第2章曲柄连杆机构资料
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第二章曲柄连杆机构09
速
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。
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。
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
汽车构造课件第二章曲柄连杆机构
曲柄连杆机构的优 化设计
提高发动机的输 出功率
降低发动机的燃 油消耗
提高发动机的可 靠性和耐用性
降低发动机的噪 声和振动
提高发动机的环 保性能
提高发动机的经 济性
优化曲柄连杆机构的设计参数，如曲柄半径、连杆长度等 采用先进的材料和制造工艺，提高曲柄连杆机构的强度和耐磨性 优化曲柄连杆机构的运动轨迹，提高发动机的输出功率和燃油经济性
汽车构造课件第二章 曲柄连杆机构
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曲柄连杆机构概述
曲柄连杆机构的运 动学分析
曲柄连杆机构的受 力分析
曲柄连杆机构的优 化设计
曲柄连杆机构的故 障诊断与维护
添加章节标题
曲柄连杆机构概述
连接发动机曲 轴和活塞，实
现动力传递
控制活塞往复 运动，实现发
动机做功
调节发动机转 速和扭矩，实 现发动机性能
06
曲柄连杆机构的受力平衡条件是保证发动机正常工作的重要因素 曲柄连杆机构的受力平衡条件主要包括曲柄、连杆、活塞等部件的受力平衡 曲柄连杆机构的受力平衡条件需要满足力矩平衡、力平衡和位移平衡等条件 曲柄连杆机构的受力平衡条件可以通过计算和实验方法进行验证和优化
静力分析：分析曲柄连杆机构在静止状态下的受力情况 动力分析：分析曲柄连杆机构在运动状态下的受力情况 应力分析：分析曲柄连杆机构在受力状态下的应力分布 疲劳分析：分析曲柄连杆机构在长期受力状态下的疲劳寿命 振动分析：分析曲柄连杆机构在振动状态下的受力情况 热力分析：分析曲柄连杆机构在受热状态下的受力情况
优化
保护发动机， 防止活塞撞击 缸壁，延长发
动机寿命
曲柄：连接活塞连杆，传递动力 连杆：连接活塞和曲柄，传递动力 活塞：在气缸内上下运动，压缩气体
第二章_曲柄连杆机构2
•
销座凹陷
–
活塞环
• 活塞环的分类和功用
– –
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气环（压缩环）：防止气缸内的混合气及爆发气体、废气泄 漏（密封和导热作用）。 油环：将残留在气缸壁面上的润滑油刮掉，并在气缸壁上铺 涂一层均匀的机油膜（刮油，布油、辅助封油）。 高温、高压、高速及润滑困难。
•
工作条件
–
•
材料：要求耐热、耐磨及高的强度和冲击韧性
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汽油机的燃烧室
• 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。燃烧室的形状对发动机的工作影响较大。
•
对燃烧室有三点基本要求：
1. 结构尽可能紧凑，冷却面积小，以减少热量损失及缩短火焰 行程； 2. 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 燃烧速度，保证混合气得到及时和充分燃烧 3. 有增大进气门的直径或进气道通过面积，以增加进气量，从 而提高发动机的转矩和功率
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第二章 曲柄连杆机构
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概述
• 曲柄连杆机构的功用与组成
– 功用：把燃气作用在活塞顶上的力转变为曲轴的转 矩，以向工作机械输出机械能。 – 组成：机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组
• 曲柄连杆机构的工作条件
– – – – 高温：2500K 高压：5～9MPa 高速：3000～6000r/min（100～200行程每秒） 化学腐蚀
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• 活塞环在自由状态下外廓尺寸大于气缸直径，当装入气缸 后，在自身弹力作用下环的外圆面与气缸壁形成第一道密 封面。 • 进入活塞环的侧隙中的高压气体使下侧面与环槽的下侧面 贴紧形成第二道密封面。 • 进入径向间隙的高压气体只能使活塞环的外圆面与气缸壁 更加贴紧。 • 漏气的唯一通道即活塞环的开口端隙，如果几道活塞环开 口相互错开，则形成迷宫式漏气通道，气体在其中的流动 阻力大，压力下降快，则最后漏气量仅为0.2%-1%
第二章曲柄连杆机构构造与维修
2.2 活塞连杆组构造和维修
2.2.2 活塞环
一、分类与功用 1.分类: 油环 气环 2.气环功用: 保证活塞与气缸壁的密封 防止气缸中的高温、高压燃气大量漏入曲轴箱 将活塞顶部的大部分热量传导到气缸壁由冷却水或空气带走 3.油环的作用: 刮除气缸壁多余机油，铺涂均匀油膜，防止机油串入气缸燃烧 减少活塞和活塞环与气缸的磨损
飞轮图
2.4 曲轴飞轮组构造和维修
2.4.4 曲轴飞轮组的检修
一、曲轴的检修 1.曲轴的常见损伤 轴颈磨损
曲轴主轴颈和连杆轴颈的磨损是不均匀的，且磨损部位有一定的规 律性。 弯扭变形
所谓曲轴弯曲是指主轴颈的同轴度误差大于0.05mm。 裂纹
曲轴的裂纹多发生在曲柄与轴颈之间的过渡圆角处以及油孔处。
2.4 曲轴飞轮组构造和维修
2.曲轴的检修 检验项目主要是： （1）裂纹的检验 （2）变形的检验 （3）磨损的检验 曲轴轴颈磨损的检修先检视轴颈有无磨痕和损伤，再测量主轴颈和 连杆轴颈的圆度误差和圆柱度误差。 对曲轴短轴颈的磨损以检验圆度误差为主，对长轴颈则必须检验圆 度和圆柱度误差。
曲轴弯曲检查图
一、活塞的选配
1.活塞的正常磨损 活塞环槽的磨损 活塞裙部的磨损 活塞销座孔磨损等
活塞环槽的磨损较大，以第一道环槽的磨损最为严重，各环槽由上 而下逐渐减轻。
2.活塞的异常损坏 活塞刮伤 顶部烧蚀等
根据气缸的修理尺寸选配活塞。
2.2 活塞连杆组构造和维修
3.活塞选配 （1）选用同一修理尺寸和同一分组尺寸的活塞。 活塞裙部的尺寸是镗磨气缸的依据，即气缸的修理尺寸是哪一级， 也要选用哪一级修理尺寸的活塞。 只有在选用同一分组活塞后，才能按选定活塞的裙部尺寸进行镗磨 气缸。 （2）同一发动机必须选用同一厂牌的活塞。 （3）在选配的成套活塞中，尺寸差和质量差应符合要求。
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)
第二章第3节 曲柄连杆机构2
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）。 螺栓：杆身上设定位环（减少拧紧力对螺 栓的弯曲作用）；为柔性螺栓（耐疲 劳）；用专用工具（液压拉伸器）安装； 外螺纹用外罩保护（安装工具并防松）。
(3)对曲轴的要求及材料 曲轴是柴油机中最长最重的部件，直接影响捶台柴 油机的尺寸和重量。曲轴形状复杂，工质量要求 很高，制造工艺难度大，因此是柴油机中造价最 高的部件。 要求： A.疲劳强度高，工作安全可靠； B.有足够刚性，工作时变形小，使轴承负荷均匀： C.有足够的轴颈承压面积，保证较低的轴承比压； D.曲轴的轴颈要有良好的耐磨性能，并允许多次车 削修复；F.曲柄的布置兼顾动力均匀、主轴承负 荷低、平衡性好、扭转振动小、有利于增压系统 布量。
曲轴的常用材料有优质碳钢、合金钢和球 墨铸铁。 一般柴油机的曲轴常用优质碳钢制造 中、高速强载柴袖机的曲轴采用合金钢制 造 球墨铸铁一般用于强化程度不太高的中高 速柴油机上。
2.曲轴的结构
(1)曲轴的类型 分为整体式、组合式和分段式三种类型。 1)整体式曲轴 是整根曲轴一体锻造或铸造出来的。 结构简单、重量轻、工作可靠的优点，在中、高速 柴油机上得到广泛使用，并逐渐扩大到大型低速柴 油机领域 2)组合式曲轴 组合式曲轴普遭应用于大型低速柴油 机中。采用组合式主要是为了制造方便，解决曲轴 制造设备能力的限制问题。曲轴的组合方式可分为 套合式和焊接式，曲轴套合方法除红套外，还有冷 套方法。 3)分段式曲轴 先分成两段制造，然后用法兰连接成 整根曲轴。一般用于气缸数较多的曲轴，如MC系列 柴抽机9-12缸机采用分段式曲轴。
一路去导板与滑块。 一路去活塞孔上行冷却活塞顶再从活 塞杆流出（环行通道）。 一路润滑连杆小端轴承后，从连杆内 下行润滑曲柄销轴承。 他们均流回曲柄箱。
陈家瑞《汽车构造》 第二章 曲柄连杆机构
④桶形环 环的外圆面为凸圆弧形； 环面与缸壁圆弧接触，避免了棱角负荷； 环上下运动时，均能形成楔形油膜。
⑤梯形环 当活塞在侧压力作 用下左、右换向时， 环的侧隙和背隙将 不断变化，使胶状 油焦不断从环槽中 被挤出。梯形环用 于热负荷较大的柴 油机的第一道环。
气环断面形状
形状 特点 矩形环 结构简单、制造方便、易于生产、应 用面广 断面不对称，受力不平衡，使活塞环 扭曲环 扭曲 减少了环与气缸壁的接触面，提高了 锥面环 表面接触压力，有利于磨合和密封。 梯形环 加工困难，精度要求高 桶面环 外圆为凸圆弧形 示意图
A 刚度和强度应足够大，传力可靠。 B 导热性能好，耐高压、高温、磨损 活塞应具 备的特点 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
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。
性能与应用比较
名 称 一般式 性 能 应 用 492Q汽油机， 90系列柴油机。 机体高度小、重量轻、 结构紧凑，便于加工拆 卸。刚度和强度差。
பைடு நூலகம்
龙门式
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 负荷较大的柴 好。难加工、工艺性差、 油机上 。 曲轴拆卸不方便。
第三节
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 联接。 3、材料： 铝合金：质量小 导热性好；灰铸铁
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任何一对互相压紧并作相对运动的零件表面之间都存在摩擦力。在曲柄连 杆机构中，活塞、活塞环、气缸壁之间；曲轴、连杆轴承与轴颈之间都存在摩 擦力，它是造成零件配合表面磨损的根源。
上述各种力作用在曲柄连杆机构和机体的各有关零件上，使它们受到压缩、 拉伸、弯曲和扭转等不同形式的载荷。为保证发动机工作可靠，减少磨损，在 结构上应采取相应措施。
第2章 曲柄连杆机构
2.2机体组的构造与维修 2.2.1气缸体与曲轴箱
1、气缸体与曲轴箱的构造 气缸体是发动机各个机构和系统的装配基体，并由它来保持发动机各运
动件相互之间的准确位置关系。水冷式发动机通常将气缸体与上曲轴箱铸成 一体，简称气缸体，如图2-4所示。
气缸体上半部有若干个为活塞在其中运动导向的圆柱形空腔，称为气缸。 下半部为支承曲轴的上曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。在上曲轴箱上制 有主轴承座孔。为了这些轴承的润滑，在侧壁上钻有主油道，前后壁和中间 隔板上钻有分油道。
惯性力使曲柄连杆机构的各零件和所有轴颈承受周期性的附加载荷，加快轴承磨 损；未被平衡的变化的惯性力传到气缸体后，还会引起发动机振动。
第2章 曲柄连杆机构
2.1概述 2.1.2曲柄连杆机构受力分析
3、离心力 物体绕某一中心作旋转运动时，就会产生离心力。在曲柄连杆机构中，偏
离曲轴轴线的曲柄、连杆轴颈、连杆大头在绕曲轴轴线旋转时，将产生离心力 Fc，其方向沿曲柄向外，如图2.3所示。离心力在垂直方向上的分力Fcy与惯性 力Fj的方向总是一致的，因而加剧了发动机的上、下振动。而水平方向的分力 Fcx则使发动机产生水平方向的振动。此外，离心力使连杆大头的轴承和轴颈受 到又一附加载荷，增加了它们的变形和磨损。 4、摩擦力
曲柄连杆机构是往复活塞式发动机实现能量转换的主要机构。其作用是 将燃气作用在活塞顶上的压力转变为曲轴的转矩，使曲轴产生旋转运动而对 外输出动力。
曲柄连杆机构由三部分组成。 1、机体组
主要包括气缸体、曲轴箱、气缸盖、气缸套、气缸垫等不动件。 2、活塞连杆组
主要包括活塞、活塞环、活塞销、连杆等运动件。 3、曲轴飞轮组
在压缩行程中，气体压力是阻碍活塞向上运动的阻力。这时作用在活塞顶部的气 体压力FPˊ也可分解为两个分力FP1ˊ和FP2ˊ，如图2-2b）所示。而FP1ˊ又分解为 Rˊ和Sˊ两个分力。Rˊ使曲轴主轴颈与主轴承间产生压紧力；Sˊ对曲轴造成一个旋 转阻力矩Tˊ，企图阻止曲轴旋转。而FP2ˊ则将活塞压向气缸的另一侧壁。 在发动机工作循环的任何工作行程中，气体作用力的大小都是随着活塞的位移而变化 的，再加上连杆的左右摇摆，因而作用在活塞销和曲轴轴颈的表面以及二者的支撑表 面上的压力和作用点不断变化，造成各处磨损不均匀。
第2章 曲柄连杆机构
2.1概述 2.1.2曲柄连杆机构受力分析
在作功行程中，气体压力是推动活塞向下运动的力，燃烧气体产生的高压直接作 用在活塞顶部，如图2-2a）所示。活塞所受总压力为FP，它传到活塞销上可分解为FP1 和FP2。分力FP1通过活塞传给连杆，并沿连杆方向作用在连杆轴颈上。FP1还可分解为 两个分力R和S。沿曲柄方向的分力R使曲轴主轴颈与主轴承间产生压紧力；与曲柄垂直 的分力S除了使主轴颈与主轴承间产生压紧力外，还对曲轴形成转矩T，推动曲轴旋转。 FP2把活塞压向气缸壁，形成活塞与缸壁间的侧压力，有使机体翻倒的趋势，故机体下 部的两侧应支撑在车架上。
第2章 曲柄连杆机构
2.2机体组的构造与维修 2.2.1气缸体与曲轴箱
（1）气缸体的结构形式 气缸体有三种结构形式，即平分式、龙门式和隧道式，如图2-6所示。 平分式气缸体其发动机的曲轴轴线与气缸体下平面在同一平面上。其特
点是便于机械加工，但刚度较差，曲轴前后端的密封性较差，多用于中小型 发动机。
主要包括曲轴、飞轮等机件。
第2章 曲柄连杆机构 2.1概述 2.1.1曲柄连杆机构的作用和组成
图2-1 发动机曲柄连杆机构的组成
第2章 曲柄连杆机构 2.1概述 2.1.2曲柄连杆机构受力分析
1、气体作用力 在发动机工作循环的每个行程中，气体作用力始终存在且不断变化。作
功行程最高，压缩行程次之，进气和排气行程较小，对机件影响不大，故这 里主要分析作功和压缩两行程中的气体作用力。
龙门式气缸体其发动机的曲轴轴线高于气缸体下平面。其特点是结构刚 度和强度较好，密封简单可靠，维修方便，但工艺性较差，大中1概述 2.1.2曲柄连杆机构受力分析
2、往复惯性力 往复运动的物体，当运动速度变化时，将产生往复惯性力。曲柄连杆机构中的活
塞组件和连杆小头在气缸中作往复直线运动，其速度很高且数值变化，当活塞从上止 点向下止点运动时，速度变化规律是：从零开始，逐渐增大，临近中间达最大值，然 后又逐渐减小至零。即前半行程是加速运动，惯性力向上，以Fj表示，如图2-3a)所示。 后半行程是减速运动，惯性力向下，以Fjˊ表示，如图2-3b)所示。同理，当活塞向上 运动时，前半行程是加速运动，惯性力向下，后半行程是减速运动，惯性力向上。
气缸体的上、下平面用以安装气缸盖和下曲轴箱，是气缸修理的加工基 准。
第2章 曲柄连杆机构
2.2机体组的构造与维修 2.2.1气缸体与曲轴箱
下曲轴箱也称油底壳，如图2-5所示。主要用于贮存机油并密封 曲轴箱，同时也可起到机油散热作用。油底壳一般采用薄钢板冲压而 成，其形状取决于发动机总体结构和机油容量。为保证发动机纵向倾 斜时机油泵仍能吸到机油，油底壳中部做得较深，并在最深处装有放 油螺塞，有的放油螺塞是磁性的，能吸附机油中的金属屑，以减少发 动机运动件的磨损。油底壳内还设有挡油板，防止汽车振动时油面波 动过大。为防止漏油，一般都有密封垫，也有的采用密封胶密封。
第2章 曲柄连杆机构
学习目标
●理解曲柄连杆机构的作用和组成 ●知道曲柄连杆机构的受力分析 ●掌握机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组主要零件的构造
和装配连接关系 ●掌握机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组主要零件的检测
和维修方法 ●学会曲柄连杆机构的装配与调整
第2章 曲柄连杆机构
2.1概述 2.1.1曲柄连杆机构的作用和组成
上述各种力作用在曲柄连杆机构和机体的各有关零件上，使它们受到压缩、 拉伸、弯曲和扭转等不同形式的载荷。为保证发动机工作可靠，减少磨损，在 结构上应采取相应措施。
第2章 曲柄连杆机构
2.2机体组的构造与维修 2.2.1气缸体与曲轴箱
1、气缸体与曲轴箱的构造 气缸体是发动机各个机构和系统的装配基体，并由它来保持发动机各运
动件相互之间的准确位置关系。水冷式发动机通常将气缸体与上曲轴箱铸成 一体，简称气缸体，如图2-4所示。
气缸体上半部有若干个为活塞在其中运动导向的圆柱形空腔，称为气缸。 下半部为支承曲轴的上曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。在上曲轴箱上制 有主轴承座孔。为了这些轴承的润滑，在侧壁上钻有主油道，前后壁和中间 隔板上钻有分油道。
惯性力使曲柄连杆机构的各零件和所有轴颈承受周期性的附加载荷，加快轴承磨 损；未被平衡的变化的惯性力传到气缸体后，还会引起发动机振动。
第2章 曲柄连杆机构
2.1概述 2.1.2曲柄连杆机构受力分析
3、离心力 物体绕某一中心作旋转运动时，就会产生离心力。在曲柄连杆机构中，偏
离曲轴轴线的曲柄、连杆轴颈、连杆大头在绕曲轴轴线旋转时，将产生离心力 Fc，其方向沿曲柄向外，如图2.3所示。离心力在垂直方向上的分力Fcy与惯性 力Fj的方向总是一致的，因而加剧了发动机的上、下振动。而水平方向的分力 Fcx则使发动机产生水平方向的振动。此外，离心力使连杆大头的轴承和轴颈受 到又一附加载荷，增加了它们的变形和磨损。 4、摩擦力
曲柄连杆机构是往复活塞式发动机实现能量转换的主要机构。其作用是 将燃气作用在活塞顶上的压力转变为曲轴的转矩，使曲轴产生旋转运动而对 外输出动力。
曲柄连杆机构由三部分组成。 1、机体组
主要包括气缸体、曲轴箱、气缸盖、气缸套、气缸垫等不动件。 2、活塞连杆组
主要包括活塞、活塞环、活塞销、连杆等运动件。 3、曲轴飞轮组
在压缩行程中，气体压力是阻碍活塞向上运动的阻力。这时作用在活塞顶部的气 体压力FPˊ也可分解为两个分力FP1ˊ和FP2ˊ，如图2-2b）所示。而FP1ˊ又分解为 Rˊ和Sˊ两个分力。Rˊ使曲轴主轴颈与主轴承间产生压紧力；Sˊ对曲轴造成一个旋 转阻力矩Tˊ，企图阻止曲轴旋转。而FP2ˊ则将活塞压向气缸的另一侧壁。 在发动机工作循环的任何工作行程中，气体作用力的大小都是随着活塞的位移而变化 的，再加上连杆的左右摇摆，因而作用在活塞销和曲轴轴颈的表面以及二者的支撑表 面上的压力和作用点不断变化，造成各处磨损不均匀。
第2章 曲柄连杆机构
2.1概述 2.1.2曲柄连杆机构受力分析
在作功行程中，气体压力是推动活塞向下运动的力，燃烧气体产生的高压直接作 用在活塞顶部，如图2-2a）所示。活塞所受总压力为FP，它传到活塞销上可分解为FP1 和FP2。分力FP1通过活塞传给连杆，并沿连杆方向作用在连杆轴颈上。FP1还可分解为 两个分力R和S。沿曲柄方向的分力R使曲轴主轴颈与主轴承间产生压紧力；与曲柄垂直 的分力S除了使主轴颈与主轴承间产生压紧力外，还对曲轴形成转矩T，推动曲轴旋转。 FP2把活塞压向气缸壁，形成活塞与缸壁间的侧压力，有使机体翻倒的趋势，故机体下 部的两侧应支撑在车架上。
第2章 曲柄连杆机构
2.2机体组的构造与维修 2.2.1气缸体与曲轴箱
（1）气缸体的结构形式 气缸体有三种结构形式，即平分式、龙门式和隧道式，如图2-6所示。 平分式气缸体其发动机的曲轴轴线与气缸体下平面在同一平面上。其特
点是便于机械加工，但刚度较差，曲轴前后端的密封性较差，多用于中小型 发动机。
主要包括曲轴、飞轮等机件。
第2章 曲柄连杆机构 2.1概述 2.1.1曲柄连杆机构的作用和组成
图2-1 发动机曲柄连杆机构的组成
第2章 曲柄连杆机构 2.1概述 2.1.2曲柄连杆机构受力分析
1、气体作用力 在发动机工作循环的每个行程中，气体作用力始终存在且不断变化。作
功行程最高，压缩行程次之，进气和排气行程较小，对机件影响不大，故这 里主要分析作功和压缩两行程中的气体作用力。
龙门式气缸体其发动机的曲轴轴线高于气缸体下平面。其特点是结构刚 度和强度较好，密封简单可靠，维修方便，但工艺性较差，大中1概述 2.1.2曲柄连杆机构受力分析
2、往复惯性力 往复运动的物体，当运动速度变化时，将产生往复惯性力。曲柄连杆机构中的活
塞组件和连杆小头在气缸中作往复直线运动，其速度很高且数值变化，当活塞从上止 点向下止点运动时，速度变化规律是：从零开始，逐渐增大，临近中间达最大值，然 后又逐渐减小至零。即前半行程是加速运动，惯性力向上，以Fj表示，如图2-3a)所示。 后半行程是减速运动，惯性力向下，以Fjˊ表示，如图2-3b)所示。同理，当活塞向上 运动时，前半行程是加速运动，惯性力向下，后半行程是减速运动，惯性力向上。
气缸体的上、下平面用以安装气缸盖和下曲轴箱，是气缸修理的加工基 准。
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2.2机体组的构造与维修 2.2.1气缸体与曲轴箱
下曲轴箱也称油底壳，如图2-5所示。主要用于贮存机油并密封 曲轴箱，同时也可起到机油散热作用。油底壳一般采用薄钢板冲压而 成，其形状取决于发动机总体结构和机油容量。为保证发动机纵向倾 斜时机油泵仍能吸到机油，油底壳中部做得较深，并在最深处装有放 油螺塞，有的放油螺塞是磁性的，能吸附机油中的金属屑，以减少发 动机运动件的磨损。油底壳内还设有挡油板，防止汽车振动时油面波 动过大。为防止漏油，一般都有密封垫，也有的采用密封胶密封。
第2章 曲柄连杆机构
学习目标
●理解曲柄连杆机构的作用和组成 ●知道曲柄连杆机构的受力分析 ●掌握机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组主要零件的构造
和装配连接关系 ●掌握机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组主要零件的检测
和维修方法 ●学会曲柄连杆机构的装配与调整
第2章 曲柄连杆机构
2.1概述 2.1.1曲柄连杆机构的作用和组成