单元2 机体—曲柄连杆机构

1、汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修单元单元2 机体机体曲柄连杆机构曲柄连杆机构2.1 概述概述2.2 机体机体2.3 活塞连杆组活塞连杆组2.4 曲轴飞轮组曲轴飞轮组 知识目标：知识目标：1.了解机体了解机体-曲柄连杆机构中各部件的定义和种类；曲柄连杆机构中各部件的定义和种类；2.掌握机体掌握机体-曲柄连杆机构中各部件的功用。曲柄连杆机构中各部件的功用。 能力目标：能力目标：1.掌握机体掌握机体-曲柄连杆机构各部件的组成及相对位置；曲柄连杆机构各部件的组成及相对位置；2.掌握机体掌握机体-曲柄连杆机构各部件的构造及结构特点。曲柄连杆机构各部件的构造及结构特点。 建议学时：建议学时：10学

2、时学时2.1 概述概述 2.1.1 功用与组成功用与组成2.1.2 工作条件及受力分析工作条件及受力分析2.1.1 发动机的定义发动机的定义一、组成一、组成二、功用二、功用一、组成一、组成l不动件不动件 包括机体（零件）组：体、盖、垫、箱、壳等包括机体（零件）组：体、盖、垫、箱、壳等l运动件运动件 活塞连杆组：塞、销、杆、轴承活塞连杆组：塞、销、杆、轴承 曲轴飞轮组：曲轴、飞轮、轴承曲轴飞轮组：曲轴、飞轮、轴承二、功用二、功用l不动件：发动机骨架、安装各机构系统的基础不动件：发动机骨架、安装各机构系统的基础l运动件：主要工作机构，实现能量、运动转换运动件：主要工作机构，实现能量、运动转换2.1

3、.2 工作条件及受力分析工作条件及受力分析一、工作条件一、工作条件二、受力及影响分析二、受力及影响分析三、旋转惯性力的平衡三、旋转惯性力的平衡一、工作条件一、工作条件l高温高温l高压高压l高速且变速高速且变速l化学腐蚀化学腐蚀二、受力及影响分析二、受力及影响分析 曲柄连杆机构受力分析曲柄连杆机构受力分析三、旋转惯性力的平衡三、旋转惯性力的平衡离心惯性力的平衡离心惯性力的平衡2.2 机体机体2.2.1 汽缸盖汽缸盖2.2.2 汽缸垫汽缸垫2.2.3 燃烧室燃烧室2.2.4 汽缸体汽缸体2.2.5 汽缸套汽缸套2.2.6 油底壳油底壳（1）发动机的主要部分就是发动机本体。）发动机的主要部分就是发动

4、机本体。（2）发动机本体的两大组件为汽缸盖与汽）发动机本体的两大组件为汽缸盖与汽缸体。缸体。（3）发动机本体方面的结构。）发动机本体方面的结构。 丰田丰田8A发动机发动机机体的工作条件及要求机体的工作条件及要求机体是气缸体与曲轴箱的连铸体。绝大多数水冷发动机的气机体是气缸体与曲轴箱的连铸体。绝大多数水冷发动机的气缸体与曲轴箱连铸在一起，而且多缸发动机的各个气缸也缸体与曲轴箱连铸在一起，而且多缸发动机的各个气缸也合铸成一个整体。风冷发动机几乎无一例外地将气缸体与合铸成一个整体。风冷发动机几乎无一例外地将气缸体与曲轴箱分别铸制。在发动机工作时，机体承受拉、压、弯、曲轴箱分别铸制。在发动机工作时，机

5、体承受拉、压、弯、扭等不同形式的机械负荷，同时还因为气缸壁面与高温燃扭等不同形式的机械负荷，同时还因为气缸壁面与高温燃气直接接触而承受很大的热负荷。因此，机体应具有足够气直接接触而承受很大的热负荷。因此，机体应具有足够的强度和刚度，且耐磨损和耐腐蚀，并应对气缸进行适当的强度和刚度，且耐磨损和耐腐蚀，并应对气缸进行适当的冷却，以免机体损坏和变形。机体也是最重的零件，应的冷却，以免机体损坏和变形。机体也是最重的零件，应该力求结构紧凑、质量轻，以减小整机的尺寸和质量。该力求结构紧凑、质量轻，以减小整机的尺寸和质量。 机体材料机体材料 机体一般用高强度灰铸铁或铝合机体一般用高强度灰铸铁或铝合金铸造。最

6、近，在轿车发动机金铸造。最近，在轿车发动机上采用铝合金机体的越来越普上采用铝合金机体的越来越普遍。遍。 铸铁发动机和铝合金发动机优缺点铸铁发动机和铝合金发动机优缺点1）重量）重量 :铝的比重比铸铁要轻，满足强度要求的前提下铝的比重比铸铁要轻，满足强度要求的前提下,铝铝缸体要轻许多缸体要轻许多 2）体积）体积 :同样的原因，铝的比重轻，单位体积的铝结构强度同样的原因，铝的比重轻，单位体积的铝结构强度要小于铸铁，所以铝缸体通要小于铸铁，所以铝缸体通 常体积反而大些。常体积反而大些。3）耐腐蚀性和强度）耐腐蚀性和强度 :铝容易和燃烧时产生的水发生化学作用，铝容易和燃烧时产生的水发生化学作用，耐腐蚀性

7、不及铸铁缸体，尤其对温度耐腐蚀性不及铸铁缸体，尤其对温度 ,压强都更高的增压压强都更高的增压发动机更是如此。而且前边关于体积的结论，反过来说，发动机更是如此。而且前边关于体积的结论，反过来说，当你的发动机体积要求比较小时，使用铝缸体通常难以达当你的发动机体积要求比较小时，使用铝缸体通常难以达到铸铁缸体的强度。到铸铁缸体的强度。铸铁发动机和铝合金发动机优缺铸铁发动机和铝合金发动机优缺点点4）成本）成本 成本自然是铝缸体要贵成本自然是铝缸体要贵 5）抗爆性）抗爆性 铝的导热更快，所以冷却性能好，可以帮助发动铝的导热更快，所以冷却性能好，可以帮助发动机减少非正常燃烧的发生概率，机减少非正常燃烧的发生

8、概率， 同样的压缩比，铝缸体同样的压缩比，铝缸体发动机可以比铸铁缸体发动机使用更低标号的汽油。发动机可以比铸铁缸体发动机使用更低标号的汽油。6）摩擦系数）摩擦系数 :现在的发动机，为了降低往复运动的部件的惯现在的发动机，为了降低往复运动的部件的惯性，提高转速和响应速度，活塞大性，提高转速和响应速度，活塞大 多使用铝合金作为材多使用铝合金作为材料。如果气缸壁也是铝的。铝和铝之间的摩擦系数是比较料。如果气缸壁也是铝的。铝和铝之间的摩擦系数是比较大的，这样发动机的性能就受很大影响了大的，这样发动机的性能就受很大影响了 2.2.1 汽缸盖汽缸盖一、汽缸盖的安装位置一、汽缸盖的安装位置二、汽缸盖的结构二

9、、汽缸盖的结构气缸盖工作条件及要求气缸盖工作条件及要求 气缸盖承受气体力和紧固气缸盖螺栓所造成气缸盖承受气体力和紧固气缸盖螺栓所造成的机械负荷，同时还由于与高温燃气接触的机械负荷，同时还由于与高温燃气接触而承受很高的热负荷。为了保证气缸的良而承受很高的热负荷。为了保证气缸的良好密封，气缸盖既不能损坏，也不能变形。好密封，气缸盖既不能损坏，也不能变形。为此气缸盖应具有足够的强度和刚度。为为此气缸盖应具有足够的强度和刚度。为了使气缸盖的温度分布尽可能的均匀，避了使气缸盖的温度分布尽可能的均匀，避免进、排气门座之间发生热裂纹，应对气免进、排气门座之间发生热裂纹，应对气缸盖进行良好的冷却。缸盖进行良好

10、的冷却。 气缸盖材料气缸盖材料 气缸盖一般都由优质灰铸铁或合气缸盖一般都由优质灰铸铁或合金铸铁铸造，轿车用的汽油机金铸铁铸造，轿车用的汽油机则多采用铝合金气缸盖则多采用铝合金气缸盖 一、汽缸盖的安装位置一、汽缸盖的安装位置（1）汽缸盖装在汽缸体的上方，两者之间以）汽缸盖装在汽缸体的上方，两者之间以汽缸垫保持密封。汽缸垫保持密封。（2）活塞在上止点时，汽缸盖的底部与活塞）活塞在上止点时，汽缸盖的底部与活塞的顶部之间，形成燃烧室。的顶部之间，形成燃烧室。 汽缸盖结构汽缸盖结构气缸盖构造气缸盖构造 气缸盖构造气缸盖构造水冷发动机的气缸盖有整体式、分块式和单体式3种结构形式。在多缸发动机中，全部气缸共

11、用一个气缸盖的，则称该气缸盖为整体式气缸盖；若每两缸一盖或三缸一盖，则该气缸盖为分块式气缸盖；若每缸一盖，则为单体式气缸盖。风冷发动机均为单体式气缸盖。二、汽缸盖的结构二、汽缸盖的结构（1）四气门发动机汽缸盖的结构）四气门发动机汽缸盖的结构（2）汽缸盖内部零件）汽缸盖内部零件（3）风冷式发动机汽缸盖的结构）风冷式发动机汽缸盖的结构 四气门发动机的汽缸盖四气门发动机的汽缸盖 汽缸盖内外的零件汽缸盖内外的零件 风冷式汽缸盖风冷式汽缸盖2.2.2 汽缸垫汽缸垫（1）汽缸盖与汽缸体之间必须使用汽缸垫来保）汽缸盖与汽缸体之间必须使用汽缸垫来保持密封，以防止漏气、漏水或漏油。汽缸垫必持密封，以防止漏气、漏

12、水或漏油。汽缸垫必须具备良好的强度，耐压性和耐热性。须具备良好的强度，耐压性和耐热性。（2）全不锈钢片式汽缸垫。）全不锈钢片式汽缸垫。 全不锈钢片式汽缸垫全不锈钢片式汽缸垫2.2.3 燃烧室燃烧室一、燃烧室的设计要求一、燃烧室的设计要求二、燃烧室的种类二、燃烧室的种类燃烧室燃烧室 当活塞位于上止点时，活塞顶面以上、气缸盖底面以下所形成的空间称为燃烧室。在汽油机气缸盖底面通常铸有形状各异的凹坑，习惯上称这些凹坑为燃烧室。一、燃烧室的设计要求一、燃烧室的设计要求（1）燃烧室的含义）燃烧室的含义（2）现代汽油发动机燃烧室的设计要求）现代汽油发动机燃烧室的设计要求容积效率要高；容积效率要高；空气与汽油

13、的混合效果要良好；空气与汽油的混合效果要良好；不易产生爆震现象；不易产生爆震现象；有害气体产生量应少。有害气体产生量应少。二、燃烧室的种类二、燃烧室的种类1.盆形燃烧室盆形燃烧室2.楔形燃烧室楔形燃烧室3.半球形燃烧室半球形燃烧室4.多气门燃烧室多气门燃烧室1.盆形燃烧室盆形燃烧室进、排气门成一线排列，进、排气门成一线排列，垂直安装在汽缸盖上，垂直安装在汽缸盖上，气门结构简单，混合气气门结构简单，混合气体压缩时涡流强；但由体压缩时涡流强；但由于进、排气门锥面积大，于进、排气门锥面积大，进、排气门弯曲弧度大，进、排气门弯曲弧度大，所以容积效率低。所以容积效率低。2.楔形燃烧室楔形燃烧室结构比较紧

14、凑，气结构比较紧凑，气门相对气缸轴线倾门相对气缸轴线倾斜，进气道比较平斜，进气道比较平直，进气阻力小。直，进气阻力小。压缩行程终了时能压缩行程终了时能产生挤气涡流产生挤气涡流 。燃。燃烧室表面积大，故烧室表面积大，故热损失较多。热损失较多。3.半球形燃烧室半球形燃烧室半球形燃烧室，结半球形燃烧室，结构最紧凑，燃烧室构最紧凑，燃烧室表面积与其容积之表面积与其容积之比比(面容比面容比)最小。进最小。进排气门呈两列倾斜排气门呈两列倾斜布置，气门直径较布置，气门直径较大，气道较平直。大，气道较平直。火焰传播距离较短，火焰传播距离较短，不能产生挤气涡流。不能产生挤气涡流。 4.多气门燃烧室多气门燃烧室多

15、球形燃烧室多球形燃烧室是由两个以上是由两个以上半球形凹坑组半球形凹坑组成的，其结构成的，其结构紧凑，面容比紧凑，面容比小，火焰传播小，火焰传播距离短，气门距离短，气门直径较大，气直径较大，气道比较平直，道比较平直，且能产生挤气且能产生挤气涡流涡流 柴油机的分隔式燃烧室柴油机的分隔式燃烧室 1）涡流室燃烧室，其主、副）涡流室燃烧室，其主、副燃烧室之间的连接通道与副燃烧室之间的连接通道与副燃烧室切向连接，在压缩行燃烧室切向连接，在压缩行程中，空气从主燃烧室经连程中，空气从主燃烧室经连接通道进入副燃烧室，在其接通道进入副燃烧室，在其中形成强烈的有组织的压缩中形成强烈的有组织的压缩涡流，因此称副燃烧室

16、为涡涡流，因此称副燃烧室为涡流室。燃油顺气流方向喷射流室。燃油顺气流方向喷射 柴油机的分隔式燃烧室柴油机的分隔式燃烧室2)预燃室燃烧室，其主、副燃烧预燃室燃烧室，其主、副燃烧室之间的连接通道不与副燃烧室之间的连接通道不与副燃烧室切向连接，且截面积较小。室切向连接，且截面积较小。在压缩行程中，空气在副燃烧在压缩行程中，空气在副燃烧室内形成强烈的无组织的紊流。室内形成强烈的无组织的紊流。燃油迎着气流方向喷射，并在燃油迎着气流方向喷射，并在副燃烧室顶部预先发火燃烧，副燃烧室顶部预先发火燃烧，故称副燃烧室为预燃室故称副燃烧室为预燃室 2.2.4 汽缸体汽缸体一、汽缸体的结构一、汽缸体的结构二、水冷式与

17、风冷式汽缸体二、水冷式与风冷式汽缸体一、汽缸体的结构一、汽缸体的结构（1）汽缸体为发动机的主要骨架，是由汽）汽缸体为发动机的主要骨架，是由汽缸部分与曲轴箱部分合制而成。缸部分与曲轴箱部分合制而成。（2）现代发动机汽缸体大多以铝合金压铸）现代发动机汽缸体大多以铝合金压铸而成。而成。 汽缸体的结构汽缸体的结构 薄型化的汽缸体薄型化的汽缸体气缸排列形式气缸排列形式 二、水冷式与风冷式汽缸体二、水冷式与风冷式汽缸体（1）水冷式发动机的汽缸体，均为合铸式，）水冷式发动机的汽缸体，均为合铸式，各汽缸合铸成一体。各汽缸合铸成一体。（2）风冷式发动机的汽缸体，多以铝合金制）风冷式发动机的汽缸体，多以铝合金制成

18、，且采用分铸式。成，且采用分铸式。 水冷式与风冷式汽缸体水冷式与风冷式汽缸体机体的形式机体的形式按曲轴箱结构形式的按曲轴箱结构形式的不同机体有平底式、不同机体有平底式、龙门式和隧道式龙门式和隧道式3种种 。平底式机体的底平面平底式机体的底平面与曲轴轴线齐平。这与曲轴轴线齐平。这种机体高度小、质量种机体高度小、质量轻、加工方便。但与轻、加工方便。但与另外两种机体相比刚另外两种机体相比刚度较差。度较差。 机体的形式机体的形式龙门式机体是指底平面下龙门式机体是指底平面下沉到曲轴轴线以下的机沉到曲轴轴线以下的机体机体底平面到曲轴轴体机体底平面到曲轴轴线的距离称作龙门高度。线的距离称作龙门高度。龙门式机

19、体由于高度增龙门式机体由于高度增加，其弯曲刚度和扭转加，其弯曲刚度和扭转刚度均比平底式机体有刚度均比平底式机体有显著提高。机体底平面显著提高。机体底平面与油底壳之间的密封也与油底壳之间的密封也比较简单比较简单 机体的形式机体的形式隧道式机体是指主轴承孔隧道式机体是指主轴承孔不剖分的机体结构。这不剖分的机体结构。这种机体配以窄型滚动轴种机体配以窄型滚动轴承可以缩短机体长度。承可以缩短机体长度。隧道式机体的刚度大，隧道式机体的刚度大，主轴承孔的同轴度好，主轴承孔的同轴度好，但是由于大直径滚动轴但是由于大直径滚动轴承的圆周速度不能很大，承的圆周速度不能很大，而且滚动轴承价格较贵，而且滚动轴承价格较贵

20、，因此限制了隧道式机体因此限制了隧道式机体在高速发动机上的应用。在高速发动机上的应用。2.2.5 汽缸套汽缸套一、概述一、概述二、干式与湿式汽缸套二、干式与湿式汽缸套一、概述一、概述（1）汽缸体中汽缸的要求。）汽缸体中汽缸的要求。（2）通常在汽缸中另镶入表面镀耐磨金属的）通常在汽缸中另镶入表面镀耐磨金属的汽缸套，磨损后可更换汽缸套。汽缸套，磨损后可更换汽缸套。二、干式与湿式汽缸套二、干式与湿式汽缸套1.干式汽缸套干式汽缸套2.湿式汽缸套湿式汽缸套 干式与湿式汽缸套干式与湿式汽缸套干气缸套式机体干气缸套式机体 干气缸套式机体是在一般灰铸铁机体的气缸套座孔内压入或装入干式气缸套式气缸套不与冷却液接

21、触。干式气缸套的外圆表面和气缸套座孔内表面均须精加工，以保证必要的形位精度和便于拆装。湿气缸套式机体湿气缸套式机体 湿气缸套式机体，其气缸套外壁与冷却液直接接触。用合金铸铁制造的湿湿气缸套式机体，其气缸套外壁与冷却液直接接触。用合金铸铁制造的湿式气缸套的壁厚一般为式气缸套的壁厚一般为58mm。湿式气缸套下部用。湿式气缸套下部用13道耐热耐油道耐热耐油的橡胶密封圈进行密封，防止冷却液泄漏。湿式气缸套上部的密封是的橡胶密封圈进行密封，防止冷却液泄漏。湿式气缸套上部的密封是利用气缸套装入机体后，气缸套顶面高出机体顶面利用气缸套装入机体后，气缸套顶面高出机体顶面0.050.15mm 2.2.6 油底壳

22、油底壳（1）油底壳的结构）油底壳的结构（2）两段式油底壳）两段式油底壳油底壳的主要功用是储存机油和封闭机体或曲轴箱。油底壳用薄钢板冲压或用铝铸制而成。油底壳内设有挡板，用以减轻汽车颠簸时油面的震荡。此外，为了保证汽车倾斜时机油泵能正常吸油，通常将油底壳局部做得较深。油底壳底部设放油螺塞。有的放油螺塞带磁性，可以吸引机油中的铁屑。 油底壳的结构油底壳的结构 两段式油底壳的结构两段式油底壳的结构2.3 活塞连杆组活塞连杆组2.3.1 活塞与活塞销活塞与活塞销2.3.2 活塞环活塞环2.3.3 连杆总成连杆总成 活塞连杆组构成活塞连杆组构成2.3.1 活塞与活塞销活塞与活塞销一、概述一、概述二、活塞

23、的种类二、活塞的种类三、活塞销三、活塞销一、概述一、概述（1）活塞在汽缸中做往复运动。）活塞在汽缸中做往复运动。（2）活塞的冲击面。）活塞的冲击面。作用作用:活塞的主要功用是承受燃烧气体压力，活塞的主要功用是承受燃烧气体压力，并将此力通过活塞销传给连杆以推动曲轴旋并将此力通过活塞销传给连杆以推动曲轴旋转。此外活塞顶部与气缸盖、气缸壁共同组转。此外活塞顶部与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室成燃烧室 活塞是发动机中工作条件最严酷的零件。活塞是发动机中工作条件最严酷的零件。作用在活塞上的有气体力和往复惯性作用在活塞上的有气体力和往复惯性力。活塞顶与高温燃气直接接触，使力。活塞顶与高温燃气直接接触，使活塞

24、顶的温度很高。活塞在侧压力的活塞顶的温度很高。活塞在侧压力的作用下沿气缸壁面高速滑动，由于润作用下沿气缸壁面高速滑动，由于润滑条件差，因此摩擦损失大，磨损严滑条件差，因此摩擦损失大，磨损严重。重。 活塞材料活塞材料 现代汽车发动机不论是汽油机还现代汽车发动机不论是汽油机还是柴油机广泛采用铝合金活塞，是柴油机广泛采用铝合金活塞，只在极少数汽车发动机上采用只在极少数汽车发动机上采用铸铁或耐热钢活塞铸铁或耐热钢活塞 活塞在汽缸中的位置活塞在汽缸中的位置 活塞各部位的名称活塞各部位的名称活塞构造活塞构造 活塞可视为由顶部、头部和裙部等活塞可视为由顶部、头部和裙部等3部分构成。部分构成。 活塞顶部活塞顶

25、部 汽油机活塞顶部的形状与燃烧室形状和压缩比大小汽油机活塞顶部的形状与燃烧室形状和压缩比大小有关。大多数汽油机采用平顶活塞，其优点是受有关。大多数汽油机采用平顶活塞，其优点是受热面积小，加工简单。采用凹顶活塞，可以通过热面积小，加工简单。采用凹顶活塞，可以通过改变活塞顶上凹坑的尺寸来调节发动机的压缩比。改变活塞顶上凹坑的尺寸来调节发动机的压缩比。 活塞头部活塞头部 由活塞顶至油环槽下端面之间的部分称由活塞顶至油环槽下端面之间的部分称为活塞头部。在活塞头部加工有用来为活塞头部。在活塞头部加工有用来安装气环和油环的气环槽和油环槽。安装气环和油环的气环槽和油环槽。在油环槽底部还加工有回油孔或横向在油

26、环槽底部还加工有回油孔或横向切槽，油环从气缸壁上刮下来的多余切槽，油环从气缸壁上刮下来的多余机油，经回油孔或横向切槽流回油底机油，经回油孔或横向切槽流回油底壳。壳。 活塞裙部活塞裙部 活塞头部以下的部分为活塞裙部。裙部的形状应该活塞头部以下的部分为活塞裙部。裙部的形状应该保证活塞在气缸内得到良好的导向，气缸与活塞保证活塞在气缸内得到良好的导向，气缸与活塞之间在任何工况下都应保持均匀的、适宜的间隙。之间在任何工况下都应保持均匀的、适宜的间隙。间隙过大，活塞敲缸；间隙过小，活塞可能被气间隙过大，活塞敲缸；间隙过小，活塞可能被气缸卡住。此外，裙部应有足够的实际承压面积，缸卡住。此外，裙部应有足够的实

27、际承压面积，以承受侧向力。活塞裙部承受膨胀侧向力的一面以承受侧向力。活塞裙部承受膨胀侧向力的一面称主推力面，承受压缩侧向力的一面称次推力面。称主推力面，承受压缩侧向力的一面称次推力面。 压缩冲击面与动力冲击面压缩冲击面与动力冲击面动画演示动画演示二、活塞的种类二、活塞的种类1.按照活塞断面形状分类按照活塞断面形状分类2.按照活塞顶部形状分类按照活塞顶部形状分类3.按照活塞裙部形状分类按照活塞裙部形状分类4.特殊结构的活塞特殊结构的活塞1.按照活塞断面形状分类按照活塞断面形状分类l正圆活塞：其材质多采用铸铁或合金钢，制正圆活塞：其材质多采用铸铁或合金钢，制成正圆筒形，现已不采用。成正圆筒形，现已

28、不采用。l椭圆活塞：其材质多采用铝合金，且活塞的椭圆活塞：其材质多采用铝合金，且活塞的裙部加工成椭圆形。裙部加工成椭圆形。 椭圆活塞的结构椭圆活塞的结构 椭圆活塞与汽缸壁的接触情形椭圆活塞与汽缸壁的接触情形2.按照活塞顶部形状分类按照活塞顶部形状分类l平顶式平顶式l凸顶式凸顶式l凹顶式凹顶式l特殊顶式特殊顶式各种活塞顶部的形状各种活塞顶部的形状3.按照活塞裙部形状分类按照活塞裙部形状分类l实裙式实裙式l裂裙式裂裙式l拖鞋式拖鞋式 实裙式活塞实裙式活塞 裂裙式活塞裂裙式活塞 拖鞋式活塞：拖鞋式活塞：质量轻，质量轻，比全裙式活塞轻比全裙式活塞轻1010，适应高速发动机，适应高速发动机减小往复惯性力

29、的需要。减小往复惯性力的需要。裙部弹性好，可以减裙部弹性好，可以减小活塞与气缸的配合间小活塞与气缸的配合间隙。隙。能够避免与曲轴平衡能够避免与曲轴平衡重发生运动干涉。重发生运动干涉。 4.特殊结构的活塞特殊结构的活塞l恒范钢片活塞恒范钢片活塞l偏位活塞偏位活塞 恒范钢片活塞恒范钢片活塞 偏位活塞偏位活塞三、活塞销三、活塞销1.概述概述2.活塞销的固定方式活塞销的固定方式1.概述概述l活塞销活塞销(Piston Pin)连接活塞及连杆小头，承连接活塞及连杆小头，承受很大的冲击负荷，因此必须强度大；且活受很大的冲击负荷，因此必须强度大；且活塞销随活塞运动，故必须质量轻，以减少惯塞销随活塞运动，故必

30、须质量轻，以减少惯性及提高运动速度。因此通常使用铬钼或镍性及提高运动速度。因此通常使用铬钼或镍铬合金钢管制成；表面淬硬磨光，以增加耐铬合金钢管制成；表面淬硬磨光，以增加耐磨性。磨性。2.活塞销的固定方式活塞销的固定方式l固定式固定式l半浮式半浮式l全浮式全浮式 活塞销的固定方式活塞销的固定方式2.3.2 活塞环活塞环一、概述一、概述二、活塞环的表面处理二、活塞环的表面处理三、气环的种类三、气环的种类四、油环的种类四、油环的种类五、衬环五、衬环六、活塞环的作用六、活塞环的作用一、概述（1）活塞环(Piston Ring)为铸铁制的圆环，安装在活塞环槽中。（2）活塞环特点。（3）气环、油环。 装在

31、活塞环槽中的活塞环装在活塞环槽中的活塞环气环的主要功用是密封和传热。保证气环的主要功用是密封和传热。保证活塞与气缸壁间的密封，防止气缸活塞与气缸壁间的密封，防止气缸内的可燃混合气和高温燃气漏入曲内的可燃混合气和高温燃气漏入曲轴箱，并将活塞顶部接受的热传给轴箱，并将活塞顶部接受的热传给气缸壁，避免活塞过热。气缸壁，避免活塞过热。 油环的主要功用是刮除飞溅到气油环的主要功用是刮除飞溅到气缸壁上的多余的机油，并在气缸壁上的多余的机油，并在气缸壁上涂布一层均匀的油膜。缸壁上涂布一层均匀的油膜。 二、活塞环的表面处理二、活塞环的表面处理（1）镀硬金属）镀硬金属（2）镀软金属）镀软金属据活塞环的功用及工作

32、条件，制造活塞环的材料应具有良好的耐据活塞环的功用及工作条件，制造活塞环的材料应具有良好的耐磨性、导热性、耐热性、冲击韧性、弹性和足够的机械强度。磨性、导热性、耐热性、冲击韧性、弹性和足够的机械强度。目前广泛应用的活塞环材料有优质灰铸铁、球墨铸铁、合金铸目前广泛应用的活塞环材料有优质灰铸铁、球墨铸铁、合金铸铁和钢带等。第一道活塞环外圆面通常进行镀铬或喷钼处理。铁和钢带等。第一道活塞环外圆面通常进行镀铬或喷钼处理。多孔性铬层硬度高，并能储存少量机油，可以改善润滑减轻磨多孔性铬层硬度高，并能储存少量机油，可以改善润滑减轻磨损。钼的熔点高，也具有多孔性，因此喷钼同样可以提高活塞损。钼的熔点高，也具有

33、多孔性，因此喷钼同样可以提高活塞环的耐磨性。环的耐磨性。 三、气环的种类三、气环的种类1.以开口形状分以开口形状分2.以断面形状分以断面形状分1.以开口形状分以开口形状分 气环的开口形状气环的开口形状2.以断面形状分以断面形状分 气环的断面形状气环的断面形状四、油环的种类四、油环的种类1.整体式整体式2.组合式组合式1.整体式整体式 整体式油环的断面形状整体式油环的断面形状2.组合式组合式 组合式油环组合式油环五、衬环五、衬环l衬环又称衬簧，通常装在油环或第二道气环衬环又称衬簧，通常装在油环或第二道气环之内，以增加环的张力。之内，以增加环的张力。 衬环的结构及作用衬环的结构及作用六、活塞环的作

34、用六、活塞环的作用1.矩形环矩形环2.锥形环锥形环3.内斜边式扭曲环内斜边式扭曲环4.油环的主要作用油环的主要作用1.矩形环矩形环l表面经常与汽缸壁全部接触，以本身的张力表面经常与汽缸壁全部接触，以本身的张力使环压紧在汽缸壁上。使环压紧在汽缸壁上。矩形环的泵油作用矩形环的泵油作用 矩形环的作用矩形环的作用2.锥形环锥形环l环的尖端，与汽缸壁成为线接触，因此容易环的尖端，与汽缸壁成为线接触，因此容易磨合，大多用在第二道气环。磨合，大多用在第二道气环。 锥形环的作用锥形环的作用3.内斜边式扭曲环内斜边式扭曲环l在做功行程时，加上燃烧气体的压力，其作用在做功行程时，加上燃烧气体的压力，其作用与矩形环

35、相同。与矩形环相同。l当进气行程无燃烧气体加压时，变成线接触，当进气行程无燃烧气体加压时，变成线接触，即可将机油刮下，且机油不会从环的底面进入即可将机油刮下，且机油不会从环的底面进入燃烧室。燃烧室。 内斜边式扭曲环的作用内斜边式扭曲环的作用4.油环的主要作用油环的主要作用l控制汽缸壁的油膜厚度，油环能将多余的机控制汽缸壁的油膜厚度，油环能将多余的机油刮走，刮掉的机油会从油环的中央槽孔，油刮走，刮掉的机油会从油环的中央槽孔，再经活塞油环环槽的油孔流回油底壳。再经活塞油环环槽的油孔流回油底壳。 油环的作用油环的作用2.3.3 连杆总成连杆总成一、概述一、概述二、连杆的种类二、连杆的种类三、连杆轴承

36、三、连杆轴承四、连杆轴承片的配合四、连杆轴承片的配合一、概述一、概述（1）连杆总成由连杆、连杆轴承及连杆轴承盖等）连杆总成由连杆、连杆轴承及连杆轴承盖等组成。组成。（2）连杆必须重量轻，以减少惯性损失；且因承）连杆必须重量轻，以减少惯性损失；且因承受巨大的冲击力，故必须强度大，不易变形。受巨大的冲击力，故必须强度大，不易变形。（3）连杆通常使用碳钢、镍铬钢或铬钼钢等锻造）连杆通常使用碳钢、镍铬钢或铬钼钢等锻造成形。成形。连杆总成的结构连杆总成的结构 连杆的断面形状连杆的断面形状连杆组材料连杆组材料连杆体和连杆盖由优质中碳钢或连杆体和连杆盖由优质中碳钢或中碳合金钢，如中碳合金钢，如45、40Cr

37、、42CrMo或或40MnB等模锻或辊等模锻或辊锻而成。锻而成。连杆由小头、杆身和大头构成。连杆小头连杆小头小头的结构形状取决于活塞销的小头的结构形状取决于活塞销的尺寸及其与连杆小头的连接方尺寸及其与连杆小头的连接方式式 连杆杆身连杆杆身杆身断面为工字形，刚度大、质杆身断面为工字形，刚度大、质量轻、适于模锻。量轻、适于模锻。连杆大头连杆大头 连杆大头除应具有足够的刚度外，还应连杆大头除应具有足够的刚度外，还应外形尺寸小，质量轻，拆卸发动机时外形尺寸小，质量轻，拆卸发动机时能从气缸上端取出能从气缸上端取出 二、连杆的种类二、连杆的种类1.分离式分离式2.整体式整体式1.分离式分离式l在连杆大头轴

38、承盖上有定位销，在组合连杆在连杆大头轴承盖上有定位销，在组合连杆总成时作定位用；同时在连杆大头的一侧有总成时作定位用；同时在连杆大头的一侧有对正记号，以免在组合时，装错连杆大头轴对正记号，以免在组合时，装错连杆大头轴承盖的方向。承盖的方向。 连杆大头轴承盖上的定位销与对正记号连杆大头轴承盖上的定位销与对正记号2.整体式整体式l整体式连杆不能分解，多用于二冲程汽油发整体式连杆不能分解，多用于二冲程汽油发动机或小型发动机上，连杆的大、小头均使动机或小型发动机上，连杆的大、小头均使用滚柱轴承，以减少摩擦。用滚柱轴承，以减少摩擦。 整体式连杆整体式连杆三、连杆轴承三、连杆轴承1.连杆小头轴承连杆小头轴

39、承2.连杆大头轴承连杆大头轴承1.连杆小头轴承连杆小头轴承l四冲程发动机的连杆小头轴承是以青铜或磷四冲程发动机的连杆小头轴承是以青铜或磷青铜为材料制成，俗称铜套；二冲程发动机青铜为材料制成，俗称铜套；二冲程发动机则通常是采用滚柱轴承。则通常是采用滚柱轴承。2.连杆大头轴承连杆大头轴承l一般连杆大头轴一般连杆大头轴承，都是精密镶承，都是精密镶入式轴承，以软入式轴承，以软钢为背，内衬以钢为背，内衬以轴承合金。轴承合金。 连杆轴承片的结构连杆轴承片的结构四、连杆轴承片的配合四、连杆轴承片的配合1.挤压高度挤压高度2.外张现象外张现象1.挤压高度挤压高度 轴承片的挤压高度轴承片的挤压高度2.外张现象外

40、张现象 轴承片的外张现象轴承片的外张现象2.4 曲轴飞轮组曲轴飞轮组2.4.1 曲轴总成曲轴总成2.4.2 曲轴皮带轮与飞轮曲轴皮带轮与飞轮2.4.1 曲轴总成曲轴总成一、概述一、概述二、曲轴的构造二、曲轴的构造三、曲轴的形状及点火顺序三、曲轴的形状及点火顺序四、曲轴主轴承四、曲轴主轴承五、动力重叠五、动力重叠一、概述一、概述（1）曲轴将活塞的往复运动，经连杆转变为旋转运）曲轴将活塞的往复运动，经连杆转变为旋转运动，且利用飞轮的惯性，将动力供给活塞做进气、动，且利用飞轮的惯性，将动力供给活塞做进气、压缩、排气等工作，并将各缸做功行程产生的动压缩、排气等工作，并将各缸做功行程产生的动力，经过飞轮

41、向外输出。力，经过飞轮向外输出。（2）曲轴总成是由主轴颈、连杆轴颈或称曲柄销）曲轴总成是由主轴颈、连杆轴颈或称曲柄销 、曲柄臂、平衡重或称曲轴配重、主轴承盖、主轴曲柄臂、平衡重或称曲轴配重、主轴承盖、主轴承片及止推片等组成。承片及止推片等组成。 曲轴各部名称曲轴各部名称二、曲轴的构造二、曲轴的构造（1）主轴颈及连杆轴颈部分，在车光后经表面硬化）主轴颈及连杆轴颈部分，在车光后经表面硬化处理，再磨光后以作为摩擦面。处理，再磨光后以作为摩擦面。（2）曲轴在各接角部分均制成圆弧形，以免因应力）曲轴在各接角部分均制成圆弧形，以免因应力集中而断裂。集中而断裂。（3）曲轴各轴颈及轴销之间均钻有油道。）曲轴各

42、轴颈及轴销之间均钻有油道。（4）曲轴以极高速运转，如果有局部质量不平均，）曲轴以极高速运转，如果有局部质量不平均，将产生严重震动。将产生严重震动。（5）二冲程汽油发动机所使用的曲轴为可分解式。）二冲程汽油发动机所使用的曲轴为可分解式。 曲轴各接角部分的圆弧加工曲轴各接角部分的圆弧加工 曲轴内的油道曲轴内的油道 曲轴的平衡配重曲轴的平衡配重 可分解式曲轴可分解式曲轴三、曲轴的形状及点火顺序三、曲轴的形状及点火顺序1.二缸发动机二缸发动机(点火间隔为点火间隔为720/2=360)2.三缸发动机三缸发动机(点火间隔为点火间隔为720/3=240)3.四缸发动机四缸发动机(点火间隔为点火间隔为720/4=180)4.五缸发动机五缸发动机(点火间隔为点火间隔为720/5=144)5.六缸发动机六缸发动机(点火间隔为点火间隔为720/6=120)6.八缸发动机八缸发动机(点火间隔为点火间隔为720/