曲柄连杆机构概述与分类
汽车构造(曲柄连杆机构)
裙部表面的保护
1）镀锡
油膜破坏时，起润滑作用；又可加速磨合作用。
2）涂石墨(柴油机） 易脆断可加速磨合，自润滑。 3）表面粗糙化 有规律的粗糙化，可加速磨合，沟谷可存
机油润滑。
（4）活塞裙部形状
销座方向
裙部受侧压力的作用， 导致活塞发生变形 工作时向里变形
工作时，活塞受热膨胀，由于销座方向的金属材料较多， 所以膨胀量较大。所以在生产时先将活塞制成椭圆形， 短轴在销座轴方向。
制造时 变形后
开槽活塞（汽油机）
二、活塞环
（一）气环
1.作用： （1）密封：防止气缸内的气体窜入油底壳； （2） 传热：将活塞头部的热量传给气缸壁； （3）辅助刮油、布油。
活塞环安装三隙
侧隙
背隙
端隙
气环的密封
气环的泵油作用
气环的泵油作用
气环断面形状：
（2）刮油油片环（轴普向通衬环环组径合向环衬）环
3、原理：因销座偏置，在接近上止点时，作用 在活塞销座轴线以右的气体压力大于左边，使 活塞倾斜，裙部下端提前换向。而活塞在越过 上止点，侧压力反向时，活塞才以左下端接触 处为支点，顶部向左转（不是平移），完成换 向。
（四）连杆
功用： 将活塞的力传给曲轴，变活塞的往复运动
为曲轴的旋转运动。 组成：
二、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。 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。 材料：灰铸铁或合金铸铁，铝合金。
气缸盖的分解图
捷达轿车气缸盖总成
二、燃烧室
（三）气缸垫
1、功用：安装在气缸盖 和气缸体之间，保证 气缸盖与气缸体接触 面的密封，防止漏气、 漏水和漏油。
Pc
第二章曲柄连杆机构
例：
东风EQ6100 第一环：内切扭曲环，镀铬 第二、三环：内切扭曲环， 内切槽向上。 第四环：组合油环。
注：
安装时各道活塞环的端口之间应相互错开，三 道环相互错开120度 ，四道环 ：则一、二道与三、 四道相互错开180度（二道与三道相互错开90度）。
南通大学
Nantong University Century Aniversity
1912-2012
金 属 石 棉 气 缸 垫
——
冲压钢板气缸垫 无石棉气缸垫
南通大学
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五、油底壳（下曲轴箱）
1.作用：贮存、冷却机油并封闭曲轴箱。 2.结构：采用薄钢板冲压而成；壳内装有稳油挡板；最低 处有磁性放油螺塞；与缸体接合面间装有衬垫。
后一次要符合扭力数；
2. 铝合金缸盖冷态一次拧紧； 3. 铸铁缸盖热态再拧紧一次； 4.分解按反顺序进行。 10 7 3 6 1 2 5 4 8 9
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四、气缸垫
保证燃烧室的密封，防止漏水、漏气、漏油。 有足够的强度； 要求 耐热耐腐蚀性好； 具有一定的弹性；以保证密封； 拆装方便，能重复使用。 金属——石棉气缸垫（光滑面朝向缸体）； 种类 纯金属气缸垫 耐热密封胶 表面加工精度要高。
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1.顶部 汽油机多采用平顶，吸热面小。制作较厚。 柴油机多采用凹顶。
活塞顶部形式
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《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
3.曲柄连杆机构
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：活塞在气缸内的起良好的导向作用，气缸与活塞之 间在任何工况下都应该保持适宜的间隙，并承受侧压力， 防止破坏油膜。
主
次
推
推
销座孔 力
力
裙
面
面
部
2016.9
活塞的变形
形变原因：热膨胀、侧压力和气体压力。 变形规律：
凸起呈球状、顶部强 度高，起导向作用、 有利于改善换气过程, 在不改变气缸盖结构 的情况下增大压缩比。
2016.9
凹坑的形状、位置必 须有利于可燃混合气 的燃烧；调整压缩比， 防止碰气门。
活塞头部
位置：第一道活塞槽与活塞销孔之间的部分。 作用：
1、承受活塞顶的压力，并传给活塞销。 2、安装活塞环、与活塞环一起密封气缸，防止可燃混合气漏到曲
2016.9
1)浴盆形燃烧室，结构简单，气门与气缸轴线平行， 进气道弯度较大。压缩行程终了能产生挤气涡流。
2)楔形燃烧室，结构比较紧凑，气门相对气缸轴线 倾斜，进气道比较平直，进气阻力小。压缩行程终 了时能产生挤气涡流。
3)半球形燃烧室，结构最紧凑，燃烧室表面积与其 容积之比(面容比)最小。进排气门呈两列倾斜布置， 不能产生挤气涡流。
工作条件：由于接触高温 高压燃气，要求气缸盖应 具有足够的强度和刚度， 良好的冷却。
导热性好、利于提高压缩比，但 刚度低，易变形，适用与高速高
强化汽油机
2016.9
燃烧室
燃烧室基本要求
1、结构紧凑（表面积/容积）要小，减小 热损失，缩短火焰行程，提高热效率 2、能增大进气门直径或进气道通道面积： 增加进气量，提高发动机转矩和功率 3、能在压缩行程终点产生挤气涡流：以提 高混合气燃烧速度，保证混合气充分燃烧 ·汽油机燃烧室： 在气缸盖底面通常铸有形状各异的凹坑， 保证火焰传播距离最短，以防止发生不正 常燃烧 ·柴油机燃烧室： 有直喷式和分隔式两种燃烧室。应与燃油 喷射、空气涡流运动进行良好配合。
2-1汽车发动机曲柄连杆机构简图绘制
c)
2 高副 两构件通过点或线接触组成的运动副
齿轮副
凸轮副
高副
运动链: 若干构件通过运动副联接而成的可动系统
若将运动链中的一个构件相对固定，运动链则成为机构。 机构中构件的分类：
1、机架（描述运动的参考系） 2、原动件（运动规律已知的构件） 3、从动件
§2 平面机构的运动简图
一. 概述
平面机构的构件及其类型
构件是机构彼此相对运动的运动单元体。一个构件可以是 一个单独制造的零件，如连杆；也可以是由若干零件联接 构成的组合体。
构件依其在机构中的功能分为机架、主动件、联运件和从 动件。机架是机构中相对静止,支承各运动构件运动的构件 ；主动件又称为原动件或输入件，是输入运动和动力的构 件；从动件又称为被动件或输出件，是直接完成机构运动 要求，跟随主动件运动的构件；联运件是联接主、从动件 的中介构件。
两个构两个构件件组组成多成多个轴线个轴线重合的重合的转动转动副或副或组组成多成多个个方向一致方向一致的移动动副副时时只需考只需考虑虑其中一其中一处处的的约约束其余的均束其余的均为虚约为虚约束
汽车发动机曲柄连杆机构分析与应用 汽车发动机曲柄连杆机构简图绘制
第四组
汽车发动机曲柄连杆机构简图绘制
要求： 理解运动副的概念 掌握曲柄连杆机构运动的绘制方法 理解曲柄连杆机构的传动特性及其自由度
§3 平面机构的自由度
一、平面机构自由度的计算 1.平面运动构件的自由度
(构件可能出现的独立运动)
与其它构件未用运动副连接之前：F=3 用运动副与其它构件连接后, 运动副引入约束, 原自由度减少
3 .平面机构自由度计算公式
设：机构共有N个构件Fra bibliotek活动构件数：n=N-1
简述曲柄连杆机构的作用与组成
简述曲柄连杆机构的作用与组成
曲柄连杆机构是一种广泛应用于机械装置中的传动机构，它的作用是将旋转运动转化为往复运动，或者将往复运动转化为旋转运动。
在各种机械设备中，如发动机、压缩机、液压泵等，都能看到曲柄连杆机构的身影。
曲柄连杆机构主要由曲柄、连杆、轴承、活塞等部件组成。
这些部件各自承担着不同的功能，共同完成整个机构的运转。
1.曲柄：曲柄是曲柄连杆机构的核心部件，它与连杆相连，负责将旋转运动传递给连杆。
曲柄的设计需要考虑到强度、刚度和轻量化等因素，以承受来自活塞的高压力和冲击力。
2.连杆：连杆的作用是将曲柄的旋转运动转化为活塞的往复运动。
连杆的设计需要考虑到材料的选择、杆长和杆径的合理搭配，以确保其在承受高压力的同时，具有良好的运动平稳性和较长的使用寿命。
3.轴承：轴承是曲柄连杆机构中用于支撑和定位曲柄、连杆的重要部件。
轴承的选择需要根据工作条件和使用要求来确定，以保证其在高速、高负荷工况下具有良好的润滑性能和耐磨性。
4.活塞：活塞是曲柄连杆机构的终端执行部件，负责完成实际的作业任务。
活塞的设计需要考虑到材料、尺寸和冷却等方面的因素，以确保其在高温、高压等恶劣环境下具有良好的性能。
曲柄连杆机构在各类机械设备中的应用具有显著的优势，如高效、节能、紧凑和耐用等。
随着科技的不断进步，曲柄连杆机构的设计和制造技术也在不断提高，使其在更广泛的领域发挥更大的作用。
总之，曲柄连杆机构是一种重要的机械传动装置，它通过各部件的协同作用，实现了旋转运动与往复运动的相互转换。
曲柄连杆机构名词解释_概述及解释说明
曲柄连杆机构名词解释概述及解释说明1. 引言1.1 概述曲柄连杆机构是一种常见的机械传动结构，它由曲柄和连杆组成，通过运动副的连接使得曲柄产生往复旋转运动，并将这种运动转化为连杆的直线往复运动。
该机构在许多领域中得到广泛应用，如汽车发动机、农业机械和工业设备等。
本文将对曲柄连杆机构进行全面的名词解释和详细的说明。
1.2 文章结构本文将按照以下结构来介绍曲柄连杆机构的相关内容：第2部分：曲柄连杆机构的定义和原理。
我们将介绍曲柄连杆机构的基本概念以及其组成部分，并详细解释其工作原理和运动特点，以便读者能够更好地理解该机构。
第3部分：曲柄连杆机构的分类与应用领域。
在此部分中，我们将对不同类型的曲柄连杆机构进行分类介绍，并通过案例分析展示其在汽车发动机等领域中的具体应用。
第4部分：曲柄连杆机构设计与优化方法研究进展。
我们将介绍曲柄连杆机构的设计流程和基本原则，并列举当前常用的设计软件和工具。
此外，我们还将探讨曲柄连杆机构优化方法的研究现状和未来发展趋势。
第5部分：结论。
在这一部分，我们将对全文进行小结，并指出本研究存在的不足之处以及进一步研究的方向。
同时，我们还将展望曲柄连杆机构在未来的应用前景。
1.3 目的本文旨在对曲柄连杆机构进行深入解析，帮助读者全面了解其定义、原理、分类和应用领域，并介绍相关的设计与优化方法。
通过掌握这些知识，读者能够更好地理解曲柄连杆机构在实际应用中的意义和作用，并为相关领域中的工程设计和科学研究提供参考依据。
2. 曲柄连杆机构的定义和原理：曲柄连杆机构是一种常见的机械传动装置，由曲柄、连杆和活塞组成。
它通过转动曲柄轴使连杆运动，从而实现能量的转换和传递。
2.1 曲柄连杆机构的概念和基本组成部分：曲柄连杆机构主要由三个基本部分组成：曲柄、连杆和活塞。
- 曲柄：曲柄一般为一个旋转轴，又称为枢轴或者主轴。
它被固定在机器的机壳上，并具有一个离心浇铸或锻造得到的非对称几何形状。
- 连杆：连杆是连接曲柄与活塞的元件，其长度可以控制活塞的运动幅度。
汽车发动机的曲柄连杆机构
汽车发动机的曲柄连杆机构
汽车发动机的曲柄连杆机构由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等部分组成。
1. 机体组：包括气缸体、气缸盖、气缸垫、气缸罩盖和油底壳等部分。
机体组是发动机的支架，是曲柄连杆机构、配气机构和发动机各系统主要零部件的装配机体，它把发动机的各个机构和系统组成为一个整体，保持了它们之间必要的相互关系。
2. 活塞连杆组：包括活塞、连杆、活塞环、活塞销、连杆轴瓦、连杆盖和连杆螺栓等部分。
活塞连杆组将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动，同时将作用于活塞上的力转变为曲轴对外输出转矩，以驱动汽车车轮转动，是发动机的传动件，把燃烧气体的压力传给曲轴，使曲轴旋转并输出动力。
3. 曲轴飞轮组：包括曲轴、飞轮、扭转减震器、曲轴主轴承、曲轴皮带轮和正时齿轮等部分。
曲轴飞轮组的作用是把活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，为汽车的行驶和其他需要动力的机构输出扭矩，同时还储存能量，用以克服非做功行程的阻力，使发动机运转平稳。
总之，曲柄连杆机构是发动机的核心部分，承担着将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动的任务，从而为汽车提供动力。
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（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。
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。
负荷较大的柴油机 上。
（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
（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。
2、气缸盖罩和气缸垫 注意：缸体与缸盖的紧固
气缸盖罩
衬垫
气缸盖
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
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
（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
切口
气环的密封原理： 将2～3道气环的切口相互错开形成“迷宫式”封气装置。
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。
隧道式
气缸体上曲 轴的主轴承 孔为整体式
性能与应用比较
名称 一般式
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。
龙门式
强度和刚度较好。工艺性 捷达轿车、富康轿 差、结构笨重、加工困难。 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。
3、材料： 薄钢板冲压
四、发动机的支承（书）
1个 三点支承
2个 2个
2个 四点支承
§2.3 活塞连杆组
气环 油环 活塞销 活塞 连杆 连杆螺栓
连杆轴瓦
连杆盖
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。 高温、高压、高速、高惯性力 3、材料： 铝合金：质量小 导热性好；灰铸铁
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。
干缸套
外壁不直接与冷却水接 触。壁厚1～3mm。
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。
二、气缸盖、气缸垫和气缸盖罩
1、气缸盖(书）
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。
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部
E 活塞与气缸壁间有较小的摩擦系数
4、结构 顶部：构成燃烧室，承受气体压力。
头部:安装活塞环，制作较厚。
裙部：导向，传力。承受侧压力销座孔处制有加强筋。
机体组组成：
机体组组成： 气缸盖 气缸体
气缸
气缸盖罩 气缸垫 油道和水道
曲轴箱 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
油底壳安装平面低于 曲轴的旋转中心
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、防止可燃混合气
漏到曲轴箱内.
2、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，
防止破坏油膜。
裙 部
活 塞 ห้องสมุดไป่ตู้ 部 的 椭 圆 变 形
曲柄连杆机构概述 和分类
曲柄连杆机构概述和分类
1
概述 机体组 活塞连杆组 曲轴飞轮组
§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
§2.2 机 体 组
气环
切口
（2）油环
种类
示 意 图
普通油环 刮油片 组合式油环