汽车构造 第2章 曲柄连杆机构
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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
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
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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
3 汽车构造-第二章 曲柄连杆机构
轴在销座轴方向。
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31
第三节 活塞连杆组
二、活塞环
活塞环包括气环和油环两种。
➢ 气环：作用是①保证活塞与气缸壁间的密封，防止气缸中高温、高压燃气 漏入曲轴箱；②传热。
➢ 油环：作用是①刮除气缸壁上多余的机油； ②辅助气环密封。 ➢ 活塞环工作条件：高温、高压、高速以及润滑不良。 ➢ 活塞环材料：活塞环材料应具有良好的耐磨性、导热性、耐热性、冲击韧
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6-湿式气缸套 7-主轴承座孔
7
第二节 机体组
一、气缸体
根据气缸体结构将其分为三种型式： 一般式气缸体、龙门式气缸体和 隧道式气缸体
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。（中小型）
活塞环间隙
1-气缸 2-活塞环 3-活塞
2Δ0201/-1开1/1口7 间隙 Δ2-侧隙Δ3-背隙
34
第三节 活塞连杆组
二、活塞环 气环常见的断面形状有以下几种： （1）矩形环（图 a） 结构简单、制造方便、散热性好、漏光的废品率较 低；但有泵油作用，能将机油逐级由下向上泵入气缸中燃烧掉，在 燃烧室内形成积炭并增加机油消耗量。因此，其应用越来越少。
二、气缸盖和气缸衬垫
(4)双球形燃烧室 该型燃烧室断面像篷形，由半球形发展而来。它具有结构紧凑，充气效 率较高，火焰传播距离短等优点。一汽天津夏利及欧宝V6、奔驰320E和 三菱3G81等轿车发动机采用这种燃烧室。
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第二节 机体组
二、气缸盖和气缸衬垫
(5)多气门篷形燃烧室 该型燃烧室断面像篷形，由半球形发展而来。它具有结构紧凑，充气效 率较高，火焰传播距离短等优点。一汽天津夏利及欧宝V6、奔驰320E和 三菱3G81等轿车发动机采用这种燃烧室。
汽车技术文档——第2章 曲柄连杆机构课件
❖ 活塞环的分类和功用
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）。
❖ 工作条件
高温、高压、高速及润滑困难。
❖ 材料：要求耐热、耐磨及高的强度和冲击韧性
活塞环材料是合金铸铁。第一道气环的工作表面一般都镀上多孔性 铬。其硬度高，并能储存少量机油，以改善润滑，其余气环一般镀 锡或者磷化（改善磨合性能）。还可用喷钼来提高活塞环的耐磨性。
作用下不烧损、不变质。 具有一定弹性，能补偿结合面的不平度，以保证密封。 拆装方便，能重复使用，寿命长。
❖ 结构
金属-石棉衬垫—石棉中间夹有金属丝或金属屑，外覆铜皮或钢皮 金属-复合材料衬垫 全金属衬垫
❖ 安装方向：
把气缸垫光滑的一面朝气缸体，否则容易被气体冲坏
汽缸垫
活 塞 连 杆 组 的 组 成 ：
连接活塞和连杆小头，将活塞承受的气体作用力传给连杆。
❖ 工作条件及结构：
活塞销在高温下承受很大的周期性冲击载荷，润滑条件较差（一般 靠飞溅润滑），因而要求有足够的刚度和强度，表面耐磨，质量尽 可能小。为此，活塞销通常做成空心圆柱体。内孔形状有：两段截 锥形、圆柱形、两段截锥和一段圆柱的组合形。
❖ 材料：
6000rpm，活塞的平均速度可达10～14m/s。
❖ 要求
要求活塞质量小，热膨胀系数小，导热性好和耐磨。
❖ 材料
汽车发动机目前广泛采用的活塞材料是铝合金。在个别的汽油机上 采用高级铸铁或耐热钢制造活塞。
活塞的顶部
活塞头部
❖ 活塞环槽以上的部分。 ❖ 主要作用：
承受气体压力，并传给 连杆；
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）。
❖ 工作条件
高温、高压、高速及润滑困难。
❖ 材料：要求耐热、耐磨及高的强度和冲击韧性
活塞环材料是合金铸铁。第一道气环的工作表面一般都镀上多孔性 铬。其硬度高，并能储存少量机油，以改善润滑，其余气环一般镀 锡或者磷化（改善磨合性能）。还可用喷钼来提高活塞环的耐磨性。
作用下不烧损、不变质。 具有一定弹性，能补偿结合面的不平度，以保证密封。 拆装方便，能重复使用，寿命长。
❖ 结构
金属-石棉衬垫—石棉中间夹有金属丝或金属屑，外覆铜皮或钢皮 金属-复合材料衬垫 全金属衬垫
❖ 安装方向：
把气缸垫光滑的一面朝气缸体，否则容易被气体冲坏
汽缸垫
活 塞 连 杆 组 的 组 成 ：
连接活塞和连杆小头，将活塞承受的气体作用力传给连杆。
❖ 工作条件及结构：
活塞销在高温下承受很大的周期性冲击载荷，润滑条件较差（一般 靠飞溅润滑），因而要求有足够的刚度和强度，表面耐磨，质量尽 可能小。为此，活塞销通常做成空心圆柱体。内孔形状有：两段截 锥形、圆柱形、两段截锥和一段圆柱的组合形。
❖ 材料：
6000rpm，活塞的平均速度可达10～14m/s。
❖ 要求
要求活塞质量小，热膨胀系数小，导热性好和耐磨。
❖ 材料
汽车发动机目前广泛采用的活塞材料是铝合金。在个别的汽油机上 采用高级铸铁或耐热钢制造活塞。
活塞的顶部
活塞头部
❖ 活塞环槽以上的部分。 ❖ 主要作用：
承受气体压力，并传给 连杆；
汽车发动机构造与维修第2章 曲柄连杆机构
第2章 曲柄连杆机构
对于偏离曲轴轴线的曲柄，曲柄销和连杆大端绕曲轴轴线 旋转，产生旋转惯性力，即离心力，其方向沿曲柄半径向外， 其大小与曲柄半径、旋转部分质量及曲轴转速有关。曲柄半径 长，旋转部分质量大，曲轴转速高，则离心力大。如图2-3所示， 离心力Fc在垂直方向的分力Fcy与往复惯性力Fj的方向总是一致 的，因而加剧了发动机的上下振动。 水平方向的分力Fcx则使 发动机产生水平方向的振动。离心力使连杆大端的轴承和曲柄 销、曲轴主轴颈及其轴承受到又一附加载荷，更增加了它们的 变形和磨损。
设活塞所受总压力为Fp,传到活塞销上，可分解为Fp1与Fp2。Fp1
通过活塞销传给连杆，并沿连杆方向作用在曲柄销上后，又分
解为R和S两个力。R沿曲柄方向使曲轴主轴颈与主轴承间产生 压紧力，S与曲柄垂直， 并对曲轴形成转矩T，推动曲轴旋转； Fp2把活塞压向气压壁，形成活塞与缸壁间的侧压力，有使机体
翻倒的趋势， 故机体下部两侧应固定在车架上。
第2章 曲柄连杆机构 图2-1 曲柄连杆机构
第2章 曲柄连杆机构 1. 机体组 机体组包括气缸体、曲轴箱、气缸盖、气缸套、气缸衬垫、 油底壳等机件。 2. 活塞连杆组 活塞连杆组包括活塞、活塞环、活塞销和连杆等机件。 3. 曲轴飞轮组 曲轴飞轮组包括曲轴、飞轮和扭转减振器等机件。
第2章 曲柄连杆机构
第2章 曲柄连杆机构
V形式发动机将气缸排成两列，其气缸中心线的夹角 γ<180°，其特点是缩短了机体长度和高度，增加了气缸体的 刚度，减轻了发动机质量，但加大了发动机宽度， 且形状较 复杂，加工困难。一般V形式发动机多用于缸数多的大功率发 动机,例如用于6缸和6缸以上的轿车发动机。
气缸对置式发动机高度比其他形式的小得多，在某些情况 下，使得汽车（特别是大型客车）的布置更为方便。
第二章-曲柄连杆机构
振器等。 曲柄连杆机构中部分主要零件如图2-1所示
桑塔纳轿车的曲柄连杆机构
二、工作条件与受力分析
（一）、工作条件 高温：最高可达 2500K以上 高压：最高可达 3MPa—5MPa 高速：最高可达 3000 r/min—6000 r/min 化学腐蚀：可燃混合气和燃烧废气直接
接触机件。
（二）曲柄连杆机构 所受的力
③四冲程V型八缸发动机：发火间隔角为90°； 发火次序为1-8-4-3-6-5-7-2。工作循环如表2-4。
二、曲轴扭转减振器
1、功用：消除曲轴的扭转振动。 2、类型：最常见的为摩擦式扭转减振器。 它可以分为：橡胶式扭转减振器（图2-60）和 硅油式扭转减振器。
橡胶摩Байду номын сангаас式曲轴扭转减振器
一汽奥迪1.9发动机曲轴扭转减振器
图2-3b
后半程是加速运动，惯性力向上。图2-3b
第二节 气缸体与曲轴箱组
气缸体示意图
一、气缸体
1、气缸体：发动机的气缸体和曲轴箱常铸成 一体，称为气缸体--曲轴箱，简称气缸体。
气缸：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。
2、气缸的工作条件：高温、高压，并且有活 塞在其中做高速往复运动。
气缸垫的要求：①足够的强度；②耐热和耐腐 蚀；③一定的弹性；④拆装方便，寿命长。
功用：保证燃烧室的密封。
类型：①金属-石棉气缸垫；②实心金属片气缸 垫；③加强型无石棉气缸垫。
气缸盖的拧紧：拧紧螺栓时，必须按由中央对称 地向四周扩展的顺序分几次进行，最后一次要用扳 手按工厂规定的拧紧力矩值拧紧。
铝合金气缸盖：最后必须在发动机冷态下拧紧；
铸铁气缸盖：最后必须在发动机热态下拧紧。
气缸盖衬垫的结构
桑塔纳轿车的曲柄连杆机构
二、工作条件与受力分析
（一）、工作条件 高温：最高可达 2500K以上 高压：最高可达 3MPa—5MPa 高速：最高可达 3000 r/min—6000 r/min 化学腐蚀：可燃混合气和燃烧废气直接
接触机件。
（二）曲柄连杆机构 所受的力
③四冲程V型八缸发动机：发火间隔角为90°； 发火次序为1-8-4-3-6-5-7-2。工作循环如表2-4。
二、曲轴扭转减振器
1、功用：消除曲轴的扭转振动。 2、类型：最常见的为摩擦式扭转减振器。 它可以分为：橡胶式扭转减振器（图2-60）和 硅油式扭转减振器。
橡胶摩Байду номын сангаас式曲轴扭转减振器
一汽奥迪1.9发动机曲轴扭转减振器
图2-3b
后半程是加速运动，惯性力向上。图2-3b
第二节 气缸体与曲轴箱组
气缸体示意图
一、气缸体
1、气缸体：发动机的气缸体和曲轴箱常铸成 一体，称为气缸体--曲轴箱，简称气缸体。
气缸：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。
2、气缸的工作条件：高温、高压，并且有活 塞在其中做高速往复运动。
气缸垫的要求：①足够的强度；②耐热和耐腐 蚀；③一定的弹性；④拆装方便，寿命长。
功用：保证燃烧室的密封。
类型：①金属-石棉气缸垫；②实心金属片气缸 垫；③加强型无石棉气缸垫。
气缸盖的拧紧：拧紧螺栓时，必须按由中央对称 地向四周扩展的顺序分几次进行，最后一次要用扳 手按工厂规定的拧紧力矩值拧紧。
铝合金气缸盖：最后必须在发动机冷态下拧紧；
铸铁气缸盖：最后必须在发动机热态下拧紧。
气缸盖衬垫的结构
汽车构造——第二章_曲轴连杆机构讲解
（2）预先做成椭圆形。将销座外端面在铸造时凹陷0.5-1mm，或截去一 小部分。
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。
36
（3）活塞裙部开槽
横向绝热槽 纵向膨胀槽
减少活塞头的热量向裙部扩散 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
37
（4）采用双金属活塞： 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 销座内铸入或嵌入膨胀 系数低的钢片。
23
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： (1)设有挡油板—减轻油面的波动。 (2)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： (1)薄钢板冲压 (2)采用带有散热肋片 的铝合金铸造而成的轻金属油底壳
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。
38
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。
5
2、气缸体分类
（1）根据冷却方式不同分：水冷、风冷
冷却水
散热片
6
（2）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
7
性能与应用比较
名称 一般式
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。
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（3）活塞裙部开槽
横向绝热槽 纵向膨胀槽
减少活塞头的热量向裙部扩散 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
37
（4）采用双金属活塞： 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 销座内铸入或嵌入膨胀 系数低的钢片。
23
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： (1)设有挡油板—减轻油面的波动。 (2)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： (1)薄钢板冲压 (2)采用带有散热肋片 的铝合金铸造而成的轻金属油底壳
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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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。
5
2、气缸体分类
（1）根据冷却方式不同分：水冷、风冷
冷却水
散热片
6
（2）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
7
性能与应用比较
名称 一般式
汽车维修与发动机构造——第二章 机体组及曲柄连杆机构
第二章机体组及曲柄连杆机构功用：曲柄连杆机构是内燃机实现工作循环，完成能量转换的传动机构，用来传递力和改变运动方式。
工作中，曲柄连杆机构在作功行程中把活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动，对外输出动力，而在其他三个行程中，即进气、压缩、排气行程中又把曲轴的旋转运动转变成活塞的往复直线运动。
总的来说曲柄连杆机构是发动机借以产生并传递动力的机构。
通过它把燃料燃烧后发出的热能转变为机械能。
工作条件：发动机工作时，曲柄连杆机构直接与高温高压气体接触，曲轴的旋转速度又很高，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。
组成：曲柄连杆机构的主要零件可以分为三组，机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组。
第一节曲柄连杆机构中的作用力及力矩作用在曲柄连杆机构上的力有气体力和运动质量惯性力。
气体力作用于活塞顶上，在活塞的四个行程中始终存在，但只有作功行程中的气体力是发动机对外作功的原动力。
气体力通过连杆、曲柄销传到主轴承。
气体力同时也作用于气缸盖上，并通过气缸盖螺栓传给机体。
作用于活塞上和气缸盖上的气体力大小相等、方向相反，在机体中相互抵消而不传至机体外的支承上，但使机体受到拉伸。
曲柄连杆机构可视为由往复运动质量和旋转运动质量组成的当量系统。
往复运动质量包括活塞组零件质量和连杆小头集中质量，它沿气缸轴线作往复变速直线运动，产生往复惯性力；旋转运动质量包括曲柄质量和连杆大头集中质量，它绕曲轴轴线旋转，产生旋转惯性力，也称离心力。
往复惯性力和旋转惯性力通过主轴承和机体传给发动机支承。
第二节机体组一、机体组的功用及组成现代汽车发动机机体组主要由机体、气缸盖、气缸盖罩、气缸衬垫、主轴承盖以及油底壳等组成。
镶气缸套的发动机，机体组还包括干式或湿式气缸套。
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。
汽车构造(上册)——第2章曲柄连杆机构
小头孔和活塞销座孔中都能转动。
• (2)装配： • 1）销与销座孔在冷态时为过渡配合，采用分组选配
法。
• 2） 热装合：将活塞放入热水或热油中加热后，迅 速将销装入。
2.半浮式
❖ (1)定义：销与销座孔和连杆小头两处，一处固定，一 处浮动。（一般固定连杆小头）
❖ (2)装配：加热连杆小头后，将销装入，冷态时为过盈 配合。
❖ 3.组成：
❖
由钢背和减磨层组成。钢背由1mm～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。
• 1）铝锑镁合金和低锡铝合金： • 械性能好，负载能力强，但其减磨性能差。 • 主要用于柴油机。
• 2)高锡铝合金：
•
具有较好的机械性能和减磨性能，广泛应用于
柴油机和汽油机。
• （2） V型式：它缩短了发动机的长度和 高度，多用于八缸以上的发动机。
• （3）对置式：是V型的特殊形式。
3、曲轴箱的型式
• （1） 平分式
• 定义：主轴承座孔中心线位于曲轴 箱分开面上。
• 特点：刚度小，前后端呈半圆形， 与油底壳接合面的密封较困难。
• 应用：中小型发动机。
• （2） 龙门式 • 定义：主轴承座孔中心线高于曲轴箱分开面。 • 特点：刚度较大，油底壳前后端为一平面，密封简单可靠
P1
F Pj
第二密封面
• （3）气环的第二次密封：窜入背隙和侧隙的气体，使 环对缸壁和环槽进一步压紧，加强了第一、二密封面 的密封。
5.气环的断面形状
• （1） 矩形环：结构简单 ，与缸壁接触面积大，散热 好，但易泵油。
• （2） 锥形环
•
1）特点：与缸壁线接触，有利于密封和磨合。下行有刮 油作用，上行有布油作用，并可形成楔形油膜。 • 2） 安装注意： • 锥角朝下（在环端有向上或TOP等标记）； • 锥形环传热性差，常装到第二、三道环槽上。
• (2)装配： • 1）销与销座孔在冷态时为过渡配合，采用分组选配
法。
• 2） 热装合：将活塞放入热水或热油中加热后，迅 速将销装入。
2.半浮式
❖ (1)定义：销与销座孔和连杆小头两处，一处固定，一 处浮动。（一般固定连杆小头）
❖ (2)装配：加热连杆小头后，将销装入，冷态时为过盈 配合。
❖ 3.组成：
❖
由钢背和减磨层组成。钢背由1mm～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。
• 1）铝锑镁合金和低锡铝合金： • 械性能好，负载能力强，但其减磨性能差。 • 主要用于柴油机。
• 2)高锡铝合金：
•
具有较好的机械性能和减磨性能，广泛应用于
柴油机和汽油机。
• （2） V型式：它缩短了发动机的长度和 高度，多用于八缸以上的发动机。
• （3）对置式：是V型的特殊形式。
3、曲轴箱的型式
• （1） 平分式
• 定义：主轴承座孔中心线位于曲轴 箱分开面上。
• 特点：刚度小，前后端呈半圆形， 与油底壳接合面的密封较困难。
• 应用：中小型发动机。
• （2） 龙门式 • 定义：主轴承座孔中心线高于曲轴箱分开面。 • 特点：刚度较大，油底壳前后端为一平面，密封简单可靠
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第二密封面
• （3）气环的第二次密封：窜入背隙和侧隙的气体，使 环对缸壁和环槽进一步压紧，加强了第一、二密封面 的密封。
5.气环的断面形状
• （1） 矩形环：结构简单 ，与缸壁接触面积大，散热 好，但易泵油。
• （2） 锥形环
•
1）特点：与缸壁线接触，有利于密封和磨合。下行有刮 油作用，上行有布油作用，并可形成楔形油膜。 • 2） 安装注意： • 锥角朝下（在环端有向上或TOP等标记）； • 锥形环传热性差，常装到第二、三道环槽上。
02第二章 汽车曲柄连杆机构 共61页
连杆轴瓦
减磨合金层
定位凸键
连杆大头的连接形式
平分式
斜分式
§2.4 曲轴飞轮组
飞轮
一、曲轴飞轮组的组成
正时齿轮
皮带轮
扭转减振器
起动爪
曲轴
主轴瓦
飞轮螺栓
二、曲轴
1、功用：把活塞连杆组传来的气体压力转变为扭矩对外 输出。还用来驱动发动机的配气机构及其他各种辅助 装置。
2、工作条件：受气体压力、惯性力、惯性力矩。承受交 变载荷的冲击。
5、结构：分为活塞顶部、头部和裙部三部分。
（1）活塞顶部:是燃烧室的组成部分，主要作用承受气体压力。 活塞顶分类
形状 平顶
示意图
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。
凸顶
凸起呈球状、顶部 强度高，起导向作 用、有利于改善换 气过程。
凹顶
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。
气缸体
气缸
气缸垫 油道和水道
曲轴箱 油底壳
1、气缸体:
一、气缸体：
2、气缸体的分类：
（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。
名称
性能
应用
一般式 （平分式）
机体高度小、重量 轻、结构紧凑，便 于加工拆卸。刚度 和强度差。
492Q汽 油机，90 系列柴油 机。
§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； 此外，活塞还与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室。
2、工作环境：活塞顶部直接与高温燃气挖接触，活塞受周 期性变化的气体压力和惯性力的作用且散热及润滑条件差。
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3、气缸盖(cylinder head)与气缸垫(gasket)
1）气缸盖的形式 分开式： （一缸一盖、 二缸一盖、三缸一盖等） 多用于缸径较小、缸盖负 荷较轻的发动机 整体式：缸径较大的发 动机采用
高温 高压 高速 润滑困难 运动复杂 良好的耐热性、 导热性、 耐磨性、 磨合性、 韧性 足够的强度及弹性
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4、发动机的支撑
三点支撑：（前二后一） 前端两点通过曲轴箱支撑在车架上， 后端一点通过变速器壳支撑在车架上。 四点支撑：（前二后二） 前端两点通过曲轴箱支撑在车架上， 后端一点通过飞轮壳支撑在车架上。
活塞头部
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活塞头部各部分膨胀量自上而下是由小变大。为使活塞在工 作温度下接近正圆柱形，常将活塞头部制成上小下大的阶梯 形或截锥形。其头部上下直径差一般为0.5~0.9mm。
D1>D2>D3
（a）阶梯形 （b）截锥形 （c）抛物线型
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汽油机上 广泛采用
有些汽油机采用
主要用于二冲程 发动机
一般适用于 对燃烧时有 特殊要求的 柴油机
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二、机体组
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1、气缸体与曲轴箱 2、气缸与气缸套 3、气缸盖与气缸垫 4、发动机的支撑
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活塞顶部
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平顶
凹顶 可以调节发动机 的压缩比，改善 燃烧室形状，但 顶部受热量大， 易形成 形状可满足 燃烧过程中 的要求
特 点
结构简 单，加工 方便，受 热面积小
刚度较大，制造 时可减薄顶部的 厚度，因而质量 较小，但顶部温 度较高
应 用
足够的强度和刚度
高温 高压 高速
良好的耐热性和导热性 足够的耐磨性 质量尽可能小 材料膨胀系数要小
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2、气缸与气缸套
2）气缸套的形式 干缸套 湿缸套
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一、概述
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2、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: 主要包括曲轴、飞轮等。
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气缸体(cylinder block)
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2）气缸体的工作条件及要求
（1）顶置气门式汽油机
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汽油机燃烧室(combustion chamber)
气缸体(cylinder block)
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根据其工作特点及结构 特点，一般采用灰铸铁、球 墨铸铁或合金铸铁制造。某 些发动机为了减轻质量、加 强散热而采用铝合金铸造。
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工艺性较差
大中型发动机 广泛采用
主轴承座孔不分 开
拆装较困难
多用于机械负 荷较大的发动 机
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2、气缸与气缸套
1）气缸的排列形式
直列式发动机
V型发动机
对置式发动机
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（2）侧置气门式汽油机
L型
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T型
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柴油机燃烧室
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一、概述
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1、功用：
将燃气作用在活塞顶上的压力转变为曲轴旋转运动而对外 输出动力。
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1、活塞(piston)
1）功用 与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室，承受气 缸中气体压力并通过活塞销和连杆传给曲轴。 2）工作条件及要求
气缸体(cylinder block)
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3）气缸体的形式
特点 一 般 式 龙 门 式 隧 道 式
曲轴线与气缸体 下表面在同一平 面上
优点
便于加工
缺点
刚度小，且前后端呈 半圆形，与油底壳结 合面的密封较困难， 给维修造成不便
应用
多用于中小型 发动机
曲轴轴线高于缸 体下表面
刚度和强度较 好，密封简单可 靠，，维修方便 结构刚度最大， 主轴承同轴度易 保证
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活塞裙部
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活塞裙部断面大都不成正圆形，而是加工成长轴 垂直于销座孔轴线、短轴平行于销座孔轴线方向 的椭圆形。
（a）热膨胀变形
（b）气体力引起的变形
（c）侧压力引起的变形
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1、气缸体(cylinder block)与曲轴箱(crankcase)
1）气缸体的作用 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 运动部件相互之间的准 确位置关系。
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2、活塞环(piston rings)
1）活塞环分类及功用
气环：密封、导热，兼起刮油和布油的辅助作用 油环：刮油、布油，兼起密封作用
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活塞环(piston rings)
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2）工作条件及要求
（1）直接喷射式燃烧室
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柴油机燃烧室
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