第二章 曲柄连杆机构

1. 第二章 曲柄连杆机构 第一节 概述 第二节 机体组 第三节 活塞连杆组 第四节 曲轴飞轮组

2. 第一节 概述 功用 主要零件组成 工作条件的特点 受力状态

3. 功用： 是发动机的主要运动机构，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。是发动机系统主要零部件装配的机体和支架。

4. 主要零件组成： 机体组：主要包括气缸体、曲轴箱、气缸盖、气缸套、气缸衬垫和油底壳等； 活塞连杆组：主要包括活塞、活塞环、活塞销和连杆等； 曲轴飞轮组：主要包括曲轴、飞轮和扭转减振器等。

5. 工作条件的特点：恶劣 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。 受力状态：气体力和运动质量惯性力（往复、旋转惯性力）

6. 第二节 机体组 一、机体组的组成 • 1-气门室罩 • 2-气缸盖 • 3-气缸垫 • 4-气缸体 • 5-油底壳 • 6-油底壳油封 （汽缸套）

7. 二、气缸体 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。 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。

8. 气缸体的材料：灰铸铁或铝合金 气缸体的构造：结构复杂的箱型零件。水道、润滑油道、加强肋、支承。

9. 气缸体影视

10. 气缸体的分类： 1、按气缸体底平面与曲轴轴线的相对位置不同分

11. 性能比较与应用

12. 2、根据冷却方式不同分：水冷、风冷

13. 3、根据气缸的排列方式分： 直列式：结构简单、加工容易，但发动机长度和高度较大。 V型：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。 对置式：高度小，平衡性好，总体布置方便，成本高。 4、根据气缸套结构分： 干式缸套：外壁不直接与冷却水接触。特点：强度和刚度都较好，加工复杂，拆装不便，散热不良。 湿式缸套：外壁直接与冷却水接触。特点：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。

14. 气缸套影视

15. 三、气缸盖 气缸盖结构 气缸盖材料 汽油机燃烧室 气缸盖类型

16. 气缸盖 • 气缸盖功用：密封气缸上部，并与活塞顶部和气缸壁一起形成燃烧室。 • 结构：气缸盖内部有与气缸体相通的冷却水道，有进、排气门座及气门导管孔和进、排气通道，有燃烧室、火花塞座孔（汽油机）或喷油器座孔（柴油机），有些还有用以安装凸轮轴的轴承孔。 • 材料： 灰铸铁、合金铸铁、铝合金。 • 类型：单体气缸盖、分块气缸盖、整体气缸盖。

17. 气缸盖

18. 气缸盖影视

19. 气缸垫 • 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（金属复合）。 • 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，最后一次要用扭力扳手按厂家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。

20. 燃烧室 燃烧室形状对发动机的工作影响很大。 • (1)要求： • 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。 • 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。

21. 形状分类

22. 汽油机燃烧室形状

23. 柴油机燃烧室形状 涡流室燃烧室 预然室燃烧室

24. 油底壳 • 功用：贮存机油并封闭曲轴箱，又称为下曲轴箱。 • 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。 • 材料： • (1)薄钢板冲压 • (2)铝合金铸造

25. 第三节 活塞连杆组 一、活塞(piston) 作用 对活塞的要求 活塞材料 活塞的基本结构

26. 一、结构 气环 油环 活塞销 活塞 连杆 连杆螺栓 连杆轴瓦 连杆盖

27. 结构 • 1-第一道气环 • 2-第二道气环 • 3-油环衬簧 • 4-油环 • 5-活塞 • 6-连杆 • 7-连杆盖 • 8-连杆轴瓦 • 9-活塞销 • 10-连杆螺栓

28. 二、活塞 功用：承受气体压力，并通过活塞销和连杆驱使曲轴旋转；与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室。 工作环境：高温、散热条件差；顶部温度高达且分布不均匀；高速，承受很大的惯性力。顶部承受3～5MPa的压力。 材料：铝合金或灰铸铁。

29. 活塞结构 • 活塞基本结构分顶部、头部和裙部三部分。 • 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。

31. 活塞顶分类 平顶：结构简单、受热面积小，多用在汽油机上 凸顶：凸起呈球状、顶部强度高，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。

32. 活塞头部 • 位置：第一道活塞槽与活塞销孔之间的部分。 • 作用：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；将顶部吸收的 热量通过活塞环传给气缸壁。 工作条件最恶劣，应离顶部远些。 气环槽 活塞销孔 油环槽

33. 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，防治破坏油膜。

34. 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。

35. 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 （2）活塞裙部开槽（汽油机） 横向绝热槽 纵向膨胀槽 绝热槽 膨胀槽

36. （3）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。

37. 三、活塞环(piston ring) 活塞环的种类 活塞环作用 活塞环材料 气环 油环

38. 活塞环 • 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

39. 气环 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。 切口

41. 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。 活塞环随活塞一起装入气缸后，便产生弹力，而紧贴在气缸壁上，形成密封面，使燃气不能通过环与气缸的接触面之间的间隙。

42. 气环的泵油作用 矩形断面的气环随活塞作往复运动时，会把气缸壁上的机油不断送人气缸中。这种现象称为“气环的泵油作用”。当活塞向下运动时，环压在环槽的上端面，被气环刮下的滑油充满环于环槽之间的空间。当活塞向上运动时，环压在环槽的下端面，而滑油被挤入上部的环槽间隙中。

43. 气环的断面形状

44. 油环 作用：①防止机油窜入气缸；②减少摩擦；③辅助密封。 种类：整体油环、组合油环。 组合油环优点： ①片环很薄，对气缸壁的压力大，因而刮油作用强；②刮油片是各自独立的，故对气缸的适应性好；③质量小；④回油通道大。 缺点：制造成本高

45. 刮油片 轴向衬环 刮油片 径向衬环 油环种类 普通油环 组合油环

46. 油环的刮油作用 油环的刮油作用 将气缸壁上多余的机油刮下来经活塞上的回油孔流回油底壳。

47. 活塞环影视

48. 四、活塞销（piston pin）

49. 活塞销 • 作用：连接活塞和连杆小端，并把活塞承受的气体压力传递给连杆。 • 构造： 活塞销根据其内孔形状分圆柱形，两段截锥形，以及两段截锥与一段圆柱的组合形。

50. 活塞销的连接方式 活塞销 连杆