机体组-曲柄连杆机构共75页文档
第三章机体组及曲柄连杆机构
轴向衬环 防窜油
径向衬环 有效刮油
钢带组合式油环
优：①接触比压高，刮油作用强（刮片薄） ②对气缸适应性好（刮片独立存在） ③质量轻，加工工艺好 ④回油通路长
缺：制造成本高（刮片外表面需镀铬） 装配麻烦。
第三章机体组及曲柄连杆机构
油环刮油原理 第三章机体组及曲柄连杆机构
异向外导 角油环
同向外导 角油环
第三章机体组及曲柄连杆机构
气环开口形状
直角口 (直切口)
斜口 (斜切口)
搭切口 (阶梯形)
第三章机体组及曲柄连杆机构
带防转销钉 槽
(封闭切口)
气环开口间隙大小：影响密封
过大，密封不良，漏气； 过小，热膨胀后会卡死。 • 开口间隙大小有严格规定。 • --------与缸径大小有关； • 一般 = 0.2~0.8 mm。
加工困难
加工困
难
第三章机体组及曲柄连杆机构
凸圆弧加工困难 对气缸壁表面适应性 好； 密封性好； 磨合性好。 润滑良好；
矩形环
平面环 锥形环
扭曲环
梯形环
桶面环
向注
。意
应用 安 广泛 装
方
道不
环环宜反 。 作扭
第曲
一
装 注道 油 主 意环 机 要 安 的用 第于
一柴
开槽环 顶岸环 （见72）
泵油 无泵油 无泵油 无泵油 泵油
单元曲拐：
一个曲柄销 两个曲柄臂 两个主轴径
第三章机体组及曲柄连杆机构
曲轴类型
按曲轴主轴颈数分
非全支承 全支承
第三章机体组及曲柄连杆机构
扭曲环断面扭转原理(自学）
第三章机体组及曲柄连杆机构
梯形环工作示意图
第三章机体组及曲柄连杆机构
2.机体组及曲柄连杆机构
加之工作室制作一、概述 (2)二、机体组 (2)三、活塞连杆组 (4)四、曲轴飞轮组 (9)一、概述1功用：作功冲程：热能——往复机械能——曲轴旋转其他冲程：曲轴旋转运动——活塞往复运动（依靠曲轴与飞轮惯性）2组成：1.机体组气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖、气缸垫——不动件（图2-2）P412.活塞连杆机构：活塞、活塞环、活塞销、连杆——运动件（图2-19）P553曲轴飞轮组：曲轴、飞轮减震器。
P55组成：启动爪——扭转减振器——皮带轮——正时齿轮——曲轴——主轴瓦——飞轮螺栓——飞轮3工作条件：高温、高压、高速、化学腐蚀。
曲柄连杆机构4要求：曲柄连杆机构的零件：质量小、热膨胀系数小、导热性能好、耐热、耐腐蚀。
5作用在曲柄连杆机构和机体的各有关零件上的力：气体作用力、运动质量往复惯性和离心力、摩擦力。
二、机体组1、气缸体（1）气缸体作用：发动机的各个机构和系统的装配基体。
要求：气缸体应具有足够的刚度和强度。
结构形式1）一般式（水平式）便于机加工，刚度小，多用于中小型发动机。
2）龙门式工艺性差，刚度强度较好，大中型发动机。
3）隧道式拆装困难，刚度比龙门式好。
（2）气缸1）要求：耐高温，耐磨损，耐腐蚀。
从气缸材料、加工精度、结构方面采取措施。
2）材料：优质合金铸铁，并提高加工精度。
3）冷却方式水冷——水在水套中流动、风冷——散热片4）气缸布置形式单列式：结构简单、易加工、长度高度较大。
双列式：1）V型——长度高度缩短，宽度大，形状复杂，夹角小于180度。
2）对置——高度小，利于汽车总体布置，夹角=180度。
5定位：1）径向：靠上下两个凸台的、与气缸体间为动配合的圆环带A 和B 。
2）轴向：利用缸套上部凸缘与缸体相应的台阶。
2、气缸盖与气缸衬套 （1）气缸盖1）作用：封闭气缸上部，与活塞顶部和气缸壁形成燃烧室。
2）结构：单体气缸盖、 块状气缸盖、整体式气缸盖 特点及性能：缩短发动机长度，刚度差， 发动机缸径<105mm 时用。
汽车构造 第二章机体组及曲柄连杆机构
0.05~0.15mm
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。
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第二章
机体组及曲柄连杆机构
下部：1～3个耐热耐油的橡胶密封圈
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第二章
机体组及曲柄连杆机构
二 气缸盖与气缸衬垫 ⒈ 气缸盖
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第二章
机体组及曲柄连杆机构
（4）偏臵销座 1、定义：活塞销座朝向承受作功侧压力的一面（图示左侧） 偏移1mm～2mm。 2、作用：减轻活塞换向时对气缸壁的敲击。
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第二章
机体组及曲柄连杆机构
3、原理：因销座偏臵，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。可见 偏臵销座使活塞换向分成了两 步，第一步是在气体压力较小 时进行，且裙部弹性好，有缓 冲作用；第二步虽气体压力大 ，但它是个渐变过程。为此， 两步过渡使换向冲击力大为减 弱。 车辆工程教研室
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第二章 机体组及曲柄连杆机构 五 作用在曲柄连杆机构和机体的各有关 零件上的力有：
P
气体作用力，运动质量 往复惯性力和离心力，摩 擦力。
F
Pj
PC
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第二章
机体组及曲柄连杆机构
1、 气压力：气压力P的集中力PP分解为侧 压力NP和SP， SP分解为RP和TP，RP使曲轴 主轴颈处受压，TP为周向产生转矩的力。 (1)作功行程：侧压力 NP向左，活塞的左侧 面压向气缸壁，左侧 磨损严重
[精]第2章机体组及曲柄连杆机构
![[精]第2章机体组及曲柄连杆机构](https://img.taocdn.com/s3/m/57e7d8b07cd184254a3535ab.png)
第一节 曲柄连杆机构中的作用力 第二节 机体组 第三节 曲柄连杆机构 作业
第一节 曲柄连杆机构中的作用力
作用在曲柄连杆机构上的力:气体力和惯性力 气体力：Fg一方面作用于活塞顶上, 通过连杆、曲柄销传
到主轴承；另一方面作用于气缸盖上，通过螺栓传给机体。 作用于活塞和气缸盖上的力相平衡。对外不传给机体支承。 惯性力：往复惯性力Fj和旋转惯性力Fk 往复惯性力：往复运动质量包括活塞组质量和连杆小头集 中质量，沿气缸轴线作往复变速直线运动 旋转惯性力：旋转惯性质量包括曲柄质量和连杆大头集中 质量，绕曲轴轴线旋转，产生旋转惯性力
周扩展的顺序分2～3次进行，最后一次拧紧 到规定的力矩。
返回
密封垫
返回
油底壳
功用：储存机油和封闭机体或曲轴箱 结构：用薄钢板冲压或铝铸造，内装有稳油挡板，
底部还装有放油螺塞
返回
发动机的支承
支承位置：气缸体、飞轮壳、变速器壳 支承方法：三点支承、四点支承 三点支承：前一后二、前二后一
例如：解放CA6102、东风EQ6100Q-1等 四点支承：前后各有两个支承点
例如：NJ1061A
补充：发动机的支承
探秘别克凯越的发动机与变速箱
绝招二：NTA(中间轴悬置)令发动机宁静顺畅
凯越的4缸机如何续写别克宁静顺畅的神话？ 如果说高效运作令该款发动机举重若轻是其宁静 顺畅的根本，那么NTA(Neutral Torque Axis)则 是附加的振动过滤功能。除了用弹性软连接悬置 发动机，以减少传入车厢的振动之外，NTA还巧妙 运用翘翘板的杠杆原理，在发动机底端，以单点 支撑化解左右两边的高频振动，由此突破了直列4 缸噪音过滤的瓶颈。加上该款发动机采用全铝合 金油底壳，配合液压减震系统和各种隔音密封材 质，使凯越得以续写别克特有的宁静篇章
第3章 机体组及曲柄连杆机构
二. 气缸盖 Cylinder Head
第二章 机体组及曲柄连杆机构
动画
第二章 机体组及曲柄连杆机构
功能 (Function)：
气缸盖安装在气缸体的上面，密封气缸上部并与活塞顶部和气缸一起构成燃烧 室。
工作环境 (Work environment)
它经常与高温高压燃气相接触，因此承受很大的热负荷和机械负荷。水冷发动 机的气缸盖内部制有冷却水套，缸盖下端面的冷却水孔与缸体的冷却水孔相通 。利用循环水来冷却燃烧室等高温部分。尤其是鼻梁区热应力很高。 鼻梁区：在进、排气门口之间，以及进、排气门口与汽油机的火化塞之间；
(3) 隧道式气缸体 曲轴主轴承孔为整体式，采用滚动轴承，主轴承孔较大，曲轴从气缸体后部装入。 结构紧凑、刚度和强度好，加工精度要求高，工艺性较差，曲轴拆装不方便。
第二章 机体组及曲柄连杆机构
缸体冷却方式有两种 (Cooling method for engine block)：
➢水冷：用冷却液来冷却，水冷发动 机的气缸周围和气缸盖中都加工有冷 却水套，气缸体和气缸盖冷却水套相 通，冷却水在水套内不断循环，带走 部分热量，对气缸和气缸盖起冷却作 用。 ➢风冷：用空气来直接冷却。
➢ 往复运动的物体，当运动速度变化时，就要产生往复惯性力。 ➢ 物体绕某一中心作旋转运动时，就会产生离心力。
第二章 机体组及曲柄连杆机构 活塞和连杆小头 ➢ 往复直线运动，速度高、不断变化 ➢ 上止点下止点，速度变化规律：
零增大最大(临近中间)减小零 活塞向下运动:
前半行程加速运动，惯性力向上，Fj； 后半行程减速运动，惯性力向下，F’j 活塞向上运动: 前半行程惯性力向下
构造 (Parts)：
活塞可分为三部分，活塞顶部(Top)、活塞头部(Head)和活塞裙部(Skirt)。
第二章 机体组及曲柄连杆机构
第二章 曲柄连杆机构本章内容：发动机机体组、活塞连杆组、曲柄飞轮组。
本章重点：曲柄连杆机构的功用、组成与工作特点。
第一节 概述功用：把燃气作用在活塞顶上的力矩转变为曲轴的转矩，以向工作机械输出机械能。
主要零件组成：机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组。
工作条件的特点：高温、高压、高速、化学腐蚀。
受力状态：气体作用力、往复惯性力与离心力、摩擦力。
第二节 机体组一、气缸体1.气缸体：水冷发动机的气缸体和曲轴箱铸成一体。
2.气缸： 气缸体上半部有一个或若干个为活塞在其中运动导向的圆柱形的空腔。
3.曲轴箱：气缸体下半部支承曲轴，其内腔为曲轴运动的空间。
4.结构型式分为三种：1)一般式气缸体：便于机加工2)龙门式气缸体：刚度和强度较好，但工艺性较差3)隧道式气缸体：刚度最好，与组合曲轴配用5.气缸材料：优质合金铸铁、铝合金6.冷却方式：空冷、水冷7.水套：发动机用水冷却时，气缸周围和气缸盖上均有用以充水的空腔。
8.多缸发动机气缸排列的型式有：直列式、V型式、对置式。
9.气缸套应用原因：降低气缸生产制造成本10.气缸套材料：耐磨性较好的合金铸铁或合金钢11.气缸套形式：干式和湿式二、气缸盖与气缸衬垫1.气缸盖结构：1)单体气缸盖2)块状气缸盖3)整体气缸盖2.气缸盖材料：灰铸铁或合金铸铁，铝合金铸造。
3.汽油机燃烧室：由活塞顶部气缸壁及缸盖上相应的凹部空间组成。
4.汽油机燃烧室形状有以下几种：1)楔形燃烧室：结构简单、紧凑。
在压缩终了时能形成挤气涡流。
2)盆形燃烧室：结构简单、紧凑。
3)半球形燃烧室：结构较前两种更紧凑，散热面积小，对排气净化有利，配气机构比较复杂。
5.气缸盖衬垫结构：1)金属—石棉衬垫，安装气缸衬垫时，把光滑的一面朝气缸体。
2)石棉中心用编织的钢丝网或有孔钢板为骨架3)实心金属片作用：密封三、油底壳第三节 活塞连杆组一、活塞1.作用：承受气缸中气体压力，并将此力通过活塞销传给连杆，以推动曲轴旋转。
汽车维修与发动机构造——第二章 机体组及曲柄连杆机构
第二章机体组及曲柄连杆机构功用：曲柄连杆机构是内燃机实现工作循环，完成能量转换的传动机构，用来传递力和改变运动方式。
工作中，曲柄连杆机构在作功行程中把活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动，对外输出动力，而在其他三个行程中，即进气、压缩、排气行程中又把曲轴的旋转运动转变成活塞的往复直线运动。
总的来说曲柄连杆机构是发动机借以产生并传递动力的机构。
通过它把燃料燃烧后发出的热能转变为机械能。
工作条件：发动机工作时，曲柄连杆机构直接与高温高压气体接触，曲轴的旋转速度又很高，活塞往复运动的线速度相当大，同时与可燃混合气和燃烧废气接触，曲柄连杆机构还受到化学腐蚀作用，并且润滑困难。
可见，曲柄连杆机构的工作条件相当恶劣，它要承受高温、高压、高速和化学腐蚀作用。
组成：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。
第一节曲柄连杆机构中的作用力及力矩作用在曲柄连杆机构上的力有气体力和运动质量惯性力。
气体力作用于活塞顶上，在活塞的四个行程中始终存在，但只有作功行程中的气体力是发动机对外作功的原动力。
气体力通过连杆、曲柄销传到主轴承。
气体力同时也作用于气缸盖上，并通过气缸盖螺栓传给机体。
作用于活塞上和气缸盖上的气体力大小相等、方向相反，在机体中相互抵消而不传至机体外的支承上，但使机体受到拉伸。
曲柄连杆机构可视为由往复运动质量和旋转运动质量组成的当量系统。
往复运动质量包括活塞组零件质量和连杆小头集中质量，它沿气缸轴线作往复变速直线运动，产生往复惯性力；旋转运动质量包括曲柄质量和连杆大头集中质量，它绕曲轴轴线旋转，产生旋转惯性力，也称离心力。
往复惯性力和旋转惯性力通过主轴承和机体传给发动机支承。
第二节机体组一、机体组的功用及组成现代汽车发动机机体组主要由机体、气缸盖、气缸盖罩、气缸衬垫、主轴承盖以及油底壳等组成。
镶气缸套的发动机，机体组还包括干式或湿式气缸套。
机体组是发动机的支架，是曲柄连杆机构、配气机构和发动机各系统主要零部件的装配基体。
汽车发动机之——第二章 机体组及曲柄连杆机构
2.3 活塞连杆组
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、应 用面广
扭曲环
断面不对称，受力不平衡，使活塞环 扭曲
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。
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
2.3 活塞连杆组
（2）油环：刮除飞溅到汽缸壁上的多余的机油，并在汽缸壁
2.3 活塞连杆组
隔断由活塞顶传向第一 道活塞环的热流。
2.3 活塞连杆组
增加环 槽的耐 磨性。
增加活塞的 强度，提高 第一道环槽 的耐磨性。
2.3 活塞连杆组
（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：对活塞在汽缸内的往复运动起导向作用，并承
受侧向力，防止破坏油 膜。
2.2 机体组
• 在风冷汽缸的外壁铸制散热片，以增加散热面积， 增强散热能力。
2.2 机体组
• 二、汽缸盖 功用：密封汽缸的上部，与活塞、汽缸等共同构成燃
烧室。 材料：灰铸铁或合金铸铁，铝合金。 工作条件：由于接触温度很高的燃汽，所以承受的热
负荷很大。
2.2 机体组
2.2 机体组
• 水冷发动机的汽缸盖有整体式、分块式和单体
活塞顶与高温燃汽直接接触，使活塞顶的温度很高。 活塞在侧压力的作用下沿汽缸壁面高速滑动，由于润 滑条件差，因此摩擦损失大，磨损严重。 •2 • 广泛采用铝合金，只在极少数汽车发动机上采用铸铁 或耐热钢。
2.3 活塞连杆组
•3
顶部：构成燃烧室， 承受气体压力。
头部:安装活塞环， 制作 较厚。
裙部：导向，传力。 承受侧压力销座孔 处制有加强筋。
机体组及曲柄连杆机构
。
湿缸套
外壁直接与冷却水接 触。壁厚5～8mm。
示意图
•强度和刚度好 ，机体尺寸小， 工艺性好，贵重 材料消耗大，成 本高。
•强度和刚度 都较好，加工 复杂，拆装不 便，散热不良 。 •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。
干缸套
合金铸铁离心铸造的干式气缸套壁厚2~3mm 精密拉伸的钢质气缸套壁厚1~1.5mm
富康TU
汽油机燃烧室
名称
特点
结构紧凑、面容比小、
多球形
火焰传播距离短、气门 直径较大，气道较平直
，能产生挤气涡流。
蓬形
结构简单、紧凑、散热 面积小、热损失少，近 年来在高性能多气门轿
车发动机上广泛应用。
示意图
应用
欧宝V6 奔驰320E 三菱3G81 富士EJ20
柴油机燃烧室
•喷油 嘴
•喷油 嘴
•第二节 机体组（四）
主要结构
各种孔：气缸孔、主轴孔、凸 轮轴孔、润滑油道、附件孔等 。 冷却系统的结构：水冷发动机 缸体有冷却水道、水套；风冷 发动机缸体有散热片
材料及毛坯成形工艺
材料：合金铸铁、铝合金 成形工艺：铸造
•第二节 机体组（二）
气缸体分类：
1）气缸的排列形式：
•水平对置式
•直列式
•V型式
•W型式
•第二节 机体组（二）
影响往复惯性力的因素：活塞、活塞销连杆小头的 质量；曲轴转速。
影响离心力的因素：曲柄半径；旋转质量；曲轴转 速。
摩擦力
上述各力对摩擦面形成的正压力 摩擦系数
第二节 机体组（一）
机体组的组成
气缸盖罩 气缸盖 气缸垫 气缸体 主轴承盖 油底壳
第02章 曲柄连杆机构与机体组
汽缸盖的燃烧室容积测量 汽缸体与汽缸盖裂纹的检修 着色剂法，如图2-19所示 磁力探伤法如图2-26所示。
2017/2/28
第二章曲柄连杆机构
第二节 机体组
图2-26 磁力探伤
2017/2/28
第二章曲柄连杆机构
第二节 机体组
4. 汽缸的检修 汽缸的检测，如图2-27，图2-28所示所示 汽缸的修理 当汽缸磨损后，其圆度、圆柱度、磨损度误差超过 限度时，对磨损的汽缸进行镗削或磨削加工，改变 其尺寸，恢复汽缸正确的几何形状和配合关系，这 种方法称为修理尺寸法。扩大后的尺寸叫修理尺寸。 (1) 确定汽缸的修理尺寸。 (2)汽缸的镗削，如图2-29（a）所示。 (3) 珩磨汽缸，如图2-29（b）所示。 (4)汽缸的镶套
2017/2/28
第二章曲柄连杆机构
第一节 曲柄连杆机构综述
图2-3 活塞连杆组
2017/2/28
第二章曲柄连杆机构
第一节 曲柄连杆机构综述
图2-4曲轴飞轮组
2017/2/28
第二章曲柄连杆机构
第一节 曲柄连杆机构综述
二、曲柄连杆机构的工作分析
曲柄连杆机构工作在高温、高压、高速和有腐蚀的环境 中，其受力情况很复杂，主要有气体作用力、运动质量 的惯性力、旋转运动件的离心力，以及相对运动件的接 触表面所产生的摩擦力等。。
如图2-74 所示。飞轮多采用灰铸铁、球墨铸 铁或铸钢制造。
飞轮的检修
（1）更换齿圈
（2）修整飞轮工作平面 （3）动平衡试验
2017/2/28
第二章曲柄连杆机构
第四节 曲轴飞轮组
图2-74 飞轮
2017/2/28
第二章曲柄连杆机构
机体组及曲柄连杆机构
▪ 椭圆的长轴方向与销座垂直，短轴方向沿销座方向。 这样活塞工作时趋近正圆。
活塞在工作时的保护措施
▪ 有的汽油机上，活塞销孔中心线是偏离活塞中心线 平面的，
▪ 向作功行程中受主侧压力的一方偏移了1～2mm。
2、活塞环
▪ 分类：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。 ▪ 材料：合金铸铁或球墨铸铁（有时表面涂
分块式 100~140mm
单体式
≥140mm
单体式气缸盖
三、气缸盖燃烧室
名称
特点
结构紧凑、火焰行程
半球形 段、燃烧速率高、热
损失小、热效率高
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
示意图
应用
桑塔纳 夏利 富康
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
四、气缸衬垫
▪ 功用：保持气缸密封不漏气，保持由机体流向气 缸盖的冷却液和机油不泄漏。
▪ 工作条件：承受拧紧气缸盖螺栓时造成的压力， 气缸内燃烧气体高温、高压的作用，以及机油和 冷却液的腐蚀。
▪ 要求：足够的强度，并耐压、耐热和耐腐蚀。 ▪ 分类：金属-石棉衬垫、金属-复合材料衬垫和全
金属衬垫等。
气缸盖罩和气缸衬垫
气缸盖罩
衬垫
气缸盖
安装火花塞
气缸垫：功用是保证气缸盖与气缸体接触面 的密封，防止漏气，漏水和漏油。
五、油底壳
▪ 功用：储存机油和封闭机体或曲轴箱。 ▪ 使用特点：油底壳底部还装有放油螺塞，通常
放油螺塞上装有永久磁铁，以吸附润滑油中的 金属屑，减少发动机的磨损 ▪ 材料：薄钢板冲压
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46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
机体组-曲柄连杆机构
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生