02第二章 曲柄连杆机构

1、汽车发动机构造汽车发动机构造 -机体组及曲柄连杆机构机体组及曲柄连杆机构 第二章第二章 曲柄连杆机构曲柄连杆机构 本章的主要教学内容：本章的主要教学内容： 1.1.曲柄连杆机构的功能及受力状态曲柄连杆机构的功能及受力状态 2.2.机体组的组成部件及作用机体组的组成部件及作用 3.3.活塞连杆组的组成部件及作用活塞连杆组的组成部件及作用 4.4.曲轴飞轮组的组成部件及作用曲轴飞轮组的组成部件及作用 2-1. 概述概述 （1 1）功用）功用 把燃气作用在活塞顶上的力转把燃气作用在活塞顶上的力转 化为曲轴的转矩，向工作机械输化为曲轴的转矩，向工作机械输 出机械能。出机械能。 （2 2）组成）组成 1

2、.机体组：机体组：机体、气缸盖、气缸机体、气缸盖、气缸 盖罩、气缸衬垫、主轴承盖、油盖罩、气缸衬垫、主轴承盖、油 底壳等底壳等 ； 2.活塞连杆组：主要包括活塞、活塞连杆组：主要包括活塞、 活塞环、活塞销和连杆等；活塞环、活塞销和连杆等； 3.曲轴飞轮组：主要包括曲轴、曲轴飞轮组：主要包括曲轴、 飞轮和扭转减振器等。飞轮和扭转减振器等。 （3 3）工作条件）工作条件 高速、高温、高压、化学腐蚀。高速、高温、高压、化学腐蚀。 2-1. 曲柄连杆机构中的作用力及力矩曲柄连杆机构中的作用力及力矩 （4 4）受力分析）受力分析 曲柄连杆机构受力气体作用力、往复惯性力、离心曲柄连杆机构受力气体作用力、往

3、复惯性力、离心 力、摩擦力。力、摩擦力。 1.气体作用力气体作用力 在每个工作循环中，气体压力始终存在并不断在每个工作循环中，气体压力始终存在并不断 变化。这里主要研究作功和压缩行程中气体作用力。变化。这里主要研究作功和压缩行程中气体作用力。 作功行程：作功行程： 气体压力是推动活塞向下运动的力。如图气体压力是推动活塞向下运动的力。如图2-1 a 所示。所示。 压缩行程：压缩行程： 气体压力是阻碍活塞向上运动的阻力。如图气体压力是阻碍活塞向上运动的阻力。如图2-1 a 所所 示。示。 力的分解：力的分解：侧压力、侧压力、 轴承载荷、曲轴转矩、机体翻轴承载荷、曲轴转矩、机体翻 倒转矩。倒转矩。

4、结论：结论：在工作循环的任何行程中，气体作用力的大小在工作循环的任何行程中，气体作用力的大小 都是随着活塞的位移而变化的。沿气缸方向上个处的都是随着活塞的位移而变化的。沿气缸方向上个处的 磨损是不均匀的；同样，气缸壁沿圆周方向的磨损也磨损是不均匀的；同样，气缸壁沿圆周方向的磨损也 是不均匀的。是不均匀的。 2-1.曲柄连杆机构中的作用力及力矩曲柄连杆机构中的作用力及力矩 2.往复惯性力和离心力往复惯性力和离心力 往复惯性力往复惯性力 指活塞组件和连杆小头在气缸指活塞组件和连杆小头在气缸 中作往复直线运动所产生的惯中作往复直线运动所产生的惯 性力。性力。 大小：大小：与机件的质量及加速度与机件的

5、质量及加速度 成正比。成正比。 方向：方向：总是与加速度的方向相总是与加速度的方向相 反；反； 规律：规律：当活塞向下运动时，前当活塞向下运动时，前 半程是加速运动，惯性力向上半程是加速运动，惯性力向上 ；后半程是减速运动，惯性力；后半程是减速运动，惯性力 向下。同理，活塞向上运动时向下。同理，活塞向上运动时 ，前半程是减速运动，惯性力，前半程是减速运动，惯性力 向下。向下。 力的分解：力的分解：机体的振动、有关机体的振动、有关 零件的附加载荷。零件的附加载荷。 3.摩擦力零件表面（压紧、相对摩擦力零件表面（压紧、相对 运动）运动） 。 2-2. 机体组机体组 组成：机体、气缸盖、气缸盖罩、气

6、缸衬垫、主轴承盖、组成：机体、气缸盖、气缸盖罩、气缸衬垫、主轴承盖、 油底壳等。油底壳等。 1）机体）机体 （1 1）结构特点）结构特点 的气缸体和上曲轴箱常铸成的气缸体和上曲轴箱常铸成 一体；一体；风冷发动机风冷发动机气缸体与曲轴箱分别铸造，且气缸体气缸体与曲轴箱分别铸造，且气缸体 为单体。为单体。 气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸，下半部为支承曲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。铸有许多加强筋，冷却水套和润滑油道等。 （3 3）功用）功用 发动

7、机的骨架，发动机的骨架，是曲柄连杆机构、配气机构是曲柄连杆机构、配气机构 和发动机各系统主要零件的装配基体。和发动机各系统主要零件的装配基体。 （3 3）工作条件）工作条件 高温、承受交变的气体力和惯性力的作高温、承受交变的气体力和惯性力的作 用。用。 气缸体必须有足够的强度和刚度，耐磨损和耐腐蚀；气缸体必须有足够的强度和刚度，耐磨损和耐腐蚀； 结构紧凑、质量轻；必须冷却结构紧凑、质量轻；必须冷却 。 （4 4）材料）材料 灰铸铁、铝合金、优质合金铸铁、球墨铸铁。灰铸铁、铝合金、优质合金铸铁、球墨铸铁。 （5 5）冷却方式）冷却方式 水冷水冷-用冷却液冷却。用冷却液冷却。 一般发动机多采用水冷

8、却。一般发动机多采用水冷却。 水冷却时：用水套。水冷却时：用水套。 风冷风冷-用空气冷却。用空气冷却。 风冷却时用散热片。风冷却时用散热片。 2-2. 机体组机体组 （6 6）气缸的排列型式）气缸的排列型式 单列式（直列式）单列式（直列式） 发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布 置。置。 特点：机体宽度小，而高度和长度大。一般特点：机体宽度小，而高度和长度大。一般 只用于只用于6缸以下的发动机。缸以下的发动机。 V型型 发动机分为左右两列，两列的夹角一般小于发动机分为左右两列，两列的夹角一般小于 180度。度。 特点：机体宽度大，而高度和长度小，但机特点

9、：机体宽度大，而高度和长度小，但机 体的刚度大，质量和外形尺寸较小。一般只体的刚度大，质量和外形尺寸较小。一般只 用于用于8缸以上的发动机。缸以上的发动机。 对置式对置式 发动机对置排列。发动机对置排列。 特点：重心低，平衡性好。特点：重心低，平衡性好。 2-2. 机体组机体组 水平对置式机体（富士重工水平对置式机体（富士重工 SCX） （7 7）按曲轴箱结构形式分类）按曲轴箱结构形式分类 平底式（一般式）机体平底式（一般式）机体 其特点是其特点是 油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同 一高度。这种一高度。这种机体机体的优点是机体高度的优点是机体高度 小，重量轻，结

10、构紧凑，便于加工，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曲轴拆装方便；但其缺点是刚度和强 度较差。度较差。 龙门式机体龙门式机体 特点是油底壳安装平特点是油底壳安装平 面低于曲轴的旋转中心。它的优点是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，结构负荷；但其缺点是工艺性较差，结构 笨重，加工较困难。笨重，加工较困难。 隧道式机体隧道式机体 这种形式的机体曲轴这种形式的机体曲轴 的主轴承孔为整体式，采用滚动轴承，的主轴承孔为整体式，采用滚动轴承， 主轴承孔较大，曲轴从机体后部装入。主轴

11、承孔较大，曲轴从机体后部装入。 其优点是结构紧凑、刚度和强度好，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，工艺性但其缺点是加工精度要求高，工艺性 较差，曲轴拆装不方便。较差，曲轴拆装不方便。 2-2. 机体组机体组 2-2. 机体组机体组 2）气缸套）气缸套 为了能够使气缸内表面在高温为了能够使气缸内表面在高温 下正常工作，必须对气缸和气下正常工作，必须对气缸和气 缸盖进行适当地冷却。冷却方缸盖进行适当地冷却。冷却方 法有两种，一种是水冷，另一法有两种，一种是水冷，另一 种是风冷。水冷发动机的气缸种是风冷。水冷发动机的气缸 周围和气缸盖中都加工有冷却周围和气缸盖中都加工有冷却

12、 水套，并且气缸体和气缸盖冷水套，并且气缸体和气缸盖冷 却水套相通，冷却水在水套内却水套相通，冷却水在水套内 不断循环，带走部分热量，对不断循环，带走部分热量，对 气缸和气缸盖起冷却作用。气缸和气缸盖起冷却作用。 2-2. 机体组机体组 （2 2）工作条件）工作条件 在高温、高压、高的活塞相对运动速度以及在高温、高压、高的活塞相对运动速度以及 润滑不良的情况下工作。润滑不良的情况下工作。 气缸套必须耐高温、耐磨损、耐腐蚀。气缸套必须耐高温、耐磨损、耐腐蚀。 （3 3）气缸套的型式）气缸套的型式 干式气缸套干式气缸套 其外壁不直接与冷却水接触，其外壁不直接与冷却水接触， 壁厚壁厚13mm 优点：

13、缸体的刚度和强度高；缺点：冷却效优点：缸体的刚度和强度高；缺点：冷却效 果较差。果较差。 湿式气缸套湿式气缸套 其外壁直接与冷却水接触，其外壁直接与冷却水接触， 壁厚壁厚59mm 结构：上支承定位带结构：上支承定位带 、下支承密封带、轴、下支承密封带、轴 向定位凸缘、橡胶密封圈向定位凸缘、橡胶密封圈 优点：冷却效果较好，缸体铸造方便，拆装优点：冷却效果较好，缸体铸造方便，拆装 方便；缺点：缸体的刚度和强度差，易漏气、方便；缺点：缸体的刚度和强度差，易漏气、 漏水。漏水。 2-2. 机体组机体组 3）气缸盖）气缸盖 （1 1）功用）功用 密封气缸上部，并与活塞顶部和气缸壁一密封气缸上部，并与活塞

14、顶部和气缸壁一 起形成燃烧室。起形成燃烧室。 （2 2）工作条件）工作条件 在高的燃气压力和热应力下工作，还受到在高的燃气压力和热应力下工作，还受到 气缸盖螺栓预紧力的作用，使缸盖受到压气缸盖螺栓预紧力的作用，使缸盖受到压 缩应力，并与燃气压力共同使气缸盖受到缩应力，并与燃气压力共同使气缸盖受到 弯曲。弯曲。 要求气缸盖要有足够强度和刚度，以要求气缸盖要有足够强度和刚度，以 防翘曲变形，从而保证结合面密封良好。防翘曲变形，从而保证结合面密封良好。 （ 3 3 ）材料）材料 灰铸铁或合金铸铁、铝合金灰铸铁或合金铸铁、铝合金 （ 4 4 ）组成）组成 气缸盖上有燃烧室、进排气道、冷却水套气缸盖上有

15、燃烧室、进排气道、冷却水套 孔、缸盖螺栓孔、喷油器孔或火花塞孔等。孔、缸盖螺栓孔、喷油器孔或火花塞孔等。 2-2. 机体组机体组 （5 5）结构型式）结构型式 整体式整体式 分段式：单体气缸盖、块状气缸盖分段式：单体气缸盖、块状气缸盖 块状气缸盖块状气缸盖 单体式气缸盖单体式气缸盖 整体式气缸盖整体式气缸盖 风冷单体式风冷单体式 2-2. 机体组机体组 （6 6）燃烧室）燃烧室 燃烧室：燃烧室：汽油机燃烧室由活汽油机燃烧室由活 塞顶部及缸盖上相应的凹部塞顶部及缸盖上相应的凹部 空间组成。空间组成。 对燃烧室的要求：对燃烧室的要求： 结构尽可能紧凑，表面积结构尽可能紧凑，表面积 要小，以减少热量

16、损失及缩要小，以减少热量损失及缩 短火焰行程；短火焰行程； 使混合气在压缩终了时具使混合气在压缩终了时具 有一定的涡流运动，以提高有一定的涡流运动，以提高 混合气燃烧速度，保证混合混合气燃烧速度，保证混合 气得到及时和充分燃烧气得到及时和充分燃烧。 2-2. 机体组机体组 汽油机燃烧室的形状：汽油机燃烧室的形状： 浴盆形燃烧室浴盆形燃烧室 其结构较简单，但不够紧凑，压缩终了产生挤气涡流。其结构较简单，但不够紧凑，压缩终了产生挤气涡流。 楔形燃烧室楔形燃烧室 其结构较简单、紧凑，气门相对轴线倾斜，进气道比较平直，进气阻力小，其结构较简单、紧凑，气门相对轴线倾斜，进气道比较平直，进气阻力小， 压缩

17、终了产生挤气涡流。压缩终了产生挤气涡流。 半球形燃烧室半球形燃烧室 其结构紧凑，散热面积小，气门直径大，气道比较平直火焰传播距离短，有其结构紧凑，散热面积小，气门直径大，气道比较平直火焰传播距离短，有 利于促进燃料的完全燃烧。利于促进燃料的完全燃烧。 多球形燃烧室多球形燃烧室 结构紧凑，散热面积小，火焰传播距离短，气门直径大，气道比较平直，产结构紧凑，散热面积小，火焰传播距离短，气门直径大，气道比较平直，产 生挤气涡流。生挤气涡流。 蓬形燃烧室蓬形燃烧室 性能与半球形相似，且易组织挤气运动。性能与半球形相似，且易组织挤气运动。 柴油机分割式燃烧室形状：柴油机分割式燃烧室形状： 涡流室燃烧室涡流

18、室燃烧室 主、副燃烧室之间的连接通道与副燃烧室切向连接，主、副燃烧室之间的连接通道与副燃烧室切向连接， 副室形成压缩涡流，副室形成压缩涡流， 燃料顺气流方向喷射。燃料顺气流方向喷射。 预燃室燃烧室预燃室燃烧室主、副燃烧室之间的连接通道不与副燃烧室切向连接，副室形成强紊流，主、副燃烧室之间的连接通道不与副燃烧室切向连接，副室形成强紊流， 燃料迎风喷射。燃料迎风喷射。 （7 7）气缸盖的冷却）气缸盖的冷却 汽油机缸盖进、排气门座之间的汽油机缸盖进、排气门座之间的“鼻梁区鼻梁区”和挤气面及柴油机气缸盖的进、排气门和挤气面及柴油机气缸盖的进、排气门 座和喷油器安装孔之间的座和喷油器安装孔之间的“三角区

19、三角区”需充分冷却。需充分冷却。 2-2. 机体组机体组 2-2. 机体组机体组 3）气缸衬垫）气缸衬垫 (1) (1) 功用功用：密封气缸，防止漏气、漏水和漏油。：密封气缸，防止漏气、漏水和漏油。 (2) (2) 要求要求： a.a.在高温、高压燃气下具有足够的强度，不宜破坏。在高温、高压燃气下具有足够的强度，不宜破坏。 b. b.在高温、高压、水和油的作用下，不烧损、不变质在高温、高压、水和油的作用下，不烧损、不变质 c. c.要有一定的弹性，保证密封。要有一定的弹性，保证密封。 d. d.拆装方便，能重复使用，寿命长。拆装方便，能重复使用，寿命长。 (3) (3) 材料材料： 金属石棉；

20、金属复合材料；全金属金属石棉；金属复合材料；全金属 铜皮铜皮石棉结构，由于铜皮石棉结构，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。用石棉及橡胶粘结剂压成的气缸垫。 (4) (4) 材料材料： 水孔和燃烧室孔周围有镶边。水孔和燃烧室孔周围有镶边。 装配时应注意将气缸垫光滑的一面朝向气缸体，否则易被燃气冲坏。装配时应注意将气缸垫光滑的一面朝向气缸体，否则易被燃气冲坏。 2

21、-2. 机体组机体组 2-2. 机体组机体组 5）油底壳）油底壳 （1 1）功用）功用： 收集、贮存机油，并封密曲轴箱。收集、贮存机油，并封密曲轴箱。 （2 2）材料）材料： 一般采用薄钢板冲压而成。一般采用薄钢板冲压而成。 2-2. 机体组机体组 6）发动机的支承）发动机的支承 发动机的支承方式：发动机的支承方式： 三点支承三点支承：前端两点通过曲轴箱：前端两点通过曲轴箱 支承在车架上，后支承在车架上，后 端一点通过变端一点通过变 速器壳支承在车架上。速器壳支承在车架上。 四点支承四点支承：前端两点通过曲轴箱：前端两点通过曲轴箱 支承在车架上，后端二点通过飞轮支承在车架上，后端二点通过飞轮

22、壳支承在车架上。壳支承在车架上。 两点支承两点支承 2-3. 曲柄连杆机构曲柄连杆机构-活塞组活塞组 1 1）活塞）活塞 2 2）活塞环）活塞环 3 3）活塞销）活塞销 4 4）连杆）连杆 5 5）连杆轴瓦）连杆轴瓦 2-3. 曲柄连杆机构曲柄连杆机构-活塞组活塞组 1 1）功用）功用： 承受气缸中的气体压力，并将此力通过活塞销传承受气缸中的气体压力，并将此力通过活塞销传 给连杆；活塞顶部还与气缸盖、气缸壁共同组成给连杆；活塞顶部还与气缸盖、气缸壁共同组成 燃烧室。燃烧室。 2 2）工作条件）工作条件： 高温高温 高压高压 交变的拉伸、压缩和弯曲应力交变的拉伸、压缩和弯曲应力 热应力热应力 3

23、 3）材料）材料： 要求：强度高、比重小、导热性好、热膨胀系数要求：强度高、比重小、导热性好、热膨胀系数 小、耐磨性好。小、耐磨性好。 活塞材料多采用铝合金（汽油机、高速柴油机）活塞材料多采用铝合金（汽油机、高速柴油机） 高级铸铁、耐热钢（低速、热负荷大的柴油机）高级铸铁、耐热钢（低速、热负荷大的柴油机） 2-3. 曲柄连杆机构曲柄连杆机构-活塞组活塞组 4 4）活塞构造）活塞构造： 其基本构造分顶部、头部和裙部三部分。其基本构造分顶部、头部和裙部三部分。 1活塞顶；2活塞头部；3活塞裙部；4活塞销孔；5燃烧室凹 坑；6气门凹坑；7活塞顶岸；8活塞环岸；9挡圈槽；10活 塞销座；11回油孔；1

24、2油环槽；13气环槽；14加强肋 2-3. 曲柄连杆机构曲柄连杆机构-活塞组活塞组 （1）活塞顶部）活塞顶部 其形状与选用的燃烧室形式有关。其形状与选用的燃烧室形式有关。 a a）平顶活塞；平顶活塞；b b）凹顶活塞；凹顶活塞；c c）凸顶活塞；凸顶活塞；d d）、）、e)e)、f) f) 凹坑凹坑 分隔式燃烧室柴油机活塞分隔式燃烧室柴油机活塞 直喷式燃烧室柴油机活塞直喷式燃烧室柴油机活塞 2-3. 曲柄连杆机构曲柄连杆机构-活塞组活塞组 （2）活塞头部（环槽部）活塞头部（环槽部） 指活塞环槽以上的部分。其主要作用为：承指活塞环槽以上的部分。其主要作用为：承 受气体压力受气体压力; 与活塞环一

25、起密封气缸；将活塞顶部所吸与活塞环一起密封气缸；将活塞顶部所吸 收的热量通过活塞环传给气缸壁。收的热量通过活塞环传给气缸壁。 活塞环槽分：气环槽、油环槽活塞环槽分：气环槽、油环槽 保护第一环槽的措施：保护第一环槽的措施： 隔热槽隔热槽 护槽圈护槽圈 由活塞顶到气缸壁的热流由活塞顶到气缸壁的热流 活塞隔热槽活塞隔热槽 1活塞欢槽护圈；2沿圆周均布的三条连接带； 3 燃烧室候口护圈；4燃烧室候口护圈 活塞环槽护圈活塞环槽护圈 3）活塞裙部）活塞裙部 指从油环槽的下端面起至活塞底面的部分。其指从油环槽的下端面起至活塞底面的部分。其 作用是为活塞作往复运动导向和作用是为活塞作往复运动导向和 承受侧压力

26、。承受侧压力。 裙部的径向外形：椭圆形，其长轴在垂直于销裙部的径向外形：椭圆形，其长轴在垂直于销 座孔中心线的平面内。座孔中心线的平面内。a)气体压力，气体压力，b)销座处金销座处金 属多，属多，c)侧压力侧压力 裙部的径向尺寸：上小下大裙部的径向尺寸：上小下大 减小裙部热膨胀的措施：减小裙部热膨胀的措施： a) 在裙部销座外表面加工在裙部销座外表面加工0.51mm的凹坑，以减少的凹坑，以减少 销座处的金属集中；销座处的金属集中； b) 镶恒范钢片或筒形钢片镶恒范钢片或筒形钢片 2-3. 曲柄连杆机构曲柄连杆机构-活塞组活塞组 2-3. 曲柄连杆机构曲柄连杆机构-活塞组活塞组 恒范活塞恒范活塞

27、 自动热补偿活塞自动热补偿活塞 镶桶形钢片的活塞镶桶形钢片的活塞 a) 恒范活塞；b）自动热补偿活塞；c）钢片 形状 恒范活塞膨胀量；全铝活塞膨胀量；有效膨胀 量 横范活塞及自动热补偿活塞横范活塞及自动热补偿活塞 1 23 a）裙部镶筒形钢片的活塞；b）筒形钢片 形状 镶桶形钢片的活塞镶桶形钢片的活塞 2-3. 曲柄连杆机构曲柄连杆机构-活塞组活塞组 活塞销偏心对侧压力的影响活塞销偏心对侧压力的影响 2-3. 曲柄连杆机构曲柄连杆机构-活塞组活塞组 4）活塞的冷却）活塞的冷却 高强化发动机尤其是活塞顶上有高强化发动机尤其是活塞顶上有 燃烧室凹坑的柴油机，为了减轻活塞燃烧室凹坑的柴油机，为了减轻

28、活塞 顶部和头部的热负荷而采用油冷活塞。顶部和头部的热负荷而采用油冷活塞。 用机油冷却活塞的方法有：用机油冷却活塞的方法有： 1）自由喷射冷却法）自由喷射冷却法 从连杆小头从连杆小头 上的喷油孔或从安装在机体上的喷油上的喷油孔或从安装在机体上的喷油 嘴向活塞顶内壁喷射机油嘴向活塞顶内壁喷射机油。 2）振荡冷却法振荡冷却法 从连杆小头上的从连杆小头上的 喷油孔将机油喷入活塞内壁的环形油喷油孔将机油喷入活塞内壁的环形油 槽中，由于活塞的运动使机油在槽中槽中，由于活塞的运动使机油在槽中 产生振荡而冷却活塞产生振荡而冷却活塞。 3）强制冷却法强制冷却法 在活塞头部铸出在活塞头部铸出 冷却油道或铸入冷却

29、油管，使机油在冷却油道或铸入冷却油管，使机油在 其中强制流动以冷却活塞。其中强制流动以冷却活塞。 1喷油孔；2喷油嘴；3环形油槽；4冷却油道 油冷活塞油冷活塞 2-3. 曲柄连杆机构曲柄连杆机构-活塞组活塞组 二、活塞环二、活塞环 分气环和油环。分气环和油环。 1）功用）功用： 气环：密封、传热；气环：密封、传热； 油环：刮除气缸壁上多余润滑油，油环：刮除气缸壁上多余润滑油， 并铺涂一层均匀油膜。并铺涂一层均匀油膜。 2）工作条件）工作条件： （1）高温（燃气、活塞）高温（燃气、活塞） （2）高压）高压 （3）高速）高速 （4）润滑困难）润滑困难 3）材料）材料： 要求：耐热，耐磨，导热性、冲

30、击韧性、磨合性及强度要求：耐热，耐磨，导热性、冲击韧性、磨合性及强度 好。好。 气环：多采用合金铸铁气环：多采用合金铸铁 油环：钢片油环：钢片 2-3. 曲柄连杆机构曲柄连杆机构-活塞组活塞组 4）气环的密封机理）气环的密封机理： 活塞环在自由状态下，由于开口的张开，环的外活塞环在自由状态下，由于开口的张开，环的外 径略大于气缸直径；而装入气缸后，由于径向弹径略大于气缸直径；而装入气缸后，由于径向弹 力的作用使环的外圆面与气缸壁贴紧形成所谓的力的作用使环的外圆面与气缸壁贴紧形成所谓的 “第一密封面第一密封面”，气缸内的高压气体不可能通过，气缸内的高压气体不可能通过 第一密封面泄漏。而在工作条件

31、下，一旦燃气压第一密封面泄漏。而在工作条件下，一旦燃气压 力产生，则气环就在燃气压力作用下压紧在环槽力产生，则气环就在燃气压力作用下压紧在环槽 的下端面上，形成所谓的的下端面上，形成所谓的“第二密封面第二密封面”。高压。高压 气体也不可能通过第二密封面泄漏。进入径向间气体也不可能通过第二密封面泄漏。进入径向间 隙中的高压气体只能使环的外圆面与气缸壁更加隙中的高压气体只能使环的外圆面与气缸壁更加 贴紧。这时漏气的唯一通道就是活塞环的开口端贴紧。这时漏气的唯一通道就是活塞环的开口端 隙。如果几道活塞环的开口相互错开，那么就形隙。如果几道活塞环的开口相互错开，那么就形 成了成了“迷宫式迷宫式”漏气通

32、道。漏气通道。 2-3. 曲柄连杆机构曲柄连杆机构-活塞组活塞组 5）气环构造）气环构造： （1 1）气环切口）气环切口 （a a）切口间隙：过大，漏气严重；切口间隙：过大，漏气严重； 过小，环卡死或折断。过小，环卡死或折断。 6）切口形状切口形状： 直开口直开口 工艺性好，但密封性差；工艺性好，但密封性差； 阶梯形开口阶梯形开口 密封性好，工艺性差；密封性好，工艺性差； 斜开口斜开口 密封性和工艺性介于前两种开口之密封性和工艺性介于前两种开口之 间，斜角一般为间，斜角一般为3030或或4545。 气环的开口形状气环的开口形状 2-3. 曲柄连杆机构曲柄连杆机构-活塞组活塞组 （2 2）气环断

33、面形状：）气环断面形状： （a a）矩形环（标准环）矩形环（标准环） 面接触，面接触，导热性好导热性好 常用于第一道气环；常用于第一道气环； 但其磨合性差，摩擦阻力大，且但其磨合性差，摩擦阻力大，且 有泵油作用。有泵油作用。 泵油机理：泵油机理： 活塞下行（进气冲程）活塞下行（进气冲程） 活塞上行（压缩冲程）活塞上行（压缩冲程） （b b）锥面环锥面环 线接触，磨合性好；线接触，磨合性好； 下行：刮油下行：刮油 上行：形成油楔上行：形成油楔 注意不可装反！注意不可装反！ 矩形环的泵油作用矩形环的泵油作用 a）矩形环；b）锥面环；c）、d）上侧面内切正扭曲环；e)下侧面外 切正扭曲环；f）下侧面

34、内切反扭曲环；g）梯形环；h）楔形环；i） 桶面环；j）开槽环； k）、l)顶岸环 气环的断面形状气环的断面形状 2-3. 曲柄连杆机构曲柄连杆机构-活塞组活塞组 （c c）扭曲环扭曲环 装入气缸后，因环的弹性内力不对称而装入气缸后，因环的弹性内力不对称而 扭转成扭转成“碟形碟形”，所以，磨合性、密封，所以，磨合性、密封 性较好，且无泵油现象，故常用于高速性较好，且无泵油现象，故常用于高速 发动机的第二、三道气环。发动机的第二、三道气环。 注意：装配时，应将其内圆切槽向上，注意：装配时，应将其内圆切槽向上， 或者外圆切槽向下。或者外圆切槽向下。 a）矩形环；b）扭曲环 扭曲环端面扭转原理扭曲环

35、端面扭转原理 a）进气、压缩、排气行程；b）作功行程 扭曲环工作原理扭曲环工作原理 2-3. 曲柄连杆机构曲柄连杆机构-活塞组活塞组 （d d）梯形环梯形环 优点：可避免环粘在环槽中（活塞侧压力的作用）优点：可避免环粘在环槽中（活塞侧压力的作用） 使用寿命长（燃气作用在环上径向分力的作用）使用寿命长（燃气作用在环上径向分力的作用） 缺点：环的上、下面的精磨工艺复杂。缺点：环的上、下面的精磨工艺复杂。 常用于热负荷较高的柴油机的第一道气环。常用于热负荷较高的柴油机的第一道气环。 （e e）桶面环桶面环 其断面外表面为凸圆弧形其断面外表面为凸圆弧形 优点：磨合性、适应性好（优点：磨合性、适应性好（

36、线接触）线接触） 磨损小（总形成上、下油楔）磨损小（总形成上、下油楔） 缺点：加工困难缺点：加工困难 （f f）开槽环开槽环 在外圆面上加工出环形槽，在槽内填充能吸附机油在外圆面上加工出环形槽，在槽内填充能吸附机油 的多孔性氧化铁，有利于润滑、磨合和密封。的多孔性氧化铁，有利于润滑、磨合和密封。 （g g）顶岸环顶岸环 断面为断面为“L”L”形。因为顶岸环距活塞顶面近，作形。因为顶岸环距活塞顶面近，作 功行程时，燃气压力能迅速作用于环的上侧面和功行程时，燃气压力能迅速作用于环的上侧面和 内圆面，使环的下侧面与环槽的下侧面、外圆面内圆面，使环的下侧面与环槽的下侧面、外圆面 与气缸壁面贴紧，有利于

37、密封；由于同样的原因，与气缸壁面贴紧，有利于密封；由于同样的原因， 顶岸环可以减少汽车尾气顶岸环可以减少汽车尾气HCHC的排放量。的排放量。 顶岸环与其它类型的上气环安装位置比较顶岸环与其它类型的上气环安装位置比较 2-3. 曲柄连杆机构曲柄连杆机构-活塞组活塞组 2-3. 曲柄连杆机构曲柄连杆机构-活塞组活塞组 7)油环油环 油环类型油环类型 油环有槽孔式、槽孔撑簧式和钢带组油环有槽孔式、槽孔撑簧式和钢带组 合式合式 三种类型。三种类型。 1）槽孔式油环）槽孔式油环 槽孔式油环的刮油能力主要靠油环自身槽孔式油环的刮油能力主要靠油环自身 的弹力的弹力 ；加工上下两道刮油唇，在集油槽底加工有回油

38、；加工上下两道刮油唇，在集油槽底加工有回油 孔；这种油环结构简单，加工容易，成本低。孔；这种油环结构简单，加工容易，成本低。 2）槽孔撑簧式油环）槽孔撑簧式油环 在槽孔式油环的内圆面加装撑簧在槽孔式油环的内圆面加装撑簧 ；环的刮油能力和耐久性有所提高环的刮油能力和耐久性有所提高 。 4）钢带组合油环）钢带组合油环 由上、下刮片和轨形撑簧组合而成由上、下刮片和轨形撑簧组合而成 。刮油能力强；对气缸失圆和活塞变形的适应能力强。刮油能力强；对气缸失圆和活塞变形的适应能力强 。 a）圆孔型；b）长孔型；c）渠型；d）弯片型 槽孔式油环的断面形状槽孔式油环的断面形状 a）板形撑簧油环；b）螺旋撑簧油环；

39、c）轨形撑簧油环 槽孔撑簧式油环槽孔撑簧式油环 1上刮片；2下刮片；3轨形撑簧 钢带组合油环钢带组合油环 2-3. 曲柄连杆机构曲柄连杆机构-活塞组活塞组 二、活塞销二、活塞销 1）功用）功用： 连接活塞和连杆小头，将活塞承受的气体力连接活塞和连杆小头，将活塞承受的气体力 传给连杆。传给连杆。 2）工作条件）工作条件：在高温下承受很大的周性载：在高温下承受很大的周性载 荷，润滑条件很差。荷，润滑条件很差。 3）材料）材料： 要求：强度、刚度好，表面耐磨，韧性好，要求：强度、刚度好，表面耐磨，韧性好， 重量轻。重量轻。 常用优质低碳钢或低碳合金钢常用优质低碳钢或低碳合金钢 从加工工艺上，要对外圆

40、表面渗碳淬火从加工工艺上，要对外圆表面渗碳淬火,并进并进 行精磨和抛光。行精磨和抛光。 4）结构）结构：结构简单。：结构简单。 a）圆柱形内孔；b）截锥形内孔；c）组合形内孔 活塞销的结构活塞销的结构 连杆组的组成连杆组的组成: 汽车发动机的连杆组通常由连杆体、汽车发动机的连杆组通常由连杆体、 连杆大头盖、连杆螺栓、连杆小头连杆大头盖、连杆螺栓、连杆小头 衬套连杆大头轴瓦等零件组成。衬套连杆大头轴瓦等零件组成。 1.功用及工作条件：功用及工作条件： 功用：功用： 将活塞承受的气体力传给曲轴，从将活塞承受的气体力传给曲轴，从 而使活塞的往复运动转变为曲轴的而使活塞的往复运动转变为曲轴的 旋转运动

41、。旋转运动。 工作条件：工作条件： 在压缩、拉伸和横向弯曲等交变应在压缩、拉伸和横向弯曲等交变应 力下工作。力下工作。 2.材料：材料： 一般采用优质中碳钢或合金钢经模锻一般采用优质中碳钢或合金钢经模锻 或辊锻而成。或辊锻而成。 2-3. 曲柄连杆机构曲柄连杆机构连杆组连杆组 a a） 平切口连杆；平切口连杆；b b）斜切口连杆斜切口连杆 1连杆体；2连杆小头衬套；3连杆轴承上轴瓦；4连杆 轴承下轴瓦；5连杆盖；6螺母；7连杆螺母；A集油孔 ；B-喷油孔 3.连杆的构造：连杆的构造： 由连杆小头、杆身和连杆大头组成。由连杆小头、杆身和连杆大头组成。 （1 1）连杆小头）连杆小头 小头孔内一般压

42、入减摩的青铜衬套。小头孔内一般压入减摩的青铜衬套。 （2 2）杆身）杆身 a a）断面形状为工字形断面形状为工字形 b b）断面从小头逐渐向大头增大。断面从小头逐渐向大头增大。 3 3）连杆大头）连杆大头 a a）剖分式连杆大头剖分式连杆大头 b b）剖分型式剖分型式 平切口：切口与连杆中心线垂直平切口：切口与连杆中心线垂直 斜切口：切口与连杆中心线成斜切口：切口与连杆中心线成3030 - - 6060 夹角。夹角。 2-3. 曲柄连杆机构曲柄连杆机构连杆组连杆组 a)全浮式；b）、c）半浮式 1活塞销挡圈；2连杆衬套；3小头紧固螺栓 杆身的工字形端面 2-3. 曲柄连杆机构曲柄连杆机构连杆组

43、连杆组 c c）连杆盖与连杆大头的定位连杆盖与连杆大头的定位 平切口：利用连杆螺栓上精加工平切口：利用连杆螺栓上精加工 的圆柱凸台或光圆柱部分，与经的圆柱凸台或光圆柱部分，与经 过精加工的螺栓孔来保证。过精加工的螺栓孔来保证。 斜切口：因往复惯性力在斜切口斜切口：因往复惯性力在斜切口 方向有很大的切向分力，常采用方向有很大的切向分力，常采用 的定位方法有：的定位方法有： 止口定位、套筒定位、锯齿定位止口定位、套筒定位、锯齿定位 2-3. 曲柄连杆机构曲柄连杆机构连杆组连杆组 4)4)连杆螺栓连杆螺栓 1 1、一般采用优质合金、一般采用优质合金 钢或优质碳素钢锻制或钢或优质碳素钢锻制或 冷镦成形

44、。冷镦成形。 2 2、施加预紧力、施加预紧力 3 3、防松措施、防松措施 5)5)V V型发动机的连杆型发动机的连杆 优点优点前后连杆前后连杆 通用，两列气缸活通用，两列气缸活 塞运动规律相同。塞运动规律相同。 缺点缺点增加了曲增加了曲 轴和发动机的长度。轴和发动机的长度。 优点优点不会增加曲不会增加曲 轴长度。轴长度。 缺点缺点不能互换，不能互换， 副连杆产生弯矩，运副连杆产生弯矩，运 动规律不同。动规律不同。 优点优点两列活塞运两列活塞运 动规律相同。动规律相同。 缺点缺点大头结构复大头结构复 杂，制造困难，刚度杂，制造困难，刚度 较差。较差。 2-3. 曲柄连杆机构曲柄连杆机构曲轴飞轮组

45、曲轴飞轮组 1.功用及工作条件：功用及工作条件： （1 1）往复运动）往复运动旋转运动旋转运动 （2 2）保证活塞在进、排气及压缩冲程的正常运动）保证活塞在进、排气及压缩冲程的正常运动 （3 3）驱动内燃机的各种机构入配套机具）驱动内燃机的各种机构入配套机具 （1 1）交变应力作用）交变应力作用疲劳破坏疲劳破坏 （2 2）各轴颈在很高的比压下旋转）各轴颈在很高的比压下旋转强烈磨损强烈磨损 2.材料：材料： 要求：强度、刚度、冲击韧性、耐磨性要较高。要求：强度、刚度、冲击韧性、耐磨性要较高。 球墨铸铁、球墨铸铁、45#45#优质中碳钢、中碳合金钢优质中碳钢、中碳合金钢 3.曲轴构造：曲轴构造：

46、（1 1）组成：）组成： 曲轴前端（自由端）、曲拐、曲轴后端（功率输出端）曲轴前端（自由端）、曲拐、曲轴后端（功率输出端） 曲拐由主轴颈、曲柄销、曲柄三部分组成。曲拐由主轴颈、曲柄销、曲柄三部分组成。 曲拐数与气缸数、气缸排列方式有关。曲拐数与气缸数、气缸排列方式有关。 2-3. 曲柄连杆机构曲柄连杆机构曲轴飞轮组曲轴飞轮组 曲轴各部名称 1曲轴前端；2主轴径；3曲柄臂；4曲 柄销； 5平衡重；6曲轴后端；7单元曲拐 2-3. 曲柄连杆机构曲柄连杆机构曲轴飞轮组曲轴飞轮组 （2 2）曲轴的分类）曲轴的分类 a a）按曲轴各组成部分的连接情按曲轴各组成部分的连接情 形分形分: : 整体式曲轴、组

47、合式曲轴整体式曲轴、组合式曲轴 b b）按主轴颈数分按主轴颈数分: : 全支承曲轴全支承曲轴 非全支承曲轴非全支承曲轴 （3 3）曲柄销与主轴颈）曲柄销与主轴颈 都是圆柱形，与曲柄以过渡圆都是圆柱形，与曲柄以过渡圆 弧连接。弧连接。应力集中应力集中 a a）曲柄销曲柄销 多做成空心的多做成空心的( (减轻孔）减轻孔） 离心力，又可作为贮油腔和离心力，又可作为贮油腔和 油道。油道。 b b）主轴颈主轴颈 球铁曲轴有空心的，锻球铁曲轴有空心的，锻 钢或合金钢曲轴一般是实心钢或合金钢曲轴一般是实心 的（工艺）。的（工艺）。 c c）油孔位置油孔位置 主轴颈和曲柄销上均有润滑油主轴颈和曲柄销上均有润滑

48、油 孔，应开在它们受载最小孔，应开在它们受载最小 的部位（中间位置），以的部位（中间位置），以 便润滑油容易流入和流出。便润滑油容易流入和流出。 空心曲柄销锻制曲轴 空心轴颈铸铁曲轴 连杆轴承供油方式 2-3. 曲柄连杆机构曲柄连杆机构曲轴飞轮组曲轴飞轮组 2-3. 曲柄连杆机构曲柄连杆机构曲轴飞轮组曲轴飞轮组 （4 4）曲柄与平衡重）曲柄与平衡重 a a）曲柄的形状大多为曲柄的形状大多为 “椭圆盘椭圆盘”或或“圆盘圆盘”形形 状，且较厚。状，且较厚。 b b）平衡重多为扇形。平衡重多为扇形。 c) c)平衡重用来平衡旋转惯平衡重用来平衡旋转惯 性力和力矩性力和力矩 安装：平衡重形状多成扇安装

49、：平衡重形状多成扇 形，使其重心远离曲轴回形，使其重心远离曲轴回 转中心，以期在较小的质转中心，以期在较小的质 量下获得较大的旋转惯性量下获得较大的旋转惯性 力。力。 曲轴平衡重的作用 a）曲轴承受内弯矩；b）八块平衡重（完全平衡法）；c） 四块平衡重（部分平衡法）。 平衡重形状及安装方法 4、曲拐排列与发火次序、曲拐排列与发火次序 各曲拐的相对位置或曲拐布置取决各曲拐的相对位置或曲拐布置取决 于气缸数、气缸排列和发动机工作于气缸数、气缸排列和发动机工作 顺序。顺序。 选择工作循序原则：选择工作循序原则： （1 1）要求依次作功的两缸间距尽）要求依次作功的两缸间距尽 可能远，以减轻主轴承负荷，

50、避免可能远，以减轻主轴承负荷，避免 进气干涉，影响进气。进气干涉，影响进气。 （2 2）对于气缸数为）对于气缸数为i i的单列式四冲的单列式四冲 程发动机来说，各缸的发火间隔应程发动机来说，各缸的发火间隔应 为为720720/ /i i（对单列式二冲程发动对单列式二冲程发动 机来说，为机来说，为360360/ /i i）。）。 （3 3）而而V V型发动机左右两列气缸可型发动机左右两列气缸可 应交替发火。应交替发火。 直列直列4 4缸机的发火次序：缸机的发火次序： 1-3-4-21-3-4-2或或1-2-4-31-2-4-3 直列直列6 6缸机的发火次序：缸机的发火次序： 1-5-3-6-2-41-