第2章 曲柄连杆机构
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这时，燃烧气体产生的高压直接作用在活塞顶部，如图24(a)所示。设活塞所受总压力为Fp，传到活塞销上可分解为 Fp1和Fp2。分力Fp1通过活塞销传给连杆，并沿连杆方向作用 在曲柄销上。Fp1还可分解为两个分力Fp1a和Fp1b。沿曲柄方 向的分力Fp1a使曲轴主轴颈与主轴承之间产生压紧力；与曲 柄垂直的分力Fp1b除了使主轴颈和主轴承之间产生压紧力外， 还对曲轴形成转矩T，推动曲轴旋转。力Fp2把活塞压向汽缸 壁，形成活塞与缸壁间的侧压力，使机体有翻倒的趋势，故
第2章 曲柄连杆机构
第2章 曲柄连杆机构
2.1 曲柄连杆机构的结构原理 2.2 曲柄连杆机构的维修 实训2 曲柄连杆机构的拆装 实训3 曲柄连杆机构的检查与调整 实训4 汽缸体、汽缸盖、曲轴的检验(选做) 实训5 连杆的检验与校正(选做) 实训6 活塞环的选配与偏缸检验 实训7 曲柄连杆机构的异响诊断
第2章 曲柄连杆机构
(a)
(b)
图2-6 汽缸体的构造 (a) BJ492发动机汽缸体；(b) 奥迪TDI发动机汽缸体
第2章 曲柄连杆机构
汽缸的排列形式分为以下三种，如图2-7所示。 (1) 直列式：多用于六缸及六缸以下的发动机。 (2) V型式：它缩短了发动机的长度和高度，多用于六 缸及六缸以上的发动机。 (3) 对置式：是V型的特殊形式。
图2-3 曲轴飞轮组
第2章 曲柄连杆机构
发动机做功时，汽缸内的最高温度可达2500 K以上，最 高压力可达5～9 MPa，现代汽车发动机的最高转速可达 3000～6000 r/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(如汽缸、汽缸盖、活塞组等)还将受到化学腐蚀。 因此，曲柄连杆机构工作条件的特点是高温、高压、高速和 化学腐蚀。
第2章 曲柄连杆机构
图2-1 机体组 (a) 汽缸盖；(b) 汽缸体；(c) 油底壳
第2章 曲柄连杆机构 (2) 活塞连杆组：由活塞、活塞环、活塞销和连杆等运动 件组成，如图2-2所示。
活塞环
活塞 活塞销 活塞销卡簧
连杆衬套 连杆
连杆轴瓦 连杆端盖
连杆端盖螺栓和螺母
图2-2 活塞连杆组
第2章 曲柄连杆机构 (3) 曲轴飞轮组：由曲轴、飞轮等组成，如图2-3所示。
第2章 曲柄连杆机构
图2-5 往复惯性力与离心力作用受力分析图 (a) 上半行程；(b) 下半行程
第2章 曲柄连杆机构
(3) 摩擦力：相互运动件之间的摩擦力，是造成配合表 面磨损的根源。在活塞和汽缸壁，连杆主轴径和主轴承、活 塞销和销座等配合副表面都存在摩擦力。
上述各种力作用在曲柄连杆机构的相关零件上，使它们 受到压缩、拉伸、弯曲和扭转等不同形式的载荷。
塞的位移而变化的，再加上连杆在左右摇摆，因而作用在活 塞销和曲轴轴颈的表面以及二者的支承表面上的压力和作用 点是不断变化的，这样会造成各处磨损的不均匀性。同样， 汽缸壁沿圆周方向的磨损也不均匀。
第2章 曲柄连杆机构
图2-4 气压力作用受力分析图 (a) 做功行程；(b) 压缩行程
第2章 曲柄连杆机构
第2章 曲柄连杆机构
偏离曲轴轴线的曲柄、曲柄销和连杆大头围绕曲轴轴线 旋转，产生旋转惯性力，即离心力。其方向沿曲柄半径向外， 其大小与曲柄半径、旋转部分的质量及曲轴转速有关。曲柄 半径越长、旋转部分质量越大、曲轴转速越高，则离心力越 大。如图2-5所示，离心力Fc在垂直方向的分力Fcy与往复惯 性力Fj的方向总是一致的，因而加剧了发动机的上下振动； 而水平方向的分力Fcx则使发动机产生水平方向振动。离心 力使连杆大头的轴瓦和曲柄销、曲轴主轴颈及其轴承受到又 一附加载荷，增加它们的变形和磨损。
(2) 往复惯性力与离心力：往复运动的物体，当运动速度 变化时，就会产生往复惯性力。物体绕某一中心作旋转运动时， 就会产生离心力。这两种力在曲柄连杆机构的运动中都是存在 的。
活塞和连杆小头在汽缸中作往复直线运动时，速度很高， 而且数值在不断变化。当活塞从上止点向下止点运动时，其速 度变化的规律是：从零开始，逐渐增大，临近中间位置达最大 值，然后又逐渐减小至零。也就是说，当活塞向下运动时，前 半行程是加速运动，惯性力向上，以Fj表示，如图2-5(a)所示； 后半行程是减速运动，惯性力向下，以表示，如图2-5(b)所示。 同理，当活塞向上运动时，前半行程的惯性力向下，后半行程 的惯性力向上。
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2.1.2 机体组 机体组由汽缸体、曲轴箱、汽缸套、汽缸盖、汽缸垫、
油底壳和发动机支承等组成。 1. 汽缸体与曲轴箱 通常将汽缸体与曲轴箱铸为一体，称为汽缸体-曲轴箱，
简称为汽缸体，如图2-6所示。汽缸体内引导活塞作往复运 动的圆筒就是汽缸，汽缸外面安装有水套以散热。曲轴箱上 有主轴承座孔，还有主油道和分油道。
机体下部的两侧应支承在车架上。
第2章 曲柄连杆机构
在压缩行程中，气体压力是指阻碍活塞向上运动的阻力。 这时作用在活塞顶的气体总压力也可以分解为两个分力和， 如图2-4(b)所示。而又分解为和。使曲轴主轴颈与主轴承间
产生压紧力，对曲轴造成一个旋转阻力矩T ′，试图阻止曲
轴旋转；而则将活塞压向汽缸的另一侧壁。 在工作循环的任何行程中，气体作用力的大小都是随活
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2. 受力分析 曲柄连杆机构受力主要有气压力、往复惯性力、旋转离 心力和摩擦力。 (1) 气压力：每个工作循环中始终存在气体压力。但由 于进气和排气两个行程中气体压力较小，对机件影响不大， 因此这里主要研究做功和压缩两个行程中的气体作用力。
第2章 曲柄连杆机构
在做功行程中，气体压力是指推动活塞向下运动的力。
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2.1 曲柄连杆机构的结构原理
2.1.1 概述 1. 曲柄连杆机构的作用和组成 曲柄连杆机构的作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，再转变为曲轴旋转运动而对外输出 动力。
曲柄连杆机构主要由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组 组成。
(1) 机体组：由汽缸体、曲轴箱、汽缸套Байду номын сангаас汽缸盖、汽 缸垫和油底壳等不动件组成，如图2-1所示。
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2.1 曲柄连杆机构的结构原理 2.2 曲柄连杆机构的维修 实训2 曲柄连杆机构的拆装 实训3 曲柄连杆机构的检查与调整 实训4 汽缸体、汽缸盖、曲轴的检验(选做) 实训5 连杆的检验与校正(选做) 实训6 活塞环的选配与偏缸检验 实训7 曲柄连杆机构的异响诊断
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(a)
(b)
图2-6 汽缸体的构造 (a) BJ492发动机汽缸体；(b) 奥迪TDI发动机汽缸体
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汽缸的排列形式分为以下三种，如图2-7所示。 (1) 直列式：多用于六缸及六缸以下的发动机。 (2) V型式：它缩短了发动机的长度和高度，多用于六 缸及六缸以上的发动机。 (3) 对置式：是V型的特殊形式。
图2-3 曲轴飞轮组
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发动机做功时，汽缸内的最高温度可达2500 K以上，最 高压力可达5～9 MPa，现代汽车发动机的最高转速可达 3000～6000 r/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(如汽缸、汽缸盖、活塞组等)还将受到化学腐蚀。 因此，曲柄连杆机构工作条件的特点是高温、高压、高速和 化学腐蚀。
第2章 曲柄连杆机构
图2-1 机体组 (a) 汽缸盖；(b) 汽缸体；(c) 油底壳
第2章 曲柄连杆机构 (2) 活塞连杆组：由活塞、活塞环、活塞销和连杆等运动 件组成，如图2-2所示。
活塞环
活塞 活塞销 活塞销卡簧
连杆衬套 连杆
连杆轴瓦 连杆端盖
连杆端盖螺栓和螺母
图2-2 活塞连杆组
第2章 曲柄连杆机构 (3) 曲轴飞轮组：由曲轴、飞轮等组成，如图2-3所示。
第2章 曲柄连杆机构
图2-5 往复惯性力与离心力作用受力分析图 (a) 上半行程；(b) 下半行程
第2章 曲柄连杆机构
(3) 摩擦力：相互运动件之间的摩擦力，是造成配合表 面磨损的根源。在活塞和汽缸壁，连杆主轴径和主轴承、活 塞销和销座等配合副表面都存在摩擦力。
上述各种力作用在曲柄连杆机构的相关零件上，使它们 受到压缩、拉伸、弯曲和扭转等不同形式的载荷。
塞的位移而变化的，再加上连杆在左右摇摆，因而作用在活 塞销和曲轴轴颈的表面以及二者的支承表面上的压力和作用 点是不断变化的，这样会造成各处磨损的不均匀性。同样， 汽缸壁沿圆周方向的磨损也不均匀。
第2章 曲柄连杆机构
图2-4 气压力作用受力分析图 (a) 做功行程；(b) 压缩行程
第2章 曲柄连杆机构
第2章 曲柄连杆机构
偏离曲轴轴线的曲柄、曲柄销和连杆大头围绕曲轴轴线 旋转，产生旋转惯性力，即离心力。其方向沿曲柄半径向外， 其大小与曲柄半径、旋转部分的质量及曲轴转速有关。曲柄 半径越长、旋转部分质量越大、曲轴转速越高，则离心力越 大。如图2-5所示，离心力Fc在垂直方向的分力Fcy与往复惯 性力Fj的方向总是一致的，因而加剧了发动机的上下振动； 而水平方向的分力Fcx则使发动机产生水平方向振动。离心 力使连杆大头的轴瓦和曲柄销、曲轴主轴颈及其轴承受到又 一附加载荷，增加它们的变形和磨损。
(2) 往复惯性力与离心力：往复运动的物体，当运动速度 变化时，就会产生往复惯性力。物体绕某一中心作旋转运动时， 就会产生离心力。这两种力在曲柄连杆机构的运动中都是存在 的。
活塞和连杆小头在汽缸中作往复直线运动时，速度很高， 而且数值在不断变化。当活塞从上止点向下止点运动时，其速 度变化的规律是：从零开始，逐渐增大，临近中间位置达最大 值，然后又逐渐减小至零。也就是说，当活塞向下运动时，前 半行程是加速运动，惯性力向上，以Fj表示，如图2-5(a)所示； 后半行程是减速运动，惯性力向下，以表示，如图2-5(b)所示。 同理，当活塞向上运动时，前半行程的惯性力向下，后半行程 的惯性力向上。
第2章 曲柄连杆机构
2.1.2 机体组 机体组由汽缸体、曲轴箱、汽缸套、汽缸盖、汽缸垫、
油底壳和发动机支承等组成。 1. 汽缸体与曲轴箱 通常将汽缸体与曲轴箱铸为一体，称为汽缸体-曲轴箱，
简称为汽缸体，如图2-6所示。汽缸体内引导活塞作往复运 动的圆筒就是汽缸，汽缸外面安装有水套以散热。曲轴箱上 有主轴承座孔，还有主油道和分油道。
机体下部的两侧应支承在车架上。
第2章 曲柄连杆机构
在压缩行程中，气体压力是指阻碍活塞向上运动的阻力。 这时作用在活塞顶的气体总压力也可以分解为两个分力和， 如图2-4(b)所示。而又分解为和。使曲轴主轴颈与主轴承间
产生压紧力，对曲轴造成一个旋转阻力矩T ′，试图阻止曲
轴旋转；而则将活塞压向汽缸的另一侧壁。 在工作循环的任何行程中，气体作用力的大小都是随活
第2章 曲柄连杆机构
2. 受力分析 曲柄连杆机构受力主要有气压力、往复惯性力、旋转离 心力和摩擦力。 (1) 气压力：每个工作循环中始终存在气体压力。但由 于进气和排气两个行程中气体压力较小，对机件影响不大， 因此这里主要研究做功和压缩两个行程中的气体作用力。
第2章 曲柄连杆机构
在做功行程中，气体压力是指推动活塞向下运动的力。
第2章 曲柄连杆机构
2.1 曲柄连杆机构的结构原理
2.1.1 概述 1. 曲柄连杆机构的作用和组成 曲柄连杆机构的作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，再转变为曲轴旋转运动而对外输出 动力。
曲柄连杆机构主要由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组 组成。
(1) 机体组：由汽缸体、曲轴箱、汽缸套Байду номын сангаас汽缸盖、汽 缸垫和油底壳等不动件组成，如图2-1所示。