程时，惯性
力都向下。在上下止点活塞运动方向改变，速度为零，加速度最大，惯性力也 最大；在行程中部附近，活塞运动速度最大，加速度为零，惯性力也等于零。
气缸垫
要求： 1、在高温、高压燃气作用下具有足够的强度。不易 损坏； 2、耐热、耐高温； 3、具有一定弹性，能补偿结合面的表面粗糙度、不 平度以及发动机工作时反复出现的变形，保证密封； 4、拆装方便，能重复使用，寿命长。
软钢板
软钢板
软钢板
软钢板
软钢板
金属网
石棉
三、油底壳
功用：贮存机油，密闭曲轴箱。 薄钢板冲压而成。