1、曲柄连杆机构 主要内容主要内容： 1、曲柄连杆机构组成及功用 2、 了解机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组 组成及功用 第一节第一节 概述概述 1. 1. 功用功用 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 。
2.2.工作条件工作条件 发动机工作时 ， 曲柄连杆机构直接与高温高压气体 。

2、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 。
3.3.组成组成 曲柄连杆机构的主要零件可以分为三组 ， 机体组机体组、活塞连杆组活塞连杆组 和曲轴飞轮曲轴飞轮 第二节第二节 机体组机体组 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：由气缸体气缸体、油底壳油底壳、气缸盖气缸盖和 气缸垫气缸垫等零件组成 。
。

3、机体组成：机体组成： 曲轴箱曲轴箱 气缸体气缸体 气缸垫气缸垫 气缸盖气缸盖 气缸气缸 油道和水道油道和水道 油底壳油底壳 1.1.气缸体气缸体 水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体 ， 称为气缸水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体 ， 称为气缸 体体曲轴箱 ， 也可称为气缸体曲轴箱 ， 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 。
气缸体 曲轴箱 油底壳安装平油底壳 。

4、安装平 面和曲轴旋转面和曲轴旋转 中心在同一高中心在同一高 度 。
度 。
油底壳安装平油底壳安装平 面低于曲轴的面低于曲轴的 旋转中心 。
旋转中心 。
气缸体上曲轴气缸体上曲轴 的主轴承孔为的主轴承孔为 整体式 。
整体式 。
根据气缸体与油底壳安装平面的位置不同分为 特点 优点 缺点缺点 一般式一般式 气缸体气缸体 油底壳安装平面和曲 轴旋转中心在同一高 度 机体高度小 ， 重量轻 ，结构紧凑 ， 便于加工 ，曲轴拆装方便 刚度和强度较差 龙门式龙门式 气缸体气缸体 油底壳安装平面低于 曲轴的旋转中心 强度和刚度都好 ， 能 承受较大的机械负荷 工艺性较差 ， 结 构笨重 ， 加工较 困难 隧道式隧道式 气缸体气缸体 气缸体 。

5、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 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 汽缸的冷却与冷却方式汽缸的冷却与冷却方式： 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 。
冷却方法有两种两种 ， 一 种是水冷 ， 另一种是风冷 。
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 。
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 。
。

6、按照气缸的排列方式不同 ， 气缸体还 可以分成直列式分成直列式、V型型和对置式对置式三种 。
气缸的排列方式：气缸的排列方式： 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 。
结构简单、加工结构简单、加工 容易 ， 但发动机容易 ， 但发动机 长度和高度较大 。
长度和高度较大 。
(1) 直列式直列式 气缸排成两列 ， 左右两列气 缸中心线的夹角180 ， 称为 V型发动机 ， V型发动机与直列发 动机 。

7、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 。
缩短了机体的长度和高度 ， 缩短了机体的长度和高度 ，增加了刚度 ， 减轻了发动机增加了刚度 ， 减轻了发动机 的重量；形状复杂 ， 加工困的重量；形状复杂 ， 加工困 难 。
六缸以上发动机使用难 。
六缸以上发动机使用 (2) V型型 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 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 。
高度小 ， 总体布 置方便 。
轿车中 应用不 。

8、多 (3) 对置式对置式 气缸体：整体式气缸体和镶嵌式气缸体气缸体：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 。
类型类型构造构造性能及应用性能及应用 整体式整体式气缸直接镗在气缸体上气缸直接镗在气缸体上 强度和刚度好 ， 能承受大强度和刚度好 ， 能承受大 负荷；成本高 。
负荷；成本高 。
镶嵌式镶嵌式 用耐磨优质材料制成气缸用耐磨优质材料制成气缸 套 ， 再装到一般材料制成套 ， 再装到一般材料制成 的气缸体内 。
的气缸体内 。
降低了制造成本 ， 便于修降低了制造成本 ， 便于修 理和更换气缸套 ， 延长了理和更换气缸套 ， 延长了 气缸体的使用寿命 。
气缸 。

9、体的使用寿命 。
2. 2. 油底壳油底壳 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 。
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 ， 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 3. . 气缸盖气缸盖 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 。
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10、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 。
气缸垫气缸垫 气缸盖气缸盖 气缸盖罩气缸盖罩 衬垫衬垫 安装火花塞安装火花塞 汽油机燃烧室常见的三种形式： 其它：碗型、4气门蓬形 4.4.气缸垫气缸垫 功用：安装在气缸盖和气缸体之间 ， 保证气缸功用：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、漏水和盖与气缸体接触面的密封 ， 防止漏气、漏水和 漏油 。
漏油 。
材料：有弹性、耐热性、耐压性材料：有弹性、耐热性、耐压性 安装时注意方向安装时注意方向 第三节第三节 活塞连杆组活塞连杆组 1.1.活塞活塞 活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆等组成： 功用功用：承受气体 。

11、压力 ， 并通过活塞销和连杆驱使曲轴旋转 。
工作环境工作环境：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1014m/s ， 承受很大的惯 性力 。
活塞顶部承受最高可达3-6MPa（汽油机）的压力 。
最 大值69MPa,增压可达 1315MPa 。
材料材料： 铝合金：质量小 导热性好汽车普遍采用的！ 灰铸铁：个别高级铸铁、耐热钢 活塞应具备活塞应具备 的特点的特点 A 刚度和强度应足够大 ， 传力可靠刚度和强度应足够大 ， 传力可靠 B 导热性能好 ， 耐高压、高温、磨损导热性能好 ， 耐高压、高温、磨损 C 质量较小 ， 尽可能减少往复惯性力质量较小 ， 尽可能减少往复惯性力 构造构造： 。

12、活塞可分为三部分 ， 活塞顶部、活塞头部 和活塞裙部 。
（1 1）活塞顶部活塞顶部 功用功用：是燃烧室的组成部分 ， 主要作用承受 气体压力 。
活塞顶部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 。
活塞顶的分类活塞顶的分类 结构简单、制造容结构简单、制造容 易、受热面积小、易、受热面积小、 应力分布较均匀 ， 应力分布较均匀 ，多用在汽油机上 。
多用在汽油机上 。
凸起呈球状、顶部凸起呈球状、顶部 强度高 ， 起导向作强度高 ， 起导向作 用、有利于改善换用、有利于改善换 气过程 。
多用在 。

【曲柄|曲柄连杆机构_教学(1)】13、二气过程 。
多用在二 冲程汽油机上冲程汽油机上 凹坑的形状、位置必凹坑的形状、位置必 须有利于可燃混合气须有利于可燃混合气 的燃烧；的燃烧；提高压提高压 缩缩比 ， 防止碰比 ， 防止碰 气门 。
气门 。
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 2）活塞头部）活塞头部 位置位置：第一道活塞槽与活塞销孔之间的部分 。
第 。

14、一道活塞槽与活塞销孔之间的部分 。
活塞活塞销孔 气环槽气环槽 油环槽油环槽 作用作用：1、安装活塞环、与活塞环一起密封气缸 。
、安装活塞环、与活塞环一起密封气缸 。
2、防止可燃混合气漏到曲轴箱内 ， 、防止可燃混合气漏到曲轴箱内 ，3、将顶部吸收的热量通过活塞、将顶部吸收的热量通过活塞 环传给气缸壁 。
环传给气缸壁 。
（3 3）活塞裙部）活塞裙部 位置位置：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 。
作用作用：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 。
2. 2. 活塞环活塞环 活塞环：活塞环：是具有弹性的开口环 ， 有气环和油环分 。
工作条件：工作条件： 高 。

15、温、高压、高速、极难润滑 。
平均寿命平均寿命 （1 1）气环）气环 作用作用：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 。
切口切口 气环气环 （2 2）油环）油环 种类普通油环组合式油环 示意图特点 结构简单 ， 易加工 ， 成本低结构简单 ， 易加工 ， 成本低 与汽缸壁接触压力高 ， 适与汽缸壁接触压力高 ， 适 应性好 ， 刮油效果强 ， 但应性好 ， 刮油效果强 ， 但 成本高成本高 刮油片 轴向衬环 径向衬环 刮油片 回油孔回油孔 油环的刮油作用：油环的外圆柱面中间加工有凹槽 ， 槽中 钻有小孔或开切槽 。
当活塞向下移动时 ， 油环将缸壁上多余的 机油刮下通过小孔或切槽流加曲 。

16、轴箱；当活塞向上移动时 ， 刮 下的机油仍通过回油孔流回曲轴箱 。
3.3.活塞销活塞销 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 。
构造构造： 活塞销的内孔形状有圆柱形 ， 两段截锥形 ， 以及两段截 锥与一段圆柱的组合形 。
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：全浮式安 装和半浮式安 装 。
全浮连接的特点： 活塞销能在连杆 小头、销座孔中 自由转动 ， 三者 间可相对运动 ，减少了磨损并使 磨损均匀 活塞销 连杆 “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 。

17、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 。
4.4.连杆连杆 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 。
连杆的结构连杆的结构 连杆组件分解图 第四节第四节 。

18、 曲轴飞轮组曲轴飞轮组 曲轴飞轮组主要由曲轴、飞轮和一些附件组成 。
起动爪起动爪 正时齿轮正时齿轮 主轴瓦主轴瓦 皮带轮皮带轮 扭转减振器扭转减振器 飞轮飞轮 飞轮螺栓飞轮螺栓 曲轴曲轴 1.1. 曲轴曲轴 曲轴是发动机最重要的机件之一 （1 1）功用功用：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 3） 材料：曲轴一般用中碳钢中碳钢或中碳合金钢中碳合金钢模锻 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 。

19、度和表面粗糙度的要求 。
（4 4）构成：主轴颈 ， 连杆轴颈、曲柄、平衡块、前主轴颈 ， 连杆轴颈、曲柄、平衡块、前 端和后端等组成端和后端等组成 。
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 。
前端轴前端轴 连杆轴颈连杆轴颈 曲轴轴颈曲轴轴颈 后端轴后端轴 平衡重平衡重 曲拐曲拐 曲柄曲柄 桑塔纳轿车发动机曲轴飞轮组 2. 2. 飞轮飞轮 （1 1） 功用：功用： 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 。

20、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 。
（2 2）构造）构造 飞轮边缘部分做的厚些 ， 飞轮边缘部分做的厚些 ，可以增大转动惯量；中可以增大转动惯量；中 间较薄 ， 为减小质量间较薄 ， 为减小质量 齿圈在发动机起动时齿圈在发动机起动时 与起动机齿轮啮合 ， 与起动机齿轮啮合 ，带动曲轴旋转 。
带动曲轴旋转 。
一缸上止点记号一缸上止点记号 作用是：调整作用是：调整 点火正时点火正时 飞轮一般中间尺飞轮一般中间尺 寸较薄 ， 边缘较寸较薄 ， 边缘较 厚 。
为什么？厚 。
为什么？ 小结与思考题小结与思考题： 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 铝合金活塞预先作成椭圆形、锥形或阶梯形 ，为什么？ 5 什么是发动机的点火顺序？什么是发动机的作 功间隔角 。

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标题：曲柄|曲柄连杆机构_教学(1)