曲柄连杆机构案例

1、二、组成二、组成 1 1、机体组：、机体组：气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸 套、气缸盖和气缸垫套、气缸盖和气缸垫-不动件不动件 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 2 2、活塞连杆组：、活塞连杆组： 由活塞、活塞环、活塞销和连杆由活塞、活塞环、活塞销和连杆-运动件运动件 气环气环 油环油环 活塞销活塞销 活塞活塞 连杆连杆 连杆螺栓连杆螺栓 连杆轴瓦连杆轴瓦 连杆盖连杆盖 3 3、曲轴飞轮组：、曲轴飞轮组：曲轴、飞轮、减振器曲轴、飞轮、减振器 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

2、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 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 三、三、 受力分析受力分析 主要有气压力，往复惯性力，旋转离心力和摩擦主要有气压力，往复惯性力，旋转离心力和摩擦 力。力。 1.气压力：气压力：气压力气压力P的集中力的集中力PP分解为分解为NP和和SP， NP称侧压力，它使活塞的一个侧面压向气缸壁，称侧压力，它使活塞的一个侧面压向气缸壁， 造成该侧磨损严重；造成该侧磨损严重；SP经连杆传给曲柄销，分解经连杆传给曲柄销，分解 为为RP和和TP，RP使曲轴主轴颈处受压，

3、使曲轴主轴颈处受压，TP为周向为周向 产生转矩的力。产生转矩的力。 作功行程作功行程 压缩行程压缩行程 2. 往复惯性力往复惯性力Pj：活塞在上半行程时，惯性力活塞在上半行程时，惯性力 都向上，下半行程时，惯性力都向下。在上下都向上，下半行程时，惯性力都向下。在上下 止点活塞运动方向改变，速度为零，加速度最止点活塞运动方向改变，速度为零，加速度最 大，惯性力也最大；在行程中部附近，活塞运大，惯性力也最大；在行程中部附近，活塞运 动速度最大，加速度为零，惯性力也等于零。动速度最大，加速度为零，惯性力也等于零。 上半行程 上半行程 下半行程 下半行程 3.离心惯性力离心惯性力PC：旋转机件的圆周运

4、动产旋转机件的圆周运动产 生离心惯性力，方向背离曲轴中心向外。离心生离心惯性力，方向背离曲轴中心向外。离心 力加速轴承与轴颈的磨损，也引起发动机振动力加速轴承与轴颈的磨损，也引起发动机振动 而传到机体外。而传到机体外。 4. 摩擦力：摩擦力：指相互运动件之间的摩擦力，指相互运动件之间的摩擦力， 它是造成配合表面磨损的根源。它是造成配合表面磨损的根源。 2.2 机机 体组体组 主要由主要由 气缸体、气缸体、 气缸盖、气缸盖、 曲轴箱、曲轴箱、 气缸垫、气缸垫、 油底壳、油底壳、 发动机支发动机支 撑等组成。撑等组成。 1.气缸体的结构形式气缸体的结构形式 龙门式气缸体龙门式气缸体 隧道式气缸体隧

5、道式气缸体 一般式气缸体一般式气缸体 气缸体气缸体 2. 气缸气缸 定义：气缸体内引导活塞做往复运动的圆筒定义：气缸体内引导活塞做往复运动的圆筒 （1）气缸的排列形式）气缸的排列形式 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。 缩短了机体的长度和高缩短了机体的长度和高 度，增加了刚度，减轻度，增加了刚度，减轻 了发动机的重量；形状了发动机的重量；形状 复杂，加工困难。复杂，加工困难。 高度小，总体布置高度小，总体布置 方便。方便。 对置气缸式发动机对置气缸式发动机 （2）对气缸的要求：）对气缸的要求：必须耐高温、耐磨损、必须耐高温、耐磨损、 耐

6、腐蚀。耐腐蚀。 从气缸的材料、加工精度和结构等方面来从气缸的材料、加工精度和结构等方面来 采取措施。采取措施。 例如，采用优质合金铸铁，气缸内壁按例如，采用优质合金铸铁，气缸内壁按2 级精度并经过珩磨加工。级精度并经过珩磨加工。 （3）气缸的冷却：）气缸的冷却：水冷（发动机用水冷水冷（发动机用水冷 却时，气缸周围和气缸盖中均有用以充水的空却时，气缸周围和气缸盖中均有用以充水的空 腔，称为水套，采用水套冷却）、风冷。腔，称为水套，采用水套冷却）、风冷。 3. 气缸套气缸套 （1）采用气缸套的原因：）采用气缸套的原因：为了减少材料上的为了减少材料上的 浪费，同时满足耐磨性的要求，缸体采用铸铁，浪费

7、，同时满足耐磨性的要求，缸体采用铸铁， 气缸套采用铸铁中加入少量合金元素。气缸套采用铸铁中加入少量合金元素。 气缸套气缸套 性能如何？性能如何？ 名称名称特点特点示意图示意图 干缸套干缸套 外壁不直接与冷却水接触。外壁不直接与冷却水接触。 1 1）壁厚较薄（）壁厚较薄（1mm1mm3mm3mm）；）； 2 2）与缸体承孔过盈配合；）与缸体承孔过盈配合； 3 3）不易漏水漏气）不易漏水漏气。 湿缸套湿缸套 外壁直接与冷却水接触。外壁直接与冷却水接触。 1 1）壁厚较厚（）壁厚较厚（5mm5mm9mm9mm）；）； 2 2）散热效果好；）散热效果好； 3 3）易漏水漏气；）易漏水漏气； 4 4）易

8、穴蚀。）易穴蚀。 强度和刚度强度和刚度 都较好，加都较好，加 工复杂，拆工复杂，拆 装不便，散装不便，散 热不良。热不良。 散热良好、冷散热良好、冷 却均匀、加工却均匀、加工 容易。容易。 强度和刚度不强度和刚度不 如干缸套，易如干缸套，易 漏水。漏水。 （2）分类：）分类：有干式和湿式两种。有干式和湿式两种。 湿缸套防止漏水的措施：湿缸套防止漏水的措施： a. 在缸套凸缘在缸套凸缘C下面装垫片；下面装垫片；b. 在下支承密封带装橡在下支承密封带装橡 胶密封圈；胶密封圈；c. 缸套装入座孔后，通常高出气缸体上缸套装入座孔后，通常高出气缸体上 平面平面0.050.15mm。 1. 作用：作用：密

9、封气缸上部，并与活塞顶部和气密封气缸上部，并与活塞顶部和气 缸壁一起形成燃烧室。冷却。缸壁一起形成燃烧室。冷却。 2. 结构形式结构形式 气缸盖上有冷却水套、燃烧室、进排气门道、气缸盖上有冷却水套、燃烧室、进排气门道、 气门导管孔和进排气门座、火花塞孔（汽油气门导管孔和进排气门座、火花塞孔（汽油 机）或喷油器座孔。机）或喷油器座孔。 a.单体气缸盖单体气缸盖：在多缸发动机的一列中，只：在多缸发动机的一列中，只 覆盖一个气缸的气缸盖，称为单体气缸盖。覆盖一个气缸的气缸盖，称为单体气缸盖。 缸径缸径105mm可用；缸径可用；缸径120mm的优先采的优先采 用；缸径用；缸径160mm 都采用。都采用

10、。 b. 块状气缸盖块状气缸盖：能覆盖部分（两个以上）气：能覆盖部分（两个以上）气 缸的，称为块状气缸盖。缸的，称为块状气缸盖。 适用于适用于105mm缸径缸径160mm的发动机。的发动机。 c. 整体气缸盖整体气缸盖：能覆盖全部气缸的气缸盖，则：能覆盖全部气缸的气缸盖，则 称为整体气缸盖。称为整体气缸盖。 优点优点：采用整体气缸盖可以缩短气缸中心：采用整体气缸盖可以缩短气缸中心 距和发动机的总长度。距和发动机的总长度。 缺点缺点：刚性较差，在受热和受力后容易变：刚性较差，在受热和受力后容易变 形而影响密封；损坏时必须整个更换形而影响密封；损坏时必须整个更换。 应用应用：适用于缸径：适用于缸径

11、105mm的发动机。的发动机。 气缸盖气缸盖 3. 燃烧室燃烧室 汽油机的燃烧室是汽油机的燃烧室是 由活塞顶部及缸盖上相由活塞顶部及缸盖上相 应 的 凹 部 空 间 组 成 。应 的 凹 部 空 间 组 成 。 （1）楔形燃烧室）楔形燃烧室 a. 气门斜置，气流导流气门斜置，气流导流 较好，充气效率高；较好，充气效率高； b. 有挤气有挤气冷激面，可冷激面，可 形成挤气涡流；形成挤气涡流； c. 燃烧速度较快，燃烧速度较快，CO和和 HC排放较低而排放较低而NO的排放的排放 稍高。稍高。 （2）盆形燃烧室）盆形燃烧室 a. 气门平行于气缸轴线；气门平行于气缸轴线； b. 有挤气有挤气冷激面，可

12、形冷激面，可形 成挤气涡流；成挤气涡流； c. 盆的形状狭窄，气门尺盆的形状狭窄，气门尺 寸受限，换气质量较差，寸受限，换气质量较差， 燃烧速度较低，燃烧速度较低，CO和和HC 排放较高而排放较高而NO的排放较低的排放较低。 （3）半球形燃烧室）半球形燃烧室 a. 气门成横向气门成横向V型排列，型排列， 因此气门头部直径可以因此气门头部直径可以 做得较大，换气好；做得较大，换气好； b. 火花塞位于燃烧室火花塞位于燃烧室 的中部火焰行程短，燃的中部火焰行程短，燃 烧速度最高，动力性、烧速度最高，动力性、 经济性最好。是高速发经济性最好。是高速发 动机常用的燃烧室；动机常用的燃烧室； c. CO

13、和和HC排放最少，排放最少， 而而NO的排放较高。的排放较高。 燃烧室燃烧室 气缸盖与气缸体之间置有气缸垫，以保证燃烧气缸盖与气缸体之间置有气缸垫，以保证燃烧 室的密封。室的密封。 1.1.气缸垫应满足以下主要要求：气缸垫应满足以下主要要求： （1）在高温、高压燃气作用下有足够的强）在高温、高压燃气作用下有足够的强 度，不易损坏。度，不易损坏。 （2）耐热和耐腐蚀，即在高温、高压燃气）耐热和耐腐蚀，即在高温、高压燃气 下或有压力的机油和冷却水的作用下不烧损、下或有压力的机油和冷却水的作用下不烧损、 不变质。不变质。 （3）具有一定弹性，能补偿接合面的不平）具有一定弹性，能补偿接合面的不平 度，

14、以保证密封。度，以保证密封。 （4）拆装方便，能重复使用，寿命长。）拆装方便，能重复使用，寿命长。 2. 分类分类 （1）纯金属衬垫：一般由单层或多层金属片）纯金属衬垫：一般由单层或多层金属片 （钢、铝或低碳钢）制成。（钢、铝或低碳钢）制成。（e） （2）金属）金属石棉衬垫：石棉中间夹有金属石棉衬垫：石棉中间夹有金属 丝或金属屑，且外覆铜皮或钢皮。丝或金属屑，且外覆铜皮或钢皮。 (a,b,c,d) （3）加强型无）加强型无石棉衬垫：石棉衬垫： （f） （4）其它：单层金属耐热密封胶，耐热密）其它：单层金属耐热密封胶，耐热密 封胶封胶 1. 功用：功用：贮存和冷却机油并封闭曲轴箱。贮存和冷却机油

15、并封闭曲轴箱。 2. 构造：构造： （1）用薄钢板冲压而成。）用薄钢板冲压而成。 （2） 内部设有稳油挡板，以防止汽车振动内部设有稳油挡板，以防止汽车振动 时油底壳油面产生较大的波动。时油底壳油面产生较大的波动。 （3） 最低处有放油塞。最低处有放油塞。 （4） 曲轴箱与油底壳之间有密封衬垫。曲轴箱与油底壳之间有密封衬垫。 发动机一般通过气缸体和飞轮壳或变速器壳上的发动机一般通过气缸体和飞轮壳或变速器壳上的 支撑支承在车架上。发动机的支承方法，一般有三点支撑支承在车架上。发动机的支承方法，一般有三点 支承和四点支承两种，如图支承和四点支承两种，如图2-14所示。所示。 三点支承可布置成前二后一

16、或前一后二，北京三点支承可布置成前二后一或前一后二，北京 492QA型发动机的支承是前面两个支承点位于曲轴箱型发动机的支承是前面两个支承点位于曲轴箱 的支撑上，后面一个支承点在变速器壳上（图的支撑上，后面一个支承点在变速器壳上（图2-15）。）。 前一后二的三点支承法用于解放前一后二的三点支承法用于解放CA6102型汽车发动型汽车发动 机上。机上。 采用四点支承法时，前后各有两个支承点。采用四点支承法时，前后各有两个支承点。 作用：作用： （1）活塞是发动机的重要传力机构，承受气缸中）活塞是发动机的重要传力机构，承受气缸中 的气体压力，并将此力通过活塞销传给连杆，以推动的气体压力，并将此力通过

17、活塞销传给连杆，以推动 曲轴旋转。曲轴旋转。 （2）活塞顶部与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室。）活塞顶部与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室。 对活塞的要求：对活塞的要求： （1）有足够的刚度、强度和耐热性，以承受燃气）有足够的刚度、强度和耐热性，以承受燃气 的高温高压；的高温高压； （2）加工精度要求高，保证密封又不增加磨损；）加工精度要求高，保证密封又不增加磨损； （3）尽量降低重量，以减少惯性载荷；）尽量降低重量，以减少惯性载荷； （4）润滑性和耐磨性良好，以提高寿命。）润滑性和耐磨性良好，以提高寿命。 活塞的基本结构可分为活塞的基本结构可分为顶部、头部顶部、头部和和裙部裙部三部分。三部分。 形

18、状形状示意图示意图 平顶平顶 凸顶凸顶 凹顶凹顶 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。气过程。 凹坑的形状、位置凹坑的形状、位置 必须有利于可燃混必须有利于可燃混 合气的燃烧；提高合气的燃烧；提高 压缩比，防止碰气压缩比，防止碰气 门。（高压缩比发门。（高压缩比发 动机为了防止碰撞动机为了防止碰撞 气门，也可用凹坑气门，也可用凹坑 的深度来调整压缩的深度来调整压缩 比比) ) 1. 活塞顶

19、部活塞顶部 2. 活塞头部活塞头部 （1）定义：）定义：活塞头部是活塞最后一个环活塞头部是活塞最后一个环 槽以上的部分。槽以上的部分。 （2）作用：）作用：a. 传力；传力；b. 密封；密封；c. 传热。传热。 （3）主要结构：）主要结构：上面上面1-2道气环槽，下面道气环槽，下面 一道油环槽（有许多径向小孔通向油底壳）。一道油环槽（有许多径向小孔通向油底壳）。 为提高活塞环槽寿命，加入了环槽护圈。为提高活塞环槽寿命，加入了环槽护圈。 3. 活塞裙部活塞裙部 （1）定义：）定义：活塞裙部是指自油环槽下端面起活塞裙部是指自油环槽下端面起 至活塞底面的部分。至活塞底面的部分。 （2）作用：）作用：

20、是为活塞在气缸内作往复运动导是为活塞在气缸内作往复运动导 向和承受侧压力。向和承受侧压力。 （3）裙部膨胀变形：）裙部膨胀变形： 在燃烧气体的压力在燃烧气体的压力p、侧压力、侧压力FN和金属膨胀的和金属膨胀的 作用下，致使活塞裙部受热变形，在沿活塞销作用下，致使活塞裙部受热变形，在沿活塞销 座轴线方向的直径增量大于其它方向。座轴线方向的直径增量大于其它方向。 活塞整体变形规律活塞整体变形规律 a. 活塞的热膨胀量大于气缸的膨胀量，使活塞的热膨胀量大于气缸的膨胀量，使 配缸间隙变小。因活塞温度高于气缸壁，配缸间隙变小。因活塞温度高于气缸壁， 且铝合金的膨胀系数大于铸铁；且铝合金的膨胀系数大于铸铁

21、； b. 活塞自上而下膨胀量由大而小。因温度活塞自上而下膨胀量由大而小。因温度 上高下低，壁厚上厚下薄；上高下低，壁厚上厚下薄； c. 裙部周向近似椭圆形变化，长轴沿销座裙部周向近似椭圆形变化，长轴沿销座 孔轴线方向。因销座处金属量多而膨胀孔轴线方向。因销座处金属量多而膨胀 量大，以及侧压力作用的结果。量大，以及侧压力作用的结果。 制造时 变形后 （4）防止活塞卡在气缸内所采用的措施：）防止活塞卡在气缸内所采用的措施： a. 椭圆形裙部。冷态下，把裙部加工成椭圆形裙部。冷态下，把裙部加工成 长轴垂直于活塞销方向的椭圆形。长轴垂直于活塞销方向的椭圆形。 b . 裙 部 沿 销 座 外 表 面 制

22、 成 下 陷裙 部 沿 销 座 外 表 面 制 成 下 陷 0.51.0mm。 c. 裙部开有绝热裙部开有绝热膨胀槽。在裙部受膨胀槽。在裙部受 力较小的面，开有力较小的面，开有“T”形或形或“”形槽。横形槽。横 槽槽绝热槽，竖槽绝热槽，竖槽膨胀槽。膨胀槽。 d.采用双金属活塞：即在活塞裙部或销座采用双金属活塞：即在活塞裙部或销座 内嵌铸入钢片，以减少裙部的膨胀量。内嵌铸入钢片，以减少裙部的膨胀量。 4. 偏心活塞偏心活塞 （1）定义：）定义：活塞销座朝向承受作功侧压活塞销座朝向承受作功侧压 力的一面（图示左侧）偏移力的一面（图示左侧）偏移1mm2mm。 （2）优点：）优点：可以减轻活塞可以减轻

23、活塞“敲缸敲缸”，减，减 小噪声，改善发动机工作的平顺性。小噪声，改善发动机工作的平顺性。 （3）缺点：）缺点：增大活塞裙部两端的尖角负荷，增大活塞裙部两端的尖角负荷， 引起这些部位的磨损或变形。弥补方法是使引起这些部位的磨损或变形。弥补方法是使 活塞的间隙尽可能的小。活塞的间隙尽可能的小。 活塞活塞 活塞环的间隙活塞环的间隙 （1） 端隙端隙1：又称开口间隙，是活塞环装入气缸：又称开口间隙，是活塞环装入气缸 后开口处的间隙。一般为后开口处的间隙。一般为0.25mm0.50mm； （2） 侧隙侧隙2：又称边隙，是环高方向上与环槽之：又称边隙，是环高方向上与环槽之 间的间隙。第一道环因温度高，一

24、般为间的间隙。第一道环因温度高，一般为0.04mm 0.10mm；其它气环一般为；其它气环一般为0.03mm0.07mm。油。油 环一般侧隙较小，一般为环一般侧隙较小，一般为0.025mm0.07mm； （3） 背隙背隙3：是活塞环装入气缸后，活塞环背面：是活塞环装入气缸后，活塞环背面 与环槽底部的间隙。一般为与环槽底部的间隙。一般为0.5mm1mm。 1. 气环气环 （1）作用：）作用：保证活塞与气缸壁间的密封，保证活塞与气缸壁间的密封， 防止气缸中的高温、高压燃气大量漏入曲轴箱，防止气缸中的高温、高压燃气大量漏入曲轴箱， 同时还将活塞顶部的大部分热量传导到气缸壁，同时还将活塞顶部的大部分热

25、量传导到气缸壁， 再由冷却水或空气带走。再由冷却水或空气带走。 （2）工况：）工况：在高温、高压、高速以及润滑在高温、高压、高速以及润滑 困难的条件下工作，是发动机所有零件中工作寿困难的条件下工作，是发动机所有零件中工作寿 命最短的零件。材料为合金铸铁，有时镀铬、镀命最短的零件。材料为合金铸铁，有时镀铬、镀 锡或磷化、喷铜。锡或磷化、喷铜。 （3） 气环的密封原理气环的密封原理 A. 第一密封面的建立：环在自由状态下，第一密封面的建立：环在自由状态下， 环外径缸径，装缸后在其弹力环外径缸径，装缸后在其弹力P0作用下与作用下与 缸壁压紧，形成第一密封面。缸壁压紧，形成第一密封面。 B. 第二密封

26、面的建立：活塞环在运动时产第二密封面的建立：活塞环在运动时产 生惯性力生惯性力Pj，与缸壁间产生摩擦力，与缸壁间产生摩擦力F，以及，以及 侧隙有气体压力侧隙有气体压力P1，在这三个力的共同作，在这三个力的共同作 用下，使环靠在环槽的上侧或下侧，形成第用下，使环靠在环槽的上侧或下侧，形成第 二密封面。二密封面。 C. 气环的第二次密封：窜入背隙和侧隙的气环的第二次密封：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。了第一、二密封面的密封。 （4）矩形气环的泵油作用及危害）矩形气环的泵油作用及危害 现象：现象： 当活塞带着环

27、下行（进气行程）时，环当活塞带着环下行（进气行程）时，环 靠在环槽的上方，环从缸壁上刮下的润滑油靠在环槽的上方，环从缸壁上刮下的润滑油 充入环槽下方；当活塞又带着环上行（压缩充入环槽下方；当活塞又带着环上行（压缩 行程）时，环又靠在环槽的下方，同时将油行程）时，环又靠在环槽的下方，同时将油 挤压到环槽上，如此反复，就将润滑油泵到挤压到环槽上，如此反复，就将润滑油泵到 活塞顶。活塞顶。 原因：原因： a.存在侧隙和背隙；存在侧隙和背隙； b. 环运动时在环槽中靠上靠下。环运动时在环槽中靠上靠下。 危害：危害： a.增加了润滑油的消耗；增加了润滑油的消耗； b. 火花塞沾油不跳火；火花塞沾油不跳火

28、； c. 燃烧室积炭增多，燃烧性能变坏；燃烧室积炭增多，燃烧性能变坏； d. 环槽内形成积炭，挤压活塞环而失去密封环槽内形成积炭，挤压活塞环而失去密封 性；性； e. 加剧了气缸的磨损。加剧了气缸的磨损。 措施：措施： a.采用扭曲环；采用扭曲环； b. 采用组合式油环；采用组合式油环； c. 油环下设减压腔。油环下设减压腔。 （5）气环按断面形状分类）气环按断面形状分类 a. 矩形环：是常用的。工艺性和导热效果矩形环：是常用的。工艺性和导热效果 较好，但产生较好，但产生“泵油作用泵油作用”。 b. 锥形环：可改善环的磨合。锥形环：可改善环的磨合。 c. 扭曲环：防止泵油作用，增加密封性。扭曲

29、环：防止泵油作用，增加密封性。 安装时，应将其内圆切槽向上，或外圆切槽向下。安装时，应将其内圆切槽向上，或外圆切槽向下。 d. 梯形环：易于挤出槽中的积炭，加强了梯形环：易于挤出槽中的积炭，加强了 环的密封作用，提高使用寿命。其缺点是上、下环的密封作用，提高使用寿命。其缺点是上、下 两面的工艺复杂。两面的工艺复杂。 e. 桶形环：有利于密封，但加工较困难。桶形环：有利于密封，但加工较困难。 气环的断面形状 a)矩形环；b)锥形环；c)内切口扭曲环；d)外切口扭曲环； e)梯形环；f)桶形环 2. 油环油环 （1）作用：）作用：油环用来刮除气缸壁上多油环用来刮除气缸壁上多 余的机油，并在气缸壁面

30、涂上一层均匀的余的机油，并在气缸壁面涂上一层均匀的 机油膜，这样既可以防止机油窜入气缸燃机油膜，这样既可以防止机油窜入气缸燃 烧，又可以减小活塞、活塞环与气缸的磨烧，又可以减小活塞、活塞环与气缸的磨 损和摩擦阻力。此外，油环也起到封气的损和摩擦阻力。此外，油环也起到封气的 辅助作用。辅助作用。 （2） 油油 环环 的的 刮刮 油油 原原 理理 （3 3）分类）分类 a.a. 普通油环普通油环 其外圆上切有环形槽，槽底开有回油用的小孔或窄槽。其外圆上切有环形槽，槽底开有回油用的小孔或窄槽。 b. b. 组合式：由上下刮油片和产生径向、轴向弹力的衬簧组组合式：由上下刮油片和产生径向、轴向弹力的衬簧

31、组 成。成。 1-钢片；2-衬簧；3-径向衬簧；4-轴向衬簧；5-活塞 其特点为其特点为 1 1）密封好：第一密封面，靠径向力，因衬簧）密封好：第一密封面，靠径向力，因衬簧 长大于刮片长而产生径向力。长大于刮片长而产生径向力。 第二密封面，靠轴向力，因衬簧第二密封面，靠轴向力，因衬簧 和钢片总厚度大于环槽高而产生轴向力。和钢片总厚度大于环槽高而产生轴向力。 2) 2) 无侧隙，不窜油。无侧隙，不窜油。 3) 3) 刮油能力强：因钢片薄，对缸壁比压大。刮油能力强：因钢片薄，对缸壁比压大。 4) 4) 上下片可分别动作，适应性好。上下片可分别动作，适应性好。 5) 5) 回油能力强。回油能力强。

32、活塞环活塞环 三、活塞销三、活塞销 1.作用：作用：连接活塞和连杆，并传递活塞的力给连杆。连接活塞和连杆，并传递活塞的力给连杆。 2.结构：结构：用低碳钢或低碳合金钢制成的厚壁管状体。用低碳钢或低碳合金钢制成的厚壁管状体。 3.连接方式连接方式 (1)(1)全浮式全浮式 1 1）定义：在发动机正常工作温度下，活塞销在连杆小）定义：在发动机正常工作温度下，活塞销在连杆小 头孔和活塞销座孔中都能转动。头孔和活塞销座孔中都能转动。 2 2）装配：）装配： A.A.销与销座孔在冷态时为过渡配合，采用分组选配法。销与销座孔在冷态时为过渡配合，采用分组选配法。 B.B.热装合：将活塞放入热水或热油中加热后

33、，迅速将销热装合：将活塞放入热水或热油中加热后，迅速将销 装入。装入。 (2)(2)半浮式半浮式 1)1)定义：定义：销与销座孔和连杆小头两处，一处固定，一处浮动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）（一般固定连杆小头） 2)2)装配：加热连杆小头后，将销装入，冷态时为过盈配合。装配：加热连杆小头后，将销装入，冷态时为过盈配合。 1. 作用：作用：将活塞承受的将活塞承受的 力传给曲轴，从而使得活塞的力传给曲轴，从而使得活塞的 往复运动转变为曲轴的旋转运往复运动转变为曲轴的旋转运 动。动。 2. 要求：要求：在质量尽可能在质量尽可能 小的条件下，有足够的刚度和小的条

34、件下，有足够的刚度和 强度。一般用中碳钢或合金钢强度。一般用中碳钢或合金钢 经模锻或辊锻而成，然后经机经模锻或辊锻而成，然后经机 械加工和热处理。械加工和热处理。 3. 组成：组成： （1）连杆小头）连杆小头 有青铜衬套，润滑方式为压力润滑（通过杆身的有青铜衬套，润滑方式为压力润滑（通过杆身的 纵向压力油道）或飞溅润滑（通过集油孔或集纵向压力油道）或飞溅润滑（通过集油孔或集 油槽）。油槽）。 （2）连杆杆身）连杆杆身 “工工”字形断面字形断面, ,杆身断面一般从小头到大杆身断面一般从小头到大 头逐渐加大。连杆体上有些钻有喷油孔，用头逐渐加大。连杆体上有些钻有喷油孔，用 来润滑气缸、活塞等。来润

35、滑气缸、活塞等。 （3）连杆大头）连杆大头 连杆螺栓：连杆螺栓： 连接大头的两半，连接大头的两半， 材料为优质合金钢或材料为优质合金钢或 优质碳素钢。连杆螺优质碳素钢。连杆螺 栓必须以工厂规定的栓必须以工厂规定的 拧紧力矩，分拧紧力矩，分2-3次次 均匀地拧紧；必须设均匀地拧紧；必须设 有防松装置，常用的有防松装置，常用的 有开口销、锁片、铁有开口销、锁片、铁 丝、自锁螺母、防松丝、自锁螺母、防松 胶等方法。胶等方法。 连杆的安装：连杆的安装： a. 不能破坏连不能破坏连 杆杆身与盖的配对及杆杆身与盖的配对及 装合方向，在二者的装合方向，在二者的 同一侧打有配对标记。同一侧打有配对标记。 b.

36、 不能装反，不能装反， 也不能乱缸，在杆身也不能乱缸，在杆身 上有方向标记，大头上有方向标记，大头 侧面有缸号标记。侧面有缸号标记。 4. V形发动机连杆形发动机连杆 V形发动机左右两侧对应两气缸的连杆是形发动机左右两侧对应两气缸的连杆是 共同连接在一个曲柄销上的，它有三种形式：共同连接在一个曲柄销上的，它有三种形式： （1）并列连杆式：相对应的左右两缸的连）并列连杆式：相对应的左右两缸的连 杆一前一后地安装在同一个曲柄销上。杆一前一后地安装在同一个曲柄销上。 （2）主副连杆式：一列气缸的连杆为主连）主副连杆式：一列气缸的连杆为主连 杆，其大头直接安装在曲柄销全长上；另一列杆，其大头直接安装在

37、曲柄销全长上；另一列 气缸的连杆为副连杆，其大头与对应的主连杆气缸的连杆为副连杆，其大头与对应的主连杆 大头（或连杆盖）上的两个凸耳作铰链连结。大头（或连杆盖）上的两个凸耳作铰链连结。 （3）叉形连杆式：左右两列气缸的对应两）叉形连杆式：左右两列气缸的对应两 个连杆中，一个连杆的大头做成叉形，跨于另个连杆中，一个连杆的大头做成叉形，跨于另 一个连杆的厚度较小的片形大头两端。一个连杆的厚度较小的片形大头两端。 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. 作用：作用：承受连杆传来的力，并由此承受连杆传来的力，并由此

38、造成绕其本身轴线的力矩，把活塞的往复造成绕其本身轴线的力矩，把活塞的往复 运动变为旋转运动。运动变为旋转运动。 2. 对曲轴的要求：对曲轴的要求：具有足够的刚度和具有足够的刚度和 强度，表面要耐磨，润滑良好。强度，表面要耐磨，润滑良好。 曲轴一般采用中碳钢或中碳合金钢模曲轴一般采用中碳钢或中碳合金钢模 锻，其主轴颈和曲柄销表面上均需高频淬锻，其主轴颈和曲柄销表面上均需高频淬 火或渗氮，再精磨。火或渗氮，再精磨。 3. 曲轴的分类：曲轴的分类： （1）按结构形式分为：整体式、组合式）按结构形式分为：整体式、组合式 整体式的优点：具有较高的强度和刚整体式的优点：具有较高的强度和刚 度，结构紧凑、质

39、量轻，应用广泛。度，结构紧凑、质量轻，应用广泛。 组合式的优点：加工方便，便于系列组合式的优点：加工方便，便于系列 化；化； 缺点：强度和刚度较差，装配复杂。缺点：强度和刚度较差，装配复杂。 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 优点优点缺点缺点应用应用 全支承曲轴全支承曲轴 提高曲轴的刚度和提高曲轴的刚度和 弯曲强度，减轻主弯曲强度，减轻主 轴承的载荷轴承的载荷 曲轴的加工表面曲轴的加工表面 增多，主轴承数增多，主轴承数 增多，使机体加增多，使机体加 长长 柴油机一般多柴油机一般多 采用此种支撑采用此种支撑 方式方式 非全支承曲轴非

40、全支承曲轴 缩短了曲轴的长度，缩短了曲轴的长度， 使发动机总体长度使发动机总体长度 有所减小有所减小 主轴承载荷较大主轴承载荷较大承受载荷较小承受载荷较小 的汽油机可以的汽油机可以 采用此种方式采用此种方式 （2）按曲轴的主轴颈数分为）按曲轴的主轴颈数分为 4. 曲轴的构造曲轴的构造 曲轴主要由三部分组成：曲轴主要由三部分组成： 曲轴的前端轴（或称自由端）：第一个曲轴的前端轴（或称自由端）：第一个 主轴颈之前的部分；主轴颈之前的部分； 若干个由曲柄销和它左右两端的曲柄若干个由曲柄销和它左右两端的曲柄4， 以及前后两个主轴颈以及前后两个主轴颈2组成的组成的曲拐曲拐； 曲轴后端曲轴后端 凸缘凸缘6

41、 (或称功率输出端或称功率输出端) ：最：最 后一个主轴颈之后的部分。后一个主轴颈之后的部分。 （1）曲轴前端：装有定时齿轮、带轮、）曲轴前端：装有定时齿轮、带轮、 止推片、甩油盘和起动爪（中小型发动机）、止推片、甩油盘和起动爪（中小型发动机）、 减振器（有时）。减振器（有时）。 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 （2）曲轴的曲柄销、曲柄、主轴颈）曲轴的曲柄销、曲柄、主轴颈 曲柄销（连杆轴颈）：与连杆大头相连，曲柄销（连杆轴颈）：与连杆大头相连， 并在连杆轴瓦内转动。并在连杆轴瓦内转动。 曲柄：是主轴颈与曲柄销的连接部分。曲柄：是主轴颈与曲柄销的连接部分。 主轴颈

42、：支承曲轴、安装轴瓦的地方。主轴颈：支承曲轴、安装轴瓦的地方。 曲柄销、曲柄、主轴颈、轴瓦上都有油孔曲柄销、曲柄、主轴颈、轴瓦上都有油孔 或油道，用来润滑。或油道，用来润滑。 平衡重：装在曲柄销相反的方向，用来平衡发平衡重：装在曲柄销相反的方向，用来平衡发 动机不平衡的离心力和离心力矩，有时还用来动机不平衡的离心力和离心力矩，有时还用来 平衡一部分往复惯性力。平衡一部分往复惯性力。 一般地，采用全支承曲轴的，不加平衡重；一般地，采用全支承曲轴的，不加平衡重； 采用非全支承的，需加平衡重。采用非全支承的，需加平衡重。 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

43、曲拐曲拐 曲柄曲柄 （3）曲轴后端：装有凸缘和封油装置。）曲轴后端：装有凸缘和封油装置。 5. 曲轴的轴向定位曲轴的轴向定位 原因：曲轴经常受到离合器施加于飞轮的轴向力原因：曲轴经常受到离合器施加于飞轮的轴向力 作用而有轴向窜动的趋势。曲轴窜动将破坏曲柄作用而有轴向窜动的趋势。曲轴窜动将破坏曲柄 连杆机构各零件正确的相对位置。连杆机构各零件正确的相对位置。 方法：止推轴承有翻边轴瓦和止推片两种。方法：止推轴承有翻边轴瓦和止推片两种。 （1） 结构：结构：在某一道主轴承的两侧装止推片。在某一道主轴承的两侧装止推片。 止推片由低碳钢背和减磨层组成。止推片由低碳钢背和减磨层组成。 （2） 安装注意：

44、安装注意：止推片有减磨层的一面朝向转止推片有减磨层的一面朝向转 动件。当曲轴向前窜动时，后止推片承受轴向推动件。当曲轴向前窜动时，后止推片承受轴向推 力；向后窜动时，前止推片承受轴向推力。力；向后窜动时，前止推片承受轴向推力。 （3） 曲轴的轴向间隙的调整：曲轴的轴向间隙的调整：更换止推片的厚更换止推片的厚 度。度。 6. 曲拐的布置曲拐的布置 （1） 布置原则布置原则 曲轴的形状和各曲拐的相对位置取决于缸数、气曲轴的形状和各曲拐的相对位置取决于缸数、气 缸排列方式（单列或缸排列方式（单列或V形等）和发火次序。形等）和发火次序。 a. 使各缸作功间隔角尽量相等。使各缸作功间隔角尽量相等。 对缸

45、数为对缸数为i的四冲程发动机而言，发火间隔角为的四冲程发动机而言，发火间隔角为720/i。 即曲轴每转即曲轴每转720/i时，就应有一缸作功，以保证发动时，就应有一缸作功，以保证发动 机运转平稳。机运转平稳。 b. 连续作功的两缸相隔尽量远，减少主轴承连续载荷和连续作功的两缸相隔尽量远，减少主轴承连续载荷和 避免相邻两缸进气门同时开启的抢气现象。避免相邻两缸进气门同时开启的抢气现象。 c. V型发动机左右两排气缸尽量交替作功。型发动机左右两排气缸尽量交替作功。 （2） 常用曲拐布置常用曲拐布置 发火顺序为发火顺序为1-5-3-6-2-41-5-3-6-2-4发动机工作循环表。发动机工作循环表。

46、 另一种： 1-4-2-6-3-5 1.6 3.4 2.5 曲轴曲轴 1. 作用：作用：传给曲拐的力是周期性变化，飞轮因转传给曲拐的力是周期性变化，飞轮因转 动惯量大，可认为瞬时角速度不变。这样，曲拐相对于动惯量大，可认为瞬时角速度不变。这样，曲拐相对于 飞轮忽快忽慢。当激力频率与曲轴自振频率成整数倍时，飞轮忽快忽慢。当激力频率与曲轴自振频率成整数倍时， 曲轴扭转振动便因共振而加剧。这将使发动机功率受到曲轴扭转振动便因共振而加剧。这将使发动机功率受到 损失，定时齿轮或链条磨损增加，严重时甚至将曲轴扭损失，定时齿轮或链条磨损增加，严重时甚至将曲轴扭 断。为了消减曲轴的扭转振动，有的发动机在曲轴前

47、端断。为了消减曲轴的扭转振动，有的发动机在曲轴前端 装有扭转减振器。装有扭转减振器。 2. 工作原理及分类：工作原理及分类：汽车发动机常用的曲轴扭转汽车发动机常用的曲轴扭转 减振器是摩擦式减振器，其工作原理是使曲轴扭转振动减振器是摩擦式减振器，其工作原理是使曲轴扭转振动 能量逐渐消耗于减振器内的摩擦，从而使振幅逐渐减小。能量逐渐消耗于减振器内的摩擦，从而使振幅逐渐减小。 可分为橡胶摩擦式（图可分为橡胶摩擦式（图2-53）、干摩擦式（图）、干摩擦式（图2-54）和）和 粘液式（图粘液式（图2-55）三种。）三种。 1曲轴前端曲轴前端 2带轮轮毂带轮轮毂 3减振器圆盘减振器圆盘 4橡胶垫橡胶垫 5

48、惯性盘惯性盘 6带轮带轮 干摩擦式扭转减振器干摩擦式扭转减振器 1惯性盘惯性盘 2弹簧弹簧 3曲轴曲轴 4平衡重平衡重 5摩擦片摩擦片 6带轮带轮 飞轮为一外缘有齿圈的铸铁圆盘。飞轮为一外缘有齿圈的铸铁圆盘。 1.功用功用 （1）贮存能量：在作功行程贮存能量，用以完成）贮存能量：在作功行程贮存能量，用以完成 其它三个行程，使发动机运转平稳。其它三个行程，使发动机运转平稳。 （2）利用飞轮上的齿圈起动时传力。）利用飞轮上的齿圈起动时传力。 （3）将动力传给离合器。）将动力传给离合器。 （4）克服短暂的超负荷。）克服短暂的超负荷。 2. 注意事项注意事项 （1）飞轮质量应集中在轮缘上；）飞轮质量应

49、集中在轮缘上； （2）飞轮上刻有第一缸发火定时记号；）飞轮上刻有第一缸发火定时记号； （3）飞轮与曲轴一起进行平衡试验。）飞轮与曲轴一起进行平衡试验。 飞轮边缘部分做的厚飞轮边缘部分做的厚 些，可以增大转动惯些，可以增大转动惯 量量 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 有的飞轮上有一缸有的飞轮上有一缸 上止点记号和点火上止点记号和点火 提前角刻度线（汽提前角刻度线（汽 油机）或供油提前油机）或供油提前 角刻度线（柴油角刻度线（柴油 机），以便调整和机），以便调整和 检验点火正时，供检验点火正时，供

50、 油提前角和气门间油提前角和气门间 隙。隙。 0 510 15 1.叙述气环的密封原理。叙述气环的密封原理。 2.活塞裙部冷态时一般是什么形状？为什么？活塞裙部冷态时一般是什么形状？为什么？ 3.活塞环分为几类？各自的作用及分类是什么？活塞环分为几类？各自的作用及分类是什么？ 4.连杆大头一般采用什么结构？斜切口连杆的定连杆大头一般采用什么结构？斜切口连杆的定 位方式有哪些？位方式有哪些？ 5.曲轴的曲拐是按什么布置的？曲轴的曲拐是按什么布置的？4缸、缸、6缸发动机缸发动机 常用的发火次序是什么？列出它们的工作循环常用的发火次序是什么？列出它们的工作循环 表。表。 1.汽油机、柴油机可燃混合气

51、的形成方式与点火汽油机、柴油机可燃混合气的形成方式与点火 方式有什么不同？方式有什么不同？ 2.活塞裙部冷态时一般是什么形状？为什么？活塞裙部冷态时一般是什么形状？为什么？ 3.曲轴的曲拐是按什么布置的？曲轴的曲拐是按什么布置的？4缸、缸、6缸发动机缸发动机 常用的发火次序是什么？列出它们的工作循环常用的发火次序是什么？列出它们的工作循环 表。表。 2. 对于高速汽车发动机活塞材料，优先考虑的材料为： A.铝合金 B.铸铁 C.耐热钢 D.45号钢 3. 不适合做斜切口连杆大头盖定位的措施是以下（）。 A. 精加工的连杆螺栓杆身圆柱 B. 止口 C. 套筒 D. 锯齿 4. 气缸套内表面最后一

52、道加工工艺应该进行 珩磨珩磨 ，以得到较 好的储油表面结构。 5. 在大批量生产中，活塞和活塞销的装配可以选用 选择（或分组选择（或分组 互换）互换）装配方法，既保证装配精度，又能够按经济的加工公差 加工各零件。 1.活塞销的形状选用以下哪种，质量较小，又接近于等强度梁的要 求。 A. B. C. D. 6.简述发动机活塞气环与油环的作用。 答：气环作用是密封活塞与气缸壁，防止漏气（0.5分）；并将活 塞头部的热传给缸壁（0.5分）。油环作用是刮除缸壁上多余 的润滑油（0.5分），并使润滑油均匀地分布于气缸壁上（0.5 分）。 7. 简述发动机飞轮的主要作用。 答：飞轮是转动惯量很大的盘形零件

53、，其主要作用是在作功行程 中将发动机传输给曲轴的能量，除对外输出外，还有部分能量 被飞轮吸收，用以在其它行程中克服阻力，带动曲柄连杆机构 越过上、下止点保证曲轴的旋转速度和输出转矩尽量均匀（1 分）。除此之外，飞轮还有下列功用：飞轮是摩擦式离合器的 主动件（0.5分）；在飞轮轮缘上镶嵌有供起动发动机用的飞 轮齿圈。（0.5分） 8. 当发动机活塞处于膨胀做功上止点后20度曲轴转角时，在图a、图b中画出活塞的基本 受力情况，在图c、图d中画出活塞的基本变形情况，分别说明如何设计能够改善图 c、图d中出现的变形，使活塞在正常工作温度下与气缸壁间保持比较均匀的间隙。 提出除了以上设计方法外至少2种以上减少活塞热膨胀量的措施。（10分） 图a 图b 图c 图d 图a 图b图c 图d F气压力 F活塞销 F气缸壁 F活塞销 答：（1） （2） （3）改善图c变形：把活塞裙部形状做成椭圆筒形，椭圆度由下 而上逐渐增大。或描述成：活塞制成上小下大的阶梯形、锥形。 改善图d变形：将裙部断面加工称长轴垂直于活塞销方向上的椭圆。 （4）以下答