第三章 曲柄连杆机构PPT课件
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《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。
3.曲柄连杆机构
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：活塞在气缸内的起良好的导向作用，气缸与活塞之 间在任何工况下都应该保持适宜的间隙，并承受侧压力， 防止破坏油膜。
主
次
推
推
销座孔 力
力
裙
面
面
部
2016.9
活塞的变形
形变原因：热膨胀、侧压力和气体压力。 变形规律：
凸起呈球状、顶部强 度高，起导向作用、 有利于改善换气过程, 在不改变气缸盖结构 的情况下增大压缩比。
2016.9
凹坑的形状、位置必 须有利于可燃混合气 的燃烧；调整压缩比， 防止碰气门。
活塞头部
位置：第一道活塞槽与活塞销孔之间的部分。 作用：
1、承受活塞顶的压力，并传给活塞销。 2、安装活塞环、与活塞环一起密封气缸，防止可燃混合气漏到曲
2016.9
1)浴盆形燃烧室，结构简单，气门与气缸轴线平行， 进气道弯度较大。压缩行程终了能产生挤气涡流。
2)楔形燃烧室，结构比较紧凑，气门相对气缸轴线 倾斜，进气道比较平直，进气阻力小。压缩行程终 了时能产生挤气涡流。
3)半球形燃烧室，结构最紧凑，燃烧室表面积与其 容积之比(面容比)最小。进排气门呈两列倾斜布置， 不能产生挤气涡流。
工作条件：由于接触高温 高压燃气，要求气缸盖应 具有足够的强度和刚度， 良好的冷却。
导热性好、利于提高压缩比，但 刚度低，易变形，适用与高速高
强化汽油机
2016.9
燃烧室
燃烧室基本要求
1、结构紧凑（表面积/容积）要小，减小 热损失，缩短火焰行程，提高热效率 2、能增大进气门直径或进气道通道面积： 增加进气量，提高发动机转矩和功率 3、能在压缩行程终点产生挤气涡流：以提 高混合气燃烧速度，保证混合气充分燃烧 ·汽油机燃烧室： 在气缸盖底面通常铸有形状各异的凹坑， 保证火焰传播距离最短，以防止发生不正 常燃烧 ·柴油机燃烧室： 有直喷式和分隔式两种燃烧室。应与燃油 喷射、空气涡流运动进行良好配合。
汽车构造课件-第三章曲柄连杆机构
工作性能优化
优化曲柄连杆机构的工作性能，如提 高压缩比、增强燃油喷射效果等，以 提高发动机的功率和扭矩输出。
通过改进润滑系统、优化燃油喷射和 点火正时等措施，降低发动机的振动 和噪音，提高曲柄连杆机构的工作平 稳性和可靠性。
05 曲柄连杆机构的故障诊断 与维护
常见故障与原因分析
曲轴轴颈磨损
由于润滑不良或承受过 大的压力，导致曲轴轴
活塞在气缸内的运动规律与发动机的 工作循环密切相关，是实现发动机工 作过程的基础。
曲轴的旋转运动
曲轴是发动机中最重要的部件之一，其旋转运动 是实现能量转换的关键环节。
曲轴的旋转方向取决于发动机的工作循环，在四 冲程发动机中，曲轴的旋转方向在吸气和压缩冲 程中与活塞运动方向相反，而在做功和排气冲程 中与活塞运动方向相同。
曲轴通过连杆将活塞的往复运动转化为自身的旋 转运动，进而将热能转化为机械能。
曲轴的旋转速度决定了发动机的转速，是衡量发 动机性能的重要参数。
连杆的摆动与传递
连杆是连接活塞与曲轴的关键 部件，其摆动与传递是实现能
量转化的重要环节。
连杆通过上下摆动将活塞的往 复运动传递给曲轴，使曲轴能
够实现旋转运动。
飞轮等部件，下曲轴箱用于安装曲轴、
气压力和惯性力等载荷。
连杆等部件。
03 曲柄连杆机构的工作原理
活塞的运动规律
活塞在气缸内的运动是由连杆带动实 现的，其运动规律包括上下往复运动 和左右旋转运动。
活塞在气缸内的运动轨迹呈椭圆形， 其长轴与曲轴的旋转轴线平行，短轴 与曲轴的旋转轴线垂直。
活塞上行的速度较快，下行的速度较 慢，这是由于曲轴的旋转运动产生的 惯性力和重力作用的结果。
转。
活塞通常由活塞头、活塞裙和活 塞销座等组成，活塞头上有若干 个环槽，用于安装活塞环，以保
《曲柄连杆机构讲》PPT课件
(2) V型
气缸排成两列，左右两列 气缸中心线的夹角γ＜180°， 称为V型发动机，V型发动机 与直列发动机相比，缩短了机 体长度和高度，增加了气缸体 的刚度，减轻了发动机的重量， 但加大了发动机的宽度，且形 状较复杂，加工困难，一般用 于8缸以上的发动机，6缸发动 机也有采用这种形式的气缸体。
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。八缸以上发动机 使用
磨损均匀
连杆
➢ “全浮式”安装，当发动机工作时，活塞销、连杆小头和 活塞销座都有相对运动，这样，活塞销能在连杆衬套和活 塞销座中自由摆动，使磨损均匀。为了防止全浮式活塞销 轴向窜动刮伤气缸壁，在活塞销两端装有档圈，进行轴向 定位。由于活塞是铝活塞，而活塞销采用钢材料，铝比钢 热膨胀量大。为了保证高温工作时活塞销与活塞销座孔为 过渡配合。装配时，先把铝活塞加热到一定程度，然后再 把活塞销装入，这种安装方式应用较广泛。
气缸套视频
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2. 曲轴箱
气缸体下部用来安装曲轴的部位称为曲箱 曲轴箱分上曲轴箱和下曲轴箱： 上曲轴箱与气缸体铸成一体，下曲轴箱用来贮存润 滑油，并封闭上曲轴箱，故又称为油底壳。 油底壳受力很小，一般采用薄钢板冲压而成，其形 状取决于发动机的总体布置和机油的容量。油底壳 内装有稳油挡板，以防止汽车颠动时油面波动过大。 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。在上下曲轴箱接合面之间装有衬垫，防止 润滑油泄漏。
(3) 对置式
气缸排成两列，左右两列气缸在同一水平面 上，即左右两列气缸中心线的夹角 γ＝180°， 称为对置式。它的特点是高度小，总体布置方 便，有利于风冷。这种气缸应用较少。
曲柄连杆机构-优质课件
2、活塞的选配要求有哪些？
1）活塞环的弹力检验 2）活塞环的漏光度检验 3）活塞环“三隙”的检验 端隙0.1----0.6mm 侧隙0.03---0.075mm 背隙0---0.35mm
5、连杆的检修 （1）连杆裂纹检修 （2）连杆大头内孔磨损检修：圆度和 圆柱度误差不大于0.025mm。 （3）连杆螺栓的检修 （4）连杆变形的检验： 弯曲、扭曲，用连杆校正仪进行。
3、飞轮的检修 （1）飞轮齿圈的检修：断齿或齿端耗损 严重，超过30℅或连续损坏4齿，应更换。 （2）飞轮工作平面的修整 飞轮工作平面的有严重烧蚀或磨损沟槽 深弃超过0.5mm,平面度误差为大于 0.2mm,飞轮厚度极限减薄量1mm。应更 换。
（3）飞轮螺栓孔的检修
小结： 作业： 1、曲轴的检修要求是什么？ 2、曲轴轴承的选配要求有哪些？修理 方法是什么？ 3、飞轮的检修方法是什么？
曲轴飞轮组的组成：曲轴、飞轮、扭转 减振器、皮带轮、正时齿轮等。 一、曲轴 曲轴的组成：
结构： 曲轴轴颈 平衡重 连杆轴颈 前端轴 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。
三、曲轴飞轮给的检修 曲轴的损伤：轴颈磨损、弯扭变形和裂 纹 1、曲轴的检修 （1）裂纹的检修：磁力探伤和染色法， 修复：细小裂纹可用磨削法。 （2）曲轴弯曲的检修：用百分表在V型 架上检测，用冷压校正和敲击校正。 （3）曲轴扭曲变形的检修：用百分表在 V型架上检测。用冷压校正和敲击校正。
3、连杆衬套的修配 (1)连杆衬套的更换：过 盈量0.1—0.2mm
4、活塞环的选配 （1）活塞环的损伤 磨损、弹性减弱和折断等。 （2）活塞环的选配 与气缸、活塞的修理尺寸一致，具有 规定的弹力，以保证气缸的密封性； 环漏光度、端隙、侧隙、和背隙应符 合原厂规定。
03 曲柄连杆机构
活塞的功用是承受气体压力，并通过活塞销传给连杆驱使曲轴旋转，活塞顶部还是 燃烧室的组成部分。 活塞在高温、高压、热膨胀系数大。
活塞一般视为由顶部、头部和裙部三部分构成。顶部是燃烧室的组成部分，用来承 受气体压力；头部指活塞顶至油环槽下端面之间的部分，用于安装活塞环；裙部指从油 环槽下端面起至活塞最下端的部分，为活塞运动导向和承受侧压力。
活塞裙部的长短取决于侧压力的大小和活塞直径。所谓侧压力是指在压缩行程和作功 行程中，作用在活塞顶部的气体压力的水平分力使活塞压向气缸壁。活塞裙部承受侧压力 的两个侧面称为推力面，它们处于与活塞销轴线相垂直的方向上。
拖鞋式 半拖鞋式
发动机工作时，活塞在侧向力和气体力的作用下发生机械变形，受热膨胀时则发生热变 形。这两种变形的结果都会使裙部的形状和尺寸发生变化。
汽油机燃烧室由活塞顶部、气缸壁和气缸盖低部构成，其形状主要取决于气缸盖下 方的凹陷空间，基本要求是结构紧凑、面容比小，进气阻力小，能产生进气涡流。常见 的形式有，楔形、浴盆形、半球形 、多球形 、篷形。
三、气缸衬垫
气缸衬垫（气缸垫）装在气缸盖和气缸体之间，其功用是保证气缸盖与气缸体 接触面之间的密封，防止漏气，漏水和漏油。按材料分为金属-石棉衬垫、金属-复 合材料衬垫和全金属衬垫。
气缸壁
成本 寿命
(1) 平底式：主轴承座孔中心线位于曲轴箱分开面上，优点是机体高度小，重量轻，结 构紧凑，加工方便；缺点是刚度和强度较差。
(2) 龙门式：主轴承座孔中心线高于曲轴箱分开面，优点是弯曲刚度和扭转刚度都好， 能承受较大的机械负荷；缺点是工艺性较差，加工较困难。
(3) 隧道式：主轴承座孔不分开，采用滚动轴承，主要优点是主轴承孔的同轴度好，刚 度和强度大，缺点是曲轴拆装不方便。
活塞一般视为由顶部、头部和裙部三部分构成。顶部是燃烧室的组成部分，用来承 受气体压力；头部指活塞顶至油环槽下端面之间的部分，用于安装活塞环；裙部指从油 环槽下端面起至活塞最下端的部分，为活塞运动导向和承受侧压力。
活塞裙部的长短取决于侧压力的大小和活塞直径。所谓侧压力是指在压缩行程和作功 行程中，作用在活塞顶部的气体压力的水平分力使活塞压向气缸壁。活塞裙部承受侧压力 的两个侧面称为推力面，它们处于与活塞销轴线相垂直的方向上。
拖鞋式 半拖鞋式
发动机工作时，活塞在侧向力和气体力的作用下发生机械变形，受热膨胀时则发生热变 形。这两种变形的结果都会使裙部的形状和尺寸发生变化。
汽油机燃烧室由活塞顶部、气缸壁和气缸盖低部构成，其形状主要取决于气缸盖下 方的凹陷空间，基本要求是结构紧凑、面容比小，进气阻力小，能产生进气涡流。常见 的形式有，楔形、浴盆形、半球形 、多球形 、篷形。
三、气缸衬垫
气缸衬垫（气缸垫）装在气缸盖和气缸体之间，其功用是保证气缸盖与气缸体 接触面之间的密封，防止漏气，漏水和漏油。按材料分为金属-石棉衬垫、金属-复 合材料衬垫和全金属衬垫。
气缸壁
成本 寿命
(1) 平底式：主轴承座孔中心线位于曲轴箱分开面上，优点是机体高度小，重量轻，结 构紧凑，加工方便；缺点是刚度和强度较差。
(2) 龙门式：主轴承座孔中心线高于曲轴箱分开面，优点是弯曲刚度和扭转刚度都好， 能承受较大的机械负荷；缺点是工艺性较差，加工较困难。
(3) 隧道式：主轴承座孔不分开，采用滚动轴承，主要优点是主轴承孔的同轴度好，刚 度和强度大，缺点是曲轴拆装不方便。
《曲柄连杆结构》课件
泵领域
在泵中，曲柄连杆结构用于驱动活 塞进行往复运动，实现液体的吸入 和排出。
曲柄连杆结构的基本组成
01
02
03
曲轴
曲轴是曲柄连杆结构中的 关键部件，其形状通常为 弯曲的轴，具有曲拐或曲 轴臂。
连杆
连杆是连接活塞和曲轴的 部件，通常由钢或铸铁制 成，具有一定的长度和刚 度。
活塞
活塞是曲柄连杆结构中的 另一个关键部件，通常由 金属或合成材料制成，具 有一定的重量和尺寸。
特点
具有高效率、高可靠性、低维护 成本等优点，广泛应用于内燃机 、压缩机、泵等机械设备中。
曲柄连杆结构的应用领域
内燃机领域
曲柄连杆结构是内燃机中的核心 部分，用于将活塞的直线运动转 化为曲轴的旋转运动，从而输出
动力。
压缩机领域
在压缩机中，曲柄连杆结构用于驱 动活塞往复运动，从而实现对气体 的压缩。
结构设计优化
总结词
结构设计优化是提高曲柄连杆工作性能的重要手段，通过对曲柄连杆的结构进行优化设计，可以减小应力集中、 提高疲劳强度和降低振动。
详细描述
结构设计优化主要包括对曲柄连杆的形状、尺寸和连接方式等进行优化设计。通过改变曲柄连杆的形状和尺寸， 可以改善应力分布，减小应力集中；通过优化连接方式，可以提高曲柄连杆的刚度和稳定性。
表面处理工艺需要根据曲柄连杆的工作条件和使用要求进行选择和优化，以确保其性能和使 用寿命。
06
曲柄连杆的应用实例
内燃机中的曲柄连杆机构
总结词
内燃机中的曲柄连杆机构是实现能量转换的 核心部件，通过曲柄连杆机构将活塞的往复 运动转化为旋转运动，从而输出动力。
详细描述
内燃机中的曲柄连杆机构由曲轴、连杆和活 塞组成，通过曲轴的旋转运动带动连杆转动 ，连杆推动活塞在气缸内往复运动，完成吸 气、压缩、做功和排气四个冲程，实现内燃 机的运转。
在泵中，曲柄连杆结构用于驱动活 塞进行往复运动，实现液体的吸入 和排出。
曲柄连杆结构的基本组成
01
02
03
曲轴
曲轴是曲柄连杆结构中的 关键部件，其形状通常为 弯曲的轴，具有曲拐或曲 轴臂。
连杆
连杆是连接活塞和曲轴的 部件，通常由钢或铸铁制 成，具有一定的长度和刚 度。
活塞
活塞是曲柄连杆结构中的 另一个关键部件，通常由 金属或合成材料制成，具 有一定的重量和尺寸。
特点
具有高效率、高可靠性、低维护 成本等优点，广泛应用于内燃机 、压缩机、泵等机械设备中。
曲柄连杆结构的应用领域
内燃机领域
曲柄连杆结构是内燃机中的核心 部分，用于将活塞的直线运动转 化为曲轴的旋转运动，从而输出
动力。
压缩机领域
在压缩机中，曲柄连杆结构用于驱 动活塞往复运动，从而实现对气体 的压缩。
结构设计优化
总结词
结构设计优化是提高曲柄连杆工作性能的重要手段，通过对曲柄连杆的结构进行优化设计，可以减小应力集中、 提高疲劳强度和降低振动。
详细描述
结构设计优化主要包括对曲柄连杆的形状、尺寸和连接方式等进行优化设计。通过改变曲柄连杆的形状和尺寸， 可以改善应力分布，减小应力集中；通过优化连接方式，可以提高曲柄连杆的刚度和稳定性。
表面处理工艺需要根据曲柄连杆的工作条件和使用要求进行选择和优化，以确保其性能和使 用寿命。
06
曲柄连杆的应用实例
内燃机中的曲柄连杆机构
总结词
内燃机中的曲柄连杆机构是实现能量转换的 核心部件，通过曲柄连杆机构将活塞的往复 运动转化为旋转运动，从而输出动力。
详细描述
内燃机中的曲柄连杆机构由曲轴、连杆和活 塞组成，通过曲轴的旋转运动带动连杆转动 ，连杆推动活塞在气缸内往复运动，完成吸 气、压缩、做功和排气四个冲程，实现内燃 机的运转。
《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。
【课件】第三章曲柄连杆机构PPT
以缸套外表面凸出圆环带A和B实现径向定 位，轴向定位是利用缸套上部凸缘与机体顶 部相应的支承面C，如图3-6所示。
图3-6 干缸套和湿缸套
【2019/11/2】
三、气缸盖（材料：灰铸铁、合金铸铁、铝合金铸造）
1、气缸盖结构（如图3-7所示）
气缸盖安装在气缸体的上面，从上部密封气缸并构成燃烧室。它经常与高温高压燃气相接
1、气缸套分干缸套和湿缸套两种： ● 干式气缸套：气缸套的外表面不直接与 冷却水接触。优点是不易漏气漏水，缸体结 构刚度大，缸心距小，质量轻；缺点是冷却 效果较差，温度分布不均匀，容易发生局部 变形。 ● 湿式气缸套：气缸套外表面直接与冷却 水接触。优点是气缸体上没有封闭的水套， 铸造方便，冷却效果好，容易拆卸更换；缺 点是强度和刚度差，容易漏气漏水。 2、缸套定位：
● 一般式气缸体：安装油底壳的加工面与曲轴旋转中心轴线齐平，多用于中小型发动机。
● 龙门式气缸体：气缸体安装油底壳的加工面低于曲轴旋转中心轴线，多用于大中型发动机 ● 隧道式气缸体：主轴承座孔为整体式，装用滚动轴承，主要用在负荷较大的柴油机上。
【2019/11/2】
图3-3 机体的结构形式
2、按照气缸的排列方式不同，气缸体还可以分成以下三种形式:如图3-4所示。 ● 直列式：发动机各气缸排成一直列，其特点是结构简单，加工容易，发动机的平衡性最好， 但发动机高度和长度大，多用于六缸以下的发动机。例如，一汽红旗CA7220、宝来、捷达和大 众波罗等型轿车。 ● V形：发动机气缸排成两列，左右两列气缸中心线的夹角小于180º。气缸体的长度和高度缩 短了，刚度增加了；但发动机的宽度增加了，且形状复杂，加工较困难。多用于6缸以上大功率 发动机，如奥迪A6、广州08款雅阁轿车均装备V6发动机。 ● 对置式：气缸排成两列，左右两列气缸中心线的夹角为180º。其优点是气缸体的高度小，重 心低，总体布置方便，风冷效果好，发动机平衡性较好，如保时捷2.5L6。
图3-6 干缸套和湿缸套
【2019/11/2】
三、气缸盖（材料：灰铸铁、合金铸铁、铝合金铸造）
1、气缸盖结构（如图3-7所示）
气缸盖安装在气缸体的上面，从上部密封气缸并构成燃烧室。它经常与高温高压燃气相接
1、气缸套分干缸套和湿缸套两种： ● 干式气缸套：气缸套的外表面不直接与 冷却水接触。优点是不易漏气漏水，缸体结 构刚度大，缸心距小，质量轻；缺点是冷却 效果较差，温度分布不均匀，容易发生局部 变形。 ● 湿式气缸套：气缸套外表面直接与冷却 水接触。优点是气缸体上没有封闭的水套， 铸造方便，冷却效果好，容易拆卸更换；缺 点是强度和刚度差，容易漏气漏水。 2、缸套定位：
● 一般式气缸体：安装油底壳的加工面与曲轴旋转中心轴线齐平，多用于中小型发动机。
● 龙门式气缸体：气缸体安装油底壳的加工面低于曲轴旋转中心轴线，多用于大中型发动机 ● 隧道式气缸体：主轴承座孔为整体式，装用滚动轴承，主要用在负荷较大的柴油机上。
【2019/11/2】
图3-3 机体的结构形式
2、按照气缸的排列方式不同，气缸体还可以分成以下三种形式:如图3-4所示。 ● 直列式：发动机各气缸排成一直列，其特点是结构简单，加工容易，发动机的平衡性最好， 但发动机高度和长度大，多用于六缸以下的发动机。例如，一汽红旗CA7220、宝来、捷达和大 众波罗等型轿车。 ● V形：发动机气缸排成两列，左右两列气缸中心线的夹角小于180º。气缸体的长度和高度缩 短了，刚度增加了；但发动机的宽度增加了，且形状复杂，加工较困难。多用于6缸以上大功率 发动机，如奥迪A6、广州08款雅阁轿车均装备V6发动机。 ● 对置式：气缸排成两列，左右两列气缸中心线的夹角为180º。其优点是气缸体的高度小，重 心低，总体布置方便，风冷效果好，发动机平衡性较好，如保时捷2.5L6。
高职汽车构造课件第3章发动机之曲柄连杆机构
活塞裙部的变形
防止活塞的变形的结构措施
（1） 活塞纵断面制成上小下大的截锥形。 （2） 活塞横断面制成椭圆形，长轴垂直于销座孔轴线方向，即侧压力方向。 （3） 裙部开绝热—膨胀槽（“T”形或形槽），其中横槽叫绝槽，竖槽叫膨胀槽。
（1）
（2）
（3）
偏置销座
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噪声。 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。可见偏置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。
• （3）气环的断面形状
图 气环的断面形状 a)矩形环；b)锥形环；c)内切口扭曲环；d)外切口扭曲环；e)梯形环；f)桶形环
• 矩形活塞环的泵油作用及危害
• 原因：（1）存在侧隙和背隙； （2） 环运动时在环槽中 靠上靠下。 现象：当活塞带着环下行（进气 行程）时，环靠在环槽的上方， 环从缸壁上刮下的润滑油充入环 槽下方；当活塞又带着环上行（ 压缩行程）时，环又靠在环槽的 下方，同时将油挤压到环槽上， 如此反复，就将润滑油泵到活塞 顶。 • 危害：（1）增加了润滑油的消 耗； （2） 火花塞沾油不跳火； （3） 燃烧室积炭增多，燃 烧性能变坏； （4） 环槽内形成积炭，挤 压活塞环而失去密封性； （5） 加剧了气缸的磨损。
•
3.气缸垫 1）作用： 保证气缸体与气缸盖间的密封，防 止漏水、漏气。 2） 构造 （1） 金属—石棉垫：（见a、b） 外包铜皮和钢片，且在缸口、水孔 、油道口周围卷边加强，内填石棉 （常掺入铜屑或钢丝，以坚强导热 ）。 （2） 金属骨架—石棉垫：以编织 的钢丝网（图c）或有孔钢板（图 e）为骨架，外覆石棉，只在缸口 、水孔、油道口处用金属片包边。 （3） 纯金属垫：（见图e）由单 层或多层金属片（铜、铝或低碳钢 ）制成，用于某些强化发动机。 3） 安装注意： 金属皮的金属—石棉垫，缸口金属 卷边一面应朝向易修整接触面或硬 平面。因卷边一面会对与其接触的 平面造成压痕变形。
发动机曲柄连杆机构ppt课件
3. 曲柄
曲柄是主轴颈和连杆轴颈的连接部分，断面为椭圆形， 为了平衡惯性力，曲柄处铸有（或紧固有）平衡块。
第三章 曲柄连杆机构
第三章 曲柄连杆机构
4. V 形发动机的连杆
（1）并列式连杆 （2）主副式连杆 （3）叉形式连杆
第三章 曲柄连杆机构
第三节 曲轴飞轮组
学习目标
1.掌握曲轴飞轮组的组成及作用。 2.掌握曲轴飞轮组主要零部件的结构及作用。
第三章 曲柄连杆机构
曲轴飞轮组
第三章 曲柄连杆机构
一、曲轴
曲轴是发动机中最重要的部件之一，其作用是把活塞 连杆组传来的气体作用力转变为力矩；另外还可用来驱动 配气机构及其他各种辅助装置。
四、连杆
连杆的作用是连接活塞与曲轴。
第三章 曲柄连杆机构
1. 连杆小头
对全浮式活塞销，由于工作时小头孔与活塞销之间有 相对运动，所以常常在连杆小头孔中压入减磨的青铜衬套。
2. 连杆杆身
连杆杆身通常做成“I” 字形断面，抗弯强度好，重量 轻，大圆弧过渡, 且上小下大，采用压力法润滑的连杆, 杆 身中部都制有连通大、小头的油道。
活塞环密封面
气环开口形状
第三章 曲柄连杆机构
气环的断面形状很多，最常见的有矩形环、扭曲环、 锥面环、梯形环和桶面环。
第三章 曲柄连杆机构
第三章 曲柄连杆机构
第三章 曲柄连杆机构
2. 油环
第三章 曲柄连杆机构
三、活塞销
活塞销的作用是连接活塞和连杆小头，并把活塞承受 的气体压力传给连杆。
第三章 曲柄连杆机构
六、油底壳
气缸体下部用来安装曲轴的部位称为曲轴箱, 曲轴箱 分上曲轴箱和下曲轴箱。上曲轴箱与气缸体铸成一体， 下曲轴箱用来储存润滑油，并封闭上曲轴箱，故又称为 油底壳。
曲柄是主轴颈和连杆轴颈的连接部分，断面为椭圆形， 为了平衡惯性力，曲柄处铸有（或紧固有）平衡块。
第三章 曲柄连杆机构
第三章 曲柄连杆机构
4. V 形发动机的连杆
（1）并列式连杆 （2）主副式连杆 （3）叉形式连杆
第三章 曲柄连杆机构
第三节 曲轴飞轮组
学习目标
1.掌握曲轴飞轮组的组成及作用。 2.掌握曲轴飞轮组主要零部件的结构及作用。
第三章 曲柄连杆机构
曲轴飞轮组
第三章 曲柄连杆机构
一、曲轴
曲轴是发动机中最重要的部件之一，其作用是把活塞 连杆组传来的气体作用力转变为力矩；另外还可用来驱动 配气机构及其他各种辅助装置。
四、连杆
连杆的作用是连接活塞与曲轴。
第三章 曲柄连杆机构
1. 连杆小头
对全浮式活塞销，由于工作时小头孔与活塞销之间有 相对运动，所以常常在连杆小头孔中压入减磨的青铜衬套。
2. 连杆杆身
连杆杆身通常做成“I” 字形断面，抗弯强度好，重量 轻，大圆弧过渡, 且上小下大，采用压力法润滑的连杆, 杆 身中部都制有连通大、小头的油道。
活塞环密封面
气环开口形状
第三章 曲柄连杆机构
气环的断面形状很多，最常见的有矩形环、扭曲环、 锥面环、梯形环和桶面环。
第三章 曲柄连杆机构
第三章 曲柄连杆机构
第三章 曲柄连杆机构
2. 油环
第三章 曲柄连杆机构
三、活塞销
活塞销的作用是连接活塞和连杆小头，并把活塞承受 的气体压力传给连杆。
第三章 曲柄连杆机构
六、油底壳
气缸体下部用来安装曲轴的部位称为曲轴箱, 曲轴箱 分上曲轴箱和下曲轴箱。上曲轴箱与气缸体铸成一体， 下曲轴箱用来储存润滑油，并封闭上曲轴箱，故又称为 油底壳。
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曲柄连杆机构工作过程
将活塞 顶上的
燃气 压力 转变为 曲轴 转矩
2021/3/4
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曲柄连杆机构的组成
1、机体组 气缸体 曲轴箱 气缸套 气缸盖 气缸垫 油底壳等
2、活塞连杆组 活塞 活塞环 活塞销 连杆等
3、曲轴飞轮组 曲轴 飞轮等
2021/3/4
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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
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（3）柴油机燃烧室
①直喷式燃烧室
•ω形燃烧 室
•球形燃烧 室
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（2）风冷气缸体
•缸体与 曲轴箱 分 开铸 缸体 和缸盖铸 有 散热片 如有风扇 可加强 散 热
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气缸盖
• 1. 气缸盖的组成 • 密封气缸上部形成燃烧室 • 冷却水套与缸体水套相通 • 设有进排气座、气门导管孔 • 设有进排气通道 • 汽油机缸盖：设有火花塞座孔 • 柴油机缸盖：设有喷油器座孔
普通铸铁或铝合金缸体
2)散热效果好； 3)易漏水漏气；
4)易穴蚀
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6. 水冷和风冷气缸体
（1）水冷缸体
利用水套 中的冷却 水流过高 温零件的 周围带走 多余热量
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3/4/2021
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5. 燃烧室
（1）燃烧室基本要求 • 结构紧凑：（表面积/容积）要小，减小热 损失，提高热效率 • 能增大进气门直径或进气道通道面积：增 加进气量，提高发动机转矩和功率 • 能在压缩行程终点产生挤气涡流：以提高 混合气燃烧速度，保证混合气充分燃烧 • 汽油机燃烧室：应保证火焰传播距离最短， 以防止发生不正常燃烧 •柴油机燃烧室：应与燃油喷射、空气涡流 运动进行良好配合
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A8L6.0及其W12发动机
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曲轴箱的型式
（1） 平分式 定义：主轴承座孔 中心线位于曲轴箱 分开面上。 特点：刚度小，前 后端呈半圆形，与 油底壳接合面的密 封较困难。 应用：中小型发动 机。
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（2）汽油机燃烧室
•楔形
•盆形
•半球 形
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名称
特点
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
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机体组：气缸 体、曲轴箱、 油底壳、气缸 套、气缸盖和 气缸垫---不动 件
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• 1. 机体组的功用 • 机体组是发动机的支架 • 是各机构与系统的装配机体 • 气缸盖密封气缸、形成燃烧室 • 机体与气缸盖内水套—冷却系统 • 机体与气缸盖内油道—润滑系统
曲柄连杆机构
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曲柄连杆机构的功用
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 转变为曲轴旋转运动而对外输出动力
热能
机械能
燃气压力 活塞 连杆
转矩 曲轴
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曲柄连杆机构能量转换
热能 转变为 机械能
向工作 机构 输出
机械能
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气缸的结构形式（气缸套）
（1）无气缸套式 优点：
• 缩短气缸中心距，减小 机体尺寸质量 • 机体刚度大、工艺性好 缺点： • 耐磨合金铸铁 •成本高 无气缸套式铝合金缸体 •气缸表面镀铬，提高耐 磨性
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（2）干式缸套式
特点：
1)壁厚较薄 （1mm～ 3mm）； 2)与缸体承孔 过盈配合；
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油底壳
1.功用：贮存和冷却机油并封闭曲轴箱。 2.构造：（1）用薄钢板冲压而成。 （2） 内部设有稳油挡板，以防止汽车振动时 油底壳油面产生较大的波动。 （3）最低处有放油塞曲轴箱与油底壳之间有 密封衬垫。
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气缸的排列方式（发动机形式）
直列式：多用
于六缸以下的
发动机。
V型式：它缩短了
发动机的长度和
高度，多用于八
缸以上的发动机
对置式：是V型 的特殊形式。
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➢气缸W型式
大众W12 •由两个夹角为 15°的V6发动 机，以72°的夹 角组成 •拥有5.6升的 排量
3)不易漏水漏 气。
干式缸套
可卸干式缸套
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灰铸铁或铝合金缸体
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（3）湿式缸套式
0.05~0.15 •AB环带：径向定位
C
•凸缘C：轴向定位 缸套顶 面略高于缸体平面：
B
0.05~0.15mm
5~9
•密封圈：下部1~3道密封
圈
A
特点：
1)壁厚较厚
（5mm～9mm）；
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（2） 龙门式
定义：主轴承座孔中
心线高于曲轴箱分
开面。
特点：刚度较大，
油底壳前后端为一
平面，密封简单可
靠。
应用：大中型发动
机。
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（3） 隧道式 定义：主轴承座孔
不分开。 特点：刚度最大，
主轴承同轴度易 保证，主轴承用 滚动轴承。 应用：负荷较大 的柴油机。
2021/3/4
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机体工作条件、要求及材料
（1）应具有足够的强度和刚度、耐磨损和耐腐蚀、 适当冷却（以免损坏和变形）
• 发动机中最大的零件 • 承受拉、压、弯、扭等机械负荷 • 承受高温燃气很大的热负荷 • 发动机大部分零件安装在机体上 （2）力求结构紧凑、质量轻 • 尽量减小整机的重量（发动机最大的零件） • 加强肋（减小质量、保证刚度与强度） （3）机体材料 • 一般高强度灰铸铁、铝合金 • 合金铸铁