02曲柄连杆机构82页PPT
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《曲柄连杆机构》课件
压缩机中的曲柄连杆机构
总结词
压缩机中的曲柄连杆机构是实现压缩气 体功能的关键部件，通过曲柄的旋转运 动带动连杆的往复运动，从而驱动活塞 在气缸内进行压缩气体的工作。
VS
详细描述
在压缩机中，曲柄连杆机构同样由曲轴、 连杆和活塞组成。曲轴的旋转运动通过连 杆传递给活塞，使活塞在气缸内进行往复 运动，从而实现气体的压缩。这个机构的 设计和优化对于提高压缩机的性能和效率 同样至关重要。
类型与特点
总结词
根据结构和工作原理的不同，曲柄连杆机构可分为多种类型，如单缸、双缸和多缸等。
详细描述
曲柄连杆机构的类型和特点多种多样，根据其结构和工作原理的不同，可以分为单缸、双缸和多缸等多种类型。 不同类型的曲柄连杆机构具有不同的工作特性和应用场景，例如在摩托车、汽车和船舶等领域中都有广泛的应用 。
2023
PART 02
曲柄连杆机构的应用
REPORTING
内燃机中的曲柄连杆机构
总结词
内燃机中的曲柄连杆机构是实现能量转换的关键部件，通过曲柄的旋转运动带动连杆的往复运动，从 而驱动活塞进行吸气、压缩、燃烧和排气工作。
详细描述
在内燃机中，曲柄连杆机构由曲轴、连杆和活塞组成。曲轴是发动机的核心部件，通过曲轴的旋转运 动带动连杆，连杆再将往复运动传递给活塞，使活塞在气缸内进行往复运动。这个机构的设计和优化 对于提高内燃机的性能和效率至关重要。
选择高强度、低摩擦系数的材料，提高机构的使用寿命和传动效率 。
降低曲柄连杆机构的能耗
1 2
优化曲柄连杆机构的运动特性
通过调整机构参数，降低机构在运动过程中的能 量损失。
应用节能技术
采用节能电机或采用能量回收技术，将机构在运 动过程中产生的能量进行回收利用。
《曲柄连杆机构》课件
详细描述
在曲柄连杆机构中，活塞在气缸内进行往复运动，由于连杆的摆动，使得活塞的直线运 动转变为曲轴的旋转运动。在这个过程中，曲轴的旋转运动将能量输出，驱动车辆或其 他机械运动。曲柄连杆机构的特点在于其能够将活塞的往复运动转变为旋转运动，从而
实现能量的高效转换。
分类与应用
总结词
曲柄连杆机构有多种分类方式，如按照曲轴 的形状可分为直列式和V型式，广泛应用于 汽车、摩托车等动力机械中。
缸体的材料选择也很重要，通常采用高强度合金钢或不锈钢制造，以提高其使用寿 命。
03
曲柄连杆机构的工作特性
运动特性
曲柄连杆机构是发动机中的重要 机构，它将活塞的直线运动转化 为曲轴的旋转运动，实现发动机
的做功过程。
曲柄连杆机构的运动特性包括曲 轴的旋转运动、活塞的往复直线
运动以及连杆的摆动运动等。
优化方法
采用数学建模、数值分析和计算机仿 真等方法进行优化设计。
优化流程
建立曲柄连杆机构的数学模型→确定 优化变量和约束条件→选择合适的优 化算法→进行优化计算→分析优化结 果→改进设计。
优化实例与结果分析
优化实例
以某实际应用的曲柄连杆机构为例，进行优化设计。
结果分析
通过对比优化前后的性能指标，分析优化效果。例如，运动性能提升、能耗降 低、振动减小等。同时，对优化后的曲柄连杆机构进行实验验证，确保优化结 果的可靠性和实用性。
05
曲柄连杆机构的常见问题与维护
常见问题与原因分析
01
02
03
04
曲柄连杆机构异响
由于润滑不良、装配间隙不当 或零件疲劳损坏等原因，可能 导致或曲轴轴瓦材料疲劳 极限较低可能导致曲轴轴瓦烧 蚀，影响曲柄连杆机构的正常 运转。
在曲柄连杆机构中，活塞在气缸内进行往复运动，由于连杆的摆动，使得活塞的直线运 动转变为曲轴的旋转运动。在这个过程中，曲轴的旋转运动将能量输出，驱动车辆或其 他机械运动。曲柄连杆机构的特点在于其能够将活塞的往复运动转变为旋转运动，从而
实现能量的高效转换。
分类与应用
总结词
曲柄连杆机构有多种分类方式，如按照曲轴 的形状可分为直列式和V型式，广泛应用于 汽车、摩托车等动力机械中。
缸体的材料选择也很重要，通常采用高强度合金钢或不锈钢制造，以提高其使用寿 命。
03
曲柄连杆机构的工作特性
运动特性
曲柄连杆机构是发动机中的重要 机构，它将活塞的直线运动转化 为曲轴的旋转运动，实现发动机
的做功过程。
曲柄连杆机构的运动特性包括曲 轴的旋转运动、活塞的往复直线
运动以及连杆的摆动运动等。
优化方法
采用数学建模、数值分析和计算机仿 真等方法进行优化设计。
优化流程
建立曲柄连杆机构的数学模型→确定 优化变量和约束条件→选择合适的优 化算法→进行优化计算→分析优化结 果→改进设计。
优化实例与结果分析
优化实例
以某实际应用的曲柄连杆机构为例，进行优化设计。
结果分析
通过对比优化前后的性能指标，分析优化效果。例如，运动性能提升、能耗降 低、振动减小等。同时，对优化后的曲柄连杆机构进行实验验证，确保优化结 果的可靠性和实用性。
05
曲柄连杆机构的常见问题与维护
常见问题与原因分析
01
02
03
04
曲柄连杆机构异响
由于润滑不良、装配间隙不当 或零件疲劳损坏等原因，可能 导致或曲轴轴瓦材料疲劳 极限较低可能导致曲轴轴瓦烧 蚀，影响曲柄连杆机构的正常 运转。
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。
曲柄连杆机构总结PPT课件
ii. 优点：使曲轴轴颈增粗，刚性提高；大端轴承的承 压能力提高；连杆螺栓承受的惯性拉伸负荷减小
iii.缺点：使连杆螺栓承受剪切作用。 为了不使连杆螺栓承受剪切作用并在结合面处不产
生滑动，故在结合面处采用锯齿形结构。
第26页/共113页
主副连杆式连杆
i. 目的：为了缩短气缸间距和整机长度；减小柴油机 的尺寸和重量；缩短曲轴长度；增大曲轴刚性。但 结构复杂，副连杆销的连接螺栓底部易裂纹。
i. 喷油泵、进排气阀、起动空气分配器（正时的 要求）、调速器、扫气泵
ii. 中小型柴油机：滑油油泵、燃油输送泵、海水 泵、淡水泵、空气压缩机
第48页/共113页
曲轴的工作条件
I. 受力复杂：
i. 各缸交变的气体力、惯性力、离心力、弯矩和扭矩 ii. 力的性质：不仅随曲柄的转角变化，还随着负荷变化 iii. 结果：产生弯曲、扭转变形、非常复杂的交变应力
第1页/共113页
第 二 节一 、曲十 字柄头 和连导 板杆 机 构 二 、 连 杆
三、曲轴 四、主轴承和推力轴承 五、曲柄连杆机构的管理
第2页/共113页
一、十字头和导 板
1.
十字头和导板的作用
2.
结构简图和受力分析
3.
导板类型
4.
实例介绍
1)
RTA型柴油机十字头导板
2)
L-MC/MCE型柴油机十字头导板
按受力分 按结构分
正车导板
倒车导板 双导板式 单导板式 圆筒形导板式
第6页/共113页
正车导板
• 导板承受正车膨胀冲程（或倒车压缩冲程）的侧推力称为正车导板。
第7页/共113页
倒车导板
导板承受倒车膨胀冲程（或正车压缩冲程）的侧推力称为倒车导板。
iii.缺点：使连杆螺栓承受剪切作用。 为了不使连杆螺栓承受剪切作用并在结合面处不产
生滑动，故在结合面处采用锯齿形结构。
第26页/共113页
主副连杆式连杆
i. 目的：为了缩短气缸间距和整机长度；减小柴油机 的尺寸和重量；缩短曲轴长度；增大曲轴刚性。但 结构复杂，副连杆销的连接螺栓底部易裂纹。
i. 喷油泵、进排气阀、起动空气分配器（正时的 要求）、调速器、扫气泵
ii. 中小型柴油机：滑油油泵、燃油输送泵、海水 泵、淡水泵、空气压缩机
第48页/共113页
曲轴的工作条件
I. 受力复杂：
i. 各缸交变的气体力、惯性力、离心力、弯矩和扭矩 ii. 力的性质：不仅随曲柄的转角变化，还随着负荷变化 iii. 结果：产生弯曲、扭转变形、非常复杂的交变应力
第1页/共113页
第 二 节一 、曲十 字柄头 和连导 板杆 机 构 二 、 连 杆
三、曲轴 四、主轴承和推力轴承 五、曲柄连杆机构的管理
第2页/共113页
一、十字头和导 板
1.
十字头和导板的作用
2.
结构简图和受力分析
3.
导板类型
4.
实例介绍
1)
RTA型柴油机十字头导板
2)
L-MC/MCE型柴油机十字头导板
按受力分 按结构分
正车导板
倒车导板 双导板式 单导板式 圆筒形导板式
第6页/共113页
正车导板
• 导板承受正车膨胀冲程（或倒车压缩冲程）的侧推力称为正车导板。
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倒车导板
导板承受倒车膨胀冲程（或正车压缩冲程）的侧推力称为倒车导板。
《曲柄连杆机构》PPT课件 (2)
（A）轴瓦组成：
由钢背和减磨层组成。钢背由1 mm～3mm的低碳钢制成。减磨层 为0.3mm～0.7mm的减磨合金， 层质较软能保护轴颈。
（B）减磨层材料
• （1） 白合金（巴氏合金）：减磨性 能好，但机械强度低，且耐热性差。 常用于负荷不大的汽油机。
• （2） 铜铅合金：机械强度高，承载 能力大，耐热性好。多用于高负荷的 柴油机。但其减磨性能差。
干摩擦式扭转减振器 1－惯性盘 2－弹簧 3－曲轴 4－平衡重 5－摩擦片 6－带轮
四、飞轮
飞轮为一外缘有齿圈的铸铁圆盘。 （一） 作用：
1、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。
2、利用飞轮上的齿圈起动时传力 3、将动力传给离合器。 4、克服短暂的超负荷。 （二） 注意事项： （1）飞轮质量应集中在轮缘上； （2）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。飞轮与曲轴之间应有 严格不变的相对位置。通常用定位销和不对称布置的螺栓来定 位。
—4—2—6—3—5
直列六缸工作循环表（点火顺序：1-5-3-6-2-4
3)四行程V型八缸发动机
• 曲拐对称布置于四个平面内（或1个）。 • 相邻作功气缸的曲拐夹角为7200/8=900。 • 发动机工作顺序有：
1—8—4—3—6—5—7—2
三、曲轴扭转减振器
1. 作用：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端装 有扭转减振器。
（4）连杆盖：
《曲柄连杆结构》课件
泵领域
在泵中，曲柄连杆结构用于驱动活 塞进行往复运动，实现液体的吸入 和排出。
曲柄连杆结构的基本组成
01
02
03
曲轴
曲轴是曲柄连杆结构中的 关键部件，其形状通常为 弯曲的轴，具有曲拐或曲 轴臂。
连杆
连杆是连接活塞和曲轴的 部件，通常由钢或铸铁制 成，具有一定的长度和刚 度。
活塞
活塞是曲柄连杆结构中的 另一个关键部件，通常由 金属或合成材料制成，具 有一定的重量和尺寸。
特点
具有高效率、高可靠性、低维护 成本等优点，广泛应用于内燃机 、压缩机、泵等机械设备中。
曲柄连杆结构的应用领域
内燃机领域
曲柄连杆结构是内燃机中的核心 部分，用于将活塞的直线运动转 化为曲轴的旋转运动，从而输出
动力。
压缩机领域
在压缩机中，曲柄连杆结构用于驱 动活塞往复运动，从而实现对气体 的压缩。
结构设计优化
总结词
结构设计优化是提高曲柄连杆工作性能的重要手段，通过对曲柄连杆的结构进行优化设计，可以减小应力集中、 提高疲劳强度和降低振动。
详细描述
结构设计优化主要包括对曲柄连杆的形状、尺寸和连接方式等进行优化设计。通过改变曲柄连杆的形状和尺寸， 可以改善应力分布，减小应力集中；通过优化连接方式，可以提高曲柄连杆的刚度和稳定性。
表面处理工艺需要根据曲柄连杆的工作条件和使用要求进行选择和优化，以确保其性能和使 用寿命。
06
曲柄连杆的应用实例
内燃机中的曲柄连杆机构
总结词
内燃机中的曲柄连杆机构是实现能量转换的 核心部件，通过曲柄连杆机构将活塞的往复 运动转化为旋转运动，从而输出动力。
详细描述
内燃机中的曲柄连杆机构由曲轴、连杆和活 塞组成，通过曲轴的旋转运动带动连杆转动 ，连杆推动活塞在气缸内往复运动，完成吸 气、压缩、做功和排气四个冲程，实现内燃 机的运转。
在泵中，曲柄连杆结构用于驱动活 塞进行往复运动，实现液体的吸入 和排出。
曲柄连杆结构的基本组成
01
02
03
曲轴
曲轴是曲柄连杆结构中的 关键部件，其形状通常为 弯曲的轴，具有曲拐或曲 轴臂。
连杆
连杆是连接活塞和曲轴的 部件，通常由钢或铸铁制 成，具有一定的长度和刚 度。
活塞
活塞是曲柄连杆结构中的 另一个关键部件，通常由 金属或合成材料制成，具 有一定的重量和尺寸。
特点
具有高效率、高可靠性、低维护 成本等优点，广泛应用于内燃机 、压缩机、泵等机械设备中。
曲柄连杆结构的应用领域
内燃机领域
曲柄连杆结构是内燃机中的核心 部分，用于将活塞的直线运动转 化为曲轴的旋转运动，从而输出
动力。
压缩机领域
在压缩机中，曲柄连杆结构用于驱 动活塞往复运动，从而实现对气体 的压缩。
结构设计优化
总结词
结构设计优化是提高曲柄连杆工作性能的重要手段，通过对曲柄连杆的结构进行优化设计，可以减小应力集中、 提高疲劳强度和降低振动。
详细描述
结构设计优化主要包括对曲柄连杆的形状、尺寸和连接方式等进行优化设计。通过改变曲柄连杆的形状和尺寸， 可以改善应力分布，减小应力集中；通过优化连接方式，可以提高曲柄连杆的刚度和稳定性。
表面处理工艺需要根据曲柄连杆的工作条件和使用要求进行选择和优化，以确保其性能和使 用寿命。
06
曲柄连杆的应用实例
内燃机中的曲柄连杆机构
总结词
内燃机中的曲柄连杆机构是实现能量转换的 核心部件，通过曲柄连杆机构将活塞的往复 运动转化为旋转运动，从而输出动力。
详细描述
内燃机中的曲柄连杆机构由曲轴、连杆和活 塞组成，通过曲轴的旋转运动带动连杆转动 ，连杆推动活塞在气缸内往复运动，完成吸 气、压缩、做功和排气四个冲程，实现内燃 机的运转。
《曲柄连杆机构》PPT课件
盆形燃烧室 半球形燃烧室
精选课件ppt
17
火花塞布置在燃 烧室中央，火焰 行程短，燃烧速 率高；充气效率 高。
富康、桑塔纳、 夏利等轿车。
精选课件ppt
18
优点：结构简单、紧凑、 散热面积小，热损失 小，在压缩终了时能 形成挤气涡流，进气 阻力小。
缺点：但火焰的传播距 离较长，存在着较大 的激冷面积，对HC排 放不利。
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。
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31
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。
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。
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6
气缸体的检测与维修
一、气缸体的构造 二、气缸盖和气缸衬垫 三、油底壳 四、气缸体的检查与维修
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32
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33
二 活塞环
汽环——密封和导 热；
油环——布油和刮 油的作用，下行时刮 除汽缸壁上多余的机 油，上行时在汽缸壁 上铺涂一层均匀的油 膜。还能起到封汽的 辅助作用。
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34
工作条件
活塞环在高温、高压、高速和润滑极其困难的 条件下工作，尤其是第一道环最为困难。活塞环工 作时受到汽缸中高温高压燃汽的作用，温度很高(特 别是第一道环温度可高达600K)，活塞环在汽缸内 随活塞一起作高速运动，加上高温下机油可能变质， 使环的润滑条件变坏，难以保证良好的润滑，因而 磨损严重。
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17
火花塞布置在燃 烧室中央，火焰 行程短，燃烧速 率高；充气效率 高。
富康、桑塔纳、 夏利等轿车。
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18
优点：结构简单、紧凑、 散热面积小，热损失 小，在压缩终了时能 形成挤气涡流，进气 阻力小。
缺点：但火焰的传播距 离较长，存在着较大 的激冷面积，对HC排 放不利。
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。
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31
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。
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。
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6
气缸体的检测与维修
一、气缸体的构造 二、气缸盖和气缸衬垫 三、油底壳 四、气缸体的检查与维修
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32
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33
二 活塞环
汽环——密封和导 热；
油环——布油和刮 油的作用，下行时刮 除汽缸壁上多余的机 油，上行时在汽缸壁 上铺涂一层均匀的油 膜。还能起到封汽的 辅助作用。
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34
工作条件
活塞环在高温、高压、高速和润滑极其困难的 条件下工作，尤其是第一道环最为困难。活塞环工 作时受到汽缸中高温高压燃汽的作用，温度很高(特 别是第一道环温度可高达600K)，活塞环在汽缸内 随活塞一起作高速运动，加上高温下机油可能变质， 使环的润滑条件变坏，难以保证良好的润滑，因而 磨损严重。
第二章--曲柄连杆机构模板PPT课件
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。 24
湿缸套防止漏水的措施：
a. 在缸套凸缘C下面装垫片；b. 在下支承密封带装橡 胶密封圈；c. 缸套装入座孔后，通常高出气缸体上
平面0.05~0.15mm。
.
25
二、气缸盖
1. 作用：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。
（3）气缸的冷却：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 腔，称为水套，采用水套冷却）、风冷。
.
21
3. 气缸套
（1）采用气缸套的原因：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， 气缸套采用铸铁中加入少量合金元素。
.
22
气 缸 套
.
23
（2）分类：有干式和湿式两种。
第二章 曲柄连杆机构
§2.1 概述
一、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。 其他冲程：把曲轴的 旋转运动转变成活塞 的往复直线运动。 （依靠曲轴与飞轮 的惯性）
.
1
二、组成
.
2
1、机体组：气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸 套、气缸盖和气缸垫---不动件
.
35
三、气缸垫
气缸盖与气缸体之间置有气缸垫，以保证燃烧 室的密封。
1.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 度，不易损坏。
（2）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、 不变质。
结构简单、加工 容易，但发动机 长度和高度较大。
缩短了机体的长度和高 度，增加了刚度，减轻 了发动机的重量；形状 复杂，加工困难。
《曲柄连杆机构》课件
可靠性原则
确保曲柄连杆机构在各种工况下都能稳定、 可靠地工作。
经济性原则
在满足功能和效率的前提下，尽可能降低曲 柄连杆机构的设计和制造成本。
曲柄连杆机构的优化方法
数学建模
建立曲柄连杆机构的数学模型，以便进行数 值分析和优化设计。
拓扑优化
改变曲柄连杆机构的内部结构，以实现更好 的刚度和强度。
尺寸优化
2023-2026
END
THANKS
感谢观看
KEEP VIEW
REPORTING
按连杆数目分类
三杆曲柄连杆机构
包括一个曲柄、一个连杆和一根轴。 这种机构结构简单，常用于一些简单 的机械装置中。
四杆曲柄连杆机构
由四个构件组成，包括一个曲柄、一 个连杆、一根轴和一根导杆。这种机 构在汽车等复杂机械中应用广泛，可 以实现复杂的运动轨迹。
按曲轴的形式分类
直列式曲柄连杆机构
曲轴的各曲拐按直线排列，这种机构结构紧凑，适用于小缸径发动机。
对易损件如轴承、密封圈等进行定期更换 。
对曲柄连杆机构的参数进行定期检查和调 整，确保机构运行正常。
PART 05
曲柄连杆机构的发展趋势 与展望
曲柄连杆机构的新材料、新工艺、新技术
总结词
介绍曲柄连杆机构在材料、工艺和技术方面的创新和突破，以及这些创新对机构性能和 效率的影响。
详细描述
随着科技的不断发展，曲柄连杆机构在材料、工艺和技术方面也在不断创新和突破。例 如，采用高强度轻质材料可以减小机构的质量和惯性，提高其动态响应性能；采用先进 的表面处理技术可以提高机构的耐磨性和耐腐蚀性，延长其使用寿命；采用智能传感器
观察法
观察曲柄连杆机构的外观和运行状况 ，判断是否存在故障。
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心向外。离心力加速轴承与周颈的磨损，也引起发动机振动而传到机体外。
(4)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。
第二节 机体组
气缸盖 气缸体 曲轴箱 气缸套 气缸垫 油底壳
一、气缸体
水冷发动机的气缸体和曲轴箱铸成一体。 风冷发动机的气缸体和曲轴箱分开铸造。
气缸体的结构形式
第二章 曲柄连杆机构
(2)往复惯性力Fj：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，活塞运动速度最大，加速度为零，惯性力也等于零。
(3)离心惯性力Fc：旋转机件的圆周运动产生离心惯性力，方向背离曲轴中
湿缸套：壁厚5~9mm，无密闭水套，
铸造方便容易拆装更换，冷却效果较 好。刚度差，易于漏水、漏气。
气缸套材料：耐磨性较好 的合金铸铁或合金铸铁。
二、气缸盖和气缸衬垫
气缸盖的功用：密封气缸上部，与活塞顶部和气缸 一起形成燃烧室。为其他零部件提供安装位置。 要求：具有足够的强度和刚度，通过对其进行良好 的冷却使温度尽可能均匀。 材料：导热性好、机械强度和热强度高、铸造性能 好的材料，优质灰铸铁或合金铸铁。（也有的汽油 机用铝合金铸造） 形式：单体气缸盖
宽度690mm 。
该机器是由两组超 小型V6总成制成。 每组都有六个气缸、 呈15°角排列。这 种偏置式排列兼备 了经典的V6缸发动 机的优点，而其宽 度和长度都缩减到 最小程度。
干缸套：壁厚1~3mm,气缸体刚度
大，气缸中心矩小。传热较差，温度 分布不均匀，易发生局部变形，加工 面多，加工要求高，拆装要求高。
四、发动机的支承
第三节 活塞连杆组
活塞 活塞环 活塞销 连杆
第一道气环 第二道气环
油环
活塞
连杆 连杆盖 连杆轴瓦
活塞销 连杆螺栓
一、活 塞
结构：顶部 头部 裙部
要求：质量 导热 强度 刚度 密封
活塞结构 1—活塞顶部 2—活塞头部 3—活塞裙部
要求
(1) 要有足够的刚度和强度，传力可靠；
(2) 导热性能好，要耐高压、耐高温、耐磨损；密度小、 热膨胀系数小。
块状气缸盖 整体气缸盖
水冷式气缸盖 风冷式气缸盖
汽油机燃烧室
基本要求： 结构尽可能紧凑，表面积小，以减少热
量损失及缩短火焰行程； 使混合气在压缩终了时具有一定的涡流
运动，以提高混合气的燃烧速度，保证混合 气得到及时和充分混合。
(1)半球形燃烧室结构紧凑，热效率高。进气口直径较大，故充气效率较高，在轿车发动 机上被广泛地应用。
气缸垫
要求： 1、在高温、高压燃气作用下具有足够的强度。不易 损坏； 2、耐热、耐高温； 3、具有一定弹性，能补偿结合面的表面粗糙度、不 平度以及发动机工作时反复出现的变形，保证密封； 4、拆装方便，能重复使用，寿命长。
软钢板
软钢板
软钢板
软钢板
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
软钢板
金属网
石棉
三、油底壳
功用：贮存机油，密闭曲轴箱。 薄钢板冲压而成。
02曲柄连杆机构
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
(2) 楔形燃烧室结构简单、紧凑，散热面积小，热损失也小，能保证混合气在压缩行程 中形成良好的涡流运动，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。气门排成一列，使配气机构简单，但火花塞置于楔形燃烧室高处，火焰传播 距离长些，切诺基轿车发动机采用这种形式的燃烧室。
(3) 盆形燃烧室，气缸盖工艺性好，制造成本低，但因气门直径易受限制，进、排气效 果要比半球形燃烧室差。捷达轿车发动机、奥迪轿车发动机采用盆形燃烧室。
缸体材料：优质灰铸铁，加入合金元素提高气缸的耐磨性。
气缸的排列方式
单列式结构简单，加工容易，但长度和高度较大。
为了降低发动机的高度，有时也把气缸布置成倾斜 的甚至水平的。
V型排列形式缩短了长度和高度，增加了气缸体的刚 度，减轻了重量；
加大的发动机的宽度，形状复杂，加工困难，用于缸 数较多的大功率发动机。
活塞头部
作用：
顶部
1、承受压力并传递给连杆。 头部
2、密封。
3、传热
裙部
作用： 导向 承受侧压力
裙部的长短 取决于侧压 力的大小和 活塞直径。
活塞裙部
结构特点
（1）预先做成椭圆形
a、活塞裙部的厚度很 不均匀，活塞销座孔 部分的金属厚，受热 膨胀量大，沿活塞销 座轴线方向的变形量 大于其他方向。
(3) 质量小，重量轻，尽可能地减小往复惯性力。
多采用铝合金，个别低速柴油机上采用高级铸铁或耐热 钢。
活塞顶部
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：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。
目前，全世界能够 批量生产水平对置发 动机的汽车公司只有 富士重工和保时捷两 家，而且富士重工的 水平对置发动机的体 积比保时捷的更小。
优点：发动机左 右平衡、重心低，可 以提高车辆的驾驶和 操纵性能，同时降低 振动和噪声，提高车 辆的舒适性。而且， 与传统的直列和V型 发动机相比，水平对 置发动机体积更小， 更加节能和环保，在 发生碰撞时，对乘员 的伤害也较小。
斯巴鲁H6水平对置 3.0L汽油发动机， 最大转矩 297N.m/4200r/min， 最大功率
180kW/6600r/min
W型发动机
W型发动机的特点：气缸数 量多、排量大，但是W12 新型发动机的体积却与V8 型一样大，而比传统的V12 型要小得多。结构紧凑，动 力强劲，而且重量很轻（奥 迪A8L6.0 quattro轿车上因 采用W12发动机，整车重 量降低到1980kg ）。发动 机的长度仅为513mm，而
(4)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。
第二节 机体组
气缸盖 气缸体 曲轴箱 气缸套 气缸垫 油底壳
一、气缸体
水冷发动机的气缸体和曲轴箱铸成一体。 风冷发动机的气缸体和曲轴箱分开铸造。
气缸体的结构形式
第二章 曲柄连杆机构
(2)往复惯性力Fj：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，活塞运动速度最大，加速度为零，惯性力也等于零。
(3)离心惯性力Fc：旋转机件的圆周运动产生离心惯性力，方向背离曲轴中
湿缸套：壁厚5~9mm，无密闭水套，
铸造方便容易拆装更换，冷却效果较 好。刚度差，易于漏水、漏气。
气缸套材料：耐磨性较好 的合金铸铁或合金铸铁。
二、气缸盖和气缸衬垫
气缸盖的功用：密封气缸上部，与活塞顶部和气缸 一起形成燃烧室。为其他零部件提供安装位置。 要求：具有足够的强度和刚度，通过对其进行良好 的冷却使温度尽可能均匀。 材料：导热性好、机械强度和热强度高、铸造性能 好的材料，优质灰铸铁或合金铸铁。（也有的汽油 机用铝合金铸造） 形式：单体气缸盖
宽度690mm 。
该机器是由两组超 小型V6总成制成。 每组都有六个气缸、 呈15°角排列。这 种偏置式排列兼备 了经典的V6缸发动 机的优点，而其宽 度和长度都缩减到 最小程度。
干缸套：壁厚1~3mm,气缸体刚度
大，气缸中心矩小。传热较差，温度 分布不均匀，易发生局部变形，加工 面多，加工要求高，拆装要求高。
四、发动机的支承
第三节 活塞连杆组
活塞 活塞环 活塞销 连杆
第一道气环 第二道气环
油环
活塞
连杆 连杆盖 连杆轴瓦
活塞销 连杆螺栓
一、活 塞
结构：顶部 头部 裙部
要求：质量 导热 强度 刚度 密封
活塞结构 1—活塞顶部 2—活塞头部 3—活塞裙部
要求
(1) 要有足够的刚度和强度，传力可靠；
(2) 导热性能好，要耐高压、耐高温、耐磨损；密度小、 热膨胀系数小。
块状气缸盖 整体气缸盖
水冷式气缸盖 风冷式气缸盖
汽油机燃烧室
基本要求： 结构尽可能紧凑，表面积小，以减少热
量损失及缩短火焰行程； 使混合气在压缩终了时具有一定的涡流
运动，以提高混合气的燃烧速度，保证混合 气得到及时和充分混合。
(1)半球形燃烧室结构紧凑，热效率高。进气口直径较大，故充气效率较高，在轿车发动 机上被广泛地应用。
气缸垫
要求： 1、在高温、高压燃气作用下具有足够的强度。不易 损坏； 2、耐热、耐高温； 3、具有一定弹性，能补偿结合面的表面粗糙度、不 平度以及发动机工作时反复出现的变形，保证密封； 4、拆装方便，能重复使用，寿命长。
软钢板
软钢板
软钢板
软钢板
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
软钢板
金属网
石棉
三、油底壳
功用：贮存机油，密闭曲轴箱。 薄钢板冲压而成。
02曲柄连杆机构
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
(2) 楔形燃烧室结构简单、紧凑，散热面积小，热损失也小，能保证混合气在压缩行程 中形成良好的涡流运动，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。气门排成一列，使配气机构简单，但火花塞置于楔形燃烧室高处，火焰传播 距离长些，切诺基轿车发动机采用这种形式的燃烧室。
(3) 盆形燃烧室，气缸盖工艺性好，制造成本低，但因气门直径易受限制，进、排气效 果要比半球形燃烧室差。捷达轿车发动机、奥迪轿车发动机采用盆形燃烧室。
缸体材料：优质灰铸铁，加入合金元素提高气缸的耐磨性。
气缸的排列方式
单列式结构简单，加工容易，但长度和高度较大。
为了降低发动机的高度，有时也把气缸布置成倾斜 的甚至水平的。
V型排列形式缩短了长度和高度，增加了气缸体的刚 度，减轻了重量；
加大的发动机的宽度，形状复杂，加工困难，用于缸 数较多的大功率发动机。
活塞头部
作用：
顶部
1、承受压力并传递给连杆。 头部
2、密封。
3、传热
裙部
作用： 导向 承受侧压力
裙部的长短 取决于侧压 力的大小和 活塞直径。
活塞裙部
结构特点
（1）预先做成椭圆形
a、活塞裙部的厚度很 不均匀，活塞销座孔 部分的金属厚，受热 膨胀量大，沿活塞销 座轴线方向的变形量 大于其他方向。
(3) 质量小，重量轻，尽可能地减小往复惯性力。
多采用铝合金，个别低速柴油机上采用高级铸铁或耐热 钢。
活塞顶部
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：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。
目前，全世界能够 批量生产水平对置发 动机的汽车公司只有 富士重工和保时捷两 家，而且富士重工的 水平对置发动机的体 积比保时捷的更小。
优点：发动机左 右平衡、重心低，可 以提高车辆的驾驶和 操纵性能，同时降低 振动和噪声，提高车 辆的舒适性。而且， 与传统的直列和V型 发动机相比，水平对 置发动机体积更小， 更加节能和环保，在 发生碰撞时，对乘员 的伤害也较小。
斯巴鲁H6水平对置 3.0L汽油发动机， 最大转矩 297N.m/4200r/min， 最大功率
180kW/6600r/min
W型发动机
W型发动机的特点：气缸数 量多、排量大，但是W12 新型发动机的体积却与V8 型一样大，而比传统的V12 型要小得多。结构紧凑，动 力强劲，而且重量很轻（奥 迪A8L6.0 quattro轿车上因 采用W12发动机，整车重 量降低到1980kg ）。发动 机的长度仅为513mm，而