曲柄连杆机构的组成和作用
曲柄连杆机构的组成和主要作用
曲柄连杆机构的组成和主要作用曲柄连杆机构的组成和主要作用1. 引言曲柄连杆机构是一种常见且重要的机械传动装置，被广泛应用于各种机械设备中。
它由曲柄、连杆和活塞三部分组成，通过这三个部件的联动与协作，实现了能量转换和运动传递的功能。
本文将从组成和主要作用两方面详细介绍曲柄连杆机构。
2. 组成2.1 曲柄曲柄是曲柄连杆机构的核心组成部分，通常是一个旋转的轴。
它具有一个固定的中心位置，并通过与其他部件的连接来完成动力传递。
曲柄的主要作用是将旋转运动转化为往复直线运动或反之。
它通常呈现出螺旋状或弧形，使得连杆能够随曲柄的旋转而产生往复运动。
2.2 连杆连杆是曲柄连杆机构的连接部件，连接曲柄与活塞。
它通常由一根刚性杆件组成，在曲柄的旋转作用下，连杆产生往复运动。
连杆的长度和形状设计决定了活塞行程的大小和运动轨迹的特性。
连杆还可通过改变其角度来调整活塞的速度和力的传递。
2.3 活塞活塞是曲柄连杆机构的末端部件，负责在连杆的带动下沿直线方向运动。
它通常是一个圆柱形的密封器件，用于在气缸或缸体内形成气密密封。
通过与连杆的连接，活塞能够将曲柄旋转运动的能量转化为直线运动的能量，并将其传递给执行部件，从而实现了更高级别的机械运动。
3. 主要作用3.1 能量转换曲柄连杆机构的主要作用之一是实现能量的转换。
曲柄通过旋转运动将输入的能量转化为连杆的往复运动，再由连杆传递给活塞。
活塞通过直线运动将能量传递给执行部件，如发动机中的气缸，从而推动车辆或驱动其它机械设备。
曲柄连杆机构在能量转换中起到了至关重要的作用。
3.2 运动转换曲柄连杆机构还具有运动转换的作用。
通过曲柄的旋转运动，连杆可将旋转运动转化为直线往复运动，也可以将直线往复运动转化为旋转运动。
这种运动转换的能力使得曲柄连杆机构在各种机械设备中非常有用，例如内燃机、发电机、泵浦等。
它能够将不同形式的运动转化为客户需要的特定运动形式。
4. 个人观点和理解曲柄连杆机构作为一种传统的机械传动装置，在工程领域中已存在了很长时间。
第二章曲柄连杆机构09
0
不同形式的载荷，为了保证工作
可行减少磨损，在结构上要采取
相应的措施。
第二节 机体组（气缸体曲轴箱组）
机体组：包括机体、气缸盖、缸垫、气缸盖罩、主轴承盖、 以及油底壳。
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 零部件的装配基体。 气缸盖用来封闭气 缸顶部，并与活塞 顶和气缸壁一起形 成燃烧室。 另外，气缸盖和机 体内的水套和油道 以及油底壳又分别 是冷却系和润滑系 的组成部分。
往复惯性力与离心力作用的后果：加剧发动机的振动（上下振动，水平振动）, 增加发动机曲柄连杆机构的各部件及所有轴颈、轴承的磨损。
3、摩擦力：存在于作相对运动而又相互接触的零件表面之间。如气缸壁与
活塞间等。
*上述各力作用于曲柄连杆机构
及机体的各有关零件上，使它们 受到压缩、拉伸、弯曲、扭转等
加0
速
减 vmax
3、多缸发动机的气缸排列形式： 直列式：发动机的各气缸成一字型排列。 双列式：V型 Φ<180° ； P型 Φ=180°。
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，增加了宽 度，减轻了发动机 的重量；形状复杂， 加工困难。
高度小，总体 布置方便。多 用于赛车。
对置气缸式发动机
状 5)篷形燃烧室，是近年来在高性能多气门轿车发动机上广
泛应用的燃烧室。
柴油机的分隔式燃烧室有两种类型： 1)涡流室燃烧室，其主、副燃烧室之间的连接通道与副燃烧室切向
连接，在压缩行程中，空气从主燃烧室经连接通道进入副燃烧室， 在其中形成强烈的有组织的压缩涡流，因此称副燃烧室为涡流室。
2)预燃室燃烧室，其主、副燃烧室之间的连接通道不与副燃烧室切向 连接，且截面积较小。在压缩行程中，空气在副燃烧室内形成强 烈的无组织的紊流。燃油迎着气流方向喷射，并在副燃烧室顶部 预先发火燃烧，故称副燃烧室为预燃室。
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
曲柄连杆机构的工作原理
曲柄连杆机构的工作原理曲柄连杆机构是一种常见的机械传动装置，其主要作用是将旋转运动转化为直线运动或者将直线运动转化为旋转运动。
曲柄连杆机构由曲柄、连杆和活塞组成，其中曲柄是一个旋转的轴，连杆是连接曲柄和活塞的杆状物，活塞则是一个可在直线方向上运动的零件。
曲柄连杆机构的工作原理可以简单地概括为：曲柄的旋转运动通过连杆传递到活塞上，使活塞在直线方向上做往复运动。
曲柄连杆机构的工作原理可以从以下几个方面来详细阐述：1. 曲柄的旋转运动曲柄是曲柄连杆机构的核心部件，其作用是将旋转运动转化为直线运动。
曲柄的旋转运动可以通过电机、发动机等动力源来提供。
当曲柄开始旋转时，连杆就会跟随着曲柄的运动而做出相应的运动。
2. 连杆的运动连杆是连接曲柄和活塞的杆状物，其作用是将曲柄的旋转运动转化为连杆的直线运动。
当曲柄开始旋转时，连杆就会跟随着曲柄的运动而做出相应的运动。
连杆的运动轨迹是一个椭圆形，其两个端点分别与曲柄和活塞相连。
3. 活塞的运动活塞是曲柄连杆机构中的一个重要部件，其作用是将连杆的直线运动转化为活塞的往复运动。
当连杆开始运动时，活塞就会跟随着连杆的运动而做出相应的往复运动。
活塞的运动轨迹是一个直线，其运动方向与连杆的方向相同。
4. 工作循环曲柄连杆机构的工作循环可以分为四个阶段：进气、压缩、燃烧和排气。
在进气阶段，活塞向下运动，使气门打开，进入空气和燃料混合物。
在压缩阶段，活塞向上运动，将气门关闭，并将混合物压缩到燃烧室中。
在燃烧阶段，混合物被点燃，产生高温高压气体，推动活塞向下运动。
在排气阶段，活塞向上运动，将废气排出燃烧室。
总之，曲柄连杆机构是一种重要的机械传动装置，其工作原理是将旋转运动转化为直线运动或者将直线运动转化为旋转运动。
曲柄、连杆和活塞是曲柄连杆机构的三个核心部件，它们之间的协调运动使得机构能够完成各种工作任务。
了解曲柄连杆机构的工作原理对于机械工程师和机械制造工作者来说是非常重要的，因为它们可以通过对机构的设计和优化来提高机械设备的性能和效率。
曲柄连杆机构的构造说课课件
汇报人：XX
CONTENTS
PART ONE
PART TWO
曲柄连杆机构的定义：由曲轴、连杆和活塞等组成，用于将曲轴的旋转运动转化为活塞的往 复运动。
曲柄连杆机构的作用：实现发动机的工作循环，完成能量的转换和传递。
曲柄连杆机构的工作原理：在发动机工作过程中，曲轴通过连杆将旋转运动传递给活塞，使 活塞进行往复运动，完成吸气、压缩、做功和排气等过程。
优化等。
未来发展方向： 探讨曲柄连杆机 构优化设计未来 的发展方向和趋 势，如智能化、 数字化、轻量化
等。
PART FIVE
曲柄连杆机构制造 的材料选择：高强 度钢材、合金钢、 不锈钢等
材料处理：热处 理、表面处理、 机械加工等
材料质量检测： 确保材料质量符 合设计要求
材料库存管理：确 保材料存储环境干 燥、通风，避免材 料锈蚀或损坏
统
医疗器械：曲 柄连杆机构用 于手术台和医 疗设备的运动
控制
PART FOUR
优化目标：提高曲柄连杆机构的性能，降低能耗，增加使用寿命
优化原则：保证曲柄连杆机构的工作可靠性和安全性，同时考虑制造 成本和可维护性
优化目标：提高曲柄连杆机构的性 能和效率
优化方法：有限元分析、多体动力 学仿真、遗传算法等
在进行维护和保养时，应遵循制造商的指导手册，并使用正确的工具和零件。
曲柄连杆机构异响
曲轴轴向窜动
活塞敲缸响
连杆螺栓断裂
曲柄连杆机构故障 现象：气缸压力不 足，启动困难
故障原因：曲轴轴 颈磨损严重，连杆 轴瓦磨损超限
维修方案：更换曲 轴轴颈和连杆轴瓦 ，调整气门间隙
3《汽车构造》电子教案曲柄连杆机构
3《汽车构造》电子教案-曲柄连杆机构教案章节一：曲柄连杆机构概述教学目标：1. 让学生了解曲柄连杆机构的作用和组成。
2. 让学生掌握曲柄连杆机构的工作原理。
教学内容：1. 曲柄连杆机构的作用：将往复直线运动转化为旋转运动，实现内燃机的做功。
2. 曲柄连杆机构的组成：曲轴、连杆、活塞、气缸、轴承等。
3. 曲柄连杆机构的工作原理：通过活塞在气缸内的往复直线运动，驱动连杆旋转，从而实现曲轴的旋转。
教学方法：1. 采用多媒体课件进行讲解，结合实物图片和动画演示。
2. 引导学生参与讨论，提问解答。
教学评价：1. 学生能准确描述曲柄连杆机构的作用和组成。
2. 学生能理解并解释曲柄连杆机构的工作原理。
教案章节二：曲轴的设计与制造教学目标：1. 让学生了解曲轴的设计要求和制造工艺。
2. 让学生掌握曲轴的结构特点和强度计算。
教学内容：1. 曲轴的设计要求：满足力学性能、耐磨性、疲劳强度等要求。
2. 曲轴的制造工艺：铸造、锻造、机械加工等。
3. 曲轴的结构特点：曲轴轴线、曲拐、曲柄等。
4. 曲轴的强度计算：扭转强度计算、弯曲强度计算。
教学方法：1. 采用多媒体课件进行讲解，结合图纸和实物图片。
2. 案例分析，让学生参与讨论。
教学评价：1. 学生能描述曲轴的设计要求和制造工艺。
2. 学生能分析曲轴的结构特点和强度计算。
教案章节三：连杆的设计与制造教学目标：1. 让学生了解连杆的设计要求和制造工艺。
2. 让学生掌握连杆的结构特点和强度计算。
教学内容：1. 连杆的设计要求：满足力学性能、耐磨性、疲劳强度等要求。
2. 连杆的制造工艺：铸造、锻造、机械加工等。
3. 连杆的结构特点：连杆小头、连杆大头、连杆身等。
4. 连杆的强度计算：扭转强度计算、弯曲强度计算。
教学方法：1. 采用多媒体课件进行讲解，结合图纸和实物图片。
2. 案例分析，让学生参与讨论。
教学评价：1. 学生能描述连杆的设计要求和制造工艺。
2. 学生能分析连杆的结构特点和强度计算。
《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
第二章第3节曲柄连杆机构
二、连杆connecting rod
1.连杆的工作条件和要求
作用：传递气体力和惯性力；连接活塞（十字头）与曲 轴；转变运动（往复回转）。
受力：气体力（具有冲击性）；惯性力；与piston pin/crosshead pin/crank pin产生摩擦。
要求：
耐疲劳、抗冲击，具有足够刚度和强度；
的作用。
2.连杆的构造
1）十字头式连杆（RTA型）
小端：十字头端。由轴承盖、轴承座、薄壁轴瓦和螺栓 组成。薄壁轴瓦提高耐磨性。
杆身：由锻钢制造。杆身与大端剖分（称船用大端）， 剖分面上装有压缩比调整垫片。
大端:曲柄销轴承.由轴承盖、轴承座、垫片及螺栓杆 组成。没有轴瓦，白合金直接浇铸在轴承盖及座上 （可增大轴颈，利于散热），在浇铸白合金处开有燕 尾槽（使其结合牢固）。
两种：一种是活塞杆穿过十字头上的孔用 螺帽固定，另一种利用活塞杆下部凸缘 和螺栓与十字头连接。第一种形式由于 活塞杆穿过十字头，连杆小端采用分岔 形式，使十字头轴承工作可靠性降低， 现在已基本不用。而第二种形式由于连 杆小端采用全支撑式结构，扩大了轴承 的承载面积，改善了轴承的受力状况， 使十字头轴承的工作可靠性大大提高。
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图2-24 十字 头的构造
3 1-活塞杆；
4
2-连杆小端轴 承盖；
3-十字头销；
5
4-滑块；
5-连杆小端轴 承座；
6 6-连杆杆身
（2）L-MC/MCE机型 导板与横隔板制为一体，提高刚度（RTA
机上使用螺栓bolt把在一起）。
向十字头输送滑油的是十字头销上托架 带动的套管，而非铰链。
小端一般与杆身锻在一起。顶部加厚， 提高抗弯能力，减小变形。保证润滑间 隙，提高工作可靠性。小端孔中压入青 铜衬套。
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1.曲柄连杆机构的组成和作用;
曲柄连杆机构
曲柄连杆机构
曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。
它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。
在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。
而在进气、压缩和排气行程中，飞
轮释放能量又把曲轴的旋转运动转化成活塞的直线运动。
2.活塞组、连杆组和曲轴组的组成、作用及连部件特征、作用和制造材料；
活塞组由活塞、活塞环、活塞销等组成。
活塞呈圆柱形，上面装有活塞环，借以在活塞往
复运动时密闭气缸。
上面的几道活塞环称为气环，用来圭寸闭气缸，防止气缸内的气体漏泄，下面的环称为油环，用来将气缸壁上的多余的润滑油刮下，防止润滑油窜入气缸。
活塞销
呈圆筒形，它穿入活塞上的销孔和连杆小头中，将活塞和连杆联接起来。
连杆大头端分成两
半，由连杆螺钉联接起来，它与曲轴的曲柄销相连。
连杆工作时，连杆小头端随活塞作往复
运动，连杆大头端随曲柄销绕曲轴轴线作旋转运动，连杆大小头间的杆身作复杂的摇摆运动。
曲轴飞轮组主要由曲轴、买办和扭转减振器等组成。
曲轴一般采用优质中碳钢或中碳合金钢等强度、冲击韧性和耐磨性较好的材料模锻而成。
曲轴的作用是将活塞的往复运动转换为旋转运动，并将膨胀行程所作的功，通过安装在曲轴后端上的飞轮传递出去。
飞轮能储存能量，使活塞的其他行程能正常工作，并使曲轴旋转均匀。
为了平衡惯性力和减轻内燃机的振动，在曲轴的曲柄上还适当装置平衡质量。