机体曲柄连杆机构
曲柄连杆机构的故障原因及检查方法
曲柄连杆机构的故障原因及检查⽅法2019-07-30曲柄连杆机构是发动机实现热能与机械能相互转换的主要机构。
其主要功⽤是将⽓缸内燃⽓作⽤在活塞顶上的压⼒转换为曲轴的转矩对外输出，并把活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动。
在发动机运转时，曲柄连杆机构的零部件承受⾼温、⾼压、⾼速摩擦和各种冲击负荷带来的损伤，导致发动机出现故障。
因此，在发动机修理时，要按要求对曲柄连杆机构零部件进⾏检修，以确保发动机正常⼯作。
曲柄连杆机构由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组三部分组成。
机体组（也叫⽓缸体与曲轴箱组）。
由⽓缸体、曲轴箱、⽓缸盖、⽓缸套、⽓缸垫等不动部件组成;活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆等运动部件组成;曲轴飞轮组由曲轴、飞轮等组成。
⼀、曲轴轴承响1. 故障现象（1）当发动机的转速突然变化时，会听到明显⽽沉重的连续“RR”声，并伴有发动机抖动现象。
（2）发动机的转速升⾼，响声增⼤。
发动机负荷变化时响声明显。
2. 故障原因（1）曲轴轴承盖的螺栓松动。
（2）轴承间隙过⼤。
（3）轴承合⾦烧蚀或脱落。
3. 检查⽅法（1）提⾼发动机转速，在深踩加速踏板时，响声会随着转速升⾼⽽变⼤，改变转速的同时在轴承部位听其声⾳，其响声较⼤，出现沉重的“R、R、R”的响声，⽽且发动机有抖动现象。
（2）当轴承间隙过⼤时，机油的压⼒会显著下降。
（3）发动机刚启动时，因轴承与轴颈之间的油膜黏度较⼤，所以响声较⼩;随着发动机温度升⾼后，油膜黏度减⼩，⽽响声则会增⼤。
⼆、连杆轴承响1.故障现象连杆轴承响是⼀种较重⽽短促的⾦属敲击声。
中速时响声明显，⾼速时因其他杂⾳⼲扰等原因⽽不明显。
2.故障原因（1）连杆轴承盖的螺栓松动或折断。
（2）连杆轴承磨损严重，径向间隙过⼤。
（3）轴承合⾦脱落或烧蚀。
3.检查⽅法（1）发动机中速运转时，轻踩加速踏板有连续的敲击声，响声随着转速的升⾼⽽变⼤，随着转速降低⽽变⼩。
严重时，在发动机周围可以听到“嗒、嗒、嗒”的声⾳。
《汽车构造》第二章曲柄连杆机构
3）按排列形式分
直列式（＜6缸），V型＞8缸），水平对置式 优缺点： 优缺点： 直列式：结构简单、长度、 高度较大（垂直、倾斜、 水平）。 V型：刚度大、缩短发动 机的长度、高度、质量。 水平对置式：高度最小、 使轿车和大客车总布置更 方便。
(c)水平对置式 水平对置式
(a)直列式 直列式
(b)V型 型
2.活塞的变形与防治措施 2.活塞的变形与防治措施
活 塞 受 力 情 况
采用的措施： 采用的措施：
（1）冷态下,将活塞裙部加工成断面为长轴垂直于活塞销的 椭圆。
采用的措施： 采用的措施：
（2）上小下大的阶梯形、近似圆锥形、阶梯型或 桶形（任何情况下都能得到良好润滑，但加工困难）。
采用的措施： 采用的措施：
扭曲环
锥面环
梯形环
桶面环
气环的泵油作用
活塞 汽 汽 活塞
缸
缸
2.油环 2.油环 种类 普通油环
上刮片
组合油环
示 意 图
刮片
油环的刮油作用
2.2.3 活塞销
作用： 作用：连接活塞和连杆小头，并把活塞承受 的气体压力传递给连杆。 材料与工艺: 材料与工艺:优质低碳钢，表面淬火、精磨。
1.活塞销的形状 1.活塞销的形状
1.连杆的结构 1.连杆的结构
连杆主要由连杆 小头、连杆杆身、连 杆螺栓、连杆大头、 连杆轴瓦和连杆盖等 组成
2.1 机体组
机体是构成发动机的骨架，是 发动机各机构和各系统的安装基础， 其内、外安装着发动机的所有主要 零件和附件，承受各种载荷。因此， 机体必须要有足够的强度和刚度。 机体组由汽缸体、曲轴箱、 汽缸盖、汽缸垫和油底壳等固定机 件组成。
图2-1 机体组的组成部件 1—汽缸盖； 2—汽缸体； 3—汽缸垫； 4—汽缸体—曲轴箱； 5—油底壳
曲柄连杆机构与机体组
气缸垫
气缸盖
气缸体
油道和水道 曲轴箱
气缸
油底壳
2024/6/25
第二章曲柄连杆机构
第一节 曲柄连杆机构综述
图2-2 机体组的零件
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第二章曲柄连杆机构
第二节 机体组
图2-7 发动机的汽缸体
2024/6/25
第二章曲柄连杆机构
第二节 机体组
图2-8曲轴箱中间隔板上制有主轴承座孔
2024/6/25
第二章曲柄连杆机构
第二节 机体组
图2-12 发动机的汽缸排列形式 汽缸排列形式有直列式、
对置式、V型和W型
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第二章曲柄连杆机构
第二节 机体组
图2-9汽缸套
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第二章曲柄连杆机构
第二节 机体组
图2-10湿式缸套的穴蚀
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第二章曲柄连杆机构
第二节 机体组
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第二章曲柄连杆机构
第三节 活塞连杆组
图2-38 气环和油环
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第二章曲柄连杆机构
第三节 活塞连杆组
图2-46连杆的结构
2024/6/25
第二章曲柄连杆机构
第三节 活塞连杆组
图2-49连杆轴承
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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
图2-18汽缸垫前后水孔的大小或数量不同
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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
2024/6/25
2、活塞连杆组 由活塞、活塞环、活塞销和连杆
气环
油环
第三章机体零件与曲柄连杆机构
这样，发动机热起来时会增加密封性，因为铝合金气缸 盖的热膨胀比钢螺栓的大；铸铁气缸盖则一般在发动机
热车时最后拧紧，因为装配时拧紧的螺栓在发动机工
作初始后不久会松弛。
思考：查阅捷达、奥迪某发动机的上紧扭力；若无据可查 时怎么办？
四、汽缸垫（链接录像）
1、功用：弥补不平度，防漏 2、型式： （1）、铜皮—石棉—铜皮（常用） （2）、实心弹性金属片（用于强化） （3）、丝网石棉（少用，逐步淘汰） 3、“呲垫儿”： 4、汽缸垫的安装注意正反面：一般，记号冲盖；光面 朝汽缸体
积）。... 发动机工作时活塞裙部的变形——
★机械变形：燃气压力作用在活塞顶上，导致销座弯曲
变形，裙部挤压变形；
★热变形：销座附近金属堆积，受热后热膨胀量大。
机械变形
热变形
结论： 机械变形和热变形均使得裙部断面 变成长轴沿活塞销方向的椭圆。
裙部的结构特点——
★椭圆度：活塞裙部加工成短轴沿活塞销方向，但注意
2）湿式缸套：气缸体 水套敞开，缸套与 冷却水直接接触， 壁厚（5-9mm）， 缸套下端带橡胶封 水圈，气缸套外圆 上大，下小（因为 气缸套下端带1-3道 橡胶封水圈），且 上端与气缸体内孔 配合紧，下端配合 松，以方便推入气 缸体内孔。
湿式缸套压配在气缸
体内孔时，上部凸肩
顶面高出气缸体顶面
0.05-0.15 mm，这样 紧固缸盖时，可将缸 汽缸壁
2）进、排气道铸在气缸盖的两侧（避免进气加热，影 响充气效率，降低发动机功率）
3）车用中小功率柴油机的气缸盖底部没有凹坑（直喷 式 燃烧室一般在活塞顶上，分开式燃烧室则在气缸盖 内部）。
（3）按冷却 方式分： a、水冷： 内铸水套， 入水口与气 缸体上水套 相通，上
(完整版)曲柄连杆机构故障诊断与检修
4.活塞更换的条件
（1）配缸间隙过大。 （2）销座孔或环槽磨损严重。 （3）活塞拉伤。
注意点
在发动机大修或更换气缸套时, 应同时更换 全部活塞。
5.活塞选配的要求
（1）选配与气缸同级尺寸的活塞。 （2）同一组活塞应选用同一厂家生产的同级产品。 （3）同一组活塞中, 各活塞的重量差不超过规定
注意点
（1）按活塞的实际尺寸, 以修配法加工气缸。 （2）配缸间隙应符合原厂规定。
7、气缸的镶套
（1）干式气缸套的镶配
拉出（镗掉）的缸套→选择新缸套→精车缸套外 表面→压入新缸套→水压试验。
注意点
（1）配合过盈量符合规定。 （2）气缸套上平面不高（低）于气缸体上
平面。
（2）湿式气缸套的镶配
拉出气缸套→选择新缸套→装入新缸套→水压试 验。
注意点
（1）气缸套上平面应高出气缸体上平面。 （2）密封圈应无扭曲。
8、提高气缸使用寿命的措施
（1）正确选择气缸套, 活塞环材料。 （2）提高气缸表面的加工精度。 （3）正确选择机油。 （4）提高燃油的品质。 （5）保证发动机正常的工作温度。 （6）严格保证装配质量。
8.1 曲柄连杆机构故障诊断与检修
教学内容:
1、气缸压力异常故障诊断 2、发动机异响故障诊断 3、气缸体与气缸盖的检修 4、活塞连杆组的检修 5.曲轴飞轮组的检修
曲柄连杆机构概述
1.曲柄连杆机构的组成 ——机体缸盖组、活塞连杆组、曲轴飞
轮组。
AJR发动机曲柄连杆机构与配气机构的组成
2.曲柄连杆机构常见故障
（2）气缸体高度检测——用高度游标尺测量。 （3）气缸体主轴承孔同轴度检测——专用检测仪。 （4）主缸轴心线与主轴承孔轴心线垂直度检测——
2023-汽车发动机机械系统检修单元2发动机机体及曲柄连杆机构
〔2〕镶套式汽缸
干式汽缸套：外壁和汽缸体 的壁面接触，壁厚较薄
湿式汽缸套：外壁直接与冷 却水接触，壁厚较厚
〔二〕汽缸盖和汽缸垫
1、汽缸盖 汽缸盖下平面、燃烧室、火花塞孔、水套、
气门座、进排气道、凸轮轴承座
燃烧室的形式 半球形、楔形、盆形 汽缸盖的常用材料 铸铁：强度大、耐高温 铝合金：重量轻，导热性好，轿车发动机常用
〔三〕活塞销
作用： 连接活塞与连杆小头，将活塞承受的气体压力传 给连杆。 工作条件： 承受冲击很大的周期性冲击载荷，润滑条件差 要求： 具有足够的强度和刚度，表征韧性好，耐磨性好， 重量轻。 形状： 中空的圆柱形 材料： 低碳合金钢或渗氮钢，表征经渗碳淬火
活塞销与活塞、连杆的连接配合方式
1、全浮式
2、活塞的几何尺寸特征 沿圆周方向呈椭圆形 活塞销方向的直径较小 垂直于活塞销方向的直径 较大 上小、下大，呈锥形 头部直径略小于裙部
活塞偏心 有些发动机将活塞
销中心线偏离活塞中 心线
活塞偏心可减小活 塞敲缸响声
〔二〕活塞环
1、活塞环的功用及工作条 件：
〔1〕按其功用进行分类：
气环：用于保证汽缸与活塞 间的密封，防止漏气，并把 活塞头部的热量传到汽缸壁。
〔3〕活塞裙部 作用
为活塞运动导向和承受侧压力。
活塞的承压面
作功行程中，活塞受侧 压力的一面，称为活塞的 主承压面。
绝热槽和膨胀槽：
绝热槽〔横槽〕 减少头部热量向裙 部传导，从而减少 裙部的热膨胀。膨 胀槽〔竖槽〕使裙 部具有一定的弹性 和热态时能起补偿 作用。
活塞裙部的条纹 提高存油性 改善润滑 减轻磨损
汽缸盖罩 也称气门室罩，一
般用薄钢板冲压而成， 上有加注机油用的注 油孔。
摩托车各部分组成及功用
• 信号系统的作用是发出各种声光等信号， 以引起其它车辆和行人的注意，确保安全。
• 4、仪表装置
• 主要有车速里程表、发动机转速表和燃油 表。
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摩托车各部分组成及功用
❖一、发动机部分
❖发动机是摩托车行驶的动力来源。它通过 燃料在发动机的汽缸内燃烧，将热能转化为 机械能，驱动摩托车。发动机由连杆机构、 曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系统、 进排气系统、冷却系统、润滑系统和点火系 统等组成。
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1
• 1、机体
• 机体由曲轴箱、气缸盖、汽缸等体组成。 曲轴箱用于支撑和安装整个发动机的其它 零部件，气缸体是发动机完成工作循环的 场所。气缸盖是用来封闭气缸上部，与气 缸体及活塞顶部共同形成燃烧室。
• 1、电源系统
• 电源系统由蓄电池、发电机组成。蓄电池 的作用是讲化学能转化为电能，当发电机 低速运转时向用电设备供电，当发电机高 速运转时多余的电能给蓄电池充电。发电 机是将机械能转化为电能。
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11
• 2、照明系统
• 照明系统是当摩托车在夜间行驶时提供灯 光照明，其包括前大灯、尾灯及仪表灯。
• 传动部分由离合器、变速箱、后传动装置等 组成。
• 1、离合器：离合器位于发动机和变速器之 间，使二者可靠的结合或彻底的分离。使发 动机曲轴与传动系统平顺柔和结合、保证摩 托车平稳起步、还能使发动机曲轴与传动系 统迅速分离。
• 2、变速箱：作用是曾大摩托车的驱动力， 变换行驶速度。
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7
• 3、后传动装置：包括传动轴、链条等。作 用是将变速箱输出的动力经降低转速、增 大扭距后，在传递给后轮。
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第二章机体组及曲柄连杆机构-84页精选文档
•概述 •机体组 •曲炳连杆机构
§1 概述
一、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。 二、组成 1、机体组 2、活塞连杆组 3、曲轴飞轮组
三、工作条件
承受机械载荷： 1、气体压力、惯性力、离心力、摩擦力 2、汽车行驶中产生的冲击力。
曲轴前端 皮带轮毂
减振器圆盘
橡胶垫
五）、飞轮 （一）功用：储存能量，使发动机运转平稳
（二）构造
一缸上止点记号
齿圈在发动机起动 时与起动机齿轮啮 合，带动曲轴旋转。
飞轮边缘部分做的 厚些，可以增大转 动惯量
曲轴的结构
曲拐：由主轴颈、连杆轴颈、曲柄组成
曲轴的支承方式
概念：
在相邻的两个曲拐之间都设置一个主轴颈的曲轴，称为全支承 曲轴，否则称为非全支承曲轴。
• 分隔式：相对散热面积大，经济性差， 工作柔和，排放低。
四、气缸垫
1、功用：安装在气缸盖和气缸体之间，保证气 缸盖与气缸体接触面的密封，防止漏气、漏水 和漏油。
2、材料：有弹性、耐热性、耐压性 3、安装时注意方向
• 缸盖螺栓拆装方法： • 安装：由内向外，对称拧紧。 • 拆卸：由外向里，对称拧松。
密封原理：活塞环开口相互错开，形成迷宫式漏气通道。
开口端隙一般为0.2~0.8mm，
端隙过大，漏气严重； 端隙过小，活塞环受热后
气环
易卡死或折断。
切口
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Fra bibliotek 表面接触压力，有利于磨合和密封。
学习任务5机体组及曲柄连杆机构的结构与拆装
1. 准备工具和材料
在开始拆装之前，需要准备好所 需的工具和材料，例如螺丝刀、 锤子、钳子、润滑油等。
4. 安装曲柄连杆机构
在安装曲柄连杆机构时，需要按 照一定的顺序和步骤进行，先安 装曲轴和连杆，然后安装活塞和 气缸盖。
5. 安装外部附件
在安装好曲柄连杆机构之后，需 要安装外部附件，例如气缸体等。
故障1
机体组出现裂纹或断裂。
01
排除方法1
02 检查机体组的材料和工艺，确
保符合设计要求，及时更换损 坏的机体组。
排除方法2
03 加强机体组的刚度和强度，如
增加加强筋或改变材料等。
故障2
机体组安装不正或松动。
04
排除方法1
05 检查机体组的安装位置和固定
方式，确保安装正确、牢固。
排除方法2
06 使用合适的紧固件或调整机体
检查曲柄连杆机构各部件的磨损 情况，及时更换磨损严重的部件
。
故障2
曲柄连杆机构出现异常声响或振 动。
05 维护与保养
机体组的维护与保养
机体清洁
定期清除机体上的灰尘和杂物 ，保持机体清洁，防止杂物进 入机体内部，影响机体的正常
运转。
检查紧固件
定期检查机体的紧固件，如螺 栓、螺母等，确保其紧固，防 止松动造成机体损坏。
曲柄连杆机构工作原理
在气缸内燃烧压力的作用下，活塞向下运动，通过连杆将此运动传递给曲轴， 曲轴再通过齿轮、链条等传动机构将动力输出。
02 机体组结构与拆装
机体组的组成
01
02
03
04
气缸体
是发动机的基础结构，承载着 曲柄连杆机构和各个运动部件
。
气缸盖
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)。
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。
《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。
发动机机体与曲柄连杆机构检测与维修
第二节 气缸盖与气缸体的检测与修理
气缸盖的检修 气缸盖的主要损伤： 裂纹 变形 对气缸盖的检验要求： 气缸盖无破裂，下平面的平面度误差在规定范围内。
气缸盖的修理： 气缸盖变形的修理： 一般采用机械加工的方法，使用平面铣床或砂轮加工，使平面度达到技术要求。 气缸盖裂纹的修理： 胶粘结法 焊修法 堵漏法
小结
现代的铝活塞是轻的，而且有足以承受燃烧压力的强度。由于铝的膨胀倾向，铸在铝活塞内的钢支撑有助于抑制其受热，从而控制其膨胀。 活塞环用来填补活塞与缸壁间的膨胀间隙。现代多数车用发动机装 2 道压缩环和 1 道刮油环。 装活塞连杆组件时要用各种记号确保装配正确。要查阅维修手册以弄清正确方位。 在曲轴与连杆侧面间的侧隙是一个重要的测量值。侧隙确定了从轴瓦甩出的机油量。
气缸磨损的原因：
#2022
气缸的修理 气缸磨损的测量： 测量气缸磨损的目的，主要是确定气缸磨损后的圆度和圆柱度。根据气缸的磨损程度，确定发动机是否需要大修，并确定气缸的修理尺寸。测量气缸通常使用量缸表，采用两点法测量。
气缸修理尺寸的确定：p50 气缸磨损超过允许限度时，应确定气缸的修理尺寸，并选配与气缸修理尺寸同级的活塞、活塞环，以恢复气缸的正确几何形状和活塞与气缸的配合间隙。气缸修理尺寸一般分为六级。
曲轴弯曲度测量
曲轴的修理：
曲轴的校正：
曲轴的磨削：
曲轴的检查与修理
曲轴轴承的选配
轴承常见的损伤：
轴承常见的损伤主要有：
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磨损 刮伤 烧伤 疲劳剥落
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机油孔
[上半轴承]
#2022
气缸的磨损规律及其原因 气缸的磨损规律： 气缸在润滑不良、高温、高压、交变载荷和腐蚀性物质作用下工作的，气缸的磨损是不均匀的，但在正常情况下有一定的规律性：
简述机体组与曲柄连杆机构功能及组成
简述机体组与曲柄连杆机构功能及组成下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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曲柄连杆机构
曲柄连杆机构的常见故障与维护
曲轴磨损 曲轴是发动机的 核心部件之一， 若曲轴磨损严重， 会影响发动机的 动力输出和运转
平稳性
飞轮损坏 飞轮是储存和释放动力的关键部件，若飞轮损坏，会
影响发动机的动力输出和运转平稳性
连杆弯曲或断裂 连杆是连接活塞和 曲轴的重要部件， 若连杆弯曲或断裂， 会导致活塞无法正 常运动，严重时会
导致发动机损坏
曲柄连杆机构的常见故障与维护
3.2 维护与保养
为了延长曲柄连杆机构的使用寿命和提高发动机的性能 ，以下是一些建议的维护与保养措施
定期更换机油：机油是发动机的润滑剂，定期更换 机油有助于减少机件的摩擦和磨损 检查机体组：定期检查机体组各部位是否松动、变 形或损坏，如有异常应及时修复 检查活塞环：定期检查活塞环是否磨损严重、老化 或断裂，如有问题应及时更换 检查气缸：定期对气缸进行测量和检查，如发现气 缸磨损超限应更换气缸套或进行修理
3
曲柄连杆机构的常见故障与维护
曲柄连杆机构的常见故障与维护
曲柄连杆机构由于长时间处于高温、高压和高摩擦 的工作环境中，容易出现磨损和变形等问题
因此，日常维护和保养非常重要
这些问题的出现会影响发动机的正常运转，严重时 会导致发动机损坏或失效
曲柄连杆机构的常见故障与维护
3.1 常见故障
活塞环磨损：活塞环是活塞连杆组中重要的部件之一，它的主要作用是密封燃烧室内 的气体。若活塞环磨损严重，会导致燃烧室内气体泄漏，影响发动机的动力输出和燃 油经济性
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
曲柄连杆机构的组成
1.1 机体组
曲柄连杆机构由机体组
1．曲柄连杆机构由机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组三部分组成。
2．曲柄连杆机构的工作条件的特点是高温、高压、高速和化学腐蚀。
3．曲柄连杆机构的作用是将燃气作用在活塞顶上的力转变为曲轴的转矩。
4．曲柄连杆机构所受的力主要有气体作用力、运动质量惯性力与离心力、摩擦力等。
5．机体组主要由气缸体、气缸盖罩、气缸盖、油底壳、气缸衬垫、主轴承盖和上曲轴箱等组成。
6．气缸体按结构分一般式、龙门式、和遂道式。
492Q汽油机，90系列柴油机使用一般式。
捷达、富康、桑塔纳轿车使用龙门式。
7．气缸体按冷却方式分水冷和风冷，汽车发动机大都采用水冷。
气缸周围和气缸盖中均有用以充水的空腔，称为水套。
8．根据气缸的排列方式分为直列、V形、对置式、W形和气缸斜置式。
一般6缸以下的发动机都采用直列式，如本田雅阁轿车的F23A3发动机。
9．气缸套分为干式和湿式两种。
干式气缸套的特点是外表面不直接与冷却水接触，一般厚度为2—3mm，且不易漏水、漏气，结构刚度大、质量轻，但冷却及散热差、修理更换不便。
湿式气缸套的特点是其外表面直接与冷却水接触，一般厚度为5—9mm。
优点是缸体铸造容易，便于修理更换，且散热效果较好，缺点是缸体刚度较差，易产生腐蚀，且易漏水、漏气。
湿式缸套的密封分为涨封式和压封式两种。
安装时通常其顶面应高出气缸体上平面0.05—0.15mm。
若高出量过小，会降低气缸的密封性，易引起气缸内的高压气体窜入水套和水套中的冷却水渗入气缸的现象，且会损坏气缸垫；高出量过大，将减弱气缸盖对气缸垫的压紧量，导致机油通道和水道密封性下降而渗漏。
10．气缸盖用于封闭气缸上部，密封活塞上部，并与活塞、气缸壁共同构成燃烧室。
有整体式、分开式两种。
安装时，为了保证均匀压紧，在拧紧缸盖螺栓时，应用规定的力矩分三次从内向外成对角线拧紧。
对铝合金缸盖，必须在发动机冷状下拧紧。
11．汽油机燃烧室是由活塞顶部及气缸盖上相应的由凹坑构成。
燃烧室应该结构紧凑，冷却面积小；有良好的进气及挤气涡流；充气效率高以及表面光滑。
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3、摩擦力 各相对运动件表面的摩擦阻力
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第二节 机 体 组
机体（气缸套、主轴承盖）
气缸盖 气缸盖罩与气缸衬垫 油底壳 发动机支承
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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
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干式缸套
特点 •与缸体紧配合 •不与冷却水接触 •合金铸铁离心铸造： 2~3mm •精密拉伸钢制缸套： 1.0~1.5mm 优点 •机体刚度大 •气缸中心距小 •质量轻 •加工工艺简单 缺点 •传热较差 •温度不均易变形
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可卸干式缸套
•与缸体动配合 （间隙： 0.017~0.037mm） •可拆卸更换 •上端有凸缘
曲轴轴线高于 缸体下平面 刚度强度较好 工艺性较差 中型及重型车 用发动机 捷达/高尔夫 CA6102
主轴承座 孔不分开 结构刚度 大但最重 机械负荷 大柴油机 6135Q滚 动主轴承
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二、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
一般为薄钢板冲压而成
也有铝合金铸造(带散热片)
中部或后部较深 有时设有挡油板 底部有磁性放油螺塞
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•要求
油底壳
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五、发动机的支承
•发动机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。 三点支承可布置成前一后二或前二后一。 采用四点支承法时，前后各有两个支承点。
易出现气孔、缩松等铸造缺陷
强度比铸造高、导热性也较好
•锻造 •液态 模锻
适用于强化发动机 制造成本高 兼顾锻造与铸造的特点 消除铸造缺陷和提高毛坯质量
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4. 活塞构造
活塞 顶部 活塞 头部
活塞 裙部
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（1）活塞顶部（燃烧室组成部分）
平 顶 凹 顶 凸 顶
汽油机多采用平顶、有些采用凹顶
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3. 气缸的排列方式（发动机形式）
•直列式 •V型式 •对置式
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气缸直列式
结构简单 加工容易 宽度较小 长度较大 高度较大 一般多用 于6缸以 下发动机
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气缸V型式
缩短长度 缩短高度 刚度增加 重量减轻
形状复杂 宽度加大 加工困难 一般多用 于8缸以 上发动机
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干、湿式缸套比较
和冷却 水直接 接触 不直接 和冷却 水接触 与缸体 紧配合 壁厚 1～ 3mm
与缸体 配合较 松
壁厚 5～9mm
缸套材料：合金铸铁或合金钢
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5. 水冷和风冷气缸体
（1）水冷气缸体
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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（2）风冷气缸体
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4. 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 •气缸表面多孔镀铬，提 高耐磨性
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（2）干式缸套式 干式缸套 可卸干式缸套
1~3
灰铸铁或铝合金缸体
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第三节 活塞连杆组
活塞 活塞销 连杆 组
活 塞 环
曲轴 飞轮 组
活塞 活塞环 活塞销 连杆组
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一、活 塞
1. 活塞功用 （1）承受气缸中的燃气压力
（2）将燃气作用力通过活塞销和连 杆传给曲轴，推动曲轴旋转 （3）参与组成燃烧室
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2. 活塞工作条件 （1）直接与高温燃气接触 燃气最 高温度 2500K 以上 机械强度 显著下降
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（2）活塞头部（活塞环槽以上部位）
•承受气 体压力
①
主 要 作 用
•与活塞环 实现 气缸密封
•将热量通 过活塞环传 给气缸壁
活塞顶到环槽区 的断面要圆滑
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•环槽
气环
油环
②
主 要 结 构
•隔热槽(有时)
使部分热流转 向二、三环 回油孔
•环槽护圈 可保护和加 强铝合金活 塞环槽
• 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12/162Fra bibliotek一、机 体
1. 机体的组成
（1） 机体是气缸体—曲轴箱的连铸体 • 通常简称气缸体 • 多缸发动机的各个气缸合铸成一个整体 （2）风冷发动机气缸体与曲轴箱分别铸成 • 气缸体为单体
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2.机体工作条件、要求及材料
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（2）汽油机燃烧室 •楔形 •盆形
•半球 形
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楔形燃烧室
结构简 单紧凑
能形成 挤气 涡流
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盆形燃烧室
结构简 单紧凑 能获得 较好 涡流 缸盖工 艺较好
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半球形燃烧室
结构最 为紧凑
散热面 积小燃 烧完全
配气机 构复杂
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（3）柴油机燃烧室
•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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6. 曲轴箱（气缸体）的结构型式 • 平底式 •龙门式 •隧道式
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三种气缸体结构型式的比较
一般式 龙门式 隧道式
概 念 特 点 应 用 实 例
曲轴轴线与缸 体下平面共面 便于机械加工 但刚度较差 多用于中小型 发动机 夏利富康发动 机，BJ492Q
曲柄连 杆机构 各零件 和轴承 承受附 加载荷
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（4）活塞受力特点 气压力 惯性力 周期性 变化
活塞受到 交变的 拉伸、压缩 或弯曲载荷
活塞各部温度 极不均匀
活塞内部 产生热应力
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3. 活塞材料及要求
（1）对活塞的要求
• 足够的强度和刚度，合理的形状和壁厚
• 活塞质量小、比重小
• 受热面小，散热好
• 热膨胀系数小，导热性好
• 活塞材料耐磨
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（2）活塞材料
优 点 质量小 导热性好 约为铸铁 50％~70％ 约为铸铁3倍
•常用 铝合金
缺 点
热膨胀系数大
高温强度硬度下降快 个别汽车柴油机
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•高级铸铁 或耐热钢
（3）铝活塞成型方法 •铸造
高温强度下降较小、成本低
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气缸对置式
气缸水平 相对排列 重心低 高度较小 布置方便 平衡性好 对风冷发 动机有利
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4. 气缸的结构形式（气缸套）
气缸内表面由于受高温高压燃气的 作用并与高速运动的活塞接触而极易磨 损。为了提高气缸的耐磨性和延长气缸 的使用寿命而有不同的气缸结构形式和 表面处理方法。气缸结构形式也有3种， 即无气缸套式、干气缸套式和湿气缸套 式
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气缸盖
气缸盖示意图
气缸盖实物
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2. 气缸盖的结构型式
•整体 式
•单体 式 •块状 式 能覆盖全部气缸 缩短气缸中心距 缩短发动机总长度 刚性较差 只覆盖一个气缸 能覆盖部分气缸 （两个以上）
多用于缸径 <105mm发 动机
缸体较大 发动机 常采用
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3. 气缸盖工作条件及要求
①直喷式燃烧室 •ω 形燃烧 室 •球形燃烧 室
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（3）柴油机分隔式燃烧室 •涡流燃烧 •预燃燃烧 室 室
喷油器 预燃 室
加热塞
涡流 室
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涡流燃烧室
空气被挤 入涡流室 形成强烈 有规则涡 流运动 大部分柴 油在涡流 室内燃烧 形成二次 涡流混合 燃烧
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预燃燃烧室
•铝合 金
导热性好，有利于提高压缩比 铸造性能好、重量轻 高温强度低、易变形、成本高 轿车汽油机多采用
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5. 燃烧室
（1）燃烧室基本要求 • 结构经凑：（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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（3）湿式缸套式
0.05~0.15
C
B
5~9
A
•AB环带：径向 定位 •凸缘C：轴向定 位 •缸套顶面略高 于缸体平面： 0.05~0.15mm •密封圈：耐热 耐油 下部1~3道 密封圈
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普通铸铁或铝合金缸体
湿式缸套
特点 •与缸体动配合 •与冷却水直接接触 •合金铸铁湿式缸套： 5~8mm •广泛应用车用柴油 机上 优点 •机体没有封闭水套， 容易铸造 •传热好，温度分布 均匀 •修理更换方便 缺点 •机体刚度差 •容易漏水
活塞顶部 温度高达 600~700K
热膨胀量 增大
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（2）承受燃气冲击性高压力(作功行程)
瞬 时 最 大 压 力
汽油机 3~5MPa
柴油机 6~9MPa
导致活塞 侧压力大
加速活塞 表面磨损 引起活塞 变形
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（3）活塞在气缸中高速运动
平均速度 可达 10~14m/s
产生很大 惯性力
空气被挤 入预燃室 产生无规 则紊流 小部分柴 油在预燃 室内燃烧 产生二次 紊流混合 完全燃烧