2 曲柄连杆机构
2.曲柄连杆机构
气缸体上曲 轴的主轴承 孔为整体式
性能与应用比较
名称 一般式
龙门式
性能
机体高度小、重量轻、结 构紧凑，便于加工拆卸。 刚度和强度差。
应用
492Q汽油机， 90系列柴油机。
强度和刚度较好。工艺性 差、结构笨重、加工困难。
捷达轿车、富康 轿车、桑塔纳轿 车
隧道式
结构紧凑、刚度和强度好。 难加工、工艺性差、曲轴 拆卸不方便。
曲轴
主轴瓦
二、曲轴
1、功用：把活塞连杆组传来的气体压力转变为扭矩对外输出。还用 来驱动发动机的配气机构及其他各种辅助装置。
2、工作条件：受气体压力、惯性力、惯性力矩。承受交变载荷的冲 击。
3、结构：
连杆轴颈
前端轴
曲轴轴颈
平衡重
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。
4、材料：中碳钢（汽）、合金铸铁（柴）、球墨铸铁。
车
（四）连杆
作用：连接活塞与曲轴，并把活塞承受的气体压力 传给曲轴，使活塞的往复运动变成曲轴的旋转运 动。
连杆小头
连
杆身
杆
组
件
分
解
连杆
大头
图
连杆大头的连接形式
平切式
斜切式
连杆轴瓦
V型发动机连杆的布置形式
并列式
主副式
叉型式
§3.4 曲轴飞轮组
飞轮
一、曲轴飞轮组的组成
正时齿轮
皮带轮
扭转减振器
起动爪
好。
（2）常见曲轴曲拐的布置
对缸数为i的发动机而言，其发火顺序为： 四行程：720°/i 二行程：360°/i
① 四缸四行程发动机的发火顺序和曲拐布置
07项目二 曲柄连杆机构构造(2)1
在油环槽底面上钻有许多径向小孔，使被油 环从气缸壁上刮下的机油经过 这些小孔流回 油底壳。 第一道环槽工作条件最恶劣，一般 应离顶部较远些。
③活塞裙部： 活塞裙部指从油环环槽下端面起至活塞 最下端的部分，它包括装 活塞销的销座孔。 活塞裙部对活塞在气缸内的往复运动起 导向作用，并承受侧压 力。裙部的长短取 决于侧压力的大小和活塞直径。
07
项目二 曲柄连杆机构构造
（2）
任务 2.2 活塞连杆组 将活塞的往复运动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 转矩，以驱动汽车车轮转动。它是发动机的传 动件，它把燃烧气体的压力传给曲轴，使曲轴 旋转并输出动力。
活塞连杆组主要由活塞、活 塞环、活塞销、 连杆及连杆轴瓦等部件组成。
（２） 活塞的工作条件。 活塞在高温、高压、高速、润滑不良的条 件下工作。活塞 直接与高温气体接触， 瞬 时温度可达 2200℃ 以上，因此，受热严重， 而散热条件又很差，所以活塞工作时温度很 高，顶部高达300 ～ 400℃ ，且温度分布 很不均匀；活塞 顶部承受气体压力很大， 特别是做功行程压力最大，汽油机高达 35MPa，柴油机高 达 6-9MPa，这就使得活 塞产生冲击，并承受侧压力的作用；
（４） 活塞的构造。 活塞由活塞顶部、活塞头部和活塞裙部 三部分组成。
①活塞顶部： 活塞顶部承受气体压力，它是燃烧室的组成 部分，其形状、位置、大小都和燃烧室的具体 形式有关，都是为满足可燃混合Байду номын сангаас形成和燃烧 的要求。
其顶部 形状可分为四大类，平顶活塞、 凸顶活塞、凹顶活塞和成型顶活塞，如图 2-17所示。
１ 活塞 活塞是作为一个整体通过锻造或铸造加工 制成的，如图 2-16所示。活塞顶部是燃烧室 底部，是承受燃烧所产生的压力部分。 活塞环槽是活塞环的安装部位，一般有三 道槽（ 两道用于安装气环，一道用于安装油 环），活塞销孔是安装活塞销的位置。
第2章曲柄连杆机构
第2章 曲柄连杆机构
1. 气体作用力
在每个工作循环的四个行程中，气体压力始终存在。但由 于进气、排气两行程中气体压力较小，对机件影响不大，故这 里主要介绍作功和压缩两个行程中的气体作用力。 在作功行程中，气体压力是推动活塞向下运动的力。这时， 燃烧气体产生的高压直接作用在活塞顶部，如图2-2(a)所示。 设活塞所受总压力为 Fp,传到活塞销上，可分解为Fp1与Fp2。Fp1 通过活塞销传给连杆，并沿连杆方向作用在曲柄销上后，又分 解为 R 和S两个力。R沿曲柄方向使曲轴主轴颈与主轴承间产生 压紧力，S 与曲柄垂直， 并对曲轴形成转矩 T，推动曲轴旋转； Fp2把活塞压向气压壁，形成活塞与缸壁间的侧压力，有使机体 翻倒的趋势， 故机体下部两侧应固定在车架上。
第2章 曲柄连杆机构 (1) 楔形燃烧室(见图2-9(a))的结构较简单、紧凑，在 压缩终了时能形成挤压涡流，因而燃烧速度较快，经济性和
动力性较好。
(2) 盆形燃烧室(见图2-9(b))的结构简单、紧凑。 (3) 半球形燃烧室(见图2-9(c))的结构比楔形和盆形燃 烧室的结构更紧凑，但因进、排气门分别置于气缸盖两侧， 故使配气机构较复杂。由于该燃烧室散热面积小，有利于促 进燃料的完全燃烧和减少排气中的有害气体，故对排气净化 有利。
第2章 曲柄连杆机构 目前发动机上采用的气缸盖衬垫有多层薄金属衬垫、金 属—复合材料气缸盖衬垫和金属—石棉气缸盖衬垫3种。气缸盖 衬垫的水孔和燃烧室周围另用金属镶边，以防被高温燃气烧坏。 前两种的气缸盖衬垫多在轿车上使用。金属—石棉气缸盖衬垫
的石棉中间夹金属丝或金属屑，外覆铜皮或钢皮，这种衬垫的
压紧厚度为1.2～2 mm。安装气缸盖衬垫时，应根据标记或文 字进行安装， 否则易被冲坏。如金属—石棉气缸盖衬垫在安装
发动机教案--第2章曲柄连杆机构
二、曲柄连杆机构—教案教案4教学时数：2重点：机体组的构造分析、安装使用注意事项难点：机体组的构造难点突破方法：利用课件展示构造，并利用现场教学加深印象第二章曲柄连杆机构第一节概述一、功用1、把燃气作用在活塞顶上的力转变为曲轴的转矩。
2、把飞轮的旋转运动转化为活塞的往复直线运动。
教学方法：想一想，这二个功用分别通过哪些行程实现？（启发）结论：在作功行程中，曲柄连杆机构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。
二、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。
三、工作特点1、工作条件差（教学方法：通过工作原理分析得出结论：“三高：高温、高压、高速；而且受腐蚀性气体的作用。
”）2、受力大。
（教学方法：通过工作原简单分析说明）3、润滑困难。
（同上）四、受力分析主要承受气体作用力、往复惯性力、旋转离心力及机件摩擦力的作用。
这些力不断大小和方向不断发生变化，其作用效果可由曲——连机构对不同位置的受力进行分析得出。
教学方法：分析其中一个位置的受力，其余引导学生自主分析第二节机体组一、气缸体利用课件展示其基本构造，并对其不同部分的构造和作用进行分析1.气缸体形式（1）一般式：亦称元裙式（2）龙门式：亦称有裙式（3）隧道式：亦称整体式分别利用课件展示其基本构造，并对其特点进行分析，重点是将基本思路展示在课堂上，帮助学生在理解上基础上记忆。
2.气缸体冷却形式（1）水冷式（2）风冷式教学方法：通过课件展示，并分析其优缺点。
3.气缸的排列形式（1）直列式（2）双列式（V型）（3）对置式教学方法：利用课件演示4.气缸套（1）干式气缸套：外表面不与冷却水接触。
（课件展示）（2）湿式气缸套：外表面与冷却水直接接触。
（课件展示）1、气缸盖的功用（1）密封气缸（2）安装其他机构的零件3）组成进气道2、气缸盖的结构：一般用灰铸铁或铝合金铸造而成。
《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
模块2曲柄连杆机构的构造与维修
根据磨损情况更换相应的部件，如曲轴、连杆、轴承、 活塞环等。
进行必要的润滑保养，保证曲柄连杆机构的正常运行。
曲柄连杆机构维修注意事项
在拆卸和安装曲柄连杆机构时 ，要使用正确的工具和方法，
避免损坏部件。
在更换部件时，要选用符合规 格和要求的部件，确保维修质
组成
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。机体组主要由 气缸体、气缸盖和油底壳等组成；活塞连杆组主要由活塞、活塞环、连杆等组 成；曲轴飞轮组主要由曲轴、飞轮和扭转减震器等组成。
工作原理与特点
工作原理
在曲柄连杆机构中，活塞在气缸内做往复直线运动，通过连 杆将这个运动传递给曲轴，使曲轴能够绕其轴线旋转。同时 ，曲轴的旋转运动又通过飞轮等构件将动力输出到外部。
特点
曲柄连杆机构是发动机的核心部分，其工作特点是承受着高 温、高压和交变载荷，因此需要具有良好的强度、刚度和耐 磨性。此外，曲柄连杆机构还需要具备一定的灵活性，以保 证发动机的正常运转。
应用领域与发展趋势
要点一
应用领域
曲柄连杆机构广泛应用于汽车、摩托车和其他内燃机领域 ，是发动机的核心部分。
要点二
曲轴原因导致曲轴轴承损坏。
连杆断裂
由于连杆材料疲劳、受力不均、超载等原因 导致连杆断裂。
活塞环断裂
由于活塞环材料疲劳、超速运转、润滑不良 等原因导致活塞环断裂。
曲柄连杆机构维修流程
检查曲柄连杆机构各部件的磨损情况，如曲轴、连杆、 轴承、活塞环等。
02
曲柄连杆机构构造
曲柄的构造
曲柄是曲柄连杆机构中的重要组成部分，通常由高强度钢材制成，具有足够的刚度 和强度，能够承受发动机运转过程中的各种力和力矩。
2曲柄连杆机构与配气机构的故障诊断与维修
图3 缸盖变形的直尺和塞尺检测法 1—平尺；2—厚薄规；3—气缸盖
4、气缸磨损的检修
（1）气缸磨损的特征及原因
（三）故障诊断 人工经验诊断法：
气缸压力过低
检查空气滤清器是否过脏？ 是 清洗或更换空气滤清器
否
发动机运转，打开加机油口，是 否冒烟？
否
是 气缸、活塞、活塞环磨 损过大
在发动机水温为70～80℃抖油 是 门，水箱中是否冒气泡或检查
缸垫损坏或缸盖变形不密封
机油是否发白？
否 检查气门间隙或配气正时是否不当？
图4.1 一汽奥迪100轿车发动机的曲柄连杆机构和配气机构
2.1 曲柄连杆机构和配气机构的维护
1、气缸压力检测 2、缸盖螺栓的紧固 按规定次序和扭紧力矩校紧气缸盖螺栓
图1 帕萨特缸盖螺栓拧紧顺序
图2 帕萨特拧下气缸盖螺栓
塑性区螺栓
表 1 发动机重要螺栓扭矩值
3、气门间隙调整
2.2 曲柄连杆机构和配气机构主要零件的检修
750KPa，各缸压力允许偏差最大300KPa
广本雅阁：最小930KPa，最大变动量 别克君威任：何20一0缸KP的a最小压力不应低于最大压力气缸的70% ，
任何气缸压力读数不应低于690 千帕
东风EQ1091，EQ6100-不1：小于833KPa
测量方法：电瓶电压要足够（why？）
（1）断火 （2）断油 （3）拆除所有火花塞 （4）装好气缸压力表 （5）节气门全开 （6）启动起动机 （7）读数
(完整版)试题二曲柄连杆机构
曲柄连杆机构一、填空题1.《汽车构造（发动机）》（填空）【易】曲柄连杆机构的工作条件是、、和。
答案：1.高温；高压；高速；化学腐蚀。
2.《汽车构造（发动机）》（填空）【易】机体的作用是，安装并承受。
答案：2.发动机的基础；发动机所有零件和附件；各种载荷。
3.《汽车构造（发动机）》（填空）【易】气缸体的结构形式有、、三种。
CA6102汽油机和YC6105QC柴油机均采用。
答案：3.一般式；龙门式；隧道式；龙门式。
4.《汽车构造（发动机）》（填空）【中】EQ1092型汽车发动机采用的是燃烧室，CA1092型汽车采用的是燃烧室，一汽奥迪100型汽车发动机采用的是燃烧室。
答案：4.盆形；楔形；扁球形。
5.《汽车构造（发动机）》（填空）【中】活塞与气缸壁之间应保持一定的配合间隙，间隙过大将会产生、和；间隙过小又会产生、。
答案：5.敲缸；漏气；窜油；卡死；拉缸。
6.《汽车构造（发动机）》（填空）【难】活塞受、和三个力，为了保证其正常工作，活塞的形状是比较特殊的，轴线方向呈形；径向方向呈形。
答案：6.气体压力；侧压力；热膨胀；上小下大圆锥形；椭圆形。
7.《汽车构造（发动机）》（填空）【中】四缸四冲程发动机的作功顺序一般是或；六缸四冲程发动机作功顺序一般是或。
答案：7.1－2－4－3；1－3－4－2；1－5－3－6－2－4；1－4－2－6－3－5。
8.《汽车构造（发动机）》（填空）【易】曲柄连杆机构的主要零件可分为、和三个组。
答案：8.机体组；活塞连杆组；曲轴飞轮组。
9.《汽车构造（发动机）》（填空）【中】机体组包括、、、等；活塞连杆组包括、、、等；曲轴飞轮组包括、等。
答案：9.气缸体；气缸盖；气缸套；上下曲轴箱；活塞；活塞环；活塞销；连杆；曲轴；飞轮。
10.《汽车构造（发动机）》（填空）【易】活塞销与销座及连杆小头的配合有及二种形式。
答案：10.半浮式；全浮式。
11.《汽车构造（发动机）》（填空）【易】油环的结构形式有和二种。
《汽车构造》课件 《汽车构造》电子课件 项目二--曲柄连杆机构
项目二 曲柄连杆机构
二、机体组
1、气缸盖罩
气缸盖罩位于气缸盖上部，一般由薄钢板冲压而成，上设注油孔等。气缸盖罩的作用 是遮盖并密封气缸盖，将机油保持在内部，同时将污垢和湿气等污染物隔绝在外面。 此外，气缸盖罩还能隔离机油和空气。
2、活塞环
普通油环
一般是用合金铸铁制造，其外 圆面的中间切有一道凹槽，在 凹槽底部加工出很多穿通的排 油小孔或狭缝。
2）油环
组合油环
由上、下刮片和产生径向、轴向弹力 作用的衬簧组成。这种油环刮片很薄， 对气缸壁的比压大，刮油作用强；上 下刮片各自独立，对气缸的适应性好； 质量小；回油通路大。因此，组合油 环在高速发动机上应用广泛。
间隙。
（5）活塞与 气缸壁间的摩 擦因数较小。
项目二 曲柄连杆机构
一、活塞和活塞环
1、活塞
3）活塞的结构
整个活塞可分为活塞顶、活塞头和活塞裙三部分，如图所示。
活塞顶：
它的作用是承受气体压力，防止漏气，将热量通过活塞环传 给气缸壁。
活塞头：
是指活塞顶至最下面一道活塞环槽之间的部分。活塞头切有 若干环槽，用来安装活塞环。上面的2～3道槽用来安装气环， 下面的一道槽用来安装油环。油环槽的底部钻有若干小孔， 以使油环从气缸壁上刮下的多余润滑油经此流回油底壳。
活塞销的材料一般为低合金渗碳钢，对于高负荷发 动机，一般采用渗氮钢。
项目二 曲柄连杆机构
二、活塞销
3、活塞销的结构和连接方式
全浮式活塞销：
能在连杆小头衬套孔和活塞销 座孔内作自由转动，可减少活 塞销磨损，且沿圆周磨损均匀。 为防止活塞销轴向窜动而损坏 气缸壁，在活塞销座两端装有 弹性卡环来限位。
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。
总结曲柄连杆机构知识点
总结曲柄连杆机构知识点一、曲柄连杆机构的结构原理1.曲柄连杆机构的基本结构及工作原理曲柄连杆机构由曲柄、连杆和活塞组成，是将旋转运动转换为直线运动的重要机构。
当曲柄进行旋转运动时，连杆受到曲柄的驱动而进行周期性的往复运动，从而带动活塞在缸体内做往复运动。
曲柄连杆机构常用于内燃机中，将曲轴的旋转运动转化为活塞的往复运动，从而驱动汽缸内的工作介质进行工作。
2.曲柄连杆机构的分类曲柄连杆机构根据曲柄与连杆的相对位置和连接方式可以分为直线型曲柄连杆机构、旋转型曲柄连杆机构、曲柄与连杆垂直的曲柄连杆机构等。
这些不同类型的曲柄连杆机构在结构上有所差异，但其基本工作原理是相似的，都是通过曲柄的旋转运动将活塞做往复运动。
3.曲柄连杆机构的优缺点曲柄连杆机构具有结构简单、运动平稳、传动效率高等优点，适用于很多工程领域。
但是也存在一些缺点，比如体积较大、重量较重、制造成本高等，因此在一些特殊情况下可能不适用。
二、曲柄连杆机构的运动分析1.曲柄连杆机构的运动轨迹分析曲柄连杆机构中曲柄的运动轨迹是一个圆周，而连杆的运动轨迹是一个椭圆。
在曲柄连杆机构中，连杆在曲柄的带动下进行往复运动，其运动轨迹是连杆机构设计中需要重点考虑的问题之一。
2.曲柄连杆机构的速度和加速度分析曲柄连杆机构中的速度和加速度分析是设计和计算的重要内容。
通过对曲柄连杆机构的速度和加速度进行分析，可以确定连杆的运动规律，为机构的设计和优化提供依据。
3.曲柄连杆机构的动力分析曲柄连杆机构的动力分析是指针对机构的动力传递和能量转换进行的分析。
通过对曲柄连杆机构的动力分析，可以确定机构的工作性能和能量损失情况，为机构的优化设计提供技术支持。
三、曲柄连杆机构的设计计算1.曲柄连杆机构设计的基本原则曲柄连杆机构的设计需要遵循一定的原则，包括结构合理、运动平稳、传动效率高等。
在设计曲柄连杆机构时，需要充分考虑这些原则，确保机构能够满足工程需求。
2.曲柄连杆机构设计的计算方法曲柄连杆机构的设计计算方法主要包括曲柄长度的设计、连杆长度的设计、活塞行程的设计等。
汽车构造(上册)——第2章曲柄连杆机构
• (2)装配： • 1）销与销座孔在冷态时为过渡配合，采用分组选配
法。
• 2） 热装合：将活塞放入热水或热油中加热后，迅 速将销装入。
2.半浮式
❖ (1)定义：销与销座孔和连杆小头两处，一处固定，一 处浮动。（一般固定连杆小头）
❖ (2)装配：加热连杆小头后，将销装入，冷态时为过盈 配合。
❖ 3.组成：
❖
由钢背和减磨层组成。钢背由1mm～3mm的低碳
钢制成。减磨层为0.3mm～0.7mm的减磨合金，层质较
软能保护轴颈。
• 1）铝锑镁合金和低锡铝合金： • 械性能好，负载能力强，但其减磨性能差。 • 主要用于柴油机。
• 2)高锡铝合金：
•
具有较好的机械性能和减磨性能，广泛应用于
柴油机和汽油机。
• （2） 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。
• （3）对置式：是V型的特殊形式。
3、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。
• （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
P1
F Pj
第二密封面
• （3）气环的第二次密封：窜入背隙和侧隙的气体，使 环对缸壁和环槽进一步压紧，加强了第一、二密封面 的密封。
5.气环的断面形状
• （1） 矩形环：结构简单 ，与缸壁接触面积大，散热 好，但易泵油。
• （2） 锥形环
•
1）特点：与缸壁线接触，有利于密封和磨合。下行有刮 油作用，上行有布油作用，并可形成楔形油膜。 • 2） 安装注意： • 锥角朝下（在环端有向上或TOP等标记）； • 锥形环传热性差，常装到第二、三道环槽上。
第2章曲柄连杆机构构造与维修
危害：积炭经常发生在气缸顶部、气缸盖底部，它会引起汽 油机早燃和爆燃，增加气缸磨损。 清除方法：①机械法直接采用钢丝刷或刮刀清除（注意不要 刮伤机体组件）；②化学法是采用化学溶剂对机体组件积炭 处进行浸泡2～3h，加热浸泡效果更好，使积炭软化，再用 刷子刷洗去除。
2.2.2 机体组的检修
1） 发动机气缸体类型
（a）水冷 （b）风冷 发动机冷却方式
2.2.1 机体组的构造
2） 气缸的排列形式
（a）单列式 （b）V 形排列 （c）对置式 多缸发动机排列形式
2.2.1 机体组的构造
2） 气缸的排列形式
（a）单列式 （b）V 形排列 （c）对置式 多缸发动机排列形式
2.2.1 机体组的构造
活塞标记 1-安装方向 2-生产日期 3-厂家标志 4-活塞直径 5-装配间隙
2.3.1 活塞连杆组的构造
1.活塞
活塞裙部位置：从油环槽下端面起至活塞最下端 的部分，包括装活塞销的销座孔。 活塞裙部作用：对活塞在气缸内的往复运动起导 向作用，并承受侧压力，防止破坏油膜。
活塞裙 部侧压 力
2.3.1 活塞连杆组的构造
（a）直开口 （b）阶梯形
（c）斜开口（d）带防转销钉槽
2.3.1 活塞连杆组的构造
2.活塞环 1）气环 气环的断面形状：
（a）矩形
（b）锥形
（c）扭曲形1
（d）扭曲形2
（e） 梯形
（f）桶形
2.3.1 活塞连杆组的构造
2.活塞环 2）油环
油环有普通油环和组合油环两种。
2.3.1 活塞连杆组的构造
2.2.1 机体组的构造
3. 气缸盖 气缸盖罩
气缸盖
气缸垫
汽车构造上册(2)
第一节
机体组
一、气缸体
发动机各个机构 和系统的装配基体。 气缸体般用灰铸铁 铸成，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。
为了能够使气缸内表面在高温下正常工作， 必须对气缸和气缸盖进行适当地冷却。冷却方法 有两种，一种是水冷，另一种是风冷。
（1）作功行程 图2-1 气体 压力作用 情况示意图
2、往复惯性力Fj与离心力Fc
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（2-2）。 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。
第二章 曲柄连杆机构
曲柄连杆机构的作用，是把可燃混合气作用 在活塞的力转变为曲轴的转矩，从而向外界输出 动力。 曲柄连杆机构的主要零件可分为活塞连杆组 和曲轴飞轮组。机体组与曲柄连杆机构有密切的 关系，所以这里一起研究。
第二章 曲柄连杆机构
一、曲柄连杆机构的作用
1.将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动； 2.将作用在活塞顶上的燃气压力转变为曲轴的输出 扭矩。
活塞销的功用是连 接活塞和连杆小头，将 活塞承受的气体作用力 传给连杆。 活塞销通常做成空 心圆柱体，用低碳钢或 低碳合金钢制造。
在汽车发动机中连杆小头与活塞销的连接 方式有两种，即全浮式和半浮式。全浮式活塞 销工作时，在连杆小头孔和活塞销孔中转动， 可以保证活塞销沿圆周磨损均匀。为防止活塞 销两端刮伤气缸壁 ，在活塞销孔外侧装置活 塞销挡圈。半浮式活塞销是用螺栓将活塞销夹 紧在连杆小头孔内，这时活塞销只在活塞销孔 内转动，在小头孔内不转动。小头孔不装衬套， 销孔中也不装活塞销挡圈。
第2章曲柄连杆机构
特 点
示意图
矩形环 工艺简单、导热性好。但会出现泵油作用，造
锥面环 但锥角难加工。
向下刮油，上滑时在油膜上浮起，减少磨损。
随侧压力的方向改变，环的侧隙也变化，使环 梯形环 槽中的积碳挤出。但上、下面加工工艺较复杂。 通常用做第一道环。
二、工作条件
1.热力负荷：因高温会使发动机零件失去工作能力。如烧伤、膨胀变形等。
2.机械负荷：气体压力、惯性力、摩擦力。 3.高速、化学腐蚀： 废气中的（CO, NO , HC）与机件接触使之受到腐蚀。
三、曲柄连杆机构的受力情况 1 、气体作用力（气压力）：作功行程作用在活塞顶部的气压力 最大，其次是压缩行程。 (1) 作功行程： 均布的合力Fp
缸体可用价格较低的优质灰铸铁。
气缸套型式：
干缸套：外表面不与冷却水直接接触
湿缸套：外表面与冷却水直接接触。
缸套装入座孔后，通常高出缸体0.05~0.15mm。 这样当紧固气缸盖螺栓时，可将气缸盖衬垫压得更紧，保证密封。
干式缸套和湿式缸套的特点比较 名 称 结构特点 优、缺点比较
外壁不直接与冷却水接触。 强度和刚度都较好。但加工复杂， 干式缸套 壁厚1~3mm。 拆装不便，散热不良。
B、为防止环槽磨损可铸入用奥氏体铸 铁（耐热、耐磨）做成的环槽护圈。
环 槽 护 圈
(3) 活塞裙部作用：为往复运动导向，承受气压力。
结构形状：a.活塞裙部的横断面做成与其变形相适应。
若冷态时为 圆
受热 膨胀
椭圆
冷态下设计成椭 圆，热膨胀为圆， 椭圆度0.15~0.35
第二章 曲柄连杆机构动力学分析
α =180º 时活塞的加速度已不是最大负向加速度 amin R 2 (1 ) （极大值）
可以看出，对于中低速柴油机其连杆较长，λ 小于1/4，活塞加速 度在360º 范围内只有两个极值；对于高速内燃机，λ 一般大于1/4， 活塞加速度在360º 范围内有四个极值 实际发动机的活塞最大加速度： 汽油机amax=(500-1500)g 柴油机amax=(200-800)g
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
1 sin 1 2 2 L cos 1 sin 2 （近似式）
2 2Leabharlann 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
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
mr R e
2 i
Pj m j a m j R 2 cos m j R 2 cos2 PjI PjII
2.曲柄连杆机构
连杆大头的连接形式
平切式
斜切式
杆身采用工字型断面，其表面经过强力喷丸处理在杆身 上打有质量分组标记和顺序号，连杆质量共分9个等级， 分别用C、D、E、F、G、H、J、K、L等9个英文字母表 示，每个级别质量相差29g，各个级别间连杆不能互换。
连杆轴瓦
油环的刮油作用
油环的刮油作用
当活塞环严重磨损、失去弹力或密封面烧蚀 而失去密封作用时，将造发动机起动困难、动 力下降、曲轴箱压力升高、排气冒蓝烟、燃烧 室及活塞表面严重积碳等不良现象，严重者造 成活塞环卡在环槽内，划伤缸壁，甚至折断。
3、活塞销
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。 WD 615的活塞销材料为15Cr或15Cr，活塞销采 用“全浮式”安装法。
60 120 180 240 300 360 420 480 540 600 660 720
排
压 进 功 压
压
功 排
进
排 压 进
功
进
功
排
2、飞轮
功用：
将在作功行程中输入于曲轴的功能的一部分贮存起来， 用以在其他行程中克服阻力，带动曲柄连杆机构越过上、下止点， 保证曲轴的旋转角速度和输出转矩尽可能均匀，并使发动机有可 能克服短时间的超载荷，同时将发动机的动力传给离合器。
形式:全浮式（工作时自由转动）、半浮式。
活塞销
全浮式：活 塞销能在连 杆衬套和活 塞销座中自 由摆动，使 磨损均匀。
连杆
半浮式： 活塞中部 与连杆小 头采用紧 固螺栓连 接，活塞 销只能在 两端销座 内作自由 摆动。多 用于小轿 车
4、连杆
作用：连接活塞与曲轴，并把活塞承受的气体压力 传给曲轴，使活塞的往复运动变成曲轴的旋转运 动。
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《内燃机构造 内燃机构造》——第2章
1
一、气体力
AP ——活塞顶截面积 AP=D2 π / 4 p1 ——气缸中的气体压力(由实测示功图确定 由实测示功图确定） p2 ——曲轴箱中的气体压力 D ——气缸直径
F 指气缸内的气体作用在活塞顶部的力Fg 。 g = Ap ( p1 − p2 )
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Fc = − mr rω 2 l —连杆长
2、旋转惯性力（离心力） Fc = − m r r ω 2 ）
mr ——作旋转运动的集中质量 作旋转运动的集中质量 方向：沿曲柄方向向外 大小：常数
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3
惯性力示意图
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《内燃机构造 内燃机构造》——第2章
( 指示转矩
)
' F N 与 F N 组成倾倒力矩
M
'
引起内燃机不平衡的因素有： 引起内燃机不平衡的因素有 1。倾倒力矩 倾倒力矩M’ 2。往复惯性力 j 往复惯性力F 3。旋转惯性力 旋转惯性力
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《内燃机构造 内燃机构造》——第2章
5
曲柄连杆机构作用力和力矩
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《内燃机构造 内燃机构造》——第2章
由合金铸铁制造。 • 普通油环，由合金铸铁制造 • 组合油环，由薄钢片及衬簧组成 由薄钢片及衬簧组成，在高速发动机中常用。
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《内燃机构造 内燃机构造》——第2章
32
1）油环的刮油作用
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《内燃机构造 内燃机构造》——第2章
33
2）油环断面形状
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《内燃机构造 内燃机构造》——第2章
《内燃机构造 内燃机构造》——第2章
2
二、惯性力
1、往复惯性力
F j = − m j rω 2 (cos α + λ cos 2α )
mj ——作往复运动的集中质量 作往复运动的集中质量 r——曲柄半径 ω ——曲轴旋转角速度 λ ——连杆比， λ =r / l 方向：沿气缸中心线方向 沿气缸中心线方向 大小：周期性变化
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15
2)头部（环槽部、防漏部）
• 安装气环和油环，承受气体压力， 传给连杆； • 密封作用：与活塞环一起实现气缸 的密封。防漏燃气，防窜机油； • 传热作用：将活塞顶吸收的热量通 过活塞环传导到气缸壁上。
• 活塞头部结构要点：
1、一般头部做得较厚，利于顶部接受的 1 热量传导到气环、缸壁、冷却介质。 2、为降低第一环槽温度，采用隔热槽； 2 为提高第一环槽使用寿命，采用护槽 圈。 3、热负荷大柴油机有时采用冷却活塞顶 3 的措施。
第二章 曲柄连杆机构
§ 2-1 曲柄连杆机构的运动与受力
1、曲柄连机构的运动： 活塞：往复直线运动 连杆杆身：复杂的平面运动 曲轴：等速旋转运动 2、曲柄连杆机构的主要受力： 气体力、惯性力（往复惯性力及旋转惯性力 往复惯性力及旋转惯性力）
（动画：曲柄连机构装配过程 曲柄连机构装配过程）
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4
三、合力的传递与分解
F = F g+ F j
M = FT • R '' FT
' FK ' FN FT' ' ⇒ F S' ' ⇒ ' FK F (= Fg + F j )
F N ( 侧压力 ) F T ( 切力向 ) ⇒ F ⇒ F S ( 连杆力 ) ⇒ F K ( 径向力 ) ⇒
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Байду номын сангаас28
1）矩形环泵油作用
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29
2）扭曲环作用原理
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《内燃机构造 内燃机构造》——第2章
30
3）梯形环工作示意图
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《内燃机构造 内燃机构造》——第2章
31
(二）油环
《内燃机构造 内燃机构造》——第2章
18
4、限制热膨胀量：镶铸钢片或钢环
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《内燃机构造 内燃机构造》——第2章
19
5、销座孔中心线的偏置
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20
6、油冷活塞 （强化柴油机中采用 强化柴油机中采用）
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《内燃机构造 内燃机构造》——第2章
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三、活塞销
其功用是连接活塞和连杆小头，将活塞承受的气体力传给连 其功用是连接活塞和连杆小头 杆。在高温下承受周期性冲击载荷 在高温下承受周期性冲击载荷，润滑条件差。需足够的强 度和刚度，通常做成中空圆柱体 通常做成中空圆柱体。用低碳钢或低碳合金钢制造。 “全浮式”活塞销：发动机在运转过程中 发动机在运转过程中，活塞销在连杆 小头衬套内及活塞销座孔内均可缓缓转动。 小头衬套内及活塞销座孔内均可缓缓转动 注：1）当采用铝活塞，进行装配时 进行装配时，在冷态下销与销座为过 渡配合。 2）销的轴向固定。
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气体力与惯性力的合成
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《内燃机构造 内燃机构造》——第2章
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§ 2-2 内燃机平衡
一、单缸内燃机平衡
（一）往复惯性力平衡 1、单轴平衡法 特点：虽Pj1完全平 衡，但机构不对称， 产生附加力矩。 2、双轴平衡法 特点：能完全平衡， 但零件数目多，曲轴 箱增长，机体重量增 加。
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§2-5 曲轴飞轮组
一、曲轴 1、功用及工作条件：
功用：承受连杆传来的力，造成旋转力矩 造成旋转力矩，驱动与其相连的动力装 置。 工作条件：受周期性的扭转力矩和弯曲力矩的作用 受周期性的扭转力矩和弯曲力矩的作用，引起曲轴疲劳 破坏。要求具有足够的强度和刚度 要求具有足够的强度和刚度，工作表面耐磨和润滑良好。
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平衡机构
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（二）旋转惯性力平衡
曲柄臂的延长部位配置适当的平衡重 方法：曲柄臂的延长部位配置适当的平衡重
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《内燃机构造 内燃机构造》——第2章
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二、多缸内燃机平衡
随着缸数的增加，不平衡的力能够相互抵消 不平衡的力能够相互抵消，平衡性能逐步改 善。
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全、非全支承曲轴
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组合式曲轴1
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7、拖板式活塞裙
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8、两片铰接式活塞
为减少散热量，承受高 的气缸爆发压力，顶部采用铸 铁材料；起导向作用的裙部采 用导热性好、重量轻的铝合金 材料。——德国 Elsbett公司专 利
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《内燃机构造 内燃机构造》——第2章
39
斜切口连杆大头的定位方式： a.止口定位 b.套筒定位 c.锯齿定位
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40
二、连杆轴瓦
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41
三、V型发动机连杆
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1、往复惯性力平衡 2、旋转惯性力平衡
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11
§2-3 活塞组
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12
一、活塞
1、功用及工作条件： 功用：承受气缸中气体压力所造成的作用力 承受气缸中气体压力所造成的作用力，并将此力通过活塞销传 给连杆，以推动曲轴旋转。活塞项部还与气缸盖气缸壁共同组成燃烧室 活塞项部还与气缸盖气缸壁共同组成燃烧室。 工作条件：在高温、高压的燃气作用下 高压的燃气作用下，作高速的往复运动，同时左 右摆动撞击气缸壁。高温，使活塞材料机械强度显著下降 使活塞材料机械强度显著下降，并使活塞的热 膨胀量增加，影响活塞与气壁的配合 影响活塞与气壁的配合。高压使活塞产生变形，侧压力增加， 加剧活塞外表面的磨损。 磨。 2、材料 铝合金材料，汽车、拖拉机发动机中广泛采用 拖拉机发动机中广泛采用。 优点：密度小、导热性好。 缺点：热膨胀系数较大，温度升高后 温度升高后，机械强度显著下降，耐磨性 差。故加入硅等元素，以提高其综合性能 以提高其综合性能。 足够的强度及刚度，热膨胀系数小，导热性好且耐 要求：质量要小，足够的强度及刚度
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24
3、密封机理
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25
气体压力递减图
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26
4、气环的切口
燃气漏入曲轴箱 的主要通路。间隙∆ 过大，漏气严重， 过小，环受热膨胀， 卡死或折断。 通常 ∆ = 0.25 ~ 0.8 mm。 第一环间隙最大。
23
二、活塞环（气环、油环）
作用：
气环：密封与导热作用。一般汽油机设 一般汽油机设２道气环，柴油机３道气环。 油环：刮去气缸壁上多余的机油，并起封气的辅助作用 并起封气的辅助作用。通常设置１道油环。
（一）气环
1、工作条件： 在高温、高压燃气的作用下 高压燃气的作用下，作高速往复运动，同时润 滑条件不良。 2、材料： 耐热、耐磨，高的强度和冲击韧性 高的强度和冲击韧性，通常为合金铸铁， 高速强化柴油机中也有采用钢片环。 高速强化柴油机中也有采用钢片环