曲柄连杆机构(基础教学)
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曲柄连杆机构讲课件
曲柄连杆机构讲课件
气缸套有干式气缸套和湿式气缸套两种。
曲柄连杆机构讲课件
➢ 干式气缸套的特点：是气缸套装入气缸体后，其外 壁不直接与冷却水接触，而和气缸体的壁面直接接 触，壁厚较薄，一般为1～3mm。它具有整体式气 缸体的优点，强度和刚度都较好，但加工比较复杂， 内、外表面都需要进行精加工，拆装不方便，散热 不良。
气缸的排列方式：对于多缸发动机，气缸的排列形式
决定了发动机外型尺寸和结构特点，对发动机机体的刚度 和强度也有影响，并关系到汽车的总体布置。 气缸体还可以分成：直列式，V型和对置式三种。
曲柄连杆机构讲课件
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(1) 直列式
发动机的各个气缸排成一列， 一般是垂直布置的。单列式气缸体 结构简单，加工容易，但发动机长 度和高度较大。一般六缸以下发动 机多采用单列式。例如捷达轿车、 富康轿车、红旗轿车所使用的发动 机均采用这种直列式气缸体。有的 汽车为了降低发动机的高度，把发 动机倾斜一个角度。
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。
曲柄连杆机构讲课件
上曲轴箱
曲柄连杆机构讲课件
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3. 气缸盖
功用：密封气缸的上部，与活塞、气缸等共同构成 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气，所以承受的 热负荷很大。
高度小，总体布 置方便。轿车中 应用不多
曲柄连杆机构讲课件
气缸体：整体式气缸体和镶嵌式气缸体
类型
整体式
构造
性能及应用
气缸直接镗在气缸体上
强度和刚度好，能承受大 负荷。成本高。
《曲柄连杆机构》课件
压缩机中的曲柄连杆机构
总结词
压缩机中的曲柄连杆机构是实现压缩气 体功能的关键部件，通过曲柄的旋转运 动带动连杆的往复运动，从而驱动活塞 在气缸内进行压缩气体的工作。
VS
详细描述
在压缩机中，曲柄连杆机构同样由曲轴、 连杆和活塞组成。曲轴的旋转运动通过连 杆传递给活塞，使活塞在气缸内进行往复 运动，从而实现气体的压缩。这个机构的 设计和优化对于提高压缩机的性能和效率 同样至关重要。
类型与特点
总结词
根据结构和工作原理的不同，曲柄连杆机构可分为多种类型，如单缸、双缸和多缸等。
详细描述
曲柄连杆机构的类型和特点多种多样，根据其结构和工作原理的不同，可以分为单缸、双缸和多缸等多种类型。 不同类型的曲柄连杆机构具有不同的工作特性和应用场景，例如在摩托车、汽车和船舶等领域中都有广泛的应用 。
2023
PART 02
曲柄连杆机构的应用
REPORTING
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关键部件，通过曲柄的旋转运动带动连杆的往复运动，从 而驱动活塞进行吸气、压缩、燃烧和排气工作。
详细描述
在内燃机中，曲柄连杆机构由曲轴、连杆和活塞组成。曲轴是发动机的核心部件，通过曲轴的旋转运 动带动连杆，连杆再将往复运动传递给活塞，使活塞在气缸内进行往复运动。这个机构的设计和优化 对于提高内燃机的性能和效率至关重要。
选择高强度、低摩擦系数的材料，提高机构的使用寿命和传动效率 。
降低曲柄连杆机构的能耗
1 2
优化曲柄连杆机构的运动特性
通过调整机构参数，降低机构在运动过程中的能 量损失。
应用节能技术
采用节能电机或采用能量回收技术，将机构在运 动过程中产生的能量进行回收利用。
《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《汽车构造》电子教案曲柄连杆机构
3《汽车构造》电子教案-曲柄连杆机构教案章节一：曲柄连杆机构概述教学目标：1. 让学生了解曲柄连杆机构的作用和组成。
2. 让学生掌握曲柄连杆机构的工作原理。
教学内容：1. 曲柄连杆机构的作用：将往复直线运动转化为旋转运动，实现内燃机的做功。
2. 曲柄连杆机构的组成：曲轴、连杆、活塞、气缸、轴承等。
3. 曲柄连杆机构的工作原理：通过活塞在气缸内的往复直线运动，驱动连杆旋转，从而实现曲轴的旋转。
教学方法：1. 采用多媒体课件进行讲解，结合实物图片和动画演示。
2. 引导学生参与讨论，提问解答。
教学评价：1. 学生能准确描述曲柄连杆机构的作用和组成。
2. 学生能理解并解释曲柄连杆机构的工作原理。
教案章节二：曲轴的设计与制造教学目标：1. 让学生了解曲轴的设计要求和制造工艺。
2. 让学生掌握曲轴的结构特点和强度计算。
教学内容：1. 曲轴的设计要求：满足力学性能、耐磨性、疲劳强度等要求。
2. 曲轴的制造工艺：铸造、锻造、机械加工等。
3. 曲轴的结构特点：曲轴轴线、曲拐、曲柄等。
4. 曲轴的强度计算：扭转强度计算、弯曲强度计算。
教学方法：1. 采用多媒体课件进行讲解，结合图纸和实物图片。
2. 案例分析，让学生参与讨论。
教学评价：1. 学生能描述曲轴的设计要求和制造工艺。
2. 学生能分析曲轴的结构特点和强度计算。
教案章节三：连杆的设计与制造教学目标：1. 让学生了解连杆的设计要求和制造工艺。
2. 让学生掌握连杆的结构特点和强度计算。
教学内容：1. 连杆的设计要求：满足力学性能、耐磨性、疲劳强度等要求。
2. 连杆的制造工艺：铸造、锻造、机械加工等。
3. 连杆的结构特点：连杆小头、连杆大头、连杆身等。
4. 连杆的强度计算：扭转强度计算、弯曲强度计算。
教学方法：1. 采用多媒体课件进行讲解，结合图纸和实物图片。
2. 案例分析，让学生参与讨论。
教学评价：1. 学生能描述连杆的设计要求和制造工艺。
2. 学生能分析连杆的结构特点和强度计算。
《发动机机械教程》教学课件—02曲柄连杆机构
曲柄连杆机构的功用与组成
一、功用 – 将气缸内气体作用在活塞上的力转变为曲轴 的旋转力矩，从而输出动力。
二、组成 – 机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组。
项目二 曲柄连杆机构
任务二 机体组检修 1．机体组 – 缸体、缸盖、缸垫等。
项目二 曲柄连杆机构
2．活塞连杆组 – 活塞、活塞环、活塞销、连杆及连杆轴承等 。
项目二 曲柄连杆机构
2．活塞头部 • 功用：安装活塞环。 • 特点：3~4道环槽，油环槽底部有泄油孔或泄油槽。 • 隔热槽：位于油环槽底部、活塞裙部或第一道环槽上部。
油环槽底部的 隔热槽
项目二 曲柄连杆机构
3．活塞裙部 • 功用：为活塞往复运行导向。 • 结构特点：5个。
特点1：长轴垂直于活塞 销方向的椭圆形
2．气缸体裂损修理方法 – 粘接修理：适用于铝合金气缸体。较大裂纹开V型 槽灌注粘接剂。较小裂纹粘接剂贴加布层。 – 螺钉填补修理：钻止裂孔。用专用铜制螺钉。 螺钉填补方法
项目二 曲柄连杆机构
四、气缸磨损的检查与修理 1．磨损检查 – 工具：量缸表。 – 方法：3个高度位置，纵、横2个方向，共6个部位。
项目二 曲柄连杆机构
五、缸体上平面的检查 – 工具：直尺和塞尺。 – 方法：6个方向。 缸体上平面的检查
•六、断头螺栓的修理
断头较高时：用钳子拧或将高出部分锉成扁方用板手拧。 断头较深时：用冲子反向冲，用正反转电转拧，重新攻丝换螺栓。
项目二 曲柄连杆机构
缸盖、缸垫的构造与维修 • 一、气缸盖的构造 • 功用：封闭气缸体上部，
– 检查方法：与缸体上平面变形检查相同。 – 修理方法：铝合金缸盖用压力校正，铸铁缸盖用磨削
或铣削 。 – 注意：缸盖磨削或铣削量不能超过0.5mm 。 3．清除燃烧室积炭 – 机械清除或化学清除。 4．火花塞座孔损坏的修理 – 座孔钻大 攻制螺纹 拧入螺堵 加工座孔。
一、功用 – 将气缸内气体作用在活塞上的力转变为曲轴 的旋转力矩，从而输出动力。
二、组成 – 机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组。
项目二 曲柄连杆机构
任务二 机体组检修 1．机体组 – 缸体、缸盖、缸垫等。
项目二 曲柄连杆机构
2．活塞连杆组 – 活塞、活塞环、活塞销、连杆及连杆轴承等 。
项目二 曲柄连杆机构
2．活塞头部 • 功用：安装活塞环。 • 特点：3~4道环槽，油环槽底部有泄油孔或泄油槽。 • 隔热槽：位于油环槽底部、活塞裙部或第一道环槽上部。
油环槽底部的 隔热槽
项目二 曲柄连杆机构
3．活塞裙部 • 功用：为活塞往复运行导向。 • 结构特点：5个。
特点1：长轴垂直于活塞 销方向的椭圆形
2．气缸体裂损修理方法 – 粘接修理：适用于铝合金气缸体。较大裂纹开V型 槽灌注粘接剂。较小裂纹粘接剂贴加布层。 – 螺钉填补修理：钻止裂孔。用专用铜制螺钉。 螺钉填补方法
项目二 曲柄连杆机构
四、气缸磨损的检查与修理 1．磨损检查 – 工具：量缸表。 – 方法：3个高度位置，纵、横2个方向，共6个部位。
项目二 曲柄连杆机构
五、缸体上平面的检查 – 工具：直尺和塞尺。 – 方法：6个方向。 缸体上平面的检查
•六、断头螺栓的修理
断头较高时：用钳子拧或将高出部分锉成扁方用板手拧。 断头较深时：用冲子反向冲，用正反转电转拧，重新攻丝换螺栓。
项目二 曲柄连杆机构
缸盖、缸垫的构造与维修 • 一、气缸盖的构造 • 功用：封闭气缸体上部，
– 检查方法：与缸体上平面变形检查相同。 – 修理方法：铝合金缸盖用压力校正，铸铁缸盖用磨削
或铣削 。 – 注意：缸盖磨削或铣削量不能超过0.5mm 。 3．清除燃烧室积炭 – 机械清除或化学清除。 4．火花塞座孔损坏的修理 – 座孔钻大 攻制螺纹 拧入螺堵 加工座孔。
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-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。
第三章-曲柄连杆机构1-4节讲义
（1）降低热负荷，避免热应 力过大而开裂
4、材料：（1）铝合金压铸：a、导热性好
（汽油机及少数
b、质量轻
(2）可提高压缩比（汽油机）
柴油机）
c、铸造流动性好（风冷发动机散热片铸造容易）
d、刚度低:易变形导致漏气、漏水
f、强度低:气缸盖螺栓孔易拉毛
g、不耐高温:超过350C，强度急剧降低
（2）灰铸铁或合金铸铁： a 、刚度、强度高 （大部分柴油机） b 、耐高温 c 、导热性差:缸盖底面鼻梁区易开裂 d 、质量重
3
3、摩擦力：忽略不计。
五、总结：曲柄连杆机构（包括机体组）各有关零件受到压缩、拉伸、弯
曲和扭转作用。
第二节 机体组
机体组由气缸体（有的发动机有曲轴箱）、气缸盖和油底壳组成。
一、气缸体
水冷发动机的气缸体与曲轴箱常铸成一体，简称气缸体，有的水冷发动
机的气缸体象风冷发动机的气缸体一样，将气缸体与上曲轴箱（其内腔为曲
2、往复惯性力与离心力：活塞加速度：在上止点前后活塞加速度是正值，往 复惯性力朝上；在下止点前后活塞加速度是负值，往复惯性力朝下。如图 （3-2）。
偏离曲轴轴线的曲柄、曲柄销和连杆大头绕曲轴轴线旋转，产生旋转惯 性力，其方向沿曲柄半径向外。
曲轴转速愈高，往复惯性质量和旋转惯性质量愈大，则往复惯性力与离 心力愈大，惯性力使曲柄连杆机构的各零件和所有轴颈（轴承）受周期性变 化的附加负荷，加快磨损。若不加以平衡，惯性力传到气缸体外，引起发动 机的振动。
压配在气缸体内孔中。其优点是：密封性好，气缸体刚性好，不易变形。缺点
是：
a 、制造成本增加：气缸体内孔、缸套外圆亦需精加工，且薄壁缸套刚性差，
加工装夹时易变形。
b、热负荷增加：缸套外圆与气缸体内孔理论上是完全接触，但加工误差使
第二章讲义曲柄连杆机构1
第二章 曲柄连杆机构
第二章 曲柄连杆机构
（二）气缸体与曲轴箱：
气缸体是气缸的壳体，曲轴箱是支承曲 轴作旋转运动的壳体，二者组成了发动 机的机体。 水冷式发动机的气缸体和曲轴箱常铸成 一体，称为气缸体－曲轴箱，也可简称 为气缸体。 风冷式发动机常将气缸体与曲轴箱分开 制造再用螺栓连接起来。
第二章 曲柄连杆机构
第二章 曲柄连杆机构
高度小，总 体布置方便
对置气缸式发动机
第二章 曲柄连杆机构
（4）整体式气缸体和镶嵌式气缸体
A、整体式气缸体：气缸直接镗在气缸体上。 B、镶嵌式气缸体：气缸套镶嵌到气缸体内的气缸。
类型 整体式
镶嵌式
构造
性能及应用
气缸直接镗在气缸 体上
强度和刚度好，能 承受大负荷。成本 高。
用耐磨优质材料制 降低了制造成本，
(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
NP
P SP
RP TP
第二章 曲柄连杆机构
(2)压缩行程：侧压 力NP向右，活塞的 右侧面压向气缸壁， 左侧磨损严重
NP SP
P
RP TP
第二章 曲柄连杆机构
2、 往复惯性力Pj：
活塞在上半行程时，
惯性力都向上，下半行
Pj
第二章 曲柄连杆机构
第二章 曲柄连杆机构
第二章 曲柄连杆机构
Байду номын сангаас
1、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
气缸垫
气缸盖
气缸体
油道和水道 曲轴箱
气缸
油底壳
第二章 曲柄连杆机构
2、活塞连杆组：
活塞、 活塞环、 活塞销 连杆
3.1教案-曲柄连杆机构的构造和工作原理1
教学设计
曲柄连杆机构的构造和工作原理
二、曲柄连杆机构工作条件
高温、高压、高速、化学腐蚀
Q：在这样的环境下，曲柄连杆机构是怎样受力的？
二、曲柄连杆机构的受力分析
（1）气体作用力
Q：每个工作循环四个冲程都有气体作用力么？
四个冲程都有气体作用力，但是进气冲程、排气冲程中气体压力较小，对机件影响不大。
1）作功冲程
推动活塞向下运动的力
2）压缩冲程
阻碍活塞向上运动的力
在工作循环的任何行程中，气体作用力的大小、压力和作用点都是随着活塞和曲柄连杆机构不断变化的。
作功行程磨损气缸壁的左侧，压缩行程磨损气缸壁的右侧。
危害：气体作用力使气缸和轴瓦磨损不均匀
（2）往复惯性力与离心力
作往复运动的物体，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。
这两种力在曲柄连杆机构的运动中都存在。
危害：影响活塞换向，连杆受拉，缸体震动，磨损加剧。
1）活塞在上半行程时的惯性力
2）活塞在下半行程时的惯性力
曲轴转速越大往复惯性力与离心力也越大。
（3）摩擦力
作往相对运动的物体，都要产生摩擦力。
危害：消耗发动机的功力，增加发动机的磨损。
Q：请同学们想一想：有摩擦力的存在，必然使发动机产生磨损，用哪些办法可以减少发动机的磨损呢？。
《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。
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第三章 曲柄连杆机构
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 经连杆转变为曲轴的旋转运动而对外输出动力。其主要零件可以分为三组，机体组、活 塞连杆组和曲轴飞轮组。
高级教学
1
第一节 受力分析
曲柄连杆机构所受的力主要有气体力Fg ，运动质量惯性力（往复惯性力Fj ，旋转惯 性力Fk ）和摩擦力。
湿气缸套的外壁直接与冷却水接触，壁较厚，一般为5～8mm。它散热良好，冷却均 匀，铸造方便，但机体刚度差，易漏水。
凸缘
水套 气缸体
水套 气缸套
气缸体
气缸套 橡胶密封圈
高级教学
11
二、气缸盖
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，一般采用灰铸铁或铝 合金铸成 ，分为整体式、分块式和单体式。水冷发动机的气缸盖上有水套、燃烧室、进 排气门道、气门导管孔和进排气门座、火花塞孔或喷油器孔。
振动
原动力
高级教学
2
问题
气缸磨损是否均匀
A
B
压缩行程 作功行程
高级教学
3
第二节 机体组
机体组由气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖、气缸盖罩、气缸垫等组成。机 体组构成发动机的骨架，是发动机各机构和各系统的安装基础 。
高级教学
4
机体组的结构形式受发动机冷却方式的影响。水冷发动机有水套，让冷却液在气缸体 与气缸盖的水套中循环进行冷却；风冷发动机有散热片，利用流动于气缸体与气缸盖外表 面散热片之间的空气进行冷却。
密封垫
高级教学
油底壳 磁性放油螺塞
16
五、发动机的支撑
发动机通过气缸体和飞轮壳或变速器壳上的支撑，安装于车架上。支点处用橡皮垫吸收 振动，消除车架扭转变形的影响，减少振动的传播。一般有三点式和四点式支撑。
高级教学
17
第三节 活塞连杆组
活塞连杆组由活塞、 活塞环、活塞销、连杆、连杆盖、连杆螺栓、连杆轴瓦等 组成。
高级教学
7
现代汽车基本上都采用多缸发动机，其气缸的排列形式决定了发动机外型尺寸和结 构特点，对机体的刚度和强度也有影响，并关系到汽车的总体布置。气缸的排列形式有 直列式，V型和对置式三种。
(1) 直列式 ：各个气缸排成一列，垂直布置（少数倾斜）。结构简单，加工容易，但 发动机长度和高度较大，多用于六缸以下发动机。
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，(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
气缸盖
气缸衬垫
机体 高级教学
要求
（1）强度足够，不会冲破； （2）耐热性好，不会烧坏； （3）弹性好，能补偿不平度； （4）拆装性好，寿命长。
14
金属-石棉衬垫
全金属衬垫
基体
金属-复合材料衬垫
包边
高级教学
复合材料
钢板芯
15
四、油底壳
油底壳来贮存机油，封闭气缸体下部，一般用薄钢板冲压而成。壳内装有挡板，以防 止汽车颠动时油面波动过大。底部装有磁性放油螺塞，以吸附润滑油中的金属屑，在与机 体的接合面之间装有衬垫，防止润滑油泄漏。
度和强度大，缺点是曲轴拆装不方便。
高级教学
9
气缸内表面因高温、高压的燃气作用和活塞的高速运动而极易磨损。除采用合金铸铁 缸体直接镗出气缸外，也可在铝合金缸体内表面镀多孔铬，或在价廉灰铸铁或轻质铝合金 缸体内镶嵌合金铸铁制成的气缸套。气缸套分为干式和湿式两种。
气缸套
高级教学
10
干气缸套的外壁不直接与冷却水接触，壁较薄，一般为1～3mm。优点是机体刚度 大，加工简单，缺点是传热较差，温度分布不均匀，易局部变形。
高级教学
12
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。
高级教学
13
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。
高级教学
5
一、气缸体
水冷发动机的气缸体和曲轴箱常铸成一体，称为气缸体—曲轴箱，简称为气缸体或机体。 气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸，下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。 在气缸体内部铸有许多加强筋，冷却水套和润滑油道等。
高级教学
6
风冷发动机几乎无一例外地将气缸体与曲轴箱分别铸制，而且为便于散热，每个气 缸的缸体均单独铸出。
变形规律
裙部周向近似椭圆 形变化，长轴沿销
座孔轴线方向。
结构措施
活塞横断面制成椭 圆形，长轴垂直于
(2) V型 ：两列气缸的夹角＜180°，缩短了机体长度和高度，加大了发动机宽度，增加 了刚度，但形状较复杂，加工困难，一般用于8缸以上的发动机。
(3) 对置式：左右两列气缸在同一水平面上，它的特点是高度小，重心低，总体布置方
便，有利于风冷。
高级教学
8
曲轴箱的结构型式直接影响到机体的强度和刚度，通常分为平底式、龙门式和隧道 式三种类形。
轴瓦
高级教学
18
一、活塞
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、高速、润滑不良的条件下工作，一般都采用高 强度铝合金，质量小，导热性好，但热膨胀系数大。
高级教学
19
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。
高级教学
20
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
高级教学
21
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。
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 经连杆转变为曲轴的旋转运动而对外输出动力。其主要零件可以分为三组，机体组、活 塞连杆组和曲轴飞轮组。
高级教学
1
第一节 受力分析
曲柄连杆机构所受的力主要有气体力Fg ，运动质量惯性力（往复惯性力Fj ，旋转惯 性力Fk ）和摩擦力。
湿气缸套的外壁直接与冷却水接触，壁较厚，一般为5～8mm。它散热良好，冷却均 匀，铸造方便，但机体刚度差，易漏水。
凸缘
水套 气缸体
水套 气缸套
气缸体
气缸套 橡胶密封圈
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11
二、气缸盖
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，一般采用灰铸铁或铝 合金铸成 ，分为整体式、分块式和单体式。水冷发动机的气缸盖上有水套、燃烧室、进 排气门道、气门导管孔和进排气门座、火花塞孔或喷油器孔。
振动
原动力
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2
问题
气缸磨损是否均匀
A
B
压缩行程 作功行程
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3
第二节 机体组
机体组由气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖、气缸盖罩、气缸垫等组成。机 体组构成发动机的骨架，是发动机各机构和各系统的安装基础 。
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机体组的结构形式受发动机冷却方式的影响。水冷发动机有水套，让冷却液在气缸体 与气缸盖的水套中循环进行冷却；风冷发动机有散热片，利用流动于气缸体与气缸盖外表 面散热片之间的空气进行冷却。
密封垫
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油底壳 磁性放油螺塞
16
五、发动机的支撑
发动机通过气缸体和飞轮壳或变速器壳上的支撑，安装于车架上。支点处用橡皮垫吸收 振动，消除车架扭转变形的影响，减少振动的传播。一般有三点式和四点式支撑。
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第三节 活塞连杆组
活塞连杆组由活塞、 活塞环、活塞销、连杆、连杆盖、连杆螺栓、连杆轴瓦等 组成。
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现代汽车基本上都采用多缸发动机，其气缸的排列形式决定了发动机外型尺寸和结 构特点，对机体的刚度和强度也有影响，并关系到汽车的总体布置。气缸的排列形式有 直列式，V型和对置式三种。
(1) 直列式 ：各个气缸排成一列，垂直布置（少数倾斜）。结构简单，加工容易，但 发动机长度和高度较大，多用于六缸以下发动机。
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，(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
气缸盖
气缸衬垫
机体 高级教学
要求
（1）强度足够，不会冲破； （2）耐热性好，不会烧坏； （3）弹性好，能补偿不平度； （4）拆装性好，寿命长。
14
金属-石棉衬垫
全金属衬垫
基体
金属-复合材料衬垫
包边
高级教学
复合材料
钢板芯
15
四、油底壳
油底壳来贮存机油，封闭气缸体下部，一般用薄钢板冲压而成。壳内装有挡板，以防 止汽车颠动时油面波动过大。底部装有磁性放油螺塞，以吸附润滑油中的金属屑，在与机 体的接合面之间装有衬垫，防止润滑油泄漏。
度和强度大，缺点是曲轴拆装不方便。
高级教学
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气缸内表面因高温、高压的燃气作用和活塞的高速运动而极易磨损。除采用合金铸铁 缸体直接镗出气缸外，也可在铝合金缸体内表面镀多孔铬，或在价廉灰铸铁或轻质铝合金 缸体内镶嵌合金铸铁制成的气缸套。气缸套分为干式和湿式两种。
气缸套
高级教学
10
干气缸套的外壁不直接与冷却水接触，壁较薄，一般为1～3mm。优点是机体刚度 大，加工简单，缺点是传热较差，温度分布不均匀，易局部变形。
高级教学
12
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。
高级教学
13
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。
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5
一、气缸体
水冷发动机的气缸体和曲轴箱常铸成一体，称为气缸体—曲轴箱，简称为气缸体或机体。 气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸，下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。 在气缸体内部铸有许多加强筋，冷却水套和润滑油道等。
高级教学
6
风冷发动机几乎无一例外地将气缸体与曲轴箱分别铸制，而且为便于散热，每个气 缸的缸体均单独铸出。
变形规律
裙部周向近似椭圆 形变化，长轴沿销
座孔轴线方向。
结构措施
活塞横断面制成椭 圆形，长轴垂直于
(2) V型 ：两列气缸的夹角＜180°，缩短了机体长度和高度，加大了发动机宽度，增加 了刚度，但形状较复杂，加工困难，一般用于8缸以上的发动机。
(3) 对置式：左右两列气缸在同一水平面上，它的特点是高度小，重心低，总体布置方
便，有利于风冷。
高级教学
8
曲轴箱的结构型式直接影响到机体的强度和刚度，通常分为平底式、龙门式和隧道 式三种类形。
轴瓦
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18
一、活塞
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、高速、润滑不良的条件下工作，一般都采用高 强度铝合金，质量小，导热性好，但热膨胀系数大。
高级教学
19
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。
高级教学
20
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
高级教学
21
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。