汽车构造教案上

一、自我介绍

二、点名

三、导语：汽车已经成为我们日常生活中不可替代的重要交通工具，下面我

们就来介绍下汽车的发展史。

四、正课

§0.1总论

一、汽车发展史话

・1769〜1918：告别马车和蒸汽车，汽车时代开始

•1769年：2缸蒸汽机动力车，排量62升，最高车速4km/h.

•1886年：从德国人卡尔.本茨制造的以汽油为动力的三轮车开始，人类真

正进入汽车时代。同时，戴姆勒展示了自己的第一辆4轮车。

•1919〜1945：汽车史的黄金时代，汽车进入工业化大生产阶段

•1946〜1969：经历了战后恢复期，汽车成为工业国家的主导产业，加速了

汽车的平民化

・1970〜1989年：石油危机，废气污染，导致小型车的大发展

・1990〜至今：安全、环保成为主题，汽车更多应用电子技术，信息时代的

人类仍离不开汽车

二、中国汽车工业发展状况

•建国初期25年(1953〜1978)：“缺重少轻，轿车基本空白”，文革使

汽车工业连续8年(1970〜1977)停滞不前，1978年汽车产量为14.9万辆。

•改革开放后15年(1978〜1993)：汽车工业进入大发展阶段，1985年提

出要把汽车工业作为支柱产业的方针，1987年确定了发展轿车工业来振兴我国

汽车工业的战略，确定了轿车一汽、二汽、上海三大基地及天津、北京、广州三

小基地。1993年汽车产量为129.7万辆跃居世界第12位。

•新的发展时期(1994年以后)：1994年颁布《汽车工业产业政策》，作

为指导我国汽车工业发展的纲领，汽车工业的目标：2010年汽车产量达600万

辆，成为国民经济的支柱产业；从与国外联合开发逐步走向成熟的自主开发；制

定政策鼓励个人购买汽车，为轿车的普及做好准备。届时，我国将步入世界汽车

工业强国的行列。

三、汽车的分类

按用途分

1.运输汽车

•根据GB3730.1—88的规定，运输汽车可分为轿车、客车和货车等，并按

照汽车的主要特征参数分级：轿车按照发动机工作容积、客车按照车辆总长度、

货车按照汽车的总质量。见表0-1。

2.特种运输汽车

•特种用途汽车：商业售货车、医疗救护车、公安消防车、环卫环保作业车、

市政建设工程作业车、农牧副渔作业车、石油地质作业车、机场作业车等，

•竞赛汽车：F1方程式赛、拉力赛

・娱乐汽车：旅游汽车、高尔夫球场专用车、海滩游玩汽车等

表0T运输汽车分级

（1）轿车：载送2〜9个乘员，主要供私人用的汽车

分级发动机工作示例

容积/L

微型<1.0奥拓、夏利TJ7100、福莱尔

普通级1.0~1.6捷达王、富康988、羚羊7130

中级1.6〜2.5桑塔纳2000、奥迪100、红旗CA7220

中高级2.5〜4.0丰田皇冠、奔驰300、别克新世纪

高级>4.0卡迪拉克、林肯、奔驰S600、奥迪A6

（2）客车：载送9个以上乘员，供公共服务用汽车

分级车辆总长度示例

/m

微型<3.5松花江HF6350、天津大发

轻型3.5-7解放CA6440、金杯RZHH4L

中型7-10四平SPK6900、金华BK6820LPG

大型10-12黄海DD6112H、上海SK6115KHp2

特大型较接式客车上海SK6142较接式客车、金陵JLY6121双

与双层客车层客车

（3）货车：载送货物的运输汽车

分级汽车总质量示例

/t

微型<1.8福田微卡、小卡、轻卡

轻型

1.8~6北京BJ1041、跃进NJ1060、江铃JX1030DS

中型

6〜14解放1091、1092、东风1090E

重型

>14黄河1171、斯太尔重型汽车

按动力装置类型分类

1.活塞式内燃机汽车

•通常分为汽油车、柴油车，代用燃料：合成液体石油、液化石油气（LPG）、

压缩天然气（CNG）,醇类等。

2.电动汽车

•以电动机为驱动机械，以蓄电池为能源的车辆。

3,复合车

•有发动机和蓄能器两套动力源，克服了电动车续驶里程短和车速低的缺点

以及内燃机汽车油耗大和排放污染严重的缺点。

4.燃气轮机汽车

•1964年燃气轮机汽车以648.71km/h创造当时陆上车辆（靠车轮驱动）速

度最高世界记录（不依靠喷气驱动）。

5.喷气式汽车

•依靠航空发动机或火箭发动机以及特殊燃料，并以喷气反作用力驱动的轮

式汽车，1997年以1227.73（超过声速）创造陆上车辆速度最高世界记录。

四、国产汽车产品型号编制规则

•按照国标9417-88,国产汽车型号应能表明汽车的厂牌、类型和主要特征

参数等。该型号由拼音字母和阿拉伯数字组成，包括首部、中部、尾部。

•首部——企业代号，如CA代表一汽，EQ代表二汽，SH代表上海等。

•中部一由4位数字组成，分为首位、中间两位和末位数字三部分。其含

义见课本表0-4o

•尾部——专用汽车分类或变型车与基本型的区别，如X表示厢式汽车、G

表示罐式汽车等。

,示例：

•CA1092表示一汽货车，总质量9t,末位2表示在原车型CA1091上改进型。

•CA7226L表示一汽轿车，发动机排量2.2升，6表示安装6缸发动机的车

型，L表示加长型

小结：汽车的分类和国产汽车产品型号编制规则

作业：CA7226L这个型号的汽车的具体参数是什么？

一、讲解上次课的作业

二、复习：汽车的分类和国产汽车产品型号编制规则

三、导语：上次课介绍了汽车的发展史、分类和汽车的分类和国产汽车产品

型号编制规则，那么汽车的具体构造是怎么样的呢，下面我们一起来学

习下。

四、正课

§0.2汽车的基本构造和行驶原理

一、汽车总体构造的组成部分

・汽车通常由发动机、底盘、车身、电器设备四个部分组成。

1.发动机

•使供入其中的燃料燃烧而发出动力。广泛应用往复活塞式内燃机，一般由

机体、曲柄连杆机构、配气机构、供给系、冷却系、润滑系、点火系(汽油机)、

起动系等部分组成。

2.底盘

•接受发动机的动力，使汽车运动并按驾驶员的操纵正常行驶。包括：

•传动系：将发动机的动力传给驱动车轮，包括离合器、变速器、传动轴、

主减速器及差速器、半轴、驱动桥等部件。

•行驶系：使汽车各总成及部件安装在适当的位置，对全车起支承作用，以

保证汽车正常行驶。包括车架、车身、悬架、车轮等部件

•转向系：使汽车按驾驶员选定的方向行驶，由转向操纵装置、转向器、转

向传动装置组成，有的汽车还带有动力转向装置。

•制动系：使汽车减速或停车，并保证驾驶员离去后汽车能可靠地停驻。包

括供能装置、控制装置、传动装置和制动器。

3.车身

•是驾驶员工作及容纳乘客和货物的场所，由本体、内外装饰和车身附件等

组成。

4.电器设备

•由电源、发动机起动系和点火系、照明和信号装置、空调、仪表和报警系

统、辅助电器及现代汽车电子技术等组成。

二、汽车的总体布置形式

•按发动机相对于各总成的位置，汽车有下列几种布置形式:

1.发动机前置后轮驱动(FR)

•传统布置形式，大多数货车、部分轿车和客车采用。

2.发动机前置前轮驱动(FF)

•大多数轿车盛行。

3.发动机后置后轮驱动(RR)

•大、中型客车盛行，少数轿车也采用。

4.发动机中置后轮驱动(MR)

•方程式赛车和大多数跑车采用，少数大、中型客车也采用。

5.全轮驱动(nWD)

・越野汽车特有的布置形式，通常发动机前置，在变速器之后的分动器将动

力分别输送给全部驱动轮。

三、汽车的主要参数

1.汽车的质量参数

包括了整车装备质量、最大载重质量、最大总质量和最大轴载质量。

2.汽车结构尺寸参数

包括了车长L、车宽B、车高H、轴距Ll、L2、轮距A、前悬S1、后悬S2、

最小离地间隙C、接近角％和离去角%。

3.汽车性能参数

包括了最高车速、最大爬坡度、最小转弯半径、平均燃油消耗量、驱动方式。

四、汽车行驶基本原理

1.驱动力的产生

2.汽车的行驶阻力

包括滚动阻力Ff、空气阻力Fw、上坡阻力Fi和加速阻力Fj

3.附着力与附着条件

五、现代汽车技术的发展与应用

小结以上内容

作业：练习册相应章节

一、讲解上次课作业

二、复习上次课内容

三、导语：我们了解了汽车大致构造，下面我们就从汽车的心脏，动力的源

泉发动机的构造讲起。

四、正课

§1.1发动机类型、一般构造及基本术语

一、汽车发动机的类型、

1、根据使用燃料不同可以分为汽油机和柴油机

2、根据一个工作循环内活塞的行程数不同可以分为四冲程发动机和二冲程

发动机。

3、根据冷却方式不同可以分为水冷式发动机和风冷式发动机。

4、根据进气状态的不同可以分成增压式发动机和非增压式发动机。

二、发动机的一般构造

KI-9汽华发动机总体组成（汽湎机）

1-凸轮轴2-摇臂3-排气门4-火花塞5-电控喷油器6-燃油滤清器7-电动燃油泵8-燃油箱9-

点火线圈组件10-燃油压力调节阀11-进气门12-水温传感器13-爆振传感器14-进气管15-进气

温度传感器16-节气门17-节气门传感器18-空气滤清器19-空气质量计20-控制单元（ECU）21-

冷却水套22-发动机转速传感器23-点火开关24-蓄电池25-起动马达26-飞轮27-油底壳28-

机油29-曲轴30-连杆31-曲轴皮带轮32-传动皮带33-气缸34-排气三元催化转化器35-氧传

感器36-活塞37-凸轮轴皮带轮

三、基本术语

气道8-电控喷油器9-火花塞10-排气门1b排气道

（1）四冲程发动机：活塞在上、下止点间往复移动四个行程（相当于曲轴旋

转了两周），完成进气、压缩、作功、排气一个工作循环的发动机就称为四冲程

发动机。

四个行程中，只有一个行程作功，造成曲轴转速不均匀，工作振动大。所以在

曲轴后端安装了一个质量较大的飞轮，作功时飞轮吸收储存能量，其余三个行程

则依靠飞轮惯性维持转动。

（2）冲程与活塞行程：

冲程：指发动机的类型；

行程S：指活塞在上、下两个止点之间距离；

气缸工作容积匕一个活塞在一个行程中所扫过的容积。

式中匕——工作容积（n?）；

D---气缸直径（mm）；

5—活塞行程（nun）。

发动机的排量心：一台发动机所有气缸工作容积之和。

式中匕——发动机的排量（L）；

1---气缸数。

（3）压缩行程的作用

一是提高进入气缸内混合气的压力和温度（压缩终了的气缸内气体压力可达

0.6~1.2MPa,温度达6001r700K）,为混合气迅速着火燃烧创造条件；

二是可以有效提高发动机的燃烧热效率〃。由热力学第一定律

当混合气被压缩程度提高时，发动机混合气燃烧所达到的最高温度（刀）升

高，而排气的温度（北）降低，导致热效率提高。

1860年，法国人Lenoir（勒努瓦）研制成功的世界第一台内燃机，没有压

缩行程，热效率仅4.5%；1876年，德国人奥托（Otto）制造出第一台四冲程内

燃机，采用压缩行程，虽然压缩比只有2.5,但热效率却提高到12%,有力地证

明了科学是第一生产力这个真理。

压缩比£：气缸内气体被压缩的程度。

竺

7

式中匕—气缸总容积（活塞处于下止点时，活塞顶部以上的气缸容积）；

匕一气缸燃烧室容积（活塞处于上止点时，活塞顶部以上的容积）。

现代汽油机压缩比一般为7〜H,如广州本田雅阁2.4i-VTEC发动机压缩比为

9.7,而3.0V6-VTEC发动机压缩比则为10。

发动机压缩比也不能过高，否则会导致压缩终了温度和压力升高，汽油机产生

爆震燃烧，热负荷、机械负荷、噪音和振动加大，起动困难。

小结以上内容

作业：四冲程发动机一个工作循环有哪四个冲程?

一、讲解上次课的作业

二、复习上次课的内容

三、导语：我们了解了发动机的基本术语后，那么它是怎么产生动力来

驱动汽车前进的呢？

四、正课

§1.2发动机工作原理

一、四冲程发动机：活塞在上、下止点间往复移动四个行程（相当于曲轴旋转

了两周），完成进气、压缩、作功、排气一个工作循环的发动机就称为四冲程发

动机。

行程名称曲轴转角活塞行向进气门排气门

进气0°〜180°开关

压缩180°〜360°t关关

作功360°〜540°关关

排气540°〜720°关开

四个行程中，只有一个行程作功，造成曲轴转速不均匀，工作振动大。所以在曲

轴后端安装了一个质量较大的飞轮，作功时飞轮吸收储存能量，其余三个行程则

依靠飞轮惯性维持转动。

1.示功图

将四冲程发动机在一个工作循环里气缸

内气体压力随气缸工作容积或曲轴转角变化

的关系以座标图表示，得到图卜4所示的发动

机示功图。

由示功图可以看到发动机一个工作循环里

工作状态的变化，检查判断发动机性能优劣。

发动机特征点参数随机型、结构等有所不同，

一般范围如表1-2所示。

图1-4四冲程发动机示功图

表b2发动机特征点参数

进气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程

P0.075〜0.6~1.23-50.3-0.5

汽油0.09

机T370—400600〜7002200〜1300-

28001600

P0.08〜3.5〜4.56〜90.2~0.4

柴油0.09

机T300~370750—10002000〜1200〜

25001500

注：P-气缸内气体压强（MPa）；T-气缸内气体温度（K）

二、四冲程柴油机结构特点与工作原理

结构特点：没有火花塞，喷油器直接安装在气缸顶向气缸内喷油（图1-5）。

工作原理：进气行程进入气缸的是纯空气，而不是可燃混合气；在压缩行程末,

喷油器向气缸喷入高压柴油，由于气缸的高温高压作用，柴油迅速着火燃烧，使

气体急剧膨胀，推动活塞作功。其着火方式属于压燃式，而不是汽油机的点燃式。

燃料：柴油，粘度高，不易挥发，自燃点低，不会产生爆燃。为了使柴油可靠

着火，提高发动机燃烧热效率，柴油机的压缩比汽油机高得多，一般为16〜22,

所以其最高燃烧压力也比汽油机高，工作也比汽油机粗暴。

柴油机与汽油机比较（表1-3）：

表1-3柴油机与汽油机比较

性能汽油机柴油机

着火方式点燃压燃

燃油消耗高低

热效率30%左右40%左右

工作平稳性柔和粗暴

高(4000〜6000低(2500〜

发动机转速

r/min)3000r/min)

升功率大小

起动性易难

制造维修成本低高

比质量小大

使用寿命短长

CO、HC大，NOx、黑CO、HC小,NOx、黑

排放

烟少烟多

柴油机的转速也在不断提高，奔驰V230轿车柴油机，最高转速可达6000r/mino

小结以上内谷

作业：练习册相应章节

一、讲解上次课作业

二、复习四冲程汽油和柴油发动机的工作原理

三、导语：我们知道了四冲程发动机的工作原理，那么为了更好的完成发动

机的各个工作循环，延长发动机使用寿命，我们还有一些装置来辅助完

成各个工作循环，下面我们就来学习下。

四、正课

§1.3发动机总体构造及型号编制规则

一、发动机总体构造

在一个机体上安装一个机构（曲柄连杆机构）和六大系统（换气系统、燃料供

给系统、润滑系统、冷却系统、点火系统和起动系统），如表1-9和图1-9所示。

柴油机则为五大系统，没有点火系统。

表「9发动机总体组成

名称功用主要部件

发动机的骨架，支承

机体组件着发动机的所有零部机体、气缸、气缸盖、气缸垫等

件

将活塞顶的燃气压力

曲柄连杆机

转变为曲轴的转矩，输活塞、连杆、曲轴、飞轮等

构

出机械能

按照发动机要求，定空气滤清器、进排气管系、配气

换气系统时开闭进、排气门，吸机构（气门组件、凸轮轴、驱动机

入干净空气，排除废气构）、排气消音器等

汽油机：汽油箱、输油泵、滤清

器、压力调节器、各种传感器、电

按照发动机要求，定

燃料供给系控喷油器、电控单元等；（旧汽油

时、定量供给所需要的

统机采用化油器）

燃料

柴油机：柴油箱、输油泵、滤清

器、高压油泵、调速器、喷油器等

按规定的时刻，准时

蓄电池、点火开关、点火线圈组

点火系统点燃汽油机气缸内的

件、传感器、电控装置、火花塞等

可燃混合气

润滑、减摩、延长寿

油底壳、机油泵、机油滤清器、

润滑系统命、密封、清洁、冷却、

机油压力表、机油道等

防锈蚀

保持发动机在适宜的冷却水泵、风扇、节温器、散热

冷却系统

温度下工作器、冷却水道等

起动系统起动发动机蓄电池、起动开关、起动马达等

、国产内燃机型号编制规则

根据国家标准GB725-91规定，我国内燃机型号由以下四个部分组成:

首部中部后部尾部

用途特征符号

符号含义

无符号通型

T拖拉机用

结构特征符号M摩托车用

气缸布置形式符号含义G工程机械

符号含义无符号水冷Q车用

多缸直列F风冷J铁路机车

无符号

及单缸N凝气冷却D发电机组

S十字头式船用主机，

VV型C

Z增压右机基本型

P平卧形

ZL增压中冷船用主机，

Cz

左机基本型

Dz可倒转

Y农用运输车

L林业机械

型号示例

4100Q——四缸、直列、四冲程、缸径100mm、水冷、汽车用。

1E65F——单缸、二冲程、缸径65mm、风冷、通用型。

12V135ZG——12缸、V型、四冲程、缸径135mm、水冷、增压、工程机械用。

小结以上内谷

作业：练习册相应章节

一、讲解上次课作业

二、复习上次课的内容。

三、导语：我们知道内燃机的能量转化机构是曲柄连杆机构，我们就应该对

这个主要机构的具体构造有个深入了解，下面我们就来学习曲柄连杆机

构。

四、正课

§2.1-2.2机体组

一、概述

曲柄连杆机构一般由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组三部分组成。

二、机体组

气缸体结构:气缸、曲轴支乘孔、曲轴箱（曲轴运动的空间）、加强筋、冷却

水套、润滑油道等。

气缸：是是燃烧作功的场所。为了节省贵金属材料，降低成本，方便维修，

现代汽车广泛采用镶入缸体内的气缸套（图2-6）。

图2-6气缸套

a）干式气缸套b）湿式气缸套

1-机体2-气缸套3-水套4-密封

图2-5气缸体

1-曲轴支乘孔2-机体3-气缸4-水道

气缸套：有干式气缸套和湿式气缸套两类。

干式气缸套：外壁不直接与冷却水接触，而和

气缸体的壁面直接接触，壁厚一般为1〜3mm。它

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：外壁直接与冷却水接触，气缸套

图2-7风冷发动机

1-散热片2-气缸

仅在上、下各有一圆环地带和气缸体接触，壁厚一般为5〜9nim。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，但其强度、刚度不如干式气缸套好，而且容易产生漏水现象，所

以常加橡胶密封圈4等防止漏水，使用和维修时应密切注意，否则将产生冷却液

漏入油底壳的严重后果。

风冷发动机（图2-7）：在气缸体和气缸盖外表面铸有许多散热片，以增加

散热面积，其结构简单，但冷却效果差。

气缸体结构形式（按气缸体与油底壳安装平面的位置不同分）（图2-8）：

（1）一般式气缸体：油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度。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；但刚度和强度较差。

（2）龙门式气缸体：油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心。优点是强度和刚

度都好，能承受较大的机械负荷；但工艺性较差，结构笨重，加工较困难。

（3）隧道式气缸体：曲轴的主轴承孔为整体式，主轴承孔较大，曲轴从气缸

体后部装入。优点是结构紧凑、刚度和强度好；但加工精度要求高，工艺性较差,

曲轴拆装不方便。

气缸盖

作用：气缸盖（图2-9）从上部密封气缸，与活塞顶部和气缸壁一起构成燃

烧室。

〜材料：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越来越多。

类型：分单体式气缸盖、块状气缸盖和整体式气缸盖三种。

单体式气缸盖只覆盖一个气缸，块状气缸盖能覆盖部分（二个以上）气缸，

整体式气缸盖能覆盖所有气缸。

结构：形状复杂，水套、进、排气门座和气门导管孔孔，火花塞孔或喷油器

孔、凸轮轴轴承孔（顶置凸轮轴式）、燃烧室。

汽油机燃烧室结构形式（三种）（图2-10）：

（1）半球形燃烧室：它是横剖面呈半球形的一种燃烧室。其结构紧凑、复杂,

火花塞布置在燃烧室中央，火焰行程短，燃烧速率高，散热少，热效率高。可采

用4气门结构，充气效率高，排气净化好，在轿车发动机上广泛应用。

（2）楔形燃烧室：

是横剖面呈楔形的燃烧

室，其结构简单、紧凑，

散热面积小，热损失小；

能保证混合气在压缩行二

程中形成良好的涡流运幺

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。

图2T0汽油机燃烧室

a）半球形燃烧室b）楔形燃烧室c）浴盆形燃烧室

但火花塞置于楔形燃烧室高处，火焰传播距离长，爆燃倾向变大；而且存在较大

激冷面，容易形成有害HC排放。

(3)浴盆形燃烧室：是横剖面呈倒浴盆形的燃烧室，结构简单，制造成本低。

但不够紧凑，散热面积大，热损失大，火焰传播距离长，爆燃倾向大。

气缸垫(图2-n)

作用：保证气缸盖与气缸体接触面的密封，防止漏气、漏水和漏油。

结构：目前应用较多的是铜皮——石棉结构的气缸垫，其翻边处有三层铜皮,

压紧时不易变形。有的气缸垫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。有的采用实心有弹性的金属片作为气缸垫，

以适应发动机强化要求。

安装注意：光滑的一面朝向气缸体，否则容易被高压气体冲坏。气缸垫上的

孔要和气缸体上的孔对齐。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。

图2-11气缸垫

油底壳

油底壳主要作用是装润滑油。

发动机的支承

发动机的支承是把发动机固定在车架上紧固件。

小结以上内谷

作业：练习册相应章节

一、讲解上次课作业

二、复习上次课内容

三、导语：上次课我们学习了机体组的构造，我们今天来学习活塞连杆组。

四、正课

§2.3.1活塞连杆组

一、活塞连杆组件（图2-12）由活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆轴瓦

等组成，。

1.活塞

由顶部、头部和裙部三部分组成（图2-13）。

图2-12活塞连杆组件

1一活塞2—活塞环3—活塞销4一连杆

5—注轩像胫K—注注美7—注轩铀百

（1）活塞顶部：有平顶、凸顶

和凹顶三种（图2-14）。

平顶活塞顶部是一个平面，结

构简单，制造容易，受热面积小，

顶部应力分布较为均匀，一般用在

汽油机上，柴油机很少采用。

凸顶活塞的顶部凸起，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

气的形成和燃烧。凹顶的大小还可

以用来调节发动机的压缩比。凹顶图2-14活塞顶部形状

通常有方形凹坑、3形凹坑、双涡a）平顶活塞b）凸顶活塞c）凹顶

流凹坑、球形凹坑等。

有些活塞顶打有各种记号（图2-15）,用以显示活塞及活塞销的安装和选配

要求，应严格按要求进行。

（2）活塞头部（防漏部）：活塞头部指第

活塞环槽到活塞销孔以上的部分。它有数道环

用以安装活塞环。为了提高第一道环槽的耐热

磨性，有的在第一道环槽部位铸入耐热合金钢

圈。

（3）活塞裙部：活塞裙部指从油环槽下端

至活塞最下端的部分。活塞裙部对活塞在气缸

往复运动起导向作用，并承受气体侧压力。

图2-15活塞顶部记号

为了使活塞在正常工作温度下与气缸壁保持比

较均匀的间隙，以免在气缸内卡死或加大局部磨损，必须在冷态下预先把活塞裙

部加工成不同的形状（图2-16）。

1）预先

将活塞裙部

加工成椭圆

形，椭圆的长

轴方向与销

座垂直。

2）预先

将活塞裙部图2-16活塞裙部结构之一

做成锥形、阶a）裙部椭圆b）锥形c）阶梯形d）桶形

梯形或桶形。

3）预先在活塞裙

部开槽（图2T7a）。在

裙部开横向的隔热槽，

可以减小活塞裙部的

受热量；在裙部开纵

向膨胀槽，可以补偿

裙部受热后的变形量。

槽的形状有“T”形或

“n”形。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。通常柴图2-17活塞裙部结构之二油

a）裙部开槽b）拖板式活塞c）裙部铸恒范钢

机活塞受力大，裙部一般不开槽。

4）拖板式活塞（图2-17b）。在许多高速汽油机上，为了减轻活塞重量，把

裙部不受侧压力的两边切去一部分或开孔，以减小惯性力，减小销座附近的热变

形量，称拖板式活塞。该结构裙部弹性好，质量小，活塞与气缸的配合间隙较小。

5）裙部铸恒范钢（图2T7c）。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铸入热膨胀系数低的恒范钢片。恒范钢为低碳铁

镁合金，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）活塞销孔偏置结构（图

2-18）0有些高速汽油机的活塞销孔心

线偏离活塞中心线平面，向作功行中

受侧压力的一方偏移了1〜2mm。这结

构可使活塞在压缩行程到作功行程较

为柔和地从压向气缸的一面过渡到向

气缸的另一面，以减小敲缸的声音。安

装时要注意，活塞销偏置的方向不装

反，否则换向敲击力会增大，使裙图2T8活塞销孔偏置结构受

损。e-偏移量

2.活塞环

活塞环是具有弹性的开口环，有气环和油环之分。

气环的作用：密封、传热。

油环作用：布油、刮油、封气、传热。

（1）气环结构原理（图2-19）：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，另一方

面，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。汽油机一般采用2道气环，柴

油机一般采用3道气环。

气环的断面形状很多，常见的有矩形环、扭

曲环、锥面环、梯形环和桶面环（图2-20）。

第二密封面

图2-19气环密封原理

1）矩形环：其断面为矩形，结构简单，制造方便，易于生产，应用最广。

但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（图2-21）o

这种现象称为”气环的泵油作用”。

图2-20气环的断面形状

a）矩形环b）锥面环c）正扭曲内切环d）梯形环图2-21矩形环泵油作用

e）桶面环a）活塞下行b）活塞上行

2）锥面环（图2-20b）：其断面呈锥形，外圆工作面上加工〜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。

3）扭曲环（图2-20c、d）：扭曲环是在矩形环的内圆上边缘或外圆下边缘

内

切去一部分，使断面呈不对称形状，在环的圆

切

部分切槽或倒角的称内切环，在环的外圆部分

不

槽或倒角的称外切环。装入气缸后，由于断面

作

侧

对称，外侧作用力合力£（图2-22b）与内

使

电

用力合力E之间有一力臂e,产生了扭曲力

残

活塞环发生扭曲变形。活塞上行时，扭曲环在

塞

余油膜上“浮过”，可以减小摩擦和磨损。活

M由

下行时，则有刮油效果，避免机油上窜。同

以

于扭曲环在环槽中上、下跳动的行程缩短，可

道

第2

减轻“泵油”的副作用。目前被广泛应用于

内

隆

活塞环槽上，安装时必须注意断面形状和方

切口朝上，外切口朝下，不能装反。图2-22扭曲环作用原理

作

4）梯形环（图2-20e）：其断面呈梯形,a）矩形环b）扭曲环工

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。缺点是加工困难，精度要求

高。

5）桶面环（图2-20f）:桶面环的外圆为凸圆弧形。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2-23)。

1）普通油环

2）组合式油环：它由上下数片刮油钢片1

与中间的扩胀器组成。扩胀器由轴向衬环2和径

向衬环3组成，轴向衬环产生轴向弹力，径向衬a)

环产生径向弹力，使刮油钢片紧紧压向气缸壁和

活塞环槽。刮油钢片1表面镀铭，很薄，对气缸

的比压力大，刮油效果好；而且数片刮油钢片彼

此独立，对气缸壁面适应性好；回油通路大，重

量轻。近年来汽车发动机上越来越多地采用了组

合式油环。缺点主要是制造成本高。

b)

图2-23油环

a）普通油环b）组合油环

1-刮油钢片2-轴向衬环3-

径向衬环

小结以上内谷

作业：练习册对应章节

一、讲解上次课作业

二、复习上次课内容

三、导语：上次课我们讲解了活塞和活塞环，这次我们把剩下的活塞销和连

杆的构造讲解一下

四、正课

§2.3.2活塞销和连杆

一、活塞销

作用：连接、传力。

连接配合方式：与活塞销座孔及连杆小头衬套孔的连接配合有全浮式和半浮

式两种方式（图2-25）。

全浮式：指当发动机工作时，活塞销、连杆小头和活塞销座都有相对运动，

使磨损均匀。活塞销两端装有卡环5,进行轴向定位。由于铝活塞热膨胀量比钢

大，为了保证高温工作时活塞销与活塞销座孔有正常间隙（0.01〜0.02mm）,在

冷态时为过渡配合，装配时，应先把铝活塞加热到一定程度，再把活塞销装入。

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，而和连杆

小头没有相对运动。活塞销不会作

轴向窜动，不需要卡环，小轿车上

应用较多。

4.连杆

功用：连接活塞与曲轴，将活

1的连接方式

塞的往复运动转变成曲轴的旋转运

）半浮式

动。

3-活塞销4-活塞

结构：连杆小头、连杆杆身、

・环

连杆大头（图2-26）。

连杆小头:连杆衬套（青铜）（半浮式活塞销

没有）。

连杆杆身：“工”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，杆身中部制有连通大、小头的油道。

连杆大头：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（图

2-27)o

图2-26连杆的结构

1-连杆衬套2-连杆小头3-连杆

杆身4-连杆螺钉5-连杆大头

6-连杆轴瓦7-连杆盖8-连杆轴

瓦凸键9-凹槽

平分一一分面与连杆杆身轴线垂直（图2-27a）,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。

斜分一一分面与连杆杆身轴线成

30°〜60°夹角（图2-27b）。柴油机多采

用这种连杆。因为，柴油机压缩比大，受