第二章机体零件与曲柄连杆机构

第二章机体零件与曲柄连杆机构

一、概述

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。

二、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

主要由气缸体、曲轴箱、气缸盖和气缸垫等零件组成。

1. 气缸体（图2-1）

水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体，称为气缸体 曲轴箱，也可称为气缸

体。气缸体一般用灰铸铁铸成，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。

气缸体应具有足够的强度和刚度，根据气缸体与油底壳安装平面的位置不同，通常把气

缸体分为以下三种形式。（图2-2）

(1) 一般式气缸体

其特点是油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度。这种气缸体的优点是机体高度小，重量轻，结构紧凑，便于加工，曲轴拆装方便；但其缺点是刚度和强度较差

(2) 龙门式气缸体

其特点是油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心。它的优点是强度和刚度都好，能承受较

大的机械负荷；但其缺点是工艺性较差，结构笨重，加工较困难。

(3) 隧道式气缸体

这种形式的气缸体曲轴的主轴承孔为整体式，采用滚动轴承，主轴承孔较大，曲轴从气

缸体后部装入。其优点是结构紧凑、刚度和强度好，但其缺点是加工精度要求高，工艺性较差，曲轴拆装不方便。

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（图2-3）。水冷发动机的气缸周围和气缸盖中都加工有冷却水套，并且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。

现代汽车上基本都采用水冷多缸发动机，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。按照气缸的排列方式不同，气缸体还可以分成单列式，V型和对置式三种（图2-4）。

(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。

(2) V型

气缸排成两列，左右两列气缸中心线的夹角γ＜180°，称为V型发动机，V型发动机与直列发动机相比，缩短了机体长度和高度，增加了气缸体的刚度，减轻了发动机的重量，但加大了发动机的宽度，且形状较复杂，加工困难，一般用于8缸以上的发动机，6缸发动机也有采用这种形式的气缸体。

(3) 对置式

气缸排成两列，左右两列气缸在同一水平面上，即左右两列气缸中心线的夹角γ＝180°，称为对置式。它的特点是高度小，总体布置方便，有利于风冷。这种气缸应用较少。

气缸直接镗在气缸体上叫做整体式气缸，整体式气缸强度和刚度都好，能承受较大的载荷，这种气缸对材料要求高，成本高。如果将气缸制造成单独的圆筒形零件(即气缸套)，然后再装到气缸体内。这样，气缸套采用耐磨的优质材料制成，气缸体可用价格较低的一般材料制造，从而降低了制造成本。同时，气缸套可以从气缸体中取出，因而便于修理和更换，并可大大延长气缸体的使用寿命。气缸套有干式气缸套和湿式气缸套两种（图2-5）。

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。

湿式气缸套的特点是气缸套装入气缸体后，其外壁直接与冷却水接触，气缸套仅在上、下各有一圆环地带和气缸体接触，壁厚一般为5～9mm。它散热良好，冷却均匀，加工容易，通常只需要精加工内表面，而与水接触的外表面不需要加工，拆装方便，但缺点是强度、刚度都不如干式气缸套好，而且容易产生漏水现象。应该采取一些防漏措施。

2. 曲轴箱

气缸体下部用来安装曲轴的部位称为曲轴箱，曲轴箱分上曲轴箱和下曲轴箱。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，故又称为油底壳图（图2-6）。油底壳受力很小，一般采用薄钢板冲压而成，其形状取决于发动机的总体布置和机油的容量。油底壳内装有稳油挡板，以防止汽车颠动时油面波动过大。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。

3. 气缸盖（图2-7）

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。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。缸盖上还装有进、排气门座，气门导管孔，用于安装进、排气门，还有进气通道和排气通道等。汽油机的气缸盖上加工有安装火花塞的孔，而柴油机的气缸盖上加工有安装喷油器的孔。顶置凸轮轴式发动机的气缸盖上还加工有凸轮轴轴承孔，用以安装凸轮轴。

气缸盖一般采用灰铸铁或合金铸铁铸成，铝合金的导热性好，有利于提高压缩比，所以近年来铝合金气缸盖被采用得越来越多。

气缸盖是燃烧室的组成部分，燃烧室的形状对发动机的工作影响很大，由于汽油机和柴油机的燃烧方式不同，其气缸盖上组成燃烧室的部分差别较大。汽油机的燃烧室主要在气缸盖上，而柴油机的燃烧室主要在活塞顶部的凹坑。这里只介绍汽油机的燃烧室，而柴油机的燃烧室放在柴油供给系里介绍。

汽油机燃烧室常见的三种形式（图2-8）。

(1) 半球形燃烧室

半球形燃烧室结构紧凑，火花塞布置在燃烧室中央，火焰行程短，故燃烧速率高，散热少，热效率高。这种燃烧室结构上也允许气门双行排列，进气口直径较大，故充气效率较高，虽然使配气机构变得较复杂，但有利于排气净化，在轿车发动机上被广泛地应用。

(2) 楔形燃烧室

楔形燃烧室结构简单、紧凑，散热面积小，热损失也小，能保证混合气在压缩行程中形成良好的涡流运动，有利于提高混合气的混合质量，进气阻力小，提高了充气效率。气门排成一列，使配气机构简单，但火花塞置于楔形燃烧室高处，火焰传播距离长些，切诺基轿车发动机采用这种形式的燃烧室。

(3) 盆形燃烧室

盆形燃烧室，气缸盖工艺性好，制造成本低，但因气门直径易受限制，进、排气效果要比半球形燃烧室差。捷达轿车发动机、奥迪轿车发动机采用盆形燃烧室。

4. 气缸垫（图2-9）

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的密封，防止漏气，漏水和漏油。气缸垫的材料要有一定的弹性，能补偿结合面的不平度，以确保密封，同时要有好的耐热性和耐压性，在高温高压下不烧损、不变形。目前应用较多的是铜皮??石棉结构的气缸垫，由于铜皮??石棉气缸垫翻边处有三层铜皮，压紧时较之石棉不易变形。有的发动机还采用在石棉中心用编织的纲丝网或有孔钢板为骨架，两面用石棉及橡胶粘结剂压成的气缸垫。

安装气缸垫时，首先要检查气缸垫的质量和完好程度，所有气缸垫上的孔要和气缸体上的孔对齐。其次要严格按照说明书上的要求上好气缸盖螺栓。拧紧气缸盖螺栓时，必须由中央对称地向四周扩展的顺序分2～3次进行，最后一次拧紧到规定的力矩。

三、活塞连杆组（图2-10）

活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆轴瓦等组成。

1. 活塞（图2-11）

功用：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。

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2500K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600～700K，且温度分布很不均匀；活塞顶部承受气体压力很大，特别是作功行程压力最大，汽油机高达3～5MPa，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；活塞在气缸内以很高的速度(8～12m/s)往复运动，且速度在不断地变化，这就产生了很大的惯性力，使活塞受到很大的附加载荷。活塞在这种恶劣的条件下工作，会产生变形并加速磨损，还会产生附加载荷和热应力，同时受到燃气的化学腐蚀作用。

要求：(1) 要有足够的刚度和强度，传力可靠；

(2) 导热性能好，要耐高压、耐高温、耐磨损；

(3) 质量小，重量轻，尽可能地减小往复惯性力。

铝合金材料基本上满足上面的要求，因此，活塞一般都采用高强度铝合金，但在一些低速柴油机上采用高级铸铁或耐热钢。

构造：活塞可分为三部分，活塞顶部、活塞头部和活塞裙部。

(1) 活塞顶部（图2-12）

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气形成和燃烧的要求，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。

平顶活塞顶部是一个平面，结构简单，制造容易，受热面积小，顶部应力分面较为均匀，一般用在汽油机上，柴油机很少采用。

凸顶活塞顶部凸起呈球顶形，其顶部强度高，起导向作用，有利于改善换气过程，二行程汽油机常采用凸顶活塞。

凹顶活塞顶部呈凹陷形，凹坑的形状和位置必须有利于可燃混合气的燃烧，有双涡流凹坑、球形凹坑、U形凹坑等等。

(2) 活塞头部

活塞头部指第一道活塞环槽到活塞销孔以上部分。它有数道环槽，用以安装活塞环，起密封作用，又称为防漏部。柴油机压缩比高，一般有四道环槽，上部三道安装气环，下部安装油环。汽油机一般有三道环槽，其中有两道气环槽和一道油环槽，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。

活塞顶部吸收的热量主要也是经过防漏部通过活塞环传给气缸壁，再由冷却水传出去。总之，活塞头部的作用除了用来安装活塞环外，还有密封作用和传热作用，与活塞环一起密封气缸，防止可燃混合气漏到曲轴箱内，同时还将(70～80)%的热量通过活塞环传给气缸壁。

(3) 活塞裙部

活塞裙部指从油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。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。压缩行程和作功行程气体的侧压力方向正好相反，由于燃烧压力大大高于压缩压力，所以，作功行程中的侧压力也大大高于压缩行程中的侧压力（图2-13）。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。

结构特点：

（1）预先做成椭圆形（图2-14）：为了使裙部两侧承受气体压力并与气缸保持小而安全的间隙，要求活塞在工作时具有正确的圆柱形。但是，由于活塞裙部的厚度很不均匀，活塞销座孔部分的金属厚，受热膨胀量大，沿活塞销座轴线方向的变形量大于其他方向。另外，裙部承受气体侧压力的作用，导致沿活塞销轴向变形量较垂直活塞销方向大。这样，如果活塞冷态时裙部为圆形，那么工作时活塞就会变成一个椭圆，使活塞与气缸之间圆周间隙不相等，造成活塞在气缸内卡住，发动机就无法正常工作。因此，在加工时预先把活塞裙部做成椭圆形状。椭圆的长轴方向与销座垂直，短轴方向沿销座方向。这样活塞工作时趋近正圆。

（2）预先做成阶梯形、锥形（图2-15）：活塞沿高度方向的温度很不均匀，活塞的温度是上部高、下部低，膨胀量也相应是上部大、下部小。为了使工作时活塞上下直径趋于相等，即为圆柱形，就必须预先把活塞制成上小下大的阶梯形、锥形。

（3）活塞群部开槽（图2-16）：为了减小活塞裙部的受热量，通常在裙部开横向的隔热槽，为了补偿裙部受热后的变形量，裙部开有纵向的膨胀槽。槽的形状有“T”形或“Π”形槽。横槽一般开在最下一道环槽的下面，裙部上边缘销座的两侧(也有开在油环槽之中的)，以减小头部热量向裙部传递，故称为隔热槽。竖槽会使裙部具有一定的弹性，从而使活塞装配时与气缸间具有尽可能小的间隙，而在热态时又具有补偿作用，不致造成活塞在气缸中卡死，故将竖槽称为膨胀槽。裙部开竖槽后，会使其开槽的一侧刚度变小，在装配时应使其位于作功行程中承受侧压力较小的一侧。柴油机活塞受力大，裙部一般不开槽。

（4）有些活塞为了减轻重量，在裙部开孔或把裙部不受侧压力的两边切去一部分，以减小惯性力，减小销座附近的热变形量，形成拖板式活塞或短活塞（图2-17），拖板式结构裙部弹性好，质量小，活塞与气缸的配合间隙较小，适用于高速发动机。

（5）为了减小铝合金活塞裙部的热膨胀量，有些汽油机活塞在活塞裙部或销座内嵌入

钢片（图2-18）。恒范钢片式活塞的结构特点是，由于恒范钢为含镍33%～36%的低碳铁镍合金，其膨胀系数仅为铝合金的1/10，而销座通过恒范钢片与裙部相连，牵制了裙部的热膨胀变形量。

（6）有的汽油机上，活塞销孔中心线是偏离活塞中心线平面的，向作功行程中受主侧压力的一方偏移了1～2mm（图2-19）。这种结构可使活塞在从压缩行程到作功行程中较为柔和地从压向气缸的一面过渡到压向气缸的另一面，以减小敲缸的声音。在安装时，这种活塞销偏置的方向不能装反，否则换向敲击力会增大，使裙部受损。

2. 活塞环（图2-20）

活塞环是具有弹性的开口环，有气环和油环之分。

功用：气环的是保证气缸与活塞间的密封性，防止漏气，并且要把活塞顶部吸收的大部分热量传给气缸壁，由冷却水带走。其中密封作用是主要的，因为密封是传热的前提。如果密封性不好，高温燃气将直接从气缸表面流入曲轴箱。这样不但由于环面和气缸壁面贴合不严而不能很好散热，而且由于外圆表面吸收附加热量而导致活塞和气环烧坏；油环起布油和刮油的作用，下行时刮除气缸壁上多余的机油，上行时在气缸壁上铺涂一层均匀的油膜。这样既可以防止机油窜入气缸燃烧掉，又可以减少活塞、活塞环与气缸壁的摩擦阻力，此外，油环还能起到封气的辅助作用。

工作条件：活塞环在高温、高压、高速和润滑极其困难的条件下工作，尤其是第一道环最为困难，长期以来，活塞环一直是发动机上使用寿命最短的零件。活塞环工作时受到气缸中高温高压燃气的作用，温度很高(特别是第一道环温度可高达600K)，活塞环在气缸内随活塞一起作高速运动，加上高温下机油可能变质，使环的润滑条件变坏，难以保证良好的润滑，因而磨损严重。另外，由于气缸壁的锥度和椭圆度，活塞环随活塞往复运动时，沿径向会产生一张一缩运动，使环受到交变应力而容易折断。因此，要求活塞环弹性好，强度高、耐磨损。目前广泛采用的活塞环材料是合金铸铁(在优质灰铸铁中加入少量铜、铬、钼等合金元素)，第一道环镀铬，其余环一般镀锡或磷化。

(1) 气环

气环开有切口，具有弹性，在自由状态下外径大于气缸直径，它与活塞一起装入气缸后，外表面紧贴在气缸壁上，形成第一密封面，被封闭的气体不能通过环周与气缸之间，便进入了环与环槽的空隙，一方面把环压到环槽端面形成第二密封面，同时，作用在环背的气体压力又大大加强了第一密封面的密封作用（图2-21），气环密封效果一般与气环数量有关，汽油机一般采用2道气环，柴油机一般多采用3道气环。

气环的断面形状很多，最常见的有矩形环、扭曲环、锥面环、梯形环和桶面环（图2-22）。

①矩形环

断面为矩形，其结构简单，制造方便，易于生产，应用最广。但是矩形环随活塞往复运动时，会把气缸壁面上的机油不断送入气缸中。这种现象称为“气环的泵油作用”（图2-23）。

活塞下行时，由于环与气缸壁的摩擦阻力及环的惯性，环被压靠在环槽的上端面上，气缸壁面上的油被刮入下边隙和内边隙；活塞上行时，环又被压靠在环槽的下端面。结果第一道环背隙里的机油就进入燃烧室，窜入燃烧室的机油，会在燃烧室内形成积炭，造成机油的消耗量增加，另外上窜的机油也可能在环槽内形成积炭，使环在环槽内卡死而失去密封作用，划伤气缸壁，甚至使环折断，可见泵油作用是很有害的，必须设法消除。为了消除或减少有害的泵油作用，除了在气环的下面装有油环外，广泛采用了非矩形断面的扭曲环。

②扭曲环是在矩形环的内圆上边缘或外圆下边缘切去一部分，使断面呈不对称形状，在环的内圆部分切槽或倒角的称内切环，在环的外圆部分切槽或倒角的称外切环。装入气缸后，由于断面不对称，产生不平衡力的作用，使活塞环发生扭曲变形。活塞上行时，扭曲环在残余油膜上浮，可以减小摩擦，减小磨损。活塞下行时，则有刮油效果，避免机油烧掉。

同时，由于扭曲环在环槽中上、下跳动的行程缩短，可以减轻“泵油”的副作用。目前被广泛地应用于第2道活塞环槽上，安装时必须注意断面形状和方向，内切口朝上，外切口朝下，不能装反。

③锥面环

断面呈锥形，外圆工作面上加工一个很小的锥面(0.5°～1.5°)，减小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。活塞下行时，便于刮油；活塞上行时，由于锥面的“油楔”作用，能在油膜上“飘浮”过去，减小磨损，安装时，不能装反，否则会引起机油上窜。

④梯形环

断面呈梯形，工作时，梯形环在压缩行程和作功行程随着活塞受侧压力的方向不同而不断地改变位置，这样会把沉积在环槽中的积炭挤出去，避免了环被粘在环槽中而折断。可以延长环的使用寿命。但是主要缺点是加工困难，精度要求高。

⑤桶面环

桶面环的外圆为凸圆弧形，是近年来兴起的一种新型结构。当桶面环上下运动时。均能与气缸壁形成楔形空间，使机油容易进入摩擦面，减小磨损。由于它与气缸呈圆弧接触，故对气缸表面的适应性和对活塞偏摆的适应性均较好，有利于密封，但凸圆弧表面加工较困难。

(2) 油环

油环有普通油环和组合油环两种（图2-24）。

①普通油环

普通油环又叫整体式油环。环的外圆柱面中间加工有凹槽，槽中钻有小孔或开切槽，当活塞向下运动时，将缸壁上多余的机油刮下，通过小孔或切槽流回曲轴箱；当活塞上行时，刮下的机油仍通过回油孔流回曲轴箱。有些普通环还在其外侧上边制有倒角，使环在随活塞上行时形成油楔，可起均布润滑油的作用，下行刮油能力强，减少了润滑油的上窜（图2-25）。

②组合式油环

补图所示的组合环由上下两片侧轨环与中间的扩胀器组成，侧轨环用镀铬钢片制成，扩胀器的周边比气缸内圆周略大一些，可装侧轨环紧紧压向气缸壁。这种油环的接触压力高，对气缸壁面适应性好，而且回油通路大，重量小，刮油效果明显。图2-3-16所示的组合环由三个刮油钢片和两个弹性衬环组成，它具有上述组合环的优点。近年来汽车发动机上越来越多地采用了组合式油环。它的缺点主要是制造成本高。

3. 活塞销（图2-26）

活塞销的功用是连接活塞和连杆小头，并把活塞承受的气体压力传给连杆。

活塞销在高温下周期地承受很大的冲击载荷，其本身又作摆转运动，而且处于润滑条件很差的情况下工作，因此，要求活塞销具有足够的强度和刚度，表面韧性好，耐磨性好，重量轻。所以活塞销一般都做成空心圆柱体，采用低碳钢和低碳合金钢制成，外表面经渗碳淬火处理以提高硬度，精加工后进行磨光，有较高的尺寸精度和表面光洁度。

活塞销的内孔有三种形状：a 圆柱形；b 两段截锥与一段圆柱组合；c两段截锥形。

圆柱形孔结构简单，加工容易，但从受力角度分析，中间部分应力最大，两端较小，所以这种结构质量较大，往复惯性力大；为了减小质量，减小往复惯性力，活塞销做成两段截锥形孔，接近等强度梁，但孔的加工较复杂；组合形孔的结构介于二者之间。

活塞销与活塞销座孔及连杆小头衬套孔的连接配合有两种方式（图2-27）：“全浮式”安装和“半浮式”安装。“全浮式”安装，当发动机工作时，活塞销、连杆小头和活塞销座都有相对运动，这样，活塞销能在连杆衬套和活塞销座中自由摆动，使磨损均匀。为了防止全浮式活塞销轴向窜动刮伤气缸壁，在活塞销两端装有档圈，进行轴向定位。由于活塞是铝活塞，而活塞销采用钢材料，铝比钢热膨胀量大。为了保证高温工作时活塞销与活塞销座孔为

过渡配合。装配时，先把铝活塞加热到一定程度，然后再把活塞销装入，这种安装方式应用较广泛。“半浮式”安装的特点是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，而和连杆小头没有相对运动。活塞销不会作轴向窜动，不需要锁片。小轿车上应用较多。

4. 连杆（图2-28）

连杆的功用是连接活塞与曲轴。连杆小头通过活塞销与活塞相连，连杆大头与曲轴的连杆轴颈相连。并把活塞承受的气体压力传给曲轴，使得活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动。

连杆工作时，承受活塞顶部气体压力和惯性力的作用，而这些力的大小和方向都是周期性变化的。因此，连杆受到的是压缩、拉伸和弯曲等交变载荷。这就要求连杆强度高，刚度大，重量轻。连杆一般都采用中碳钢或合金钢经模锻或辊锻而成，然后经机加工和热处理，连杆分为三个部分：即连杆小头1，连杆杆身2和连杆大头3(包括连杆盖)。连杆小头与活塞销相连。对全浮式活塞销，由于工作时小头孔与活塞销之间有相对运动，所以常常在连杆小头孔中压入减磨的青铜衬套。为了润滑活塞销与衬套，在小头和衬套上铣有油槽或钻有油孔以收集发动机运转时飞溅上来的润滑油并用以润滑。有的发动机连杆小头采用压力润滑，在连杆杆身内钻有纵向的压力油通道。采用半浮式活塞销是与连杆小头紧配合的，所以小头孔内不需要衬套，也不需要润滑。

连杆杆身通常做成“I”字形断面，抗弯强度好，重量轻，大圆弧过渡，且上小下大，采用压力法润滑的连杆，杆身中部都制有连通大、小头的油道。

连杆大头与曲轴的连杆轴颈相连，大头有整体式和分开式两种。一般都采用分开式，分开式又分为平分和斜分两种。

平分??切分面与连杆杆身轴线垂直（图2-29），汽油机多采用这种连杆。因为，一般汽油机连杆大头的横向尺寸都小于气缸直径，可以方便地通过气缸进行拆装，故常采用平切口连杆。

斜分??切分面与连杆杆身轴线成30～60°夹角。柴油机多采用这种连杆。因为，柴油机压缩比大，受力较大，曲轴的连杆轴颈较粗，相应的连杆大头尺寸往往超过了气缸直径，为了使连杆大头能通过气缸，便于拆装，一般都采用斜切口，最常见的是45°夹角。

把连杆大头分开可取下的部分叫连杆盖，连杆与连杆盖配对加工，加工后，在它们同一侧打上配对记号，安装时不得互相调换或变更方向。为此，在结构上采取了定位措施。平切口连杆盖与连杆的定位多采用连杆螺栓定位，利用连杆螺栓中部精加工的圆柱凸台或光圆柱部分与经过精加工的螺栓孔来保证的。斜切口连杆常用的定位方法有锯齿定位、圆销定位、套筒定位和止口定位。

连杆盖和连杆大头用连杆螺栓连在一起，连杆螺栓在工作中承受很大的冲击力，若折断或松脱，将造成严重事故。为此，连杆螺栓都采用优质合金钢，并精加工和热处理特制而成。安装连杆盖拧紧连杆螺栓螺母时，要用扭力板手分2～3次交替均匀地拧紧到规定的扭矩，拧紧后还应可靠的锁紧。连杆螺栓损坏后绝不能用其它螺栓来代替。

连杆轴瓦（图2-30）??为了减小摩擦阻力和曲轴连杆轴颈的磨损，连杆大头孔内装有瓦片式滑动轴承，简称连杆轴瓦。轴瓦分上、下两个半片，目前多采用薄壁钢背轴瓦，在其内表面浇铸有耐磨合金层。耐磨合金层具有质软，容易保持油膜，磨合性好，摩擦阻力小，不易磨损等特点。耐磨合金常采用的有巴氏合金，铜铝合金，高锡铝合金。连杆轴瓦的背面有很高的光洁度。半个轴瓦在自由状态下不是半圆形，当它们装入连杆大头孔内时，又有过盈，故能均匀地紧贴在大头孔壁上，具有很好的承受载荷和导热的能力，并可以提高工作可靠性和延长使用寿命。

连杆轴瓦上制有定位凸键，供安装时嵌入连杆大头和连杆盖的定位槽中，以防轴瓦前后

移动或转动，有的轴瓦上还制有油孔，安装时应与连杆上相应的油孔对齐。

V型发动机左右两侧对应两个气缸的连杆是装在曲轴的一个连杆轴颈上的，称为叉形连杆。（图2-31）

四、曲轴飞轮组（图2-32）

曲轴飞轮组主要由曲轴、飞轮和一些附件组成。

1. 曲轴（图2-33）

曲轴是发动机最重要的机件之一。它与连杆配合将作用在活塞上的气体压力变为旋转的动力，传给底盘的传动机构。同时，驱动配气机构和其它辅助装置，如风扇、水泵、发电机等。

工作时，曲轴承受气体压力，惯性力及惯性力矩的作用，受力大而且受力复杂，并且承受交变负荷的冲击作用。同时，曲轴又是高速旋转件，因此，要求曲轴具有足够的刚度和强度，具有良好的承受冲击载荷的能力，耐磨损且润滑良好。

曲轴一般用中碳钢或中碳合金钢模锻而成。为提高耐磨性和耐疲劳强度，轴颈表面经高频淬火或氮化处理，并经精磨加工，以达到较高的表面硬度和表面粗糙度的要求。

曲轴一般由主轴颈，连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端等组成。一个主轴颈、一个连杆轴颈和一个曲柄组成了一个曲拐，曲轴的曲拐数目等于气缸数(直列式发动机)；V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。

主轴颈是曲轴的支承部分，通过主轴承支承在曲轴箱的主轴承座中。主轴承的数目不仅与发动机气缸数目有关，还取决于曲轴的支承方式。曲轴的支承方式一般有两种（图2-34），一种是全支承曲轴，另一种是非全支承曲轴。

全支承曲轴：曲轴的主轴颈数比气缸数目多一个，即每一个连杆轴颈两边都有一个主轴颈。如六缸发动机全支承曲轴有七个主轴颈。四缸发动机全支承曲轴有五个主轴颈。这种支承，曲轴的强度和刚度都比较好，并且减轻了主轴承载荷，减小了磨损。柴油机和大部分汽油机多采用这种形式。

非全支承曲轴：曲轴的主轴颈数比气缸数目少或与气缸数目相等。这种支承方式叫非全支承曲轴，虽然这种支承的主轴承载荷较大，但缩短了曲轴的总长度，使发动机的总体长度有所减小。有些汽油机，承受载荷较小可以采用这种曲轴型式。

曲轴的连杆轴颈是曲轴与连杆的连接部分，通过曲柄与主轴颈相连，在连接处用圆弧过渡，以减少应力集中。直列发动机的连杆轴颈数目和气缸数相等。V型发动机的连杆轴颈数等于气缸数的一半。

曲柄是主轴颈和连杆轴颈的连接部分，断面为椭圆形，为了平衡惯性力，曲柄处铸有(或紧固有)平衡重块。平衡重块用来平衡发动机不平衡的离心力矩，有时还用来平衡一部分往复惯性力，从而使曲轴旋转平稳。

曲轴前端装有正时齿轮，驱动风扇和水泵的皮带轮以及起动爪等。为了防止机油沿曲轴轴颈外漏，在曲轴前端装有一个甩油盘，在齿轮室盖上装有油封。曲轴的后端用来安装飞轮，在后轴颈与飞轮凸缘之间制成档油凸缘与回油螺纹，以阻止机油向后窜漏。

曲轴的形状和曲拐相对位置(即曲拐的布置)取决于气缸数、气缸排列和发动机的发火顺序。安排多缸发动机的发火顺序应注意使连续作功的两缸相距尽可能远，以减轻主轴承的载荷，同时避免可能发生的进气重叠现象。作功间隔应力求均匀，也就是说发动机在完成一个工作循环的曲轴转角内，每个气缸都应发火作功一次，而且各缸发火的间隔时间以曲轴转角表示，称为发火间隔角。四行程发动机完成一个工作循环曲轴转两圈，其转角为720°，在曲轴转角720°内发动机的每个气缸应该点火作功一次。且点火间隔角是均匀的，因此四行程发动机的点火间隔角为720°/i，(i为气缸数目)，即曲轴每转720°/i，就应有一缸作功，以保证发动机运转平稳。

(1) 四缸四行程发动机的发火顺序和曲拐布置（图2-35）：四缸四行程发动机的发火间隔角为720°/4＝180°，曲轴每转半圈(180°)作功一次，四个缸的作功行程是交替进行的，并在720°内完成，因此，可使曲轴获得均匀的转速，工作平稳柔和。对于每一个气缸来说，其工作过程和单缸机的工作过程完全相同，只不过是要求它按照一定的顺序工作，即为发动机的工作顺序，也叫作发动机的发火顺序。可见，多缸发动机的工作顺序(发火顺序)就是各缸完成同名行程的次序。四缸发动机四个曲拐布置在同一平面内。1，4缸在上，2，3缸在下，互相错开180°，其发火顺序的排列只有两种可能，即为1-3-4-2或为1-2-4-3，两种工作顺序的发动机工作循环表分别见表2-1和表2-2。

表2-1 发火顺序为1-3-4-2工作循环表

表2-2 发火顺序为1-2-4-3工作循环表

(2) 四行程直列六缸发动机的发火顺序和曲拐布置（图2-36）：四行程直列六缸发动机发火间隔角为720°/6=120°，六个曲拐分别布置在三个平面内，一种发火顺序是1-5-3-6-2-4，国产汽车的六缸直列发动机都用这种，其工作循环表见表2-3。另一种发火顺序是1-4-2-6-3-5。

表2-3 发火顺序为1-5-3-6-2-4发动机工作循环表

°/8=90°，V型发动机左右两列中对应的一对连杆共用一个曲拐，所以V型八缸发动机只有四个曲拐（图2-37）。曲拐布置可以与四缸发动机相同，四个曲拐布置在同一平面内，也可以布置在两个互相错开90°的平面内，使发动机得到更好地平衡。发火顺序为1-8-4-3-6-5-7-2。其工作循环表见表2-4。

表2-4 发火顺序为1-8-4-3-6-5-7-2 V型八缸四行程发动机循环表

2. 飞轮（图2-38）

飞轮的主要功用是用来贮存作功行程的能量，用于克服进气、压缩和排气行程的阻力和其它阻力，使曲轴能均匀地旋转。飞轮外缘压有的齿圈与起动电机的驱动齿轮啮合，供起动发动机用；汽车离合器也装在飞轮上，利用飞轮后端面作为驱动件的摩擦面，用来对外传递动力。

飞轮是高速旋转件，因此，要进行精确地平衡校准，平衡性能要好，达到静平衡和动平衡。飞轮是一个很重的铸铁圆盘，用螺栓固定在曲轴后端的接盘上，具有很大的转动惯量。飞轮轮缘上镶有齿圈，齿圈与飞轮紧配合，有一定的过盈量。

在飞轮轮缘上作有记号(刻线或销孔)供找压缩上止点用(四缸发动机为1缸或4缸压缩上止点；六缸发动机为1缸或6缸压缩上止点)。当飞轮上的记号与外壳上的记号对正时，正好是压缩上止点。奥迪100飞轮上有－“0”标记。

飞轮与曲轴在制造时一起进行过动平衡实验，在拆装时为了不破坏它们之间的平衡关系，飞轮与曲轴之间应有严格不变的相对位置。通常用定位销和不对称布置的螺栓来定位。

3. 曲轴扭转减振器

曲轴是一种扭转弹性系统，其本身具有一定的自振频率。在发动机工作过程中，经连杆传给连杆轴颈的作用力的大小和方向都是周期性变化的，所以曲轴各个曲拐的旋转速度也是忽快忽慢呈周期性变化。安装在曲轴后端的飞轮转动惯量最大，可以认为是匀速旋转，由此造成曲轴各曲拐的转动比飞轮时快时慢，这种现象称之为曲轴的扭转振动。当振动强烈时甚至会扭断曲轴。扭转减振器的功用就是吸收曲轴扭转振动的能量，消减扭转振动，避免发生强烈的共振及其引起的严重恶果。一般低速发动机不易达到临界转速。但曲轴刚度小、旋转质量大、缸数多及转速高的发动机，由于自振频率低，强迫振动频率高，容易达到临界转速而发生强烈的共振。因而加装扭转减振器就很有必要。

复习思考题：

1. 曲柄连杆机构由哪些零件组成？其功用是什么？

2. 试述气缸体的三种形式及特点。

3. 汽油机的燃烧室有哪几种？有何特点？

4. 铝合金活塞预先做成椭圆形、锥形或阶梯形，为什么？

5. 什么是矩形环的泵油作用？有什么危害？

6. 什么是发动机的点火顺序？什么是发动机的作功间隔角？

7. 曲轴扭转减振器起什么作用？

实验一机体组与曲柄连杆机构的拆装

实习一机体组与曲柄连杆机构的拆装 一、目的要求 通过对曲柄连杆机构与机体零件的观察，要求学生初步掌握发动机的基本工作原理，熟悉曲柄连杆机构和机体零件的组成、功用、相互联系及结构特点。 二、设备、仪器和工具 1、485或495柴油机一台； 2、汽油机一台； 3、各种类型的曲柄连杆总成或部件和零件； 4、拆装工具一套； 5、相关挂图一套； 三、拆装观察要点 1、进一步熟悉、解剖发动机总体结构，复习四冲程和两冲程发动机工作原理。 2、搞清各零件的名称、功用、结构特点和相互关系。并分析曲柄连杆机构运动的规律和受力情况与典型磨损的关系。注意柴油机与汽油机零件的结构特点。 （1）机体、缸套、缸盖、缸垫、曲轴箱等零件的总体布置，不同型号与缸鼓的发动机上同名零件结构的特点与差异。 （2）常用燃烧室的结构特点。 （3）活塞连杆组的组成、功用、型式和结构特点。 （4）活塞与活塞销：气缸的配合、活塞销、连杆小头、活塞销座之间的固定方位。 （5）不同型号发动机活塞环的类型、数量和断面形状。 （6）单缸与多缸曲轴的结构特点，各部分的作用和平衡的实现，轴向移动及限制方法、曲轴减振器的作用及安装位置。 （7）轴承的结构特点、定位方法和固紧的要求。 （8）曲轴与飞轮的连接方法、飞轮上各记号的意义、曲轴与其轴瓦的配合。 （9）曲轴箱通气孔的作用、位置和构造。 （10）不同机体结构型式的特点：缸套安装要求 3、了解拆装曲柄连杆机构的要求 （1）缸盖螺栓的松紧次序。 （2）哪些零件不可互换。 （3）安装活塞销的方法和要求。 （4）轴承螺栓拧紧的要求。 （5）活塞环的安装方法、位置及环槽的配合要求。 四、拆装方法及步骤 活塞连杆组拆装操作步骤及工作要点 1、活塞连杆组的拆卸 （1）转动曲轴将准备拆卸的连杆对应的活塞转到下止点。见图1-42. （2）拆卸连杆螺母，取下连杆轴承盖，并按顺序放好。见图1-43. （3）用橡胶锤或手锤木柄推出活塞连杆组（应事先刮去气缸上的台阶，以免损坏活塞环），注意不要硬撬、硬敲，以免损伤气缸。见图1-44. （4）取出活塞连杆组后，应将连杆轴承盖、螺栓、螺母按原位装回，并注意连杆的装配标记。标记应朝向皮带盘，活塞、连杆和连杆轴承盖上打上对应缸号。

曲柄连杆机构

教学过程 （引入新课：） 在前面我们学到发动机总体构造，其中讲到了发动机的组成（两大机构、五大系），首当其冲就是曲柄连杆机构，可见它是构成发动机重要的部件之一。本次课主要学习的内容是曲柄连杆机构的功用、组成和工作原理。 （讲授新课） 一、功用、组成和工作原理 功用：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；还有一部分用以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。

曲柄连杆机构的主要零部件以及相互连接关系如图21所示。 二、工作条件与受力分析 在发动机工作时，气缸内最高温度可达2 500K以上，最高压力可达5MPa－9MPa，现代发动机最高转速可达4 000r／min－ 6 000r／min，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。 由于曲柄连杆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磨擦力等。 1、气体作用力 在工作循环中，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。活塞所受的总压力对活塞销上可分解为F Pl和F P2；F Pl l通过活塞销传给连杆，并通过连杆作用在曲轴上。对曲轴F Pl还可分解为两个分力R和S；分力R使曲轴压向主轴颈；分力S垂直于曲柄，对曲轴产生力矩T，驱动曲轴旋转。F P2把活塞压向气缸壁，形成活塞与缸壁间的侧压力，有使机体翻倒的趋势，故机体下部的两侧应支撑在车架上。 在压缩行程中，气体压力是阻碍活塞向上运动的阻力。这时作用在活塞顶上的气体压力也可分解。分力S′对曲轴形成一个旋转阻力矩T′，企图阻止曲轴旋转。 由上述分析可知，作功行程中气体压力越大，发动机动力也越大。但气体压力又是造成机件磨损和损坏的主要因素。如活塞与活塞销、活塞销与连杆衬套、连杆轴承与连杆轴颈、主轴承与主轴预等在气体压力作用下互相压紧，在运动中产生磨损；另外，气体压力还会使活塞紧压在气缸壁上，从而加剧活塞、活塞环和气缸壁的磨损。 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，将产生往复惯性力。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。 当活塞从上止点向下止点运动时，其速度变化规律是：从零开始，逐渐增大，临近中间达最大值，然后又逐渐减小至零。 由于往复惯性力和气体压力都可以认为作用于气缸中心，只是上、下方向有时不同，因此惯性力分解后引起各传动机件的受力情况和气体压力相同。但惯性力不作用于气缸盖，它在单缸发动机内部是不平衡的，会引起发动机上下振动，多缸发动机的惯性力可能在各缸之间相互平衡，引起振动的倾向大为减小。 连杆轴颈和连杆大头在绕曲轴轴线旋转时，将产生离心力，其方向沿曲柄向外。加剧了发动机的上下振动。而水平方向上的分力则使发动机产生水平方向的振动。另外，离心力使连杆大头的轴承和轴颈、曲轴主轴承和轴颈受到又一附加载荷，增加了它们的变形和磨损。 3、摩擦力 曲柄连杆机构中互相接触的表面作相对运动时都存在摩擦力，其大小与正压力和摩擦系数成正比，其方向总是与相对运动的方向相反。摩擦力的存在是造成配合表面磨损的根

曲柄连杆机构习题及其答案(学习资料)

曲柄连杆机构 一、填空题 1．曲柄连杆机构主要由机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组。活塞连杆组由（活塞）、（活塞环）、（活塞销）、（连杆）等组成。 2．活塞环包括（气环）、（油环）两种。 3．在安装气环时，各个气环的切口应该（相互交错），构成迷宫式封气装置，以对气缸中的高压燃气进行有效密封。 4．油环分为（普通油环）和组合油环两种，组合油环一般由（上下刮油片）和（胀簧）组成。5．在安装扭曲环时，应将其内圈切槽向（上），外圈切槽向（下），不能装反。 6．活塞销与活塞销座孔及连杆小头衬套孔的配合，一般都采用（全浮式）配合。 7．连杆由（连杆小头）、（杆身）和（连杆大头）三部分组成。 8．曲轴的曲拐数取决于发动机的（气缸数目）和（排列方式）。 9．曲轴按支承型式的不同分为（全支承曲轴）和（非全支承曲轴）；按加工方法的不同分为（整体式）和（组合式）。 10．曲轴前端装有驱动配气凸轮轴的（正时齿轮），驱动风扇和水泵的（皮带轮），止推片等，有些中小型发动机的曲轴前端还装有（起动爪），以便必要时用人力转动曲轴。 11．飞轮边缘一侧有指示气缸活塞位于上止点的标志，用以作为调整和检查（点火正时）和（点火间隙）的依据。 二、选择题 1．将气缸盖用螺栓固定在气缸体上，拧紧螺栓时，应采取由中央对称地向四周扩展的顺序分几次拧紧。 2．对于铝合金气缸盖，为了保证它的密封性能，在装配时，必须在（冷状态）状态下拧紧。因为铝膨胀系数大，热起来时可以保证密封的可靠性。铸铁气缸盖可以热状态下拧紧。 3．一般柴油机活塞顶部多采用（凹顶），汽油机活塞顶部多采用（平顶）。 4．为了保证活塞能正常工作，冷态下常将其沿径向做成（B）的椭圆形。 A．长轴在活塞销方向； B．长轴垂直于活塞销方向； C．A、B均可； D．A、B均不可 5．在负荷较高的柴油机上，第一环常采用（梯形环）。 6．直列式发动机的全支承曲轴的主轴径数等于（气缸数加1 ）。 7．按1－2－4－3顺序工作的发动机，当一缸压缩到上止点时，二缸活塞处于（A）行程下止点位置。A．进气 B．压缩 C．作功 D．排气 8．四行程六缸发动机曲轴各曲拐之间的夹角是（A）。A．60° B．90° C．120° D．180 11. 下列说法正确的是（） A、活塞顶的记号用来表示发动机功率 B、活塞顶的记号用来表示发动机转速 C、活塞顶的记号可以用来表示活塞及活塞销的安装和选配要求 D、活塞顶的记号用来表示连杆螺钉拧紧力矩 12. 下列说法正确的是（） A、活塞裙部对活塞在气缸内的往复运动可以起导向作用 B、活塞裙部在做功时起密封作用 C、活塞裙部在做功时起承受气体侧压力作用 D、活塞裙部安装有2~3道活塞环 13.下列说法正确的是（） A、干式气缸套外壁直接比冷却水接触 B、干式气缸套壁厚比湿式气缸套薄

曲柄连杆机构的拆装

曲柄连杆机构得拆装 实训步骤及操作方法： 1、曲柄连杆机构得拆卸 拆卸曲柄连杆机构机件时，应先将发动机外部机件拆卸，如分电器,发电机及V带、水泵、化油器、汽油泵、起动机与机油滤清器等。对于ＡFE电控汽油喷射发动机应拆卸节气门体、怠速稳定阀及燃油分配器等。 然后分解正时齿形带机构.先拆下齿形带护罩,转动曲轴使第一缸活塞处于压缩行程上止点,检查正时记号,凸轮轴正时齿形皮带轮上标记须与气门罩盖平面对齐，最后拆下张紧装置，拆下齿形带。 （1)拆下气缸盖 ①旋出气门罩盖得螺栓取下气门罩盖与档油罩； ②松下张紧轮螺母，取下张紧轮; ③拆下进、排气歧管； ④按要求顺序旋松气缸盖螺栓,并取下气缸盖与气缸盖衬垫；

⑤拆下火花塞 （２)拆下并分解曲轴连杆机构 ①拆下油底壳、机油滤网、浮子与机油泵； ②拆下曲轴带轮； ③拧下曲轴正时齿带轮固定螺栓,取下曲轴正时齿带轮； ④拧下中间轴齿带轮得固定螺栓,取下中间齿带轮；拆卸密封凸缘，取出中间轴; ⑤拆卸前油封与前油封凸缘; ⑥拆卸离合器压盘总成及飞轮总成，为保证其动平衡，应在飞轮与离合器壳上作装配记号; ⑦拆下活塞连杆组件: 拆下活塞连杆组件前,应检查连杆大端得轴向间隙,该车极限间隙值为0、3７mm,大于此值应更换连杆。拆下连杆轴承盖，将活塞连杆组从气缸中抽出. 拆下活塞连杆组后,注意连杆与连杆大头盖与活塞上得记号应与气缸得序号一致,如无记号,则应重新打印. ⑧检查曲轴轴向间隙，极限轴向间隙为0、２5ｍm,超过此值,应更换止推垫圈； ⑨按规定顺序松开主轴承盖螺栓，拆下主轴承盖,取下曲轴; ⑩分解活塞连杆组件。 2、曲柄连杆机构得装配 曲柄连杆机构得装配质量直接关系到发动机得工作性能，因此，装合时须注意下列事项。 ①各零部件应彻底清洗，压缩空气吹干,油道孔保持畅通; ②对于一些配合工作面(如气缸壁、活塞、活塞环、轴颈与轴承、挺杆等），装合前要涂以润滑油； ③对于有位置、方向与平衡要求得机件，必须注意装配记号与平衡记号，确保安装关系正确与动平衡要求，如正时链条、链轮、活塞、飞轮与离合器总成等。 ④螺栓、螺母必须按规定得力矩分次按序拧紧。螺栓、螺母、垫片等应齐全,以满足其完整性与完好性； ⑤使用专用工具。 安装顺序一般与拆卸顺序相反. (1）活塞连杆组得装合 ①将同一缸号得活塞与连杆放在一起，如连杆无缸号标记,应在连杆杆身上打所属缸号标记； ②将活塞顶部得朝前“箭头”标记与连杆杆身上得朝前“浇铸”标记对准； ③将涂有机油得活塞销，用大拇指压入活塞销孔与连杆铜套中,如压不进去，可用热装合法装配； ④活塞销装上后，要保证其与铜套得配合间隙为0、003～0、008ｍm ,经验检验法就是用手晃动活塞销与销孔铜套无间隙感，活塞销垂直向下时又不会从销孔或铜套中滑出。(注意铜套与连杆油孔对正）; ⑤安装活塞销卡环； ⑥用活塞环专用工具安装活塞环，先装油环,再装第二道环，最后装第一道环，环得上下面不能装错，标记“ＴＯＰ”朝活塞顶； ⑦检查活塞环得侧隙、端隙。

曲柄连杆机构机体组 教案

曲柄连杆机构机体组教案 一、教学内容分析 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机体。本次课的内容对汽车专业的学生在今后的学习和实践动手操作中起着重要的作用，只有掌握了发动机机体各组件的结构、作用和工作过程，才能继续深入学习与发动机有关的后续知识。 二、三维目标： 知识与技能： 1、掌握曲柄连杆机构的组成和作用； 2、掌握机体组的组成和作用； 3、掌握机体的结构形式主要有哪些。 过程与方法： 通过本次机体组这节课的学习，同学们将了解机体组各组成部件的结构形式及作用。由于同学们刚开始接触发动机，对发动机各个组成部件的相关知识还较生疏，所以，在讲解机体组这部分内容的时候以多媒体的方式来进行教学，通过课件上的图片或者视频的展示，以加强学生对发动机机体组知识的理解。 情感态度与价值观： 通过任务驱动和教师的引导，让学生自主探究学习和小组协作学习，在完成一个个具体的任务过程中机体组的组成和各零部件的作用，从而培养学生独立分析问题、解决问题的能力、举一反三的能力。 三、教学重难点 1、教学重点：曲柄连杆机构的组成和作用； 机体组的组成和作用； 机体组各零部件的作用。 2、教学难点：汽缸体的结构形式； 机体内各种结构形式的燃烧室结构。 四、教学方法：讲授法、讨论法、多媒体演示法 五、课时安排：1课时 六、教学过程： 复习旧课：回顾发动机总体构造内容，用提问的方式检验学生的掌握程度。 设计意图：1）通过提问，可以让同学们集中注意力； 2）通过提问，让学生回顾发动机总体构造知识，将有利于学生对发动机机体组这部分内容的学习。 引入新课：在本课教学开始，利用上个环节的提问内容来引出本次课将学的内容，并提醒学生本次课内容的重点。 一、观看曲柄连杆机构相关视频 学生带着问题观看相关视频，问题如下： 1、发动机曲柄连杆机构有哪几部分组成？ 2、发动机曲柄连杆机构的作用是什么呢？ 二、小组讨论：

(完整版)曲柄连杆机构习题及其答案(可编辑修改word版)

曲柄连杆机构 一、填空题 1.曲柄连杆机构主要由机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组。活塞连杆组由（活塞）、（活塞环）、（活塞销）、（连杆）等组成。 2.活塞环包括（气环）、（油环）两种。 3.在安装气环时，各个气环的切口应该（相互交错），构成迷宫式封气装置，以对气缸中的高 压燃气进行有效密封。 4.油环分为（普通油环）和组合油环两种，组合油环一般由（上下刮油片）和（胀簧）组成。 5.在安装扭曲环时，应将其内圈切槽向（上），外圈切槽向（下），不能装反。 6.活塞销与活塞销座孔及连杆小头衬套孔的配合，一般都采用（全浮式）配合。 7.连杆由（连杆小头）、（杆身）和（连杆大头）三部分组成。 8.曲轴的曲拐数取决于发动机的（气缸数目）和（排列方式）。 9.曲轴按支承型式的不同分为（全支承曲轴）和（非全支承曲轴）；按加工方法的不同分为 （整体式）和（组合式）。 10.曲轴前端装有驱动配气凸轮轴的（正时齿轮），驱动风扇和水泵的（皮带轮），止推片等， 有些中小型发动机的曲轴前端还装有（起动爪），以便必要时用人力转动曲轴。 11.飞轮边缘一侧有指示气缸活塞位于上止点的标志，用以作为调整和检查（点火正时）和 （点火间隙）的依据。 二、选择题 1.将气缸盖用螺栓固定在气缸体上，拧紧螺栓时，应采取由中央对称地向四周扩展的顺序分几 次拧紧。 2.对于铝合金气缸盖，为了保证它的密封性能，在装配时，必须在（冷状态）状态下拧紧。因 为铝膨胀系数大，热起来时可以保证密封的可靠性。铸铁气缸盖可以热状态下拧紧。 3.一般柴油机活塞顶部多采用（凹顶），汽油机活塞顶部多采用（平顶）。 4.为了保证活塞能正常工作，冷态下常将其沿径向做成（B）的椭圆形。 A．长轴在活塞销方向； B．长轴垂直于活塞销方向； C．A、B 均可； D．A、B 均不可 5.在负荷较高的柴油机上，第一环常采用（梯形环）。 6.直列式发动机的全支承曲轴的主轴径数等于（气缸数加 1 ）。 7.按1－2－4－3 顺序工作的发动机，当一缸压缩到上止点时，二缸活塞处于（A）行程下止点 位置。A．进气B．压缩C．作功D．排气 8.四行程六缸发动机曲轴各曲拐之间的夹角是（A）。A．60°B．90°C．120° D．180 11.下列说法正确的是（） A、活塞顶的记号用来表示发动机功率 B、活塞顶的记号用来表示发动机转速 C、活塞顶的记号可以用来表示活塞及活塞销的安装和选配要求 D、活塞顶的记号用来表示连杆螺钉拧紧力矩 12.下列说法正确的是（） A、活塞裙部对活塞在气缸内的往复运动可以起导向作用 B、活塞裙部在做功时起密封作用 C、活塞裙部在做功时起承受气体侧压力作用 D、活塞裙部安装有2~3 道活塞环 13.下列说法正确的是（） A、干式气缸套外壁直接比冷却水接触 B、干式气缸套壁厚比湿式气缸套薄

曲柄连杆机构的拆装

曲柄连杆机构的拆装 实训步骤及操作方法： 1、曲柄连杆机构的拆卸 拆卸曲柄连杆机构机件时，应先将发动机外部机件拆卸，如分电器，发电机

及V带、水泵、化油器、汽油泵、起动机和机油滤清器等。对于AFE电控汽油喷射发动机应拆卸节气门体、怠速稳定阀及燃油分配器等。 然后分解正时齿形带机构。先拆下齿形带护罩，转动曲轴使第一缸活塞处于压缩行程上止点，检查正时记号，凸轮轴正时齿形皮带轮上标记须与气门罩盖平面对齐，最后拆下张紧装置，拆下齿形带。 （1）拆下气缸盖 ①旋出气门罩盖的螺栓取下气门罩盖和档油罩； ②松下张紧轮螺母，取下张紧轮； ③拆下进、排气歧管； ④按要求顺序旋松气缸盖螺栓，并取下气缸盖和气缸盖衬垫； ⑤拆下火花塞 （2）拆下并分解曲轴连杆机构 ①拆下油底壳、机油滤网、浮子和机油泵； ②拆下曲轴带轮； ③拧下曲轴正时齿带轮固定螺栓，取下曲轴正时齿带轮； ④拧下中间轴齿带轮的固定螺栓，取下中间齿带轮；拆卸密封凸缘，取出中间轴； ⑤拆卸前油封和前油封凸缘； ⑥拆卸离合器压盘总成及飞轮总成，为保证其动平衡，应在飞轮与离合器壳上作装配记号； ⑦拆下活塞连杆组件： 拆下活塞连杆组件前，应检查连杆大端的轴向间隙，该车极限间隙值为0.37mm，大于此值应更换连杆。拆下连杆轴承盖，将活塞连杆组从气缸中抽出。 拆下活塞连杆组后，注意连杆与连杆大头盖和活塞上的记号应与气缸的序号一致，如无记号，则应重新打印。 ⑧检查曲轴轴向间隙，极限轴向间隙为0.25mm，超过此值，应更换止推垫圈； ⑨按规定顺序松开主轴承盖螺栓，拆下主轴承盖，取下曲轴； ⑩分解活塞连杆组件。 2、曲柄连杆机构的装配 曲柄连杆机构的装配质量直接关系到发动机的工作性能，因此，装合时须注意下列事项。 ①各零部件应彻底清洗，压缩空气吹干，油道孔保持畅通； ②对于一些配合工作面（如气缸壁、活塞、活塞环、轴颈和轴承、挺杆等），装合前要涂以润滑油； ③对于有位置、方向和平衡要求的机件，必须注意装配记号和平衡记号，确保安装关系正确和动平衡要求，如正时链条、链轮、活塞、飞轮和离合器总成等。 ④螺栓、螺母必须按规定的力矩分次按序拧紧。螺栓、螺母、垫片等应齐全，以满足其完整性和完好性； ⑤使用专用工具。 安装顺序一般和拆卸顺序相反。 （1）活塞连杆组的装合 ①将同一缸号的活塞和连杆放在一起，如连杆无缸号标记，应在连杆杆身上

第二章曲柄连杆机构

第二章曲柄连杆机构 学习目标: 通过本章得学习,您应该能够解答如下几个问题: 1、曲柄连杆机构有哪些零件组成？其功用就是什么？ 2、汽油机得燃烧室有那几种？有何特点？ 3、试述气缸体得三种形式及特点。 4、铝合金活塞预先做成椭圆形、锥形或阶梯形,为什么？ 5、什么就是矩形环得泵油作用？有什么危害？ 6、什么就是发动机得点火顺序？什么就是发动机得作功间隔角？ 7、曲轴扭转减振器起什么作用？ 学习内容: 一、概述 二、机体组 三、活塞连杆组——活塞 四、活塞连杆组——活塞环 五、活塞连杆组——活塞销 六、活塞连杆组——连杆 七、曲轴飞轮组 第一节概述 功用:曲柄连杆机构就是内燃机实现工作循环,完成能量转换得传动机构,用来传递力与改变运动方式。工作中,曲柄连杆机构在作功行程中把活塞得往复运动转变成曲轴得旋转运动,对外输出动力,而在其她三个行程中,即进气、压缩、排气行程中又把曲轴得旋转运动转变成活塞得往复直线运动。总得来说曲柄连杆机构就是发动机借以产生并传递动力得机构。通过它把燃料燃烧后发出得热能转变为机械能。 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,曲轴得旋转速度又很高,活塞往复运动得线速度相当大,同时与可燃混合气与燃烧废气接触,曲柄连杆机构还受到化学腐蚀作

用,并且润滑困难。可见,曲柄连杆机构得工作条件相当恶劣,它要承受高温、高压、高速与化学腐蚀作用。 组成:曲柄连杆机构得主要零件可以分为三组,机体组、活塞连杆组与曲轴飞轮组。 机体就是构成发动机得骨架,就是发动机各机构与各系统得安装基础,其内、外安装着发动机得所有主要零件与附件,承受各种载荷。因此,机体必须要有足够得强度与刚度。机体组主要由气缸体、曲轴箱、气缸盖与气缸垫等零件组成。 1、气缸体 水冷发动机得气缸体与上曲轴箱常铸成一体,称为气缸体—— 曲轴箱,也可称为气缸体。气缸体一般用灰铸铁铸成,气缸体上部得 圆柱形空腔称为气缸,下半部为支承曲轴得曲轴箱,其内腔为曲轴 运动得空间。在气缸体内部铸有许多加强筋,冷却水套与润滑油道 等。 气缸体应具有足够得强度与刚度,根据气缸体与油底壳安装平 面得位置不同,通常把气缸体分为以下三种形式。 (1) 一般式气缸体其特点就是油底壳安装平面与曲轴旋转中心在 同一高度。这种气缸体得优点就是机体高度小,重量轻,结构紧凑,便于加工,曲轴拆装方便;但其缺点就是刚度与强度较差 (2) 龙门式气缸体其特点就是油底壳安装平面低于曲轴得旋转中心。它得优点就是强度与刚度都好,能承受较大得机械负荷;但其缺点就是工艺性较差,结构笨重,加工较困难。 (3) 隧道式气缸体这种形式得气缸体曲轴得主轴承孔为整体式,采用滚动轴承,主轴承孔较大,曲轴从气缸体后部装入。其优点就是结构紧凑、刚度与强度好,但其缺点就是加工精度要求高,工艺性较差,曲轴拆装不方便。 为了能够使气缸内表面在高温下正常工作,必须对气缸与气缸盖进行适当地冷却。冷却方法有两种,一种就是水冷,另一种就是风冷。水冷发动机得气缸周围与气缸盖中都加工有冷却水套,并且气缸体与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,对气缸与气缸盖起冷却作用。 现代汽车上基本都采用水冷多缸发动机,对于多缸发动机,气缸得排列形式决定了发动机外型尺寸与结构特点,对发动机机体得刚度与强度也有影响,并关系到汽车得总体布置。按照气缸得排列方式不同,气缸体还可以分成单列式,V型与对置式三种。

第二章机体零件与曲柄连杆机构

第二章机体零件与曲柄连杆机构 一、概述 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。 二、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 主要由气缸体、曲轴箱、气缸盖和气缸垫等零件组成。 1. 气缸体（图2-1） 水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体，称为气缸体 曲轴箱，也可称为气缸 体。气缸体一般用灰铸铁铸成，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。 气缸体应具有足够的强度和刚度，根据气缸体与油底壳安装平面的位置不同，通常把气 缸体分为以下三种形式。（图2-2） (1) 一般式气缸体 其特点是油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度。这种气缸体的优点是机体高度小，重量轻，结构紧凑，便于加工，曲轴拆装方便；但其缺点是刚度和强度较差 (2) 龙门式气缸体 其特点是油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心。它的优点是强度和刚度都好，能承受较 大的机械负荷；但其缺点是工艺性较差，结构笨重，加工较困难。 (3) 隧道式气缸体 这种形式的气缸体曲轴的主轴承孔为整体式，采用滚动轴承，主轴承孔较大，曲轴从气 缸体后部装入。其优点是结构紧凑、刚度和强度好，但其缺点是加工精度要求高，工艺性较差，曲轴拆装不方便。 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（图2-3）。水冷发动机的气缸周围和气缸盖中都加工有冷却水套，并且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。 现代汽车上基本都采用水冷多缸发动机，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。按照气缸的排列方式不同，气缸体还可以分成单列式，V型和对置式三种（图2-4）。 (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、

曲柄连杆机构

p8.2曲柄连杆机构 曲柄两杆机构在做功行程时，将燃料燃烧以后产生的气体压力，经过活塞、连杆转变为曲轴旋转的转矩；然后，利用飞轮的惯性完成进气、压缩、排气3个辅助行程。曲柄连杆机构气缸曲轴箱组、活塞连杆组和曲轴飞轮组3部分组成。 一、气缸体曲轴箱组 1、气缸体和曲轴箱 气缸体和曲轴箱通常铸成一体，统称为气缸体，它是发动机的外壳及装配基础，一般采用优质合金铸铁或铝合金制成，其结构形式有直列型、V型、对置型3种。直列六缸发动机的气缸体。该发动机为直列六缸水冷式汽油发动机。气缸体内呈圆柱形的空间称为气缸，气缸表面称为气缸壁。气缸是气体交换、燃烧的场所，也是活塞运动的轨道。为保证活塞与气缸的密封及减少磨损，气缸壁应具有有效较高的加工精度和较低的表面粗糙度。为了使气缸在工作时的热量得到散发，在气缸体、气缸套机体之间制有能够容纳冷却液的夹层空腔，称为水套。 在气缸体的下部有7道主轴承座，用于安装曲轴飞轮组。气缸体的侧面设有挺杆室，用于安装气门传动机件。气缸体的上平面安装气缸盖，下平面安装机油盘，前端面安装正时齿轮盖，均加有衬垫并用螺栓紧固密封。气缸体的后端面安装飞轮壳。 为了增强缸体的耐磨性，延长气缸体的使用寿命，气缸体内大都镶有气缸套。气缸套分为干式和湿示两种。干式气缸套不与冷却液接触，为防止缸套向下窜动，可在上（下）止口限位。湿式缸套外表面直接与冷却液接触，为防止漏冷却液，缸套下止口处装有1～3个橡胶密封圈。 2、机油盘 机油盘的作用是储存润滑油，故俗称油底壳。它一般采用薄壁钢板冲压而成，内部设有稳油挡板以防止润滑油过分激荡，底部设有放油塞以便更换润滑油。 3、气缸盖 气缸盖的主要作用是封闭气缸上部，并与活塞顶构成燃烧室。气缸盖上有燃烧室、水套、火花塞座孔（柴油发动机有喷油器安装孔）、进排气道、气门座、气门导管座孔等。上部装有摇臂轴总成，用气缸盖罩封闭，结合面间装有密封点垫。汽油发动机气缸盖一般是整体的，但也有例外，如EQ6100—1型发动机就是两个气缸盖。气缸直径较大的柴油发动机采用一缸一盖或二缸一盖，最多不超过三缸一盖，以防止气缸盖变形。 4、气缸垫 气缸垫俗称气缸床，安装在气缸盖与气缸体之间，其作用是密封气缸体与气缸盖的结合平面，以防止漏气、漏冷却液及漏油。气缸垫多采用石棉板材料制成，有些用石棉板两面包 腹有诗书气自华

曲柄连杆机构

第一节曲柄连杆机构 曲柄连杆机构是柴油机的主要运动件，主要包括曲轴和连杆，对于十字头式柴油机还包括十字头组件。曲柄连杆机构的主要作用是将活塞的往复运动转换成回转运动，并输出动力。 一、十字头组件 1．十字头组件的作用及工作条件 十字头组件是船用二冲程十字头式柴油机的特有部件。它的主要作用是将活塞组件和连杆组件连接起来，把活塞的气体力和惯性力传给连杆，承受侧推力并给活塞在气缸中的运动导向。主要包括十字头本体，十字头滑块和十字头轴承（连杆小端轴承）等。如图2-26所示。 十字头组件的工作条件是比较苛刻的。十字头本体和轴承要承受周期性的气体爆发压力；十字头滑块要承受侧推力的作用。特别是十字头头轴承，由于单向受力及连杆只作摆动，不易形成良好的润滑，工作条件更为恶劣。 图2-26十字头的构造 2．十字头的构造 十字头的结构有以下几种类型。根据十字头滑块的结构形式可分为单滑块结构、圆筒形滑块结构和双滑块结构。双滑块结构的正倒车承压面相同，比较安全可靠。导板设在机架的横隔板上(见图2-27)，使连杆摆动平面宽敞，由机器的两侧进行检修工作比较方便，因此应用广泛。单滑块式十字头结构简单，制造与安装容易，以前应用较多，现在已很少采用。圆筒形滑块仅为个别机型使用。 根据十字头与活塞杆的连接方式有两种，一种是活塞杆穿过十字头上的孔用螺帽固定，

另一种是利用活塞杆下部凸缘和螺栓与十字头连接。第一种形式由于活塞杆穿过十字头，连杆小端必须采用分岔形式，使十字头轴承工作可靠性降低，现在已基本不用。而第二种形式由于连杆小端采用全支撑式结构，扩大了轴承的承载面积，改善了轴承的受力状况，使十字头轴承的工作可靠性大大提高。目前MAN B&W和SULZER公司最新生产的柴油机都采用这种结构。 图2-26为MAN B&W公司生产的S-MC-C型柴油机的十字头，它主要由十字头销3和十字头滑块4组成。活塞杆通过四个螺栓固定在十字头销上部的平面上，十字头销连杆小端轴承5支撑，连杆小端轴承盖为中空结构，两侧为十字头滑块，滑块两侧的工作面上都浇有减磨合金，并开设油槽，滑块可沿着固定在机架上两侧的相应导板滑动，并传递侧推力。 3．十字头轴承工作分析和提高可靠性措施 柴油机故障统计表明，十字头轴承是柴油机各种轴承中发生故障最多的轴承。这种轴承之所以易发生故障，是由于它们的工作条件比较差。 图2-27 L35MC/MCE柴油机十字头导板 １、５-螺栓；２-导轨；３、４-垫片；６-十字头销；７-连杆小端轴承；８-托架 十字头轴承的工作特点： (1)轴承的比压大。十字头轴承承受气体力和活塞惯性力的作用，燃烧气体压力很高，而十字头轴承与十字头销又是同处于往复运动中，其尺寸受到较大的限制。 (2)难以形成足够的润滑油膜。连杆小端轴承绕十字头销摆动，十字头式柴油机都是低速机，连杆的摆角和摆动角速度都很小。当活塞处在上下止点位置时，摆动角速度最大，而曲柄销在左右水平位置时，摆动角速度为零。由于摆动角速度时大时小且不断地改变方向，使十字头轴承往往处于边界润滑状态，因此难以形成足够的润滑油膜，摩擦和磨损比较严重。 (3)单向受力。十字头柴油机都是二冲程机，十字头销始终压在轴承下瓦上，不利于滑油的供应和楔形油膜的形成。

第二章曲柄连杆机构.

第二章曲柄连杆机构 学习目标： 通过本章的学习，你应该能够解答如下几个问题： 1、曲柄连杆机构有哪些零件组成？其功用是什么？ 2、汽油机的燃烧室有那几种？有何特点？ 3、试述气缸体的三种形式及特点。 4、铝合金活塞预先做成椭圆形、锥形或阶梯形，为什么？ 5、什么是矩形环的泵油作用？有什么危害？ 6、什么是发动机的点火顺序？什么是发动机的作功间隔角？ 7、曲轴扭转减振器起什么作用？ 学习内容： 一、概述 二、机体组 三、活塞连杆组——活塞 四、活塞连杆组——活塞环 五、活塞连杆组——活塞销 六、活塞连杆组——连杆 七、曲轴飞轮组

第一节概述 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。 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。机体组主要由气缸体、曲轴箱、气缸盖和气缸垫等零件组成。 1. 气缸体 水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体，称为气缸体—— 曲轴箱，也可称为气缸体。气缸体一般用灰铸铁铸成，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。 气缸体应具有足够的强度和刚 度，根据气缸体与油底壳安装平面 的位置不同，通常把气缸体分为以 下三种形式。 (1) 一般式气缸体其特点是油底壳安装平面和曲轴旋转中心在 同一高度。这种气缸体的优点是机体高度小，重量轻，结构紧凑，便于加工，曲轴拆装方便；但其缺点是刚度和强度较差 (2) 龙门式气缸体其特点是油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心。它的优点是强度和刚度都好，能承受较大的机械负荷；但其缺点是工艺性较差，结构笨重，加工较困难。

曲柄连杆机构的组成和作用

1.曲柄连杆机构的组成和作用； 曲柄连杆机构 曲柄连杆机构 曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。 2.活塞组、连杆组和曲轴组的组成、作用及连部件特征、作用和制造材料； 活塞组由活塞、活塞环、活塞销等组成。活塞呈圆柱形，上面装有活塞环，借以在活塞往复运动时密闭气缸。上面的几道活塞环称为气环，用来封闭气缸，防止气缸内的气体漏泄，下面的环称为油环，用来将气缸壁上的多余的润滑油刮下，防止润滑油窜入气缸。活塞销呈圆筒形，它穿入活塞上的销孔和连杆小头中，将活塞和连杆联接起来。连杆大头端分成两半，由连杆螺钉联接起来，它与曲轴的曲柄销相连。连杆工作时，连杆小头端随活塞作往复运动，连杆大头端随曲柄销绕曲轴轴线作旋转运动，连杆大小头间的杆身作复杂的摇摆运动。 曲轴飞轮组主要由曲轴、买办和扭转减振器等组成。 曲轴一般采用优质中碳钢或中碳合金钢等强度、冲击韧性和耐磨性较好的材料模锻而成。 曲轴的作用是将活塞的往复运动转换为旋转运动，并将膨胀行程所作的功，通过安装在曲轴后端上的飞轮传递出去。飞轮能储存能量，使活塞的其他行程能正常工作，并使曲轴旋转均匀。为了平衡惯性力和减轻内燃机的振动，在曲轴的曲柄上还适当装置平衡质量。

组成作用材料 机体组气缸体 内燃机各机构、各系统装配的安装 基体 灰铸铁或铝合金气缸盖密封气缸上部，与活塞、气缸壁共 构燃烧室 灰铸铁或合金铸铁 活塞组活塞 承受气体压力，并通过活塞销传给 连杆驱使曲轴旋转 铸铁、锻钢、铸钢或铝合 金 活塞环 密封，防止漏气和防止机油进入燃 烧室 灰铸铁或铝合金 活塞销 连接活塞和连杆，并将活塞承受的 力传给连杆或相反 低碳钢或低碳合金钢 连杆组连杆将活塞的往复运动转变为曲轴的旋 转运动，并把作用在活塞上的力传 给曲轴以输出功率 优质中碳钢或合金钢 曲轴飞轮组曲轴 承接连杆的上下(往复)运动变成循 环(旋转)运动，同时驱动其它机构工 作 优质中碳钢或中碳合金钢飞轮 将发动机作功行程的部分能量储存 起来，以克服其他行程的阻力，使 曲轴均匀旋转 灰铸铁

曲柄连杆机构的构造与维修教案

曲柄连杆机构的构造与维修教案

第二章曲柄连杆机构的构造与维修 教学目的：掌握曲柄连杆机构的组成、功用、主要零部件的构造及装配连接关系；熟悉曲柄连杆主要部件的检测方法，掌握曲柄连杆机构装配与调整方法。重点和难点：掌握曲柄连杆机构的组成、功用、主要零部件的构造及气门间隙的调整方法。 教学方式：多媒体 教学课时：14学时 教学内容： 2.1 概述 2.1.1 功用与组成 功用:压力能转换为机械能 组成:机体组活塞连杆组曲轴飞轮组 2.1.2 工作条件与受力分析 条件:高温高压高速化学腐蚀 受力:气体压力、惯性力、离心力、摩擦力、热应力。 产生：压缩拉伸弯曲扭转离心磨擦等 2.2 机体组 2.2.1 气缸体 1、气缸体的功用 安装、固定气缸套及其他机构的基础。 2、气缸体的型式

整体式和分体式 水冷式和风冷式 整体式一般为水冷式，分体则为风冷式 3、整体式气缸体类型：平分式、龙门式、隧道式 4、气缸体的受力特点及材料 特点：各种受力、热负荷、润滑条件差 材料：优质合金铸铁、铸铝合金 5、曲轴箱的密封 2.2.2 气缸与气缸套 1、气缸与气缸套的功用 燃料燃烧实现能量转换的场所 活塞运动的轨迹 2、气缸的形式 结合方式：整体式、单铸式 冷却方式：风冷式、水冷式（干式和湿式） 4、气缸的排列 单列（直列）式、V形式、对置式 5、气缸套的定位 ㈠干式缸套：不与冷却水接触，壁厚：1-3mm。 ㈡湿式缸套：与冷却水接触，壁厚：5-9mm。 湿式缸套有：上支承定位带，下支承密封带，上与气缸套座紧配合。 优点与缺点 2.2.3 气缸盖 1、气缸盖的主要功用 封闭气缸上部，并与活塞顶和气缸壁一起形成燃烧室。 2、气缸盖的构造

曲柄连杆机构的拆装

曲柄连杆机构的拆装 实训步骤及操作方法: 1、曲柄连杆机构的拆卸 拆卸曲柄连杆机构机件时,应先将发动机外部机件拆卸,如分电器,发电机及V带、水泵、化油器、汽油泵、起动机与机油滤清器等。对于AFE电控汽油喷射发动机应拆卸节气门体、怠速稳定阀及燃油分配器等。 然后分解正时齿形带机构。先拆下齿形带护罩,转动曲轴使第一缸活塞处于

压缩行程上止点,检查正时记号,凸轮轴正时齿形皮带轮上标记须与气门罩盖平面对齐,最后拆下张紧装置,拆下齿形带。 (1)拆下气缸盖 ①旋出气门罩盖的螺栓取下气门罩盖与档油罩; ②松下张紧轮螺母,取下张紧轮; ③拆下进、排气歧管; ④按要求顺序旋松气缸盖螺栓,并取下气缸盖与气缸盖衬垫; ⑤拆下火花塞 (2)拆下并分解曲轴连杆机构 ①拆下油底壳、机油滤网、浮子与机油泵; ②拆下曲轴带轮; ③拧下曲轴正时齿带轮固定螺栓,取下曲轴正时齿带轮; ④拧下中间轴齿带轮的固定螺栓,取下中间齿带轮;拆卸密封凸缘,取出中间轴; ⑤拆卸前油封与前油封凸缘; ⑥拆卸离合器压盘总成及飞轮总成,为保证其动平衡,应在飞轮与离合器壳上作装配记号; ⑦拆下活塞连杆组件: 拆下活塞连杆组件前,应检查连杆大端的轴向间隙,该车极限间隙值为0、37mm,大于此值应更换连杆。拆下连杆轴承盖,将活塞连杆组从气缸中抽出。 拆下活塞连杆组后,注意连杆与连杆大头盖与活塞上的记号应与气缸的序号一致,如无记号,则应重新打印。 ⑧检查曲轴轴向间隙,极限轴向间隙为0、25mm,超过此值,应更换止推垫圈; ⑨按规定顺序松开主轴承盖螺栓,拆下主轴承盖,取下曲轴; ⑩分解活塞连杆组件。 2、曲柄连杆机构的装配 曲柄连杆机构的装配质量直接关系到发动机的工作性能,因此,装合时须注意下列事项。 ①各零部件应彻底清洗,压缩空气吹干,油道孔保持畅通; ②对于一些配合工作面(如气缸壁、活塞、活塞环、轴颈与轴承、挺杆等),装合前要涂以润滑油; ③对于有位置、方向与平衡要求的机件,必须注意装配记号与平衡记号,确保安装关系正确与动平衡要求,如正时链条、链轮、活塞、飞轮与离合器总成等。 ④螺栓、螺母必须按规定的力矩分次按序拧紧。螺栓、螺母、垫片等应齐全,以满足其完整性与完好性; ⑤使用专用工具。 安装顺序一般与拆卸顺序相反。 (1)活塞连杆组的装合 ①将同一缸号的活塞与连杆放在一起,如连杆无缸号标记,应在连杆杆身上打所属缸号标记; ②将活塞顶部的朝前“箭头”标记与连杆杆身上的朝前“浇铸”标记对准; ③将涂有机油的活塞销,用大拇指压入活塞销孔与连杆铜套中,如压不进去,可用热装合法装配;

曲柄连杆机构

曲柄连杆机构 曲柄连杆机构的作用是提供燃烧场所，把燃料燃烧后气体作用在活塞顶上的膨胀压力转变为曲轴旋转的转矩，不断输出动力。曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。在作功冲程，它将燃料燃烧产生的热能活塞往复运动、曲轴旋转运动而转变为机械能，对外输出动力；在其他冲程，则依靠曲柄和飞轮的转动惯性、通过连杆带动活塞上 机体组主要由气缸体、气缸盖、气缸垫、曲轴箱和油底壳等部件组成。 气缸体 气缸体是发动机各个机构和系统的装配基体，是发动机中最重要的一个部件。气缸体有水冷式缸体和风冷式气缸体。 水冷式气缸体一般与上曲轴箱铸成一体。气缸体上部拍了出所有气缸，气缸周围的空腔相互连通构成水套。下半部分是用来支承曲轴的曲轴箱。 气缸体有直列、V形和水平对置三种形式，在汽车上常用直列和V形两种。气缸体下部的结构有一般式、龙门式、和隧道式三种形式风冷式气缸体和曲轴箱采用分体式结构，气缸体和曲轴箱分开铸造，然后再装配到一起。气缸体和气缸盖外表面铸有许多散热片来保证充分散热，缸体的材料一般用灰铸铁，为提高气缸的耐磨性，有时在铸铁中加入少量合金元素如镍、钼、铬、磷等。但是，实际上除了与活塞配合的气缸壁表面外，其他部分对耐磨性要求并不高。为了材料上的经济性，广泛采用缸体内镶入气缸套来形成气缸工作表面。这样，缸套可用耐磨性较好的合金铸铁或合金钢制造，以延长气缸使用寿命，而缸体可用价格较低的普通铸铁或铝合金材料制造。气缸套有干式和湿式两种。 干式气缸套外表面不直接与冷水接触，其壁厚一般为1～3mm。缸套外表面与其装配的气缸体内表面采用过盈配合。 湿式缸套外表面直接与冷却水接触，冷却效果好。其壁厚比干式缸套，一般为5～9mm。 气缸盖 气缸盖的主要作用是封闭气缸上部，与活塞顶部和气缸壁一起构成燃烧室。 一般水冷式发动机气缸盖内铸有冷却水套，缸盖下端面与缸体上端面向所对应的水套是相通的，利用水的循环来冷却燃烧室壁等高温部分；风冷式发动机气缸盖上铸有许多散热片，靠增大散热面积来降低燃烧室的温度。 发动机的气缸盖上应有进排气门座导管孔和进排气通道等。汽油机气缸盖还应有火花塞孔，而柴油机则设有安装喷油器的做孔。 气缸垫 气缸盖与气缸体之间装有气缸衬垫，其作用是保证气缸盖与气缸体间的密封，防止燃烧室漏气、水套漏水。

汽车四缸汽油机的曲柄连杆机构设计

本科毕业设计（论文）通过答辩 I 摘 要 本文以捷达EA113汽油机的相关参数作为参考，对四缸汽油机的曲柄连杆机构的主要零部件进行了结构设计计算，并对曲柄连杆机构进行了有关运动学和动力学的理论分析与计算机仿真分析。 首先，以运动学和动力学的理论知识为依据，对曲柄连杆机构的运动规律以及在运动中的受力等问题进行详尽的分析，并得到了精确的分析结果。其次分别对活塞组、连杆组以及曲轴进行详细的结构设计，并进行了结构强度和刚度的校核。再次，应用三维CAD 软件：Pro/Engineer 建立了曲柄连杆机构各零部件的几何模型，在此工作的基础上，利用Pro/E 软件的装配功能，将曲柄连杆机构的各组成零件装配成活塞组件、连杆组件和曲轴组件，然后利用Pro/E 软件的机构分析模块(Pro/Mechanism)，建立曲柄连杆机构的多刚体动力学模型，进行运动学分析和动力学分析模拟，研究了在不考虑外力作用并使曲轴保持匀速转动的情况下，活塞和连杆的运动规律以及曲柄连杆机构的运动包络。仿真结果的分析表明，仿真结果与发动机的实际工作状况基本一致，文章介绍的仿真方法为曲柄连杆机构的选型、优化设计提供了一种新思路。 关键词：发动机；曲柄连杆机构；受力分析；仿真建模；运动分析； Pro/E

本科毕业设计（论文）通过答辩 ABSTRACT This article refers to by the Jeeta EA113 gasoline engine’s related parameter achievement, it has carried on the structural design compution for main parts of the crank link mechanism in the gasoline engine with four cylinders, and has carried on theoretical analysis and simulation analysis in computer in kinematics and dynamics for the crank link mechanism. First, motion laws and stress in movement about the crank link mechanism are analyzed in detail and the precise analysis results are obtained. Next separately to the piston group, the linkage as well as the crank carries on the detailed structural design, and has carried on the structural strength and the rigidity examination. Once more, applys three-dimensional CAD software Pro/Engineer establishing the geometry models of all kinds of parts in the crank link mechanism, then useing the Pro/E software assembling function assembles the components of crank link into the piston module, the connecting rod module and the crank module, then using Pro/E software mechanism analysis module (Pro/Mechanism), establishes the multi-rigid dynamics model of the crank link, and carries on the kinematics analysis and the dynamics analysis simulation, and it studies the piston and the connecting rod movement rule as well as crank link motion gear movement envelopment. The analysis of simulation results shows that those simulation results are meet to true working state of engine. It also shows that the simulation method introduced here can offer a new efficient and convenient way for the mechanism choosing and optimized design of crank-connecting rod mechanism in engine. Key words: Engine；Crankshaft-Connecting Rod Mechanism；Analysis of Force；Modeling of Simulation；Movement Analysis；Pro/E II