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1、第二章 曲柄连杆机构机体组组 活塞连连杆组组曲轴飞轮组轴飞轮组概述 2.1 概 述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。 1、机体组 2、活塞连杆组 3、曲轴飞轮组一、曲柄连杆机构的功用二、组成多缸发动机的曲柄连杆机构演示 3.2 机 体 组机体组组成：曲轴箱气缸垫气缸盖气缸油道和水道油底壳气缸体气缸盖罩一、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 为气缸体曲轴箱油底壳安 装平面和 曲轴旋转 中心在同 一高度油底壳安装平 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（1）按气缸体与油底壳
2、安装平面位置不同分为2、气缸体分类一般式龙门式隧道式名 称性 能应 用一般式机体高度小、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。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、刚度和强度好 。难加工、工艺性差、曲 轴拆卸不方便。负荷较大的柴油 机上 。性能与应用比较（2）根据冷却方式不同分：水冷、风冷散热片冷却水（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。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 。高度小，总 体布置方便
3、。（4）干式气缸套和湿式气缸套名称特 点示意图干缸套外壁不直接与冷却水接 触。壁厚13mm。湿缸套外壁直接与冷却水接触 。壁厚59mm。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 。三、气缸盖、气缸垫和气缸盖罩功用：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。1、气缸盖气缸垫：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。气缸盖气缸盖罩衬垫安装火花塞2、气缸盖罩和气缸垫3、燃烧室名称 特点示意图应用半球
4、形结构紧凑、火焰行程段 、燃烧速率高、热损失 小、热效率高桑塔纳 夏利 富康楔形结构简单、紧凑、散热 面积小、热损失少；火 花塞置于燃烧室最高处 ，火焰传播距离长切诺基盆形工艺性好、成本低、进 排气效果不如半球形燃 烧室捷达 奥迪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 3、材料： 薄钢板冲压 3.3 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点此观看活塞连杆组的录像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
5、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35MPa（汽油机）的压力，使之变形，破坏配合联 结。 3、材料： 铝合金：质量小 导热性好；灰铸铁活塞应具 备的特点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一、活 塞（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。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
6、受侧压 力销座孔处制有加强筋。 （1）活塞顶部结构简单、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。头部（2）活塞头部位置：第一道活塞槽与活塞销孔之间的部分。工作条件最 恶劣，应离 顶部远些。1、安装活塞环、与活塞环一起密封气缸、 2、防止可燃混合气漏到曲轴箱内， 3、将顶部吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。作用 ：（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， 防治
7、破坏油膜。裙 部活 塞 裙 部 的 椭 圆 变 形 演 示（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。 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：（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减少裙部受热有的兼作油环回油孔纵向膨胀槽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
8、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。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12mm。（二）活塞环是具有弹性的开口环，分为气环和油环。
9、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） 切口 气环环（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。气环的密封原理：将23道气环的切口相互错开形成“迷宫式”封气装置。气环的泵油原理：动 态 演 示点此观看录像（2）油环种类普通油环组合式油环示意图刮油片轴向衬环径向衬环刮油片油环的刮油作用油环的刮油作用（三）活塞销作用：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:优质低碳钢，表面淬火、精磨。构造：活塞销的内孔形状有圆柱形，两段截锥形
10、，以及两段截锥与一段圆柱的组合形。连杆活塞销全浮式：活 塞销能在连 杆衬套和活 塞销座中自 由摆动，使 磨损均匀。半浮式： 活塞中部 与连杆小 头采用紧 固螺栓连 接，活塞 销只能在 两端销座 内作自由 摆动。多 用于小轿 车形式:全浮式（工作时自由转动）、半浮式。（四）连杆作用：连接活塞与曲轴，并把活塞承受的气体压力 传给曲轴，使活塞的往复运动变成曲轴的旋转运 动。连杆组件分解图连杆小头杆身连杆 大头连杆大头的连接形式平切式斜切式连杆轴瓦V型发动机连杆的布置形式并列式主副式叉型式3.4 曲轴飞轮组一、曲轴飞轮组的组成起动爪正时齿轮主轴瓦皮带轮扭转减振器飞轮曲轴二、曲轴1、功用：把活塞连杆组传
11、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。3、结构：前端轴连杆轴颈曲轴轴颈后端轴平衡重曲拐曲拐：由一个连杆轴颈和它两端曲柄及主轴颈构成 。曲柄4、材料：中碳钢（汽）、合金铸铁（柴）、球墨铸铁。5、分类：整体式（常用）组合式（长用于连杆大头为整体式的小型汽油机和以滚动轴承作为曲轴主轴承的发动机上）6、组成：（1）主轴颈曲轴的主轴颈数比气缸数目多一个。强度、 刚度好，减小了磨损；柴油机和大部分汽油 机均采用。全支承：非全支承：曲轴的主轴颈数少于或等于气缸数。载荷较大，缩短了曲轴的总长度。用于支
12、撑曲轴。（2）连杆轴颈（3）曲柄 曲轴臂，用于 连接主轴颈和连杆 轴颈（4）平衡块平衡离心力偶减轻或消除弯曲变形部分中空兼作油道安装连杆大头中空连杆轴径平衡重曲柄（5）前端轴和后端轴前端轴：安装正时齿轮及附件（皮带盘等）1. 2止推轴承3.止推片4.正时齿轮 5.甩油盘 6.油封 7.皮带轮 8.起动爪曲轴的前端7两止推轴承白金合面相背曲轴向前移 动，后止推轴承 与曲轴臂端面摩 擦；轴向后移动， 前止推轴承与正 时齿轮端面摩擦。418 6325后端轴：安装飞轮 前后端轴都设有防漏装置：挡油盘、回油螺纹、油封等。曲轴后端回油螺纹（6）曲轴的轴向限位通常是通过在曲轴的前部、中部或后部安装止推轴承来
13、实现的（翻边轴瓦）。主轴颈止推垫片止推垫片连杆轴颈主轴承盖三、曲拐的布置1） 各缸的作功间隔要尽量均衡，以使发动机运转平稳 。 2） 连续作功的两缸相隔尽量远些，最好是在发动机的 前半部和后半部交替进行。比如：四缸机：1-3-4-2或1-2-4-3 六缸机：1-5-3-6-2-4； 3） V型发动机左右气缸尽量交替作功。 4） 曲拐布置尽可能对称、均匀以使发动机工作平衡性 好。（1）一般规律（2）常见曲轴曲拐的布置对缸数为i的发动机而言，其发火顺序为：四行程：720/i二行程：360/i 四缸四行程发动机的发火顺序和曲拐布置点火顺序：各缸完成同名行程的次序。曲轴转角 （度） 一 缸二 缸三 缸
14、四 缸0180180360360540540720功功功功排进压排进压排进压排进压1 3 4 2四缸四行程发动机的曲拐布置直列四冲程六缸发动机发火顺序和曲拐布置曲轴转角 （度） 60 120 180 240 300 360420 480 540600 660 7200 180 180 360360 540540 720一 缸二 缸三 缸 四 缸 五 缸 六 缸排进压进压排进压排进压排进压排进压排发火顺序：1-5-3-6-2-4功功功功功功六缸四行程发动机的曲拐布置八缸四行程发动机的曲拐布置（红旗轿车SV100型发动机）1-8-4-3-6-5-7-2四、曲轴扭转减振器作用：吸收曲轴扭转振动的能量
15、，使曲轴转动平稳，可靠工作。种类：橡胶式（车用），硅油式，摩擦片式。 橡胶式摩擦片式硅油式皮带盘惯性盘橡胶垫减振器圆盘皮带轮毂曲轴前端当曲轴发生扭转振动 时，力图保持等速转 动的惯性盘便与橡胶 层发生了内摩擦，从 而消耗了扭转振动的 能量，消减了扭振。橡胶摩擦式曲轴扭转减振器结构图五、飞轮（一）功用： 将在作功行程中输入于曲轴的功能的一部分贮存起来，用 以在其他行程中克服阻力，带动曲柄连杆机构越过上、 下止点 ，保证曲轴的旋转角速度和输出转矩尽可能均匀，并使发动机有 可能克服短时间的超载荷，同时将发动机的动力传给离合器。（二）构造飞轮边缘部分做 的厚些，可以增 大转动惯量。齿圈在发动机起动时 与起动机齿轮啮合， 带动曲轴旋转。飞轮上的标记符号：在飞轮轮缘上作有记号(刻线或销孔)供找压缩上止点用(四 缸发动机为1缸或4缸压缩上止点；六缸发动机为1缸或6缸压缩 上止点)。当飞轮上的记号与外壳上的记号对正时，正好是压缩 上止点。解放CA6102型发动机的记号是 ：上止点16 奥迪100飞轮上有“0”标记。例如： 标记桑塔纳轿车发动机曲轴飞轮组小 结活塞连杆组活塞活塞环活塞销连杆：（铝合金）防冷敲热拉措施活塞制成上小下大的锥形 活塞裙部呈椭圆形 活塞裙部开槽 销座孔处铸入防胀钢片油环气环作用及组成 曲轴飞轮组曲轴带轮正时齿轮扭转减震器飞轮：主轴颈 连杆轴颈 曲柄
