2曲柄连杆机构资料重点
第二章曲柄连杆机构09
0
不同形式的载荷，为了保证工作
可行减少磨损，在结构上要采取
相应的措施。
第二节 机体组（气缸体曲轴箱组）
机体组：包括机体、气缸盖、缸垫、气缸盖罩、主轴承盖、 以及油底壳。
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。 气缸盖用来封闭气 缸顶部，并与活塞 顶和气缸壁一起形 成燃烧室。 另外，气缸盖和机 体内的水套和油道 以及油底壳又分别 是冷却系和润滑系 的组成部分。
往复惯性力与离心力作用的后果：加剧发动机的振动（上下振动，水平振动）, 增加发动机曲柄连杆机构的各部件及所有轴颈、轴承的磨损。
3、摩擦力：存在于作相对运动而又相互接触的零件表面之间。如气缸壁与
活塞间等。
*上述各力作用于曲柄连杆机构
及机体的各有关零件上，使它们 受到压缩、拉伸、弯曲、扭转等
加0
速
减 vmax
3、多缸发动机的气缸排列形式： 直列式：发动机的各气缸成一字型排列。 双列式：V型 Φ<180° ； P型 Φ=180°。
结构简单、加工容 易，但发动机长度 和高度较大。
缩短了机体的长度 和高度，增加了宽 度，减轻了发动机 的重量；形状复杂， 加工困难。
高度小，总体 布置方便。多 用于赛车。
对置气缸式发动机
状 5)篷形燃烧室，是近年来在高性能多气门轿车发动机上广
泛应用的燃烧室。
柴油机的分隔式燃烧室有两种类型： 1)涡流室燃烧室，其主、副燃烧室之间的连接通道与副燃烧室切向
连接，在压缩行程中，空气从主燃烧室经连接通道进入副燃烧室， 在其中形成强烈的有组织的压缩涡流，因此称副燃烧室为涡流室。
2)预燃室燃烧室，其主、副燃烧室之间的连接通道不与副燃烧室切向 连接，且截面积较小。在压缩行程中，空气在副燃烧室内形成强 烈的无组织的紊流。燃油迎着气流方向喷射，并在副燃烧室顶部 预先发火燃烧，故称副燃烧室为预燃室。
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
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。
第二章曲柄连杆机构
例：
东风EQ6100 第一环：内切扭曲环，镀铬 第二、三环：内切扭曲环， 内切槽向上。 第四环：组合油环。
注：
安装时各道活塞环的端口之间应相互错开，三 道环相互错开120度 ，四道环 ：则一、二道与三、 四道相互错开180度（二道与三道相互错开90度）。
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Nantong University Century Aniversity
1912-2012
金 属 石 棉 气 缸 垫
——
冲压钢板气缸垫 无石棉气缸垫
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五、油底壳（下曲轴箱）
1.作用：贮存、冷却机油并封闭曲轴箱。 2.结构：采用薄钢板冲压而成；壳内装有稳油挡板；最低 处有磁性放油螺塞；与缸体接合面间装有衬垫。
后一次要符合扭力数；
2. 铝合金缸盖冷态一次拧紧； 3. 铸铁缸盖热态再拧紧一次； 4.分解按反顺序进行。 10 7 3 6 1 2 5 4 8 9
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四、气缸垫
保证燃烧室的密封，防止漏水、漏气、漏油。 有足够的强度； 要求 耐热耐腐蚀性好； 具有一定的弹性；以保证密封； 拆装方便，能重复使用。 金属——石棉气缸垫（光滑面朝向缸体）； 种类 纯金属气缸垫 耐热密封胶 表面加工精度要高。
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1.顶部 汽油机多采用平顶，吸热面小。制作较厚。 柴油机多采用凹顶。
活塞顶部形式
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第二章曲柄连杆机构动力学分析
x (L R) (L cos R cos)
R(1 cos) L(1 1 2 sin 2 )
（精确式）
x
R(1 cos)
R
4
(1
c os2 )
xI
xII
（近似式）
近似式与精确式相比误差很小，如当λ=1/3.5时，曲柄转角为 90度时误差为最大，在0.003R左右，此精度在工程上已足够。
mCA
mC
L lA L
mCB
mC
L lB L
mC
lA L
对于有的高速发动机还须满足一个条件：
③ 两个换算质量对连杆质心的转动惯量之和等于原来连杆的转动惯
量，即
mCA
l
2 A
mCB
l
2 B
IC
式中IC为原连杆的转动惯量。但采用二质量替代系统时，在连杆 摆动角加速度下的惯性力矩要偏大 ΔMC=[（mCAlA2+mCBlB2）-IC]ε 为此，可用三质量替代系统：
a
R
2
cos
cos
c os2 c os3
R 2 cos cos2 sin
连杆摆角： arcsinsin
连杆摆动角速度：L
cos
1 2 sin 2
1/ 2
连杆摆动角加速度： L
2
(1 2
2 2 ) sin
1 2 sin
2 (1 sin 2 )
2 3/ 2
单缸切力曲线及六缸合成图 各轴颈输出扭矩
各轴颈输出扭矩如图
M TII M T (1) M TIII M TII M T (2)
M TIV M TIII M T (3) M TV M TIV M T (4)
课题二 曲柄连杆机构
曲轴箱：气缸体下部用来安装曲轴的部位。 曲轴箱：气缸体下部用来安装曲轴的部位。 • 上曲轴箱与气缸体铸成一体， 上曲轴箱与气缸体铸成一体， • 下曲轴箱用来贮存润滑油，并封闭上曲轴箱， 下曲轴箱用来贮存润滑油，并封闭上曲轴箱， 故又称为油底壳。 故又称为油底壳。
气缸体 机体组主要组成： 机体组主要组成： 曲轴箱（油底壳） 曲轴箱（油底壳） 气缸盖、 气缸盖、气缸垫 发动机的支承
一、汽缸体与曲轴箱
• 1.结构形式与功用 • 气缸体是汽缸的壳体，曲轴箱是曲轴作旋转运动 的壳体，油底壳三者组成了柴油机的壳体 。 • 结构形式：整体式 分体式 • 整体式是将汽缸体与曲轴箱铸造一体，称为汽缸 体。常用于水冷式柴油机（如图1—2--3 • 分体式是将气缸体与曲轴箱分开铸造，用螺栓连 接起来。常用于风冷式柴油机（如图1--2--4
曲柄连杆机构由以下三部分组成 组成
• 1、机体组(主要包括汽缸 、机体组 主要包括汽缸 曲轴箱、油底壳、 体、曲轴箱、油底壳、汽 缸套、 缸套、汽缸盖和汽缸垫等 不动件) 不动件 • • • 2、活塞连杆组 、活塞连杆组—— • • • 3、曲轴飞轮组（主要包 、曲轴飞轮组（ 括曲轴、 括曲轴、飞轮和扭转减震 器等机件） 器等机件）
四、发动机支承
• 1、三点支承 、 • 前二后一 • 前二 发动机 • 后一 变速箱处 • 前一后二 均为发动机 • 2、四点支承 、 • 前二后二 发动机在车架上采用弹性支承， 发动机在车架上采用弹性支承，并设有纵向拉杆以防止 制动、 制动、加速的纵向位移
机体组的检修
运动及受力分析
气体压力 侧压力
无效扭矩 有效力
有效扭矩
结论：运动件受力周期性变化，曲轴受扭矩、弯矩，元件磨损不均匀。
第二节、机体组
第2章曲柄连杆机构
2.3机体组
2.3.1汽缸体
1.汽缸体的结构形式 水冷发动机的汽缸体和曲轴箱通常铸成一体，可称为汽缸体
一曲轴箱，也可简称为汽缸体。汽缸体上半部有一个或若十个为 活塞在其中运动导向的圆柱形空腔，称为汽缸;下半部为支承曲轴 的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。作为发动机各个机构和系 统的装配基体，汽缸体本身应具有足够的刚度和强度。其具体结 构形式分为三种，如图2-4所示。
汽缸套有干式和湿式两种，如图2-10所示。
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2.3机体组
2.3.2汽缸盖与汽缸衬垫
1.汽缸盖 汽缸盖的主要功用是密封汽缸上部，并与活塞顶部和汽缸一
起形成燃烧室。同时，汽缸盖也为其他零部件提供安装位置。汽 缸盖的燃烧室一侧直接受到高温、高压燃气的作用。在承受热负 荷时，由于形状复杂，冷却不均匀，各部分温差大，特别是在进、 排气门口之间以及进、排气门口与汽油机的火花塞之间(或进、排 气门)与柴油机的喷油器之间的所谓“鼻梁区”，热应力很高，是 容易出现裂纹损坏的部位;而汽缸盖在机械负荷和热负荷作用下产 生的变形会导致进、排气门密封被破坏和汽缸盖密封(气封、水封、 油封)被破坏，影响发动机的动力性、经济性和工作可靠性。因此， 要求汽缸盖应具有足够的强度和刚度。
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2.5曲轴飞轮组
按照曲轴的主轴颈数，可以把曲轴分为全支承曲轴和非全支 承曲轴两种。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。
因此，直列发动机的全支承曲轴，其主轴颈的总数(包括曲轴 前端和后端的主轴颈)比汽缸数多一个;V形发动机的全支承曲轴， 其主轴颈的总数比汽缸数的一半多一个。全支承曲轴的优点是可 以提高曲轴的刚度和恋曲强度，并目可减轻主轴承的载荷。其缺 点是曲轴的加工表面增多，主轴承增多，使机体加长。这两种形 式的曲轴均可用于汽油机，但柴油机多采用全支承曲轴，这是因 为其载荷较大的缘故。
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。
第2章曲柄连杆机构的构造与维修
第2章曲柄连杆机构的构造与维修学习目标1 掌握曲柄连杆机构的作用与组成;2 掌握机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组主要零部件的构造和装配连接关系;3 掌握主要零部件的检测方法和维修方法;4 掌握曲柄连杆机构的装配与调整方法和要求;5 掌握曲柄连杆机构常见异响的诊断与排除。
一、曲柄连杆机构的作用、组成和工作原理曲柄连杆机构的功用是:将燃气作用在活塞顶上的压力转变为能使曲轴旋转运动而对外输出的动力。
曲柄连杆机构是往复活塞式发动机将热能转换为机械能的主要机构。
在发动机工作过程中,燃料燃烧产生的气体压力直接作用在活塞顶上,推动活塞作往复直线运动,经活塞销、连杆和曲轴,将活塞的往复直线运动转换为曲轴的旋转运动。
发动机产生的动力,大部分经由曲轴后端的飞轮输出,一部分用于驱动本机其他机构和系统。
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。
1 机体组主要包括气缸体、曲轴箱、气缸盖、气缸套和气缸垫等不动件。
2 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 曲轴飞轮组主要包括曲轴和飞轮等机件。
二、工作条件与受力分析发动机工作时,气缸内最高温度可达2500℃以上,最高压力可达5～9MPa。
现代发动机的最高转速一般可达4000～6000r/min,其线速度是很高的。
此外,与可燃混合气和燃烧废气接触的机件(如气缸、气缸盖、活塞组等)还将受到化学腐蚀和电化学腐蚀。
因此,曲柄连杆机构是在高温、高压、高速和有腐蚀的条件下工作的。
由于曲柄连轩机构是在高压下作变速运动,因此,它在工作中的受力情况很复杂,其中主要有气体作用力、运动质量的惯性力、旋转运动件的离心力以及相对运动件的接触表面所产生的摩擦力等。
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、排气两个行程中的气体压力较小,对机件影响不大,故这里主要分析作功和压缩两个行程中气体的作用力。
在作功行程中,气体压力推动活塞向下运动,如图2-1a所示。
第2章 曲柄连杆机构
汽车构造教案隧道式气缸体隧道式气缸体的主轴承孔不分开，其特点是其结构刚度比龙门式的更高，承的同轴度易保证，但拆装比较麻烦，多用于主轴承采用滚动轴承的组合式曲轴，如图2—3c所示黄河JNll81C13型汽车6135Q轿车用发动机的机体，一般采用如下两种结构形式：（2）汽车发动机气缸排列型式基本上有三种：所示。
三、气缸盖、气缸衬垫和气门室罩1．气缸盖作用：气缸盖的主要功用是封闭气缸上部，并与活塞顶部和气缸壁一起形成燃烧室。
组成：气缸盖内部有与气缸体相通的冷却水套，应有进、分类：在多缸发动机中，只覆盖一个气缸的气缸盖，称为单体气缸盖；能覆盖部分(两个以上)气缸的称为块状气缸盖；能覆盖全部气缸的气缸盖则称为整体气缸盖。
特点：采用整体气缸盖可以缩短气缸中心距和发动机的总长度，其缺点是刚性较差，在受热和受力后容易变形而影响密封；损坏时须整个更换。
整体式气缸盖多用于缸径小于105 mm的汽油发动机上。
缸径较大的发动机常采用单体气缸盖或块状气缸盖。
由于气缸盖形状复杂，材料：一般都采用灰铸铁或合金铸铁铸成，CA6102型发动机采用铜钼低合金铸铁铸造的整体式气缸盖；目前，铝合金铸造的缸盖，有取代铸铁的趋势，如桑塔纳、捷达、富康等轿车发动机均采用铝合金材料铸造而成的整体式气缸盖。
因铝的导热性比铸铁好，有利于提高压缩比，以适应高速高负荷强化汽油机散热及提高压椭圆作用：为了使活塞在正常温度下与气缸壁间保持有比较均匀的间隙，在气缸内卡死或引起局部磨损，必须预先在冷态下把活塞加工成其裙部断面为长轴垂直于活塞销方向的椭圆形。
为了减少销座附近处的热变形量，近的裙部外表面制成下陷0．5mm～1．0mm。
恒范钢片式、筒形钢片式为了限制活塞裙部的膨胀量，目前在汽车上广泛采用双金属活塞。
根据其结构和作用原理不同，双金属活塞可分为片式等。
在活塞销座中镶铸恒范钢片的活塞，恒范钢是含镍膨胀系数仅为铝合金的1／10左右，以“恒范钢片”来牵制活塞裙部的热膨胀。
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。
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
(二)往复惯性力和离心惯性力
曲柄连杆机构运动速度的大小方向不断变化，产生惯性力，分为： （1）往复惯性力：大小：Pj=m×a；方向：与a 相反
上止点 0
a Pj Vmax
下止点 0 a Pj
上止点 0
a Pj
Vmax
下止点 0
a Pj
(二)离心惯性力
定义：曲柄、连杆轴颈、连杆大头等围绕曲轴轴线作圆周运动的力
采取措施。
刚度、强度——采用不同的曲轴箱型式。 冷却——水套或散热器
耐磨损、耐高温、耐腐蚀——材料，气缸体采用优质灰铸体，为提高气 缸的耐磨性、加入少量合金元素：铬、磷
二、油底壳(曲轴箱) 功用:储存和冷却机油并封闭曲轴箱。 构造特点：1、设放油塞；2、设挡油板；3、薄钢板冲压而成，4、软木衬垫 。
(4)间隙
活塞安装时 留有端隙、 侧隙、背隙
Δ1—端隙（开口间隙） Δ2—侧隙（边隙） Δ3—背隙
(1)气环 作用:保证气缸与活塞间得密封性, 防止漏气,并把活塞顶部吸收得大 部分热量传给气缸壁,再由冷却水 将其带走。
气环
切口
(二)气环
气环漏气通道： a. 环面与气缸壁间；b. 环与 环槽侧面间 c. 开口端隙处。
(三)缸套得密封
涨封式： 1.密封槽开在缸套上 压封式： 2.密封槽开在缸体上
优缺点:
１. 平分式：便于机械加工，制造方便，但刚度小，多用于中小型发动机 ２. 龙门式：结构刚度较大，但工艺性较差。多用中型发动机 ３. 隧道式：结构刚度最大、主轴承同轴度易保证，多用于机械负荷大的大
型发动机
为满足气缸工作条件、要求,可以从结构、加工精度、材料等方面
环与环槽得侧面密封压紧力由气体 压力P1、活塞环惯性力Pj、和摩擦力F 三个沿气缸轴线方向力决定。
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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油底壳安装平 面低于曲轴的 旋转中心。
气缸体上曲轴的主 轴承孔为整体式。
气缸体的分类
2、根据冷却方式不同分：风冷、水冷
气缸体的分类
3、根据气缸的排列方式分：
直列式：结构简单、加工容易，但发动机 长度和高度较大。 V型：缩短了机体的长度和高度，增加了刚 度，减轻了发动机的重量；形状复杂，加 工困难。 对置式：高度小，总体布置方便。
材料： 灰铸铁、合金铸铁、铝合金。 类型：单体气缸盖、整体气缸盖。
燃烧室
பைடு நூலகம்名称
半球形
特点
结构紧凑、火焰行程短、燃 烧速率高、热损失小、热效 率高
楔形
结构简单、紧凑、散热面积 小、热损失少；火花塞置于 燃烧室最高处，火焰传播距 离长
盆形
工艺性好、成本低、进排气 效果不如半球形燃烧室
示意图
应用
桑塔纳、 夏利、富 康
名称
性能
应用
一般式（平分式）
机体高度小、重量轻、结构紧凑，492Q汽油机，90系 便于加工拆卸。刚度和强度差。 列柴油机。
龙门式
强度和刚度较好。工艺性差、结 捷达轿车、富康轿
构笨重、加工困难。
车、桑塔纳轿车
隧道式
结构紧凑、刚度和强度好。难加 负荷较大的柴油机 工、工艺性差、曲轴拆卸不方便。上 。
油底壳安装平面 和曲轴旋转中心 在同一高度。
油底壳
功用：储存机油并封闭曲轴箱。 结构、材料：薄钢板冲压而成；底部装有放油螺塞，有的螺栓
带有磁性。
发动机的支撑方式
三点支承：前端两点通过曲轴箱支承在车架上，后 端一点通过 变速器壳支承在车架上。
四点支承：前端两点通过曲轴箱支承在车架上，后端二点通过 飞轮壳支承在车架上。
三、活塞连杆组
气环 油环 活塞销 活塞 连杆 连杆螺栓
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，防治破坏油膜。
活塞裙部的保护
镀锡 油膜破坏时，起润滑作用；又可加速磨合作用。
涂石墨(柴油机） 易脆断可加速磨合，自润滑。
表面粗糙化 有规律的粗糙化，可加速磨合，沟谷可存机油润滑。
活塞形状
销座方向
桶形
不受压力的部 分，去掉后可 以减轻质量。
二、气缸体与曲轴箱组
组成
气缸盖
气缸
气缸体
气缸垫 油道和水道
曲轴箱 油底壳
气缸体
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。 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。
气缸体的分类
1、按气缸体与油底壳安装平面位置不同分：
凹顶：高压缩比发动机为了防止碰撞气门，也可用凹坑的深 度来调整压缩比。
活塞头部
位置：第一道活塞槽与活塞销孔之间的部分。 作用： 安装活塞环、与活塞环一起密封气缸、 防止可燃混合气漏到曲轴箱内， 将顶部吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。
气环槽
工作条件最 恶劣，应离 顶部远些。
活塞销孔
油环槽
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。
第二章 曲柄连杆机构
本章讲述内容：
功用及组成 汽缸体与曲轴箱组 活塞连杆组 曲轴飞轮组
一、曲柄连杆机构的功用及组成
功用：
把燃气作用在活塞顶上的力转化为曲轴的转矩，向工作机 械输出机械能。
组成：
气缸体与曲轴箱组：主要包括气缸体、曲轴箱、气缸盖、 气缸套、气缸衬垫和油底壳等； 活塞连杆组：主要包括活塞、活塞环、活塞销和连杆等； 曲轴飞轮组：主要包括曲轴、飞轮和扭转减振器等。
气环
作用：保证气缸与活塞间的密 封性，防止漏气，并把活 塞顶部吸收的大部分热量 传给气缸壁，再由冷却水 将其带走。
A、刚度和强度应足够大，传力可靠。
活塞应具备的特点 B、导热性能好，耐高压、高温、磨损
C、质量较小，尽可能减少往复惯性力
活塞结构
活塞基本结构分顶部、头部和 裙部三部分。
活塞顶部 功用：是燃烧室的组成部分，
主要作用承受气体压力。
活塞顶分类
平顶、凸顶、凹顶
平顶：结构简单、受热面积小，多用在汽油机上。 凸顶：凸起呈球状、顶部强度高，有利于改善换气过程。
气缸盖与气缸衬垫
气缸盖罩 气缸盖 气缸垫
衬垫 安装火花塞
气缸盖功用：密封气缸上部，并与活塞顶部和气缸壁一起形成 燃烧室。
结构：气缸盖内部有与气缸体相通的冷却水套，应有进、排气 门座及气门导管孔和进、排气通道，有燃烧室、火花塞座孔 （汽油机）或喷油器座孔（柴油机），有些还有用以安装凸 轮轴的轴承孔。
连杆轴瓦 连杆盖
活塞
功用：承受气体压力，并通过活塞销和连杆驱使曲轴旋转。 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。 材料：铝合金：质量小 导热性好；灰铸铁
切诺基
捷达、 奥迪
气缸垫
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，最后一次要用扭力扳手按厂家规定的拧紧力矩值 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。
工作时向里变形
裙部受侧压力的作用，导 致活塞发生变形
工作时，活塞受热膨胀，由于销座方向的金属材料较多，所以 膨胀量较大。所以在生产时先将活塞制成椭圆形，短轴在销 座轴方向。
开槽活塞（汽油机） 圆槽
绝热槽 膨胀槽
活塞环
是具有弹性的开口环，分为 气环和油环。
工作条件： 高温、高压、高速、 极难润滑。 平均寿命：6万公里
V型
直列式 对置式
气缸体的分类
4、气缸套有两种结构：干式 缸套和湿式缸套。
干式缸套：外壁不直接与冷却水接触。 壁厚1~3mm。
特点：强度和刚度都较好，加 工复杂，拆装不便，散热不良。 湿式缸套：外壁直接与冷却水接触。 壁厚5~9mm。 特点：散热良好、冷却均匀、 加工容易。强度和刚度不如干 缸套，易漏水。
曲柄连杆机构
气缸体与曲轴箱组
活塞连杆组
曲轴飞轮组
气曲气气气油活活活连曲飞扭
缸轴缸缸缸底塞塞塞杆轴轮转
体箱盖套衬壳
环销
减
垫
振
曲柄连杆机构的组成框图
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。