2曲柄连讲义杆机构
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曲柄连杆机构课件
1. 了解气缸体（气缸盖）翘曲变形的原因。 2. 掌握气缸体（气缸盖）变形的测量方法、步骤。 3. 了解气缸体（气缸盖）平面度误差概念。
§单元2 活塞连杆组的结构与检修
1. 掌握活塞连杆组的作用、组成和工作原理。 2. 正确描述活塞连杆组各零件的结构和工作原理。 3. 掌握活塞连杆组的拆装与维护方法。 4. 掌握活塞连杆组主要机件的检测方法。 5. 能够进行相关故障的诊断与排除。
2. 气缸盖的安装及注意事项
（1）安装气缸盖按照与拆卸时相反的顺序进行。 （2）在安装气缸盖之前，要将曲轴转动到第一缸的 上止点位置。 （3）安装气缸垫时，有标号（配件号）的一面必须 可见。 （4）更换气缸盖紧固螺栓，不能重复使用已经按照 拧紧力矩拧紧过的螺栓。
（5）按照顺序、按照规定的力矩拧紧气缸盖螺栓。
（4）气缸盖的结构 气缸盖上装有进、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。
气缸盖组合体
（5）汽油机燃烧室 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。
汽油机燃烧室 a) 半球形 b) 楔形 c) 浴盆形 d) 多球形 e) 篷形
3. 气缸垫
二、汽缸盖的拆装
1. 气缸盖的拆卸
（1）拆下正时带后护罩 （2）拆下凸轮轴正时齿轮后护罩
第一步
第二步
（3）拆下气门室罩盖压条螺帽 （4）取下机油加注口盖
第三步
第四步
（5）取下气门室罩盖压条
（6） 取下气门室罩盖
第五步
第六步
（7）取出机油反射罩
（8）取出气门室罩盖密封垫
第七步
第八步
（9）拆卸气缸盖螺栓
（4）气缸的修理 1）气缸的修理方法 修理尺寸法 镶套修复法 气缸的修理定义：按修理尺寸法或镶套修复法，通 过镗削或磨削加工，使气缸达到原来的技术要求。
§单元2 活塞连杆组的结构与检修
1. 掌握活塞连杆组的作用、组成和工作原理。 2. 正确描述活塞连杆组各零件的结构和工作原理。 3. 掌握活塞连杆组的拆装与维护方法。 4. 掌握活塞连杆组主要机件的检测方法。 5. 能够进行相关故障的诊断与排除。
2. 气缸盖的安装及注意事项
（1）安装气缸盖按照与拆卸时相反的顺序进行。 （2）在安装气缸盖之前，要将曲轴转动到第一缸的 上止点位置。 （3）安装气缸垫时，有标号（配件号）的一面必须 可见。 （4）更换气缸盖紧固螺栓，不能重复使用已经按照 拧紧力矩拧紧过的螺栓。
（5）按照顺序、按照规定的力矩拧紧气缸盖螺栓。
（4）气缸盖的结构 气缸盖上装有进、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。
气缸盖组合体
（5）汽油机燃烧室 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。
汽油机燃烧室 a) 半球形 b) 楔形 c) 浴盆形 d) 多球形 e) 篷形
3. 气缸垫
二、汽缸盖的拆装
1. 气缸盖的拆卸
（1）拆下正时带后护罩 （2）拆下凸轮轴正时齿轮后护罩
第一步
第二步
（3）拆下气门室罩盖压条螺帽 （4）取下机油加注口盖
第三步
第四步
（5）取下气门室罩盖压条
（6） 取下气门室罩盖
第五步
第六步
（7）取出机油反射罩
（8）取出气门室罩盖密封垫
第七步
第八步
（9）拆卸气缸盖螺栓
（4）气缸的修理 1）气缸的修理方法 修理尺寸法 镶套修复法 气缸的修理定义：按修理尺寸法或镶套修复法，通 过镗削或磨削加工，使气缸达到原来的技术要求。
曲柄连杆机构讲课件
曲柄连杆机构讲课件
气缸套有干式气缸套和湿式气缸套两种。
曲柄连杆机构讲课件
➢ 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。
气缸的排列方式：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。 气缸体还可以分成：直列式，V型和对置式三种。
曲柄连杆机构讲课件
曲柄连杆机构讲课件
(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。
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。
曲柄连杆机构讲课件
上曲轴箱
曲柄连杆机构讲课件
曲柄连杆机构讲课件
3. 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。 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。
高度小，总体布 置方便。轿车中 应用不多
曲柄连杆机构讲课件
气缸体：整体式气缸体和镶嵌式气缸体
类型
整体式
构造
性能及应用
气缸直接镗在气缸体上
强度和刚度好，能承受大 负荷。成本高。
第2章 曲柄连杆机构
第二章 曲柄连杆机构
§2.1 概述 §2.2 机体组 §2.3 活塞连杆组 §2.4 曲轴飞轮组 连接关系图示 作业
2014年7月12日
本课件用于汽车专业教学
教学目的与要求
1、掌握曲柄连杆机构功用及组成。 2、了解曲柄连杆机构受力情况。
3、掌握气缸体与曲轴箱的型式，气缸的排列型式，气缸盖的功用、组成及其缸盖
回目录
气缸体、曲轴箱
§2.2 机体组
气缸盖
气缸盖、气缸垫
油底壳
气缸垫
油道和水道
气缸体 曲轴箱
油底壳
气缸
机 体 组 图 示
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。
一 、 气 缸 体 和 曲 轴 箱
缸体是发动机中最大的单独式部件，它基本上是 一个金属体，为了达到润滑和冷却的目的，该部 件被制造成既有汽缸又有油道和水道网。另外， 缸体的侧面装有机油滤清器、水泵以及其它辅助 部件。
1.往复惯性力： 0 max 0
惯性力 离心力
上止点
活
前半行程 后半行程
（惯性力向上）（ 惯性力向下）
塞
下止点
当活塞从下止点向上止点运动时，正好相反。
2.离心力： 其大小与曲柄半径、旋转部分的质量及曲
轴转速有关。离心力总是沿着半径背离圆心方向。 上止点
惯性力FJ
离 心 力 FC
下止点
（顺时针旋转）
力、摩擦力等。
曲柄连杆机构的组成
曲柄连杆机构
机体组
活塞连杆组
曲轴飞轮组
气 缸 体
曲 轴 箱
气 缸 盖
气 缸 套
气 缸 垫
油 底 壳
活 塞
活 塞 环
活 塞 销
§2.1 概述 §2.2 机体组 §2.3 活塞连杆组 §2.4 曲轴飞轮组 连接关系图示 作业
2014年7月12日
本课件用于汽车专业教学
教学目的与要求
1、掌握曲柄连杆机构功用及组成。 2、了解曲柄连杆机构受力情况。
3、掌握气缸体与曲轴箱的型式，气缸的排列型式，气缸盖的功用、组成及其缸盖
回目录
气缸体、曲轴箱
§2.2 机体组
气缸盖
气缸盖、气缸垫
油底壳
气缸垫
油道和水道
气缸体 曲轴箱
油底壳
气缸
机 体 组 图 示
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。
一 、 气 缸 体 和 曲 轴 箱
缸体是发动机中最大的单独式部件，它基本上是 一个金属体，为了达到润滑和冷却的目的，该部 件被制造成既有汽缸又有油道和水道网。另外， 缸体的侧面装有机油滤清器、水泵以及其它辅助 部件。
1.往复惯性力： 0 max 0
惯性力 离心力
上止点
活
前半行程 后半行程
（惯性力向上）（ 惯性力向下）
塞
下止点
当活塞从下止点向上止点运动时，正好相反。
2.离心力： 其大小与曲柄半径、旋转部分的质量及曲
轴转速有关。离心力总是沿着半径背离圆心方向。 上止点
惯性力FJ
离 心 力 FC
下止点
（顺时针旋转）
力、摩擦力等。
曲柄连杆机构的组成
曲柄连杆机构
机体组
活塞连杆组
曲轴飞轮组
气 缸 体
曲 轴 箱
气 缸 盖
气 缸 套
气 缸 垫
油 底 壳
活 塞
活 塞 环
活 塞 销
项目二--曲柄连杆机构精讲PPT课件
3、气缸体磨损的检修
1、气缸体变形的检修——测平面度
1、气缸体变形的检修——测平面度 最大翘曲变形0.05mm
55mm＋0.01m ＝55.010mm
55.5mm＋0.45mm＝55.950mm
3、气缸体磨损的检修——计算圆柱度、圆度
想一想？ 测量发动机气缸的磨
损量我们用千分尺能做到 吗？不能做到我们要用 什么方法才能做到呢？
（2）实物认知பைடு நூலகம்
气缸垫
气缸盖
气缸体
油道和水道 曲轴箱
气缸
油底壳
、活塞连杆组： （1）组成 由活塞、活塞环、活塞销和连杆 （2）实物认知
气环
油环 活塞销 活塞 连杆 连杆螺栓
连杆轴瓦 连杆盖
、曲轴飞轮组：曲轴、飞轮等
皮带轮
正时齿轮
飞轮
起动爪
曲轴
主轴瓦
飞轮螺栓
（二）功用：
作功冲程： 将燃料燃烧时产生的热能 转变为活塞往复运动的机 械能，再转变为曲轴旋转 运动而对外输出动力
4）干式缸套和湿式缸套汽缸套.MPG
名称
特点
干缸套
外壁不直接与冷却水接触。
1） 2） 3）
湿缸套
外壁直接与冷却水接触。
1） 2） 3） 4）
示意图
性能 如何？
4）干缸套和湿缸套汽缸套.MPG
名称
特点
干缸套
外壁不直接与冷却水接触。
1）壁厚较薄（1mm～ 3mm）； 2） 与刚体承孔过盈配合；
3） 不易漏水漏气。
由气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖、气缸垫组成。
气缸盖 气缸体
气缸垫 油道和水道
曲轴箱
气缸
油底壳
1、 气缸体汽缸体.MPG （1）结构： 气缸体和上曲轴箱常铸成一体。 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。
1、气缸体变形的检修——测平面度
1、气缸体变形的检修——测平面度 最大翘曲变形0.05mm
55mm＋0.01m ＝55.010mm
55.5mm＋0.45mm＝55.950mm
3、气缸体磨损的检修——计算圆柱度、圆度
想一想？ 测量发动机气缸的磨
损量我们用千分尺能做到 吗？不能做到我们要用 什么方法才能做到呢？
（2）实物认知பைடு நூலகம்
气缸垫
气缸盖
气缸体
油道和水道 曲轴箱
气缸
油底壳
、活塞连杆组： （1）组成 由活塞、活塞环、活塞销和连杆 （2）实物认知
气环
油环 活塞销 活塞 连杆 连杆螺栓
连杆轴瓦 连杆盖
、曲轴飞轮组：曲轴、飞轮等
皮带轮
正时齿轮
飞轮
起动爪
曲轴
主轴瓦
飞轮螺栓
（二）功用：
作功冲程： 将燃料燃烧时产生的热能 转变为活塞往复运动的机 械能，再转变为曲轴旋转 运动而对外输出动力
4）干式缸套和湿式缸套汽缸套.MPG
名称
特点
干缸套
外壁不直接与冷却水接触。
1） 2） 3）
湿缸套
外壁直接与冷却水接触。
1） 2） 3） 4）
示意图
性能 如何？
4）干缸套和湿缸套汽缸套.MPG
名称
特点
干缸套
外壁不直接与冷却水接触。
1）壁厚较薄（1mm～ 3mm）； 2） 与刚体承孔过盈配合；
3） 不易漏水漏气。
由气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖、气缸垫组成。
气缸盖 气缸体
气缸垫 油道和水道
曲轴箱
气缸
油底壳
1、 气缸体汽缸体.MPG （1）结构： 气缸体和上曲轴箱常铸成一体。 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。
《汽车构造》第二章曲柄连杆机构
3）按排列形式分
直列式（＜6缸），V型＞8缸），水平对置式 优缺点： 优缺点： 直列式：结构简单、长度、 高度较大（垂直、倾斜、 水平）。 V型：刚度大、缩短发动 机的长度、高度、质量。 水平对置式：高度最小、 使轿车和大客车总布置更 方便。
(c)水平对置式 水平对置式
(a)直列式 直列式
(b)V型 型
2.活塞的变形与防治措施 2.活塞的变形与防治措施
活 塞 受 力 情 况
采用的措施： 采用的措施：
（1）冷态下,将活塞裙部加工成断面为长轴垂直于活塞销的 椭圆。
采用的措施： 采用的措施：
（2）上小下大的阶梯形、近似圆锥形、阶梯型或 桶形（任何情况下都能得到良好润滑，但加工困难）。
采用的措施： 采用的措施：
扭曲环
锥面环
梯形环
桶面环
气环的泵油作用
活塞 汽 汽 活塞
缸
缸
2.油环 2.油环 种类 普通油环
上刮片
组合油环
示 意 图
刮片
油环的刮油作用
2.2.3 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。 材料与工艺: 材料与工艺:优质低碳钢，表面淬火、精磨。
1.活塞销的形状 1.活塞销的形状
1.连杆的结构 1.连杆的结构
连杆主要由连杆 小头、连杆杆身、连 杆螺栓、连杆大头、 连杆轴瓦和连杆盖等 组成
2.1 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。 机体组由汽缸体、曲轴箱、 汽缸盖、汽缸垫和油底壳等固定机 件组成。
图2-1 机体组的组成部件 1—汽缸盖； 2—汽缸体； 3—汽缸垫； 4—汽缸体—曲轴箱； 5—油底壳
22334模块2曲柄连杆机构PPT课件
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3．汽缸圆柱度的测量
• 用量缸表在上部A向测量并找出正确的直 径位置，旋转表盘使“0”刻度对准大指针。 • 然后依次测出其他5个数值，取6个数值中 最大差值的1/2作为该汽缸的圆柱度误差。
Page 37
4．汽缸磨损尺寸的测量
• 一般发动机最大磨损尺寸在前后两缸的上部。 • 测量时，用量缸表在上部A向测量并找出正 确的汽缸直径位置，旋转表盘使“0”刻度对 准大指针，并记住小指针所指位置。
操作三 汽缸磨损的检测
1．选择测量位置 2．汽缸圆度的测量
（1）根据汽缸直径的尺寸，选择合 适的接杆，装入量缸表的下端，并使 伸缩杆有1～2mm的压缩量。
Page 35
（2）将量缸表的测杆伸入到汽缸中 的相应部位，微微摆动测杆，使测杆 与汽缸中心线垂直，量缸表指示的最 小读数即为正确的汽缸直径。用量缸 表在上部A向测量，旋转表盘使“0” 刻度对准大指针，然后将测杆在此截 面上旋转90°，此时大指针所指刻度 与“0”位刻度之差的1/2即为该截面 的圆度误差。
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Page 15
图2.7 汽缸的排列方式
二、汽缸盖
• 汽缸盖的作用是封闭汽缸上部，并与活塞 顶部和汽缸壁一起构成燃烧室。
Page 16
1．汽缸盖的结构形式
• 汽缸盖有整体式、分块式和单体式。
Page 17
2．汽油机燃烧室
• 汽油机的燃烧室是由活塞顶部及缸盖上相 应的凹部空间组成的。
• 曲柄连杆机构是在高温、高压、高速和化 学腐蚀的条件下工作的。
• 同时，曲柄连杆机构在工作时做变速运动， 受力情况相当复杂，气体作用力、往复惯性 力、旋转运动的离心力、相对运动件接触表 面的摩擦力等都作用在曲柄连杆机构上，使 其工作条件十分恶劣。
3．汽缸圆柱度的测量
• 用量缸表在上部A向测量并找出正确的直 径位置，旋转表盘使“0”刻度对准大指针。 • 然后依次测出其他5个数值，取6个数值中 最大差值的1/2作为该汽缸的圆柱度误差。
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4．汽缸磨损尺寸的测量
• 一般发动机最大磨损尺寸在前后两缸的上部。 • 测量时，用量缸表在上部A向测量并找出正 确的汽缸直径位置，旋转表盘使“0”刻度对 准大指针，并记住小指针所指位置。
操作三 汽缸磨损的检测
1．选择测量位置 2．汽缸圆度的测量
（1）根据汽缸直径的尺寸，选择合 适的接杆，装入量缸表的下端，并使 伸缩杆有1～2mm的压缩量。
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（2）将量缸表的测杆伸入到汽缸中 的相应部位，微微摆动测杆，使测杆 与汽缸中心线垂直，量缸表指示的最 小读数即为正确的汽缸直径。用量缸 表在上部A向测量，旋转表盘使“0” 刻度对准大指针，然后将测杆在此截 面上旋转90°，此时大指针所指刻度 与“0”位刻度之差的1/2即为该截面 的圆度误差。
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图2.7 汽缸的排列方式
二、汽缸盖
• 汽缸盖的作用是封闭汽缸上部，并与活塞 顶部和汽缸壁一起构成燃烧室。
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1．汽缸盖的结构形式
• 汽缸盖有整体式、分块式和单体式。
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2．汽油机燃烧室
• 汽油机的燃烧室是由活塞顶部及缸盖上相 应的凹部空间组成的。
• 曲柄连杆机构是在高温、高压、高速和化 学腐蚀的条件下工作的。
• 同时，曲柄连杆机构在工作时做变速运动， 受力情况相当复杂，气体作用力、往复惯性 力、旋转运动的离心力、相对运动件接触表 面的摩擦力等都作用在曲柄连杆机构上，使 其工作条件十分恶劣。
第二章曲柄连杆机构动力学分析
1、活塞位移：
x (L R) (L cos R cos)
R(1 cos) L(1 1 2 sin 2 )
（精确式）
x
R(1 cos)
R
4
(1
c os2 )
xI
xII
（近似式）
近似式与精确式相比误差很小，如当λ=1/3.5时，曲柄转角为 90度时误差为最大，在0.003R左右，此精度在工程上已足够。
mCA
mC
L lA L
mCB
mC
L lB L
mC
lA L
对于有的高速发动机还须满足一个条件：
③ 两个换算质量对连杆质心的转动惯量之和等于原来连杆的转动惯
量，即
mCA
l
2 A
mCB
l
2 B
IC
式中IC为原连杆的转动惯量。但采用二质量替代系统时，在连杆 摆动角加速度下的惯性力矩要偏大 ΔMC=[（mCAlA2+mCBlB2）-IC]ε 为此，可用三质量替代系统：
a
R
2
cos
cos
c os2 c os3
R 2 cos cos2 sin
连杆摆角： arcsinsin
连杆摆动角速度：L
cos
1 2 sin 2
1/ 2
连杆摆动角加速度： L
2
(1 2
2 2 ) sin
1 2 sin
2 (1 sin 2 )
2 3/ 2
单缸切力曲线及六缸合成图 各轴颈输出扭矩
各轴颈输出扭矩如图
M TII M T (1) M TIII M TII M T (2)
M TIV M TIII M T (3) M TV M TIV M T (4)
x (L R) (L cos R cos)
R(1 cos) L(1 1 2 sin 2 )
（精确式）
x
R(1 cos)
R
4
(1
c os2 )
xI
xII
（近似式）
近似式与精确式相比误差很小，如当λ=1/3.5时，曲柄转角为 90度时误差为最大，在0.003R左右，此精度在工程上已足够。
mCA
mC
L lA L
mCB
mC
L lB L
mC
lA L
对于有的高速发动机还须满足一个条件：
③ 两个换算质量对连杆质心的转动惯量之和等于原来连杆的转动惯
量，即
mCA
l
2 A
mCB
l
2 B
IC
式中IC为原连杆的转动惯量。但采用二质量替代系统时，在连杆 摆动角加速度下的惯性力矩要偏大 ΔMC=[（mCAlA2+mCBlB2）-IC]ε 为此，可用三质量替代系统：
a
R
2
cos
cos
c os2 c os3
R 2 cos cos2 sin
连杆摆角： arcsinsin
连杆摆动角速度：L
cos
1 2 sin 2
1/ 2
连杆摆动角加速度： L
2
(1 2
2 2 ) sin
1 2 sin
2 (1 sin 2 )
2 3/ 2
单缸切力曲线及六缸合成图 各轴颈输出扭矩
各轴颈输出扭矩如图
M TII M T (1) M TIII M TII M T (2)
M TIV M TIII M T (3) M TV M TIV M T (4)
第2章 曲柄连杆机构
钢片
轴向力：自由状态衬簧和两钢片的 总厚度大于环槽的高度
径向力弹力使钢片第一密封面密封。 轴向弹力使两钢片分别贴合在 环槽上、下侧，使第二密封面 密封，消除了侧隙。
轴 向 衬 环 径 向 衬 环
组合油环
34
2.3.3 活塞销
1.功用与工作条件
功用：连接活塞和连杆，把活塞所受的 力传给连杆。
第2章 曲柄连杆机构
顶部
顶部
环槽
可在顶部喷镀陶瓷; 它耐高温、耐腐蚀， 但与铝的结合性能较 差，易龟裂剥落。
活塞销 活塞销 锁环 活塞裙
20
活塞裙
第2章 曲柄连杆机构
作用： 2）活塞环槽部
（1）承受，传递气体压力； （2）与活塞环一起实现气缸密封；
（3）将活塞顶吸收的热量通过活塞 环传导到气缸壁上
构造特点：
（1）切有2~3道环槽。（1~2装气环） （2）油环槽底面上钻许多径向小孔 （3）加环槽护圈 （4）加工隔热槽 护 圈
16
第2章 曲柄连杆机构
2.2.3 气缸垫
1.作用与要求
. 作用： 保证气缸体与气缸盖间的
密封，防止漏气、漏水。
要求：1）有足够的强度，不易损坏 ；
2）耐热耐腐蚀能力
3）具有一定弹性，能补偿接合面不平度，确保密封。 4）拆装方便、能重复使用、寿命长 2.气缸垫的构造 1）金属—石棉垫；2）纯金属垫；
Pj
下止点
0 0
Vmax
a
Pj
上止点
a Pj a Pj
4
下止点
0
第2章 曲柄连杆机构
离心惯性力
定义：曲柄、连杆轴颈、连杆大头等围绕曲轴轴线作圆周运动的力 大小：Pc=mRω2 危害：给主轴颈、 主轴承、连杆轴 颈、连杆轴承附 加力，加速部位 磨损，引起振动 3.摩擦力 相互接触表面作 相对运动时存在 摩擦力 大小： f=Nμ 方向：与相对运动方向相反
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性能与应用比较
名称 一般式
龙门式
性能
机体高度小、重量轻、结 构紧凑，便于加工拆卸。 刚度和强度差。
应用
492Q汽油机， 90系列柴油机。
强度和刚度较好。工艺性 差、结构笨重、加工困难。
捷达轿车、富康 轿车、桑塔纳轿 车
隧道式
结构紧凑、刚度和强度好。 难加工、工艺性差、曲轴 拆卸不方便。
负荷较大的柴油 机上 。
精品
2曲柄连杆机构
§2.1 概 述
一、曲柄连杆机构的功用
将燃料燃烧时产生的热能转变为活塞往复运动的 机械能，再通过连杆将活塞的往复运动变为曲轴 的旋转运动而对外输出动力。
二、组成 1、机体组
2、活塞连杆组
3、曲轴飞轮组
多缸发动机的曲柄连杆机பைடு நூலகம்演示
§3.2 机 体 组
机体组组成：
气缸盖罩
气缸盖 气缸体
（二）活塞环
是具有弹性的开口环，分为气环和油环。 工作条件： 高温、高压、高速、极难润滑。 平均寿命： 6万公里 材料：合金铸铁或球墨铸铁（有时表面涂有保护层）
（1）气环
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。
气环 油环 活塞销 活塞 连杆 连杆螺栓
连杆轴瓦
连杆盖
点此观看活塞连杆组的录像
一、活 塞
1、功用：承受气体压力，并通过活塞销和连杆驱使曲轴旋转。 2、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10m/s， 承受很大的惯性力。活 塞顶部承受最高可达3～5MPa（汽油机）的压力，使之变形，破坏 配合联结。 3、材料： 铝合金：质量小 导热性好；灰铸铁
湿缸套
外壁直接与冷却水接触。 壁厚5～9mm。
强度和刚 度都较好， 加工复杂， 拆装不便， 散热不良。
散热良好、冷 却均匀、加工 容易。 强度 和刚度不如干 缸套，易漏水。
三、气缸盖、气缸垫和气缸盖罩
1、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。 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。
切诺基
盆形
工艺性好、成本低、进 排气效果不如半球形燃 烧室
捷达 奥迪
汽油机燃烧室形状
三、油底壳
1、概念： 贮存机油并封闭曲轴箱，又称为下曲轴箱。
2、使用特点： 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
3、材料： 薄钢板冲压
§3.3 活塞连杆组
（2）预先做成椭圆形
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。
（3）活塞裙部开槽
横向绝热槽 纵向膨胀槽
减少裙部受热 有的兼作油环回油孔 留有膨胀余地 活塞强度降低
绝热槽
膨胀槽
（4）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。
恒范钢片式活塞的结 构特点就是这样的，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。
气缸垫 油道和水道 曲轴箱
气缸
油底壳
一、气缸体
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
2、气缸体分类
（1）按气缸体与油底壳安装平面位置不同分为
油底壳安 装平面和 曲轴旋转 中心在同 一高度
一般式
龙门式
隧道式
油底壳安装平
面低于曲轴的
旋转中心
气缸体上曲 轴的主轴承 孔为整体式
6、活塞在工作时的保护措施
（1）在活塞裙部表面涂保护层，可改善铝合金活塞的磨合性； 主要有铅、锡、石墨、磷保护层等。
（2）在安装活塞销时，使活塞销偏置某一方向装，以减少换向 时的敲击声，且使裙部减小磨损； 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。
活 塞 裙 部 的 椭 圆 变 形 演 示
5、为使活塞在各种工况下均能与气缸壁间保持合理的密 封和运动间隙，制造活塞是通常采取下列结构措施：
（1）预先做成阶梯形、锥形
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。
A 刚度和强度应足够大，传力可靠。
活塞应具 备的特点
B 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 D 耐热的活塞顶及弹性的活塞裙
E 活塞与气缸壁间有较小的摩擦系数
4、结构
（1）活塞顶部
功用：是燃烧室的组成部分，主要作用承受气体压力。
顶部：构成燃烧室，承 受气体压力。
头部:安装活塞环，制作 较厚。
头部
工作条件最
恶劣，应离
顶部远些。
作用：1、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， 3、将顶部吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。
（3）活塞裙部
位置：从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，包括销座孔。 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，
防治破坏油膜。
裙 部
（2）根据冷却方式不同分： 水冷、风冷
冷却水
散热片
（3）根据气缸的排列方式
结构简单、加 工容易，但发 动机长度和高 度较大。
高度小，总 体布置方便。
缩短了机体的 长度和高度， 增加了刚度， 减轻了发动机 重量；形状复 杂，加工困难。
（4）干式气缸套和湿式气缸套
名称
特点
示意图
干缸套
外壁不直接与冷却水接 触。壁厚1～3mm。
2、气缸盖罩和气缸垫
气缸盖罩
气缸盖
衬垫 安装火花塞
气缸垫：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。
3、燃烧室
名称
特点
示意图
半球形
结构紧凑、火焰行程段、 燃烧速率高、热损失小、 热效率高
应用
桑塔纳 夏利 富康
楔形
结构简单、紧凑、散热 面积小、热损失少；火 花塞置于燃烧室最高处， 火焰传播距离长
裙部：导向，传力。承受侧压 力销座孔处制有加强筋。
（1）活塞顶部
结构简单、制造容 易、受热面积小、 应力分布较均匀，
多用在汽油机上。
凸起呈球状、顶部 强度高，起导向作 用、有利于改善换 气过程。
凹坑的形状、位置必 须有利于可燃混合气 的燃烧；提高压缩比， 防止碰气门。
（2）活塞头部
位置：第一道活塞槽与活塞销孔之间的部分。