曲柄连杆机构解析
论述曲柄连杆机构的功用、组成和类型
论述曲柄连杆机构的功用、组成和类型
曲柄连杆机构是机械传动中常用的一种机构，它可以将连续圆周
运动变成间断直线运动或者间断直线运动变成连续圆周运动，是支持
现代机械加工、运输和工业生产的关键。
曲柄连杆机构由曲柄、连杆和活塞三个部分组成。
曲柄是一个弯
曲的轴，一般用于将旋转运动转化为直线运动。
连杆是曲柄的一端与
活塞的另一端连接的结构物，它可以将曲柄的旋转运动转化为活塞的
往复直线运动，或将活塞的往复直线运动转化为曲柄的旋转运动。
而
活塞就是连接到连杆上的一个移动元件，一般用于将压力进行转移或
从某个位置移动到另一个位置。
曲柄连杆机构有多种类型，包括曲柄机构、连杆机构、滑块机构
和齿轮机构等。
其中曲柄机构主要用于流体机械中，例如内燃机和蒸
汽机，用于将往复的活塞运动转化为旋转的轴运动。
连杆机构多用于
挖掘机、吊车、升降车等工程机械中，用于将往复的活塞运动转化为
连杆的直线运动。
滑块机构则是钳工和铣工机械等精密机械中常用结构，用于将往复的活塞运动转化为滑块的直线运动。
而齿轮机构主要
用于变速箱和传动系统中，用于将旋转的动力从一个轴传到另一个轴。
总的来说，曲柄连杆机构已经成为现代机械制造中不可缺少的一
部分，其功用和组成结构的高效协调性，有力地推动了现代化工业的
发展。
第二章 曲柄连杆机构动力学分析
mCA mCB m mC mCA l A mCB l B m l2 m l2 I CA A CB B
mCA I /( Ll A ) mCB I /( Ll B ) m m I /(l l ) C A B
通常 Δ m 较小。为确定 mCA、mCB 需要知道连杆组的质心位置， 为此可用天平称量法、力学索多边形法确定质心，现在的三维CAD 软件也有此功能。 最后可得出整个曲柄连杆机构的换算质量： 往复运动质量
cos vmax
L
1
L R 1 2 1 R R 1 2 cos
2 2
由近似式可得出活塞平均速度
cm
1
0
Sn R (sin sin 2 )d R 2 30
2
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：
v max R 1 2 2 1 2 cm 2 R
1 sin 1 2 2 L cos 1 sin 2 （近似式）
2 2
L
cos
（精确式）
在α =0º 或180º 时达到极值： Le 连杆摆动角加速度ε L： sin 2 2 L 1 3/ 2 2 2 1 sin
Le 2 1 2
在曲柄连杆机构运动学计算中，通常将活塞的位移、速度和加速度 分别除以R、Rω 、Rω 2，无量纲化，写成 无量纲位移（活塞位移系数）： x 1 x 1 cos 1 1 2 sin 2 R （精确式）
x 1 cos
用近似式计算加速度在α =0º 、180º 时没有误差，在α =90º 、270º 时误差最大。以λ =0.32时为例，相对误差约为 5.3%
曲柄连杆机构受力分析
根椐各种曲轴转角时的每个主轴颈上的累计扭
矩值，即可确定受力情况最为严重的曲柄及其所位
于的曲轴转角。
.Hale Waihona Puke 3．发动机指示功率和平均指示压力
.
计算精度的判断： 根据发动机曲轴的输出扭矩曲线得到的平均扭
矩∑Mm应于公式∑Mm=9549．3Pi/n得到的平均扭矩 值之误差不得大于±2%。Ni为工作过程计算得到的 指标功率。
.
.
.
.
第二节 曲柄连杆机构上的作用力 一、气体压力
.
二、惯性力
.
1．往复惯性力 2．旋转惯性力
.
.
.
三、作用在曲柄连杆机构上的力
.
.
.
四、发动机的扭矩 1．单缸扭矩
发动机的翻倒力矩M’
.
2．多缸机扭矩、各主轴颈和曲柄销扭矩 知道了单缸扭短在一个循环的变化规律,考虑
各缸的着火间隔角将各缸扭矩作移相叠加就得多缸 扭矩。
多缸发动机曲轴的输出扭矩最大值∑Mmax一般 发生在位于曲轴中间的各个主轴颈（而不是靠近功 率输出端的主轴颈上）
.
扭矩不均匀度μ 扭矩不均匀度用来评价发动机曲轴输出扭矩变 化的均匀程度。通常按发动机的最大功率工况计算。
∑Mmax-∑Mmin μ= ————————
∑Mm ∑Mmax、∑Mmin 、∑Mm 为输出扭矩的最大、最小和 平均值。
第二章 曲柄连杆机构受力分析
.
第二章 曲柄连杆机构受力分析
本章分析曲柄连杆机构的运动规律和作用在主要 零件上的力，作为分析计算强度、刚度、振动和磨损 问题的依据。
第一节 曲柄连杆机构运动学 一、中心曲柄连杆机构
1．活塞位移
.
.
第一章_曲柄连杆机构的运动与受力分析
此惯性力作用于活塞销上，并通过活塞销作用于连杆，进而 传递到曲轴、机体mhx j （1-26）
此惯性力作用于连杆小头上，并通过连杆作用于曲轴，再传 到机体。 在进行曲柄连杆机构总体受力分析时（对机体、被曲轴驱动 的轴系…），考虑整个活塞组件的往复惯性力：
1.2.1 气体作用力 作用于活塞顶上的气体作用力： Pg ( pg p0 ) Fh （式中，Fh是活塞投影面积）
pg p0 时， Pg 是正值，其作用方向是活塞下行方向。 2 以 F cm 与 为单位，则： p0 以bar为单位， h 若 pg
当
Pg 10 pg p0 Fh
dv d sin d cos d j r cos sin 2 dt dt cos dt cos dt
将式（1-6）代入上式，得：
2 cos cos 2 j r 2 cos cos
e arcsin
d cos 角速度： l dt cos cos 1 （1-13） 2 2 2 1 sin
角速度极值： le
d dt
sin d sin d l l cos 角加速度： cos 2 dt cos dt
dx d 1 d v r sin sin dt dt dt d cos d 将式（1-3）对时间求导，得： （1-6） dt cos dt d 代入上式，且记曲轴角速度：
活塞速度： 可得： v r
（1-10）（精确式）
将式（1-8）对时间求导，得：
j r 2 cos cos2
第二章 曲柄连杆机构的介绍
第二章曲柄连杆机构的介绍2.1 曲柄连杆机构的功能曲柄连杆机构的作用是提供燃烧场所，把燃料燃烧后产生的气体作用在活塞顶上的膨胀压力转变为曲轴旋转的转矩，不断输出动力。
具有以下功能：（1）将气体的压力变为曲轴的转矩；（2）将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动；（3）把燃烧作用在活塞顶上的力转变为曲轴的转矩，以向工作机械输出机械能。
2.2 曲柄连杆机构的类型曲柄连杆机构的型式很多，按运动学可分为以下三类：中心曲柄连杆机构、偏心曲柄连杆机构和主副连杆式心曲柄连杆机构。
中心曲柄连杆机构的特点是气缸中心线通过曲轴的旋转中心，并垂直于曲柄的回转轴线。
这种型式的曲柄连杆机构在内燃机中应用最为广泛。
一般的单列式内燃机，采用并列连杆与叉形连杆的V形内燃机，以及对叠式活塞内燃机的曲柄连杆机构都属于这一类。
偏心曲柄连杆机构的特点是气缸中心线垂直于曲轴的回转中心线，但不通过曲轴的回转中心，气缸中心线距离曲轴的回转轴线具有一偏移量e。
这种曲柄连杆机构可以减小膨胀行程中活塞与气缸壁间的最大侧压力，使活塞在膨胀行程与压缩行程时作用在气缸壁两侧的侧压力大小比较均匀。
主副连杆式曲柄连杆机构的特点是内燃机的一列气缸用主连杆，其它各列气缸则用副连杆，这些连杆的下端不是直接接在曲柄销上，而是通过副连杆销装在主连杆的大头上，形成了“关节式”运动，所以这种机构有时也称为“关节曲柄连杆机构”。
在关节曲柄连杆机构中，一个曲柄可以同时套上几副连杆和活塞，这种结构可使内燃机长度缩短，结构紧凑，广泛的应用于大功率的坦克和机车用V形内燃机。
2.3 曲柄连杆机构的研究方法运用理论分析和计算机数值仿真相结合的方法，通过对曲柄连杆机构运动过程的模拟，完成一个工作周期内的仿真，得到曲轴在实际工作周期内的动态边界条件，继而运用VS软件得到几种不同的曲柄连杆机构以及其在实际工作的运动规律，并对这几种曲柄连杆机构的运动规律进行参数化分析，从而由运行规律推导出其精确公式或近似式。
第三章曲柄机构受力分析
第三章曲柄机构受力分析3.1曲柄连杆机构运动学曲柄连杆机构的任务是将活塞的往复运动转化为曲柄的旋转运动，在往复活塞式汽车发动机中基本上采用两种曲柄连杆机构；中心曲柄连杆机构；偏心曲柄连杆机构。
（l）、中心曲柄连杆机构：其气缸轴线通过曲轴轴线。
这种机构的运动特性完确定，其中r为曲柄半径，L为连杆长度（连杆大小头孔中心间距全由连杆比λ=rι离）（2）、偏心曲柄连杆机构：其气缸轴线偏离曲柄轴线。
这种机构的特性参数除连杆比λ，还有偏心率ξ=℮，其中ℯ为气缸轴线相对曲轴轴γ线的偏移量。
下面讨论应用最广泛的中心曲柄连杆结构的运动学。
3.1.1中心曲柄连杆机构运动学中心曲柄连杆机构在汽车发动机中应用最广泛。
机构简图如图3一1所示。
它在运动时，活塞A作往复直线运动，曲柄OB作旋转运动，连杆AB作平面复合运动。
研究曲柄连杆机构图运动学的重点是研究活塞的运动规律，因为曲柄的运动状态比较简单，连杆的运动虽然较复杂，但可把它看成一部分随活塞A运动，另一部分随连杆轴径B运动，其运动所引起的其他后果对我们所研究的问题影响较小。
图3一2中，O点表示曲轴中心，A点表示活塞销中心位置、也就是活塞的位置，OB表示曲柄半径:，AB表示连杆长度l。
曲柄转角α是从气缸轴线顺着曲柄转动方向度量。
当α二0º时，对应的Aˊ和Βˊ表示活塞和连杆轴径在上止点位置；当α﹦180º时，对应的Aˊ和Βˊ表示活塞和连杆轴径在下止点位置。
β为连杆轴线偏离气缸轴线的角度，称为连杆摆动角，逆时针为正、顺时针为负。
下面分别研究曲柄、活塞和连杆的运动规律：1、曲柄运动通常近似地认为汽车发动机中曲柄是作匀谏转动，其转角α=360π60t=6nt度。
式中t表示时间，n表示汽车发动机转速（转/分）。
角速度ω=dαdt =πn30弧度/秒≈常数。
因为认为曲柄是作匀速转动，所以ω一个参数确定了曲轴的运动状态。
2、活塞位移从图3一2可知，活塞位移：Χ=ΑΑ=ΑΟ−ΑΟ=ΑΟ−ΑC−CO=r+L−r cosα−L cosβ=r1+1λ−cosα+1λcosβ由上式知，位移x与r有关，不同型号的汽车发动机r是不一样的，为了便于比较分析不同大小汽车发动机活塞位移变化规律，常引用无量纲位移（又称位移系数）χ=χr，即用χ与r的相对值表示变化规律。
简述曲柄连杆机构的作用与组成
简述曲柄连杆机构的作用与组成
曲柄连杆机构是一种广泛应用于机械装置中的传动机构，它的作用是将旋转运动转化为往复运动，或者将往复运动转化为旋转运动。
在各种机械设备中，如发动机、压缩机、液压泵等，都能看到曲柄连杆机构的身影。
曲柄连杆机构主要由曲柄、连杆、轴承、活塞等部件组成。
这些部件各自承担着不同的功能，共同完成整个机构的运转。
1.曲柄：曲柄是曲柄连杆机构的核心部件，它与连杆相连，负责将旋转运动传递给连杆。
曲柄的设计需要考虑到强度、刚度和轻量化等因素，以承受来自活塞的高压力和冲击力。
2.连杆：连杆的作用是将曲柄的旋转运动转化为活塞的往复运动。
连杆的设计需要考虑到材料的选择、杆长和杆径的合理搭配，以确保其在承受高压力的同时，具有良好的运动平稳性和较长的使用寿命。
3.轴承：轴承是曲柄连杆机构中用于支撑和定位曲柄、连杆的重要部件。
轴承的选择需要根据工作条件和使用要求来确定，以保证其在高速、高负荷工况下具有良好的润滑性能和耐磨性。
4.活塞：活塞是曲柄连杆机构的终端执行部件，负责完成实际的作业任务。
活塞的设计需要考虑到材料、尺寸和冷却等方面的因素，以确保其在高温、高压等恶劣环境下具有良好的性能。
曲柄连杆机构在各类机械设备中的应用具有显著的优势，如高效、节能、紧凑和耐用等。
随着科技的不断进步，曲柄连杆机构的设计和制造技术也在不断提高，使其在更广泛的领域发挥更大的作用。
总之，曲柄连杆机构是一种重要的机械传动装置，它通过各部件的协同作用，实现了旋转运动与往复运动的相互转换。
图解汽车发动机技术4-发动机曲柄连杆机构
图解汽车发动机技术4-发动机曲柄连杆机构曲柄连杆机构是发动机的主要运动机构。
其功能是将活塞的往返运动转变为曲轴的旋转运动，同时将作用于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。
曲柄连杆机构由活塞连杆组、曲轴飞轮组的零件组成。
1. 活塞连杆组活塞的主要功用是承受燃烧气体压力，并将此力通过活塞销传给连杆以推动曲轴旋转。
此外活塞顶部与汽缸盖、汽缸壁共同组成燃烧室。
活塞环分气环和油环两种。
气环的主要功用是密封和传热。
油环的主要功用是刮除飞溅到汽缸壁上多余的机油，并在汽缸壁上涂布一层均匀的油膜。
连杆组包括连杆体、连杆盖、连杆螺栓和连杆轴承等零件。
习惯上常常把连杆体、连杆盖和连杆螺栓合起来称作连杆，有时也称连杆体为连杆。
连杆组的功用是将活塞承受的力传给曲轴，并将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。
2. 曲轴飞轮组曲轴的功用是把活塞、连杆传来的气体力转变为转矩，用以驱动汽车的传动系统和发动机的配气机构以及其他辅助装置。
曲轴基本上由若干个单元曲拐构成。
一个曲柄销，左右两个曲柄臂和左右两个主轴颈构成一个单元曲拐。
单缸发动机的曲轴只有一个曲拐，多缸直列式发动机曲轴的曲拐数与汽缸数相同，V型发动机曲轴的曲拐数等于汽缸数的一半。
将若干个单元曲拐按照一定的相位连接起来再加上曲轴前、后端便构成一根曲轴。
多缸发动机具有两个平衡轴用以补偿惯性力。
这两个轴安装在曲轴箱中。
上平衡轴由曲轴通过齿形带驱动。
上平衡轴末端的一个齿轮驱动下平衡轴。
平衡轴固定在曲轴箱离合器侧的两个定位孔中。
3. 发动机工作顺序与曲轴曲拐布置四冲程直列四缸发动机发火间隔角为720°/4=180°。
四个曲拐在同一平面内。
发动机工作顺序为1-3-4-2或1-2-4-3。
V型6缸发动机，面对发动机冷却风扇，右侧气缸用R表示，从前向后气缸号依次为R1、R2、R3；左侧气缸用L表示，从前至后气缸号依次为L1、L2、L3。
V型6缸发动机的发火间隔角仍然为120度，三个曲拐互成120°，工作顺序为R1-L3-R3-L2-R2-L1。
发动机曲柄连杆机构原理详解！
发动机曲柄连杆机构原理详解！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。
是发动机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，是发动机的能量转换机构。
它的结构直接决定了发动机的性能与效率。
发动机工作时，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。
所以，对曲柄连杆机构的材料与结构要求相当高。
作用在曲柄连杆机构上的力有气体压力和运动部件质量惯性力。
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，是发动机振动主要来源。
发动机工作是否平顺、安静，与这些力的平衡有很大的关系。
一些高档轿车的振动非常小，就是因为这方面做得好。
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。
现代汽车发动机机体组即车主经常说的发动机的缸体和缸盖及油底壳，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。
机体一般用高强度灰铸铁或铝合金铸造。
现在，在轿车发动机上采用铝合金机体的越来越普遍。
铝合金缸体的优点是重量轻、散热好。
发动机的支承部位及支撑材料直接决定了发动机的振动性质，一般通过机体和飞轮壳或变速器壳上的支承支撑在车架上。
发动机的支承方法，一般有三点支承和四点支承两种。
现代有些发动机支撑采用了液压衬套，能极大的减少发动机振动对车身的影响。
活塞连杆组的主要功用是受燃烧气体压力，并将此力通过活塞销传给连杆再传给曲轴，并将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。
一般细分为活塞组和连杆组。
活塞的主要功用是承受燃烧气体压力，并将此力通过活塞销传给连杆以推动曲轴旋转。
此外活塞顶部与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室。
活塞是发动机中工作条件最严酷的零件。
作用在活塞上的有气体力和往复惯性力。
活塞顶与高温燃气直接接触，使活塞顶的温度很高。
活塞在侧压力的作用下沿气缸壁面高速滑动，由于润滑条件差，因此摩擦损失大，磨损严重。
现代汽车发动机不论是汽油机还是柴油机广泛采用铝合金活塞，只在极少数汽车发动机上采用铸铁或耐热钢活塞。
曲柄连杆机构名词解释_概述及解释说明
曲柄连杆机构名词解释概述及解释说明1. 引言1.1 概述曲柄连杆机构是一种常见的机械传动结构，它由曲柄和连杆组成，通过运动副的连接使得曲柄产生往复旋转运动，并将这种运动转化为连杆的直线往复运动。
该机构在许多领域中得到广泛应用，如汽车发动机、农业机械和工业设备等。
本文将对曲柄连杆机构进行全面的名词解释和详细的说明。
1.2 文章结构本文将按照以下结构来介绍曲柄连杆机构的相关内容：第2部分：曲柄连杆机构的定义和原理。
我们将介绍曲柄连杆机构的基本概念以及其组成部分，并详细解释其工作原理和运动特点，以便读者能够更好地理解该机构。
第3部分：曲柄连杆机构的分类与应用领域。
在此部分中，我们将对不同类型的曲柄连杆机构进行分类介绍，并通过案例分析展示其在汽车发动机等领域中的具体应用。
第4部分：曲柄连杆机构设计与优化方法研究进展。
我们将介绍曲柄连杆机构的设计流程和基本原则，并列举当前常用的设计软件和工具。
此外，我们还将探讨曲柄连杆机构优化方法的研究现状和未来发展趋势。
第5部分：结论。
在这一部分，我们将对全文进行小结，并指出本研究存在的不足之处以及进一步研究的方向。
同时，我们还将展望曲柄连杆机构在未来的应用前景。
1.3 目的本文旨在对曲柄连杆机构进行深入解析，帮助读者全面了解其定义、原理、分类和应用领域，并介绍相关的设计与优化方法。
通过掌握这些知识，读者能够更好地理解曲柄连杆机构在实际应用中的意义和作用，并为相关领域中的工程设计和科学研究提供参考依据。
2. 曲柄连杆机构的定义和原理：曲柄连杆机构是一种常见的机械传动装置，由曲柄、连杆和活塞组成。
它通过转动曲柄轴使连杆运动，从而实现能量的转换和传递。
2.1 曲柄连杆机构的概念和基本组成部分：曲柄连杆机构主要由三个基本部分组成：曲柄、连杆和活塞。
- 曲柄：曲柄一般为一个旋转轴，又称为枢轴或者主轴。
它被固定在机器的机壳上，并具有一个离心浇铸或锻造得到的非对称几何形状。
- 连杆：连杆是连接曲柄与活塞的元件，其长度可以控制活塞的运动幅度。
第二章-曲柄连杆机构
桑塔纳轿车的曲柄连杆机构
二、工作条件与受力分析
（一）、工作条件 高温：最高可达 2500K以上 高压：最高可达 3MPa—5MPa 高速：最高可达 3000 r/min—6000 r/min 化学腐蚀：可燃混合气和燃烧废气直接
接触机件。
（二）曲柄连杆机构 所受的力
③四冲程V型八缸发动机：发火间隔角为90°； 发火次序为1-8-4-3-6-5-7-2。工作循环如表2-4。
二、曲轴扭转减振器
1、功用：消除曲轴的扭转振动。 2、类型：最常见的为摩擦式扭转减振器。 它可以分为：橡胶式扭转减振器（图2-60）和 硅油式扭转减振器。
橡胶摩Байду номын сангаас式曲轴扭转减振器
一汽奥迪1.9发动机曲轴扭转减振器
图2-3b
后半程是加速运动，惯性力向上。图2-3b
第二节 气缸体与曲轴箱组
气缸体示意图
一、气缸体
1、气缸体：发动机的气缸体和曲轴箱常铸成 一体，称为气缸体--曲轴箱，简称气缸体。
气缸：气缸体上半部有若干个为活塞在其中 运动导向的圆柱形空腔。
2、气缸的工作条件：高温、高压，并且有活 塞在其中做高速往复运动。
气缸垫的要求：①足够的强度；②耐热和耐腐 蚀；③一定的弹性；④拆装方便，寿命长。
功用：保证燃烧室的密封。
类型：①金属-石棉气缸垫；②实心金属片气缸 垫；③加强型无石棉气缸垫。
气缸盖的拧紧：拧紧螺栓时，必须按由中央对称 地向四周扩展的顺序分几次进行，最后一次要用扳 手按工厂规定的拧紧力矩值拧紧。
铝合金气缸盖：最后必须在发动机冷态下拧紧；
铸铁气缸盖：最后必须在发动机热态下拧紧。
气缸盖衬垫的结构
曲柄连杆机构分析
43
（3）活塞的变形及采取的相应措施 a、变形原因：热膨胀、侧压力和气体压力。
44
b、变形规律 （1）活塞的热膨胀量大于气缸的膨胀量， 使配缸间隙变小。因活塞温度高于气缸壁， 且铝合金的膨胀系数大于铸铁； （2）活塞自上而下膨胀量由大而小。因温 度上高下低，壁厚上厚下薄； （3）裙部周向近似椭圆形变化，长轴沿销 座孔轴线方向。因销座处金属量多而膨胀量 大，以及侧压力作用的结果。
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3、气缸垫 1）.作用：保证缸体与缸盖间的密封，防止漏水、漏气、窜油 。 2）.材料：有弹性、耐热性、耐压性 3）.安装时注意方向
4）. 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。 （4） 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。
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4、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(磁性) (4) 曲轴箱与油底壳之间有密封衬垫。
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2.2
活塞连杆组
36
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1 活塞
1）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。 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 （约为铸铁活塞的50%～70%）； 导热性好（约为铸铁的三倍）；3. 热膨胀系数大。 灰铸铁
曲柄连杆机构的结构
曲柄连杆机构的结构曲柄连杆机构是一种常见的机械传动机构，广泛应用于工程领域。
它由曲柄、连杆和活塞组成，通过曲柄的转动，实现连杆和活塞的运动。
本文将详细介绍曲柄连杆机构的结构、工作原理及其应用。
一、曲柄连杆机构的结构曲柄连杆机构由曲柄、连杆和活塞组成。
其中，曲柄是一个可以绕固定轴转动的机构件，通常呈圆形或椭圆形，用于将旋转运动转换为直线运动，产生周期性运动。
连杆是连接曲柄和活塞的构件，起着传递运动的作用。
活塞是一个圆柱形构件，可以在封闭的容器内往复运动，用于传递力和能量。
曲柄连杆机构的结构简单、紧凑，并且能够将旋转运动转换为直线运动，具有较高的效率。
曲柄连杆机构还可以根据不同需求进行调节和优化，以获得不同的运动特性。
二、曲柄连杆机构的工作原理曲柄连杆机构基于几何学原理和运动学原理，其工作原理可以概括为以下几个步骤：1. 曲柄的旋转：通过外部动力源（如发动机）、电机等将曲柄转动，使其先顺时针或逆时针旋转。
2. 连杆的运动：曲柄旋转时，连杆与曲柄的连接点形成一个虚拟的三角形，称为连杆角。
连杆在曲柄转动的作用下，会以一定的速度和方向沿着直线路径运动，其运动轨迹被称为连杆运动轨迹。
连杆的运动可以分为上行段和下行段，它们之间有一个称为死点的转角位置，连杆在这个位置上将无法运动。
3. 活塞的运动：连杆与活塞相连，通过连杆的运动，活塞也将以一定的速度和方向沿直线轨迹运动。
活塞的运动通常用来驱动其他机构或完成特定的工作任务。
通过以上步骤的循环，曲柄连杆机构可以实现连续的往复运动，将旋转运动转换为直线运动，并将动力传递到其他机构中。
三、曲柄连杆机构的应用曲柄连杆机构在工程领域中有着广泛的应用。
以下是曲柄连杆机构的几个常见应用示例：1. 发动机：曲柄连杆机构是内燃机中的基础机构，通过将活塞的往复运动转换为曲轴的旋转运动，驱动发动机的工作。
发动机是现代交通工具的动力源，曲柄连杆机构是发动机的关键部分。
2. 压力机：曲柄连杆机构常用于压力机中，将电动机或液压驱动的旋转运动转换为上下往复的压力运动，用于制造、冲压和成形等加工工艺。
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。
①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。
简述曲柄连杆机构的结构
曲柄连杆机构是一种常见的机械传动机构，由曲柄、连杆和活动副组成。
这种机构通常被用于将旋转运动转换为直线运动，或者反过来。
以下是曲柄连杆机构的主要结构部分：
1. 曲柄（Crank）：
-曲柄是一个旋转的轴，它负责提供机械传动的输入旋转运动。
-曲柄通常被设计成一个圆轴，它在旋转时产生一个往复的运动。
2. 连杆（Connecting Rod）：
-连杆是一个连接曲柄和活动副的杆状零件。
-连杆有两个端点，一个连接曲柄，另一个连接活动副。
当曲柄旋转时，连杆会由于曲柄的旋转而发生往复运动。
3. 活动副（Slider or Piston）：
-活动副是受到连杆连接的零件，它沿直线轨迹往复运动。
-活动副的运动取决于曲柄的旋转，通过连杆传递。
4. 固定点（Fixed Point）：
-曲柄连杆机构中，有一个点是固定的，通常是曲柄的旋转轴。
-固定点提供了机械传动的稳定支点。
5. 偏心距离（Eccentricity）：
-曲柄的旋转轴与固定点之间的距离称为偏心距离。
这个距离决定了连杆运动的幅度。
曲柄连杆机构的运动特性由曲柄的旋转和偏心距离决定。
通过调整这些参数，可以实现不同的运动轨迹和机械效果。
曲柄连杆机构常见的应用包括内燃机的活塞机构、某些类型的泵和压缩机等。
简述曲柄连杆机构的组成和功能
简述曲柄连杆机构的组成和功能
曲柄连杆机构是一种常见的机械传动机构，其主要功能是将旋转运动转换为直线运动或者将直线运动转化为旋转运动，广泛应用于各个领域中。
曲柄连杆机构由曲柄、连杆、铰链等部件组成，其组成部分如下：
1.曲柄：曲柄是曲柄连杆机构的核心部件，通常由钢铁材料制成，拥有较高的强度和刚性。
曲柄的主要功能是将旋转运动转化为直线运动，同时起到了传递动力的作用。
2.连杆：连杆连接着曲柄和铰链，也是曲柄连杆机构不可缺少的部分。
常见的连杆有H型连杆、四杆机构等，其主要作用是将曲柄的旋转运动转化为活塞的往返直线运动。
3.铰链：铰链是曲柄连杆机构中的另一个重要部分，用来连接连杆和机构的其他部分，使其实现相互之间的运动转化。
其结构由两个或多个相互连接的铰链臂组成，可以实现不同方向的运动传递。
曲柄连杆机构的主要功能包括：转化旋转运动为直线运动、实现机械传动、提供稳定的运动轨迹等。
曲柄连杆机构的应用范围十分广泛，如汽车发动机、船舶、石油钻机等领域。
总之，曲柄连杆机构是一种重要的机械传动机构，其组成部分包括曲柄、连杆、铰链等部件，其作用是将旋转运动转化为直线运动以及实现机械传动。
其应用广泛，被广泛应用于机械、汽车、航空航天等领域。
曲柄连杆机构解释
曲柄连杆机构解释
曲柄连杆机构是发动机中的主要运动机构，由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。
其功用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，同时将作用于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。
在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。
而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。
总的来说，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。
如需了解更多关于曲柄连杆机构的信息，建议咨询专业技术人员或查阅相关书籍文献。
第04章曲柄连杆机构介绍
第四章曲柄连杆机构第一节概述一、功用与组成曲柄连杆机构是内燃机完成工作循环、实现能量转换的传动机构。
它在作功行程中把活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动；而在进气、压缩、排气行程中又把曲轴的旋转运动转变为活塞的往复直线运动。
因此曲柄连杆机构的功用是：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。
曲柄连杆机构由以下3部分组成：机体组主要包括气缸盖、气缸垫、气缸体、气缸套、曲轴箱和油底壳等不动件。
活塞连杆组主要包括活塞、活塞环、活塞销和连杆等运动件。
曲轴飞轮组主要包括曲轴、飞轮和扭转减振器、平衡轴等机构。
二、工作条件及受力分析曲柄连杆机构是在高温、高压、高速以及有化学腐蚀的条件下工作的。
在发动机作功时，气缸内的最高温度可达2 500k以上，最高压力可达5 MPa～9MPa，现代汽车发动机最高转速可达3 000r／min～6 000r／min，则活塞每秒钟要行经约100~200个行程，可见其线速度是很大的。
此外，与可燃混合气和燃烧废气接触的机件(如气缸、气缸盖，活塞等)还将受到化学腐蚀。
由于曲柄连杆机构是在高压下作变速运动，因此它在工作时的受力情况是很复杂的。
在此只对受力情况作简单分析。
曲柄连杆机构受的力主要有气体压力，往复惯性力，旋转运动件的离心力以及相对运动件接触表面的摩擦力。
1．气体压力在每个工作循环的四个行程中，气缸内气体压力始终存在而且是不断变化的。
作功行程压力最高，其瞬间最高压力汽油机可达3MPa～5MPa；柴油机可达5MPa～9MPa，这意味着作用在曲柄连杆机构上的瞬间冲击力可达数万牛顿(N)。
下面分析各机件作功行程的受力情况。
如图4-1a所示，气体压力对气缸盖和活塞顶作用有大小相等，方向相反的力，分别用P'和P p表示。
作用力P p经活塞传到活塞销上，分解为N p和S p两个力。
N p垂直于集中力p气缸壁，它使活塞的一个侧面压向气缸壁，称为侧压力。
曲柄连杆机构的基本知识
汽车发动机构造与维修
曲柄连杆机构的基本知识
二、 曲柄连杆机构的组成
如图2－1所 示，曲柄连杆机构 主要由机体组、活 塞连杆组和曲轴飞 轮组三部分组成。
图2－1 曲柄连杆机构的组成
曲柄连杆机构的基本知识
（1）机体组。机体组主要包括气缸体、气缸盖、气缸衬垫和油 底壳等固定件。
（2）活塞连杆组。活塞连杆组主要包括活塞、活塞环、活塞销 和连杆等运动件。
（3）曲轴飞轮组。曲轴飞轮组主要包括曲轴、飞轮等机件。
曲柄连杆机构的基本知识
在发动机做功时，气缸内最高温度可达 2 500 K，最高压力可达9 MPa，现代汽车发 动机最高转速可达6 000 r/min，则活塞每秒 要运动100~200个行程，可见其线速度是很 大的。此外，与可燃混合气和燃烧废气接触 的机件还将受到化学腐蚀。因此，曲柄连杆 机构是在高温、高压、高速和有化学腐蚀的 条件下工作的。
汽车发动机构造与维修
曲柄连杆机构的基本知识
一、 曲柄连杆机构的作用
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 连杆机构在做功行程中把活塞的往复直线运动转变为曲轴 的旋转运动，对外输出动力；而在其他三个行程中，即在 进气行程、压缩行程和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。发动机通过曲柄连杆机构把燃 料燃烧后发出的热能转变为机械能。总的来说，曲柄连杆 机构是发动机用于产生并传递动力的机构。
曲柄连杆机构的基本知识
曲柄连杆机构工作时所受的力主要有气体作用力、往 复运动件的往复惯性力、旋转运动件的旋转惯性力（离心 力）及相对运动件接触表面的摩擦力。由于曲柄连杆机构 是在高压下做变速运动的，因而它在工作中的受力情况非 常复杂。上述各种力作用在曲柄连杆机构和机体的各有关 零。为了保证工作可靠，减少磨损，减轻振动，在结 构上必须采取相应的措施。
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按燃料燃 烧位置分
内燃 式发 动机
按燃烧 类型分
按内部运 动类型分
间歇 燃烧 式发 动机
往复 活塞 式发 动机
外燃 式发 动机
连续 燃烧 式发 动机
转子 式发 动机
汽 按使用燃料分 油
机
柴 油 机
按工作循环分
二冲 程机
水 冷 按冷却方式分 式 发 动 机
四冲 程机
风 冷 式 发 动 机
气
气
门
门
示功图
2、压缩冲程
进气冲程结束后， 进、排气门均关 闭；曲轴继续带 动活塞由下止点 向上止点运动， 容积逐渐减小， 可燃混合气压缩， 压力温度逐渐升 高。
活塞运动
示功图
压缩终了，缸内：P=0.6～1.5Mpa，T=600～700K 。
3、做功冲程
活塞运行到上止 点，进、排气门 仍然关闭；点火 装置产生电火花， 点燃混合气。缸 内温度、压力骤 然升高，燃烧膨 胀后的气体，推 动活塞通过连杆 带动曲轴旋转作 功。
活塞顶离曲轴回转中 心最近处为下止点。
在上、下止点处，活 塞的运动速度为零。
3．活塞行程
上、下止点间的距离 S 称为活塞行程。 曲轴的回转半径 R 称为曲柄半径。显然，曲轴每回转 一周，活塞移动两个活塞行程。 对于气缸中心线通过曲轴回转中心的发动机，其 S＝ 2R 。
4．气缸工作容积
活塞从一止点至另一止点所扫过的容积（单位为L或
与汽油机比，柴油机每一 工作循环也经历进、压、 功、排。但柴油密度、粘 性大，难蒸发，自燃点低， 混合气形成方式、着火方 式不同。混气形成在压缩 上止点前某时刻、缸内边 喷、边混、边烧，喷、混、 烧没明显界限。结构、工 作过程图1.7所示。
升），如下图所示。
Vh
D2 4
S
10 6 (L)
5．发动机排量
内燃机所有气缸工作容积的总和称为内燃机排量。 发动机排量＝气缸工作容积×汽缸数
6．燃烧室容积 活塞位于上止点时，活塞顶面以上气缸盖底面以下所形 成的空间称为燃烧室，其容积称为燃烧室容积，也叫压 缩容积。
7．气缸总容积 气缸总容积＝气缸工作容积+燃烧室容积。
活塞运动
示功图
作功时缸内：Pmax=3～5Mpa，Tmax=2200～2800K； 作功终了时缸内：P=0.3～0.5Mpa，T=1300～1600K。
4、排气冲程
此时，排气门 打开，进气关 闭，曲轴旋转， 带动活塞向上 止点运动，废 气从排气门排 出气缸外，至 上止点排气门 关闭。
活塞运动
示功图
排气终了，缸内： P=0.102～0.120Mpa，T=900～1200K
表1.1 单缸四冲程汽油机的工作过程
曲轴转角 （°）
冲程
活塞 气 门 状 态 运动
进气门 排气门
气缸内压力、温度
压力（MPa）
温度（K）
0~180 进气 向下 开启 关闭
进气结束： 0.08~0.90 （0.80~0.95）
第1章 发动机的基础知识
第1章 发动机的基础知识
学习目标 熟悉发动机类型、总体结构及基本原理、基本术语； 了解工程热力学基础、发动机热力循环和性能指标、 产品型号，影响发动机工作性能的主要因素； 掌握汽车发动机型号编制规则、发动机工作原理。 初步掌握汽车发动机修理预备知识
1.1 发动机的总体构造及基本原理
柴油机则包括机体、曲柄连杆、配气、燃油供 给、冷却、润滑、起动等机构系统。
1.1.3 发动机的基本术语
动态演示
1.1.3 发动机的基本术语
1．工作循环
往复活塞式发动机的工作循环是由进气、压缩、作功和 排气等组成的封闭过程。周而复始地进行这些过程，发 动机才能持续地作功。
2．上、下止点
活塞顶离曲轴回转中 心最远处为上止点；
8．压缩比
压缩比＝气缸总容积与燃烧室容积之比。
压缩比表示缸内气体被压缩的程度，或缸内燃气膨胀的倍数。
柴高（ = 16~22），汽油发动机较低（或者 = 6~9，轿车 =
9~11）。 ※压缩比≠气缸压力
9．工况 发动机在某一时刻的运行状况简称工况，以该时 刻发动机输出的有效功率和曲轴转速表示。曲轴 转速即为发动机转速。
进气结束：370~440 （320~350）
180~360 压缩 向上 360~540 做功 向下 540~720 排气 向上
关闭 关闭 关闭
关闭 关闭 开启
压缩结束： 0.6~1.5（3~5）
压缩结束：600~700 （800~1 000）
最大压力：3~5 （5~10）做功结
束：0.3~0.5 （0.2~0.4）
按气门配置位置分 顶
侧
置
置
式
式
直 按气缸排列方式分 列
式
V 形
气
缸
单
多
按气缸数量分
缸
缸
机Leabharlann 机1.1.2 发动机的总体构造
内燃机种类繁多，结构形式、具体构造多种多 样，但其基本工作原理一致，为完成热功转换 所需的总体功能、基本结构则大同小异。
汽油机由机体、曲柄连杆机构、配气机构、燃 油供给系统、冷却系统、润滑系统、点火系统、 起动系统等部分组成。
完成进气、压缩、作功和排气等四个过程；即在一个活塞行程
内只进行一个过程。
进气终了，缸内：
1、进气冲程
P=0.074～0.093Mpa， T=353～403K
此时，排气门关， 进气打开，曲轴旋 转，带动活塞向下 止点运动，产生吸 力，将空气和汽油 吸入气缸，并在气 缸内进一步形成可 燃混合气。
活塞运动
10．负荷率
发动机在某一转速下发出的有效功率与相同转速 下所能发出的最大有效功率的比值称为负荷率， 以百分数表示。负荷率通常简称负荷。
1.1.4 单缸四冲程发动机的工作原理
动画演示
1、进气冲程 2、压缩冲程 3、作功冲程 4、排气冲程
1.1.4 单缸四冲程发动机的工作原理
四冲程往复活塞式发动机，在四个活塞行程（曲轴转两圈——720°）内
1.1.1 发动机的分类
一、 发动机的定义 能量转换、由多机构、多系统构成的复杂机器。
二、发动机的分类
按其结构特征不同可分为：汽油、柴油及多燃料 发动机；点燃式与压燃式发动机；化油器式与喷 射式发动机；单缸与多缸发动机；水冷式与风冷 式发动机；四冲程与二冲程发动机；双气门与多 气门发动机；顶置式气门与侧置式气门发动机； 单排直列与V形排列式发动机。
排气结束： 0.11~0.115 （0.11~0.115）
最高温度：2 000~2 800 （1 800~2 200）做功结
束：1 300~1 600（1 200~1 500）
排气结束：900~1 200 （800~1 000）
注：括号内的数字表示柴油机对应冲程的压力与温度。
2．单缸四冲程柴油机的工作过程