曲柄连杆机构汇总课件

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本课件用于汽车专业教学11/8/2022第二章曲柄连杆机构§2.1概述本课件用于汽车专业1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、组成及其缸盖螺栓拆卸注意事项，气缸垫的功用、要求、构造及安装方向，油底壳构造及密封，汽油机燃烧室的常见类型及其特点，气缸与气缸套的工作条件、型式。

4、掌握活塞连杆组及其各零部件结构特点，气环密封原理，油环泵油原理。5、掌握曲轴的功用和型式及结构特点。6、了解四、六缸发动机曲拐布置形式。7、掌握发动机工作循环表的绘制方法并学会运用工作循环表。重点与难点1、机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组的结构特点。2、气环的密封原理、泵油现象，扭曲环的特点，活塞环的安装方向及位置。3、四、六缸发动机工作循环表的绘制。

教学目的与要求2§2.1概述作用：组成：工作条件：受力：把混合气爆发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。机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组。高温、高压、高速、化学腐蚀。气体作用力、运动质量惯性力、离心力、摩擦力等。§2.1概述作用：把混合气爆发作用3曲柄连杆机构的组成

曲柄连杆机构的组成4第02章曲柄连杆机构汇总课件5活塞连杆组和曲轴飞轮组活塞连杆组和曲轴飞轮组6曲柄连杆机构组成情况图示版权所有：太原大学巩利平曲柄连杆机构组成情况图示版权所有：太原大学7第02章曲柄连杆机构汇总课件8工作情况演示工作情况演示9一、气体作用力（FP）FP对发动机的影响：（1）产生翻倒力矩（FP2）（2）产生有效扭矩（FS）结论：（1）发动机上下振动并非气体压力所致（2）活塞左侧所受侧压力（作功冲程侧压力）大于右侧所受侧压力（压缩冲程侧压力）作功冲程压缩冲程一、气体作用力（FP）FP对发动机的影响：作功冲10二、往复惯性力与离心力往复运动（活塞、连杆小头）惯性力旋转运动（曲柄、连杆大头）离心力1.往复惯性力：0max0

前半行程后半行程（惯性力向上）（惯性力向下）活塞上止点下止点当活塞从下止点向上止点运动时，正好相反。二、往复惯性力与离心力往复运动（活塞、连杆小头）112.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。上止点下止点（顺时针旋转）惯性力FJ离心力FC结论：离心力在垂直方向上的分力总是和往复惯性力方向一致的，它们加剧了发动机的上下振动。前半行程后半行程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123.摩擦力：摩擦力是任何一对相互压紧并作相对运动的零件（摩擦副）表面之间必定存在的，摩擦力大小取决于摩擦表面的正压力和摩擦系数。摩擦的三种情况：润滑摩擦、干摩擦、边界摩擦。上述各种力作用在曲柄连杆机构的各有关零件上，使它们受到不同形式的载荷。为了保证工作可靠，减少磨损，在结构上必须采取相应措施。回目录3.摩擦力：摩擦力是任何一对相互压紧并上述各种力作用在曲柄连13曲轴箱气缸体气缸垫气缸盖气缸油道和水道油底壳§2.2机体组

气缸体、曲轴箱气缸盖、气缸垫油底壳曲轴箱气缸体气缸垫气缸盖气缸油道和水道油底壳§2.2机14机体组图示机体组图示15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16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。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17一汽奥迪100汽车发动机气缸体一汽奥迪100汽车发动机气缸体18第02章曲柄连杆机构汇总课件19发动机号发动机号20缸体基本参数缸径正时皮带侧缸距缸体高度1号2号3号4号缸体基本参数缸径正时皮带侧缸距缸体高度1号2号3号4号21缸序每个气缸都有号码

直列4缸发动机，1号汽缸离变速箱最远，其它号码依次分配。4号5号6号1号2号3号V6发动机，1号汽缸离变速箱最远，同一组的两个气缸依次被指定为2号汽缸和3号气缸。另一组的气缸按照气缸与正时皮带之间的距离远近依次被指定为4号、5号和6号汽缸。正时皮带侧缸序每个气缸都有号码4号5号6号1号2号3号V6发动机，122水冷和风冷发动机水冷和风冷发动机23水冷式发动机水套1-气缸2-水套3-气缸盖4-燃烧室5-气缸垫水冷式发动机水套24风冷式发动机的散热片1-气缸体2-气缸盖3-散热片风冷式发动机的散热片25气缸体、曲轴箱水冷发动机的气缸体和曲轴箱是一体的。气缸体结构形式气缸布置形式对气缸体的要求

到气缸盖气缸体、曲轴箱到气缸盖26气缸体结构形式：一般式、龙门式、隧道式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。

气缸体结构形式：一般式、龙门式、隧道式油底壳安装平面和曲轴旋27一般式也称作平分式一般式也称作平分式28第02章曲柄连杆机构汇总课件29曲轴箱曲轴箱30三种气缸体结构形式的比较三种气缸体结构形式的比较31缸体概念之短裙式与长裙式“裙深”是指从曲轴中心至缸体底部的距离。因此，该距离相对较小的缸体称为短裙式缸体；那些裙部较长、并且形成了一个完整的曲轴罩的缸体称为长裙式缸体。短裙式长裙式缸体概念之短裙式与长裙式“裙深”是指从曲轴中心至缸体底部的距32开顶式缸体冷却效率高重量轻闭顶式缸体刚性好缸体概念之开顶式与闭顶式开顶式缸体闭顶式缸体缸体概念之开顶式与闭顶式33发动机机油滤清器发动机机油压力开关爆震传感器机油泵平衡轴曲轴油底壳等装配在缸体上的发动机部件装配在缸体上的发动机部件34气缸布置形式气缸布置形式35第02章曲柄连杆机构汇总课件36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，减轻了发动机的重量；形状复杂，加工困难。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37高度小，总体布置方便。对置式发动机高度小，总体布置方便。对置式发动机38奥迪A8W12发动机奥迪A8W12发动机39第02章曲柄连杆机构汇总课件40第02章曲柄连杆机构汇总课件41福特L4直列发动机福特L4直列发动机42凌志V8发动机凌志V8发动机43第02章曲柄连杆机构汇总课件44第02章曲柄连杆机构汇总课件45对置式四缸发动机对置式四缸发动机46对气缸体的要求气缸体气缸工作表面与高温、高压的燃气接触（要求耐高温、耐腐蚀），且活塞在其中作高速往复运动（要求耐磨），这就对气缸的材料（优质合金铸铁、合金铝、灰铸铁）、加工精度（镗、磨、激光处理）、结构（水套、气缸套）等方面提出了很高的要求。对气缸体的要求气缸体气缸工作表面与高温、高压的燃47第02章曲柄连杆机构汇总课件481～3mm5～9mm0.05～0.15mm1～3mm5～9mm0.05～0.15mm49干式及湿式气缸套干式及湿式气缸套50缸套缸套气缸体冷却液干式气缸套湿式气缸套缸套缸套气缸体冷却液干式气缸套湿式气缸套51二、气缸盖与气缸衬垫（气缸垫）二、气缸盖与气缸衬垫（气缸垫）52气缸垫气缸垫53桑塔纳轿车发动机气缸盖与气缸垫1-气缸盖2-气缸垫3-机油反射罩4-气缸盖罩5-压条6-气门罩垫7-加机油盖桑塔纳轿车发动机气缸盖与气缸垫1-气缸盖2-气缸垫3-机54（一）气缸盖作用：封闭气缸上部，并和活塞顶部以及气缸（套）壁一起形成燃烧室。组成：水套，进、排气门座，气门导管孔，进排气通道，火花塞座孔，喷油器座孔等。材料：灰铸铁、合金铸铁、铝合金。结构形式：单体气缸盖、块状气缸盖、整体气缸盖。汽油机燃烧室形状：楔形、盆形、球形。（一）气缸盖55汽油机燃烧室形状楔形盆形球形汽油机燃烧室形状楔形盆形球56第02章曲柄连杆机构汇总课件57说出下列燃烧室形状:说出下列燃烧室形状:58第02章曲柄连杆机构汇总课件59此外，汽油机燃烧室形状还有:扁球形多气门篷形此外，汽油机燃烧室形状还有:扁球形多气门篷形60燃烧室的布置燃烧室的形状对未燃炭氢化合物的产生有很大影响。火花塞的位置对火焰的传播距离有很大影响，短的火焰传播距离可以减少早燃的趋势，便于采用高的压缩比设计。四气门技术使燃烧室更紧凑，火焰传播距离更短，气体流动更畅通。燃烧室的布置燃烧室的形状对未燃炭氢化合物的产生有很大影响。61工作条件：高温、高压、腐蚀、沾油、沾水。要求：耐高温，耐高压，耐腐蚀。安装注意事项：卷边的一面朝向易修整的接触面或硬平面。拧紧缸盖时应注意：从中央对称向四周扩展，且分几次进行；最后按规定力矩拧紧。另外还应注意，拆气缸盖时应该待发动机冷却后按相反顺序进行。（二）气缸垫（二）气缸垫62缸盖拆卸注意事项铝合金缸盖重量轻，但铝热膨胀系数比较大，且比较软，因此，建议冷却液温度降到38C以下后，再拆下缸盖，避免发动机的变形。在松开和拧紧任何用于精加工和精确配合的螺栓时，一定要遵循维修手册中规定的顺序，以确保缸盖螺栓尽可能均匀地松动，防止出现变形。从发动机上卸下缸盖后，不应当将其面向下放置，这样会损坏缸盖表面和仍由凸轮轴打开的气门。维修保养信息缸盖拆卸注意事项铝合金缸盖重量轻，但铝热膨胀系数比较大，且比63缸盖的安装顺序与拆卸相反。但一定要使用新的缸盖密封垫。而且，所有工作区域都要保持清洁、无污物，因为沾上任何污物都可能导致缸盖泄漏。必须小心拧紧缸盖螺栓。注意，在维修手册中说明了拧紧的顺序和步骤，以便拧紧螺栓时尽可能均匀地受力，

同样，装配发动机时也要尽可能地保持平直。紧固精密接合的螺栓时,要按照对角线的方式分几步完成。维修保养信息缸盖安装注意事项缸盖的安装顺序与拆卸相反。但一定要使用新的缸盖密封垫。而且，64由薄钢板冲压而成或采用铝合金铸造。主要作用是存储机油、封闭上曲轴箱。放机油时，最好趁发动机热的时候放。（三）油底壳（亦称机油盘）（三）油底壳（亦称机油盘）65三点支承：前端两点通过气缸体支撑在车架上，后端一点通过变速器壳支撑在车架上。四点支承：前端两点通过气缸体支撑在车架上，后端两点通过飞轮壳支撑在车架上。三、发动机的支撑回目录三点支承：前端两点通过气缸体支撑在车架上，后端一点通过66§2.3活塞连杆组活塞、活塞环活塞销连杆回目录§2.3活塞连杆组活塞、活塞环活塞销连杆回目录67一、活塞作用：将气缸中的气体作用力通过活塞销传给连杆，从而带动曲轴旋转。工作条件：高温、高压、腐蚀、侧向力引起的磨损。要求：质量小、热膨胀系数小、导热性好、耐磨。材料：铝合金。一、活塞68第02章曲柄连杆机构汇总课件69气环槽油环槽活塞销孔构造：顶部、头部、裙部三部分。气环槽油环槽活塞销孔构造：顶部、头部、裙部三部分。70销座方向裙部受侧压力的作用，导致活塞发生变形。工作时向里变形桶形不受压力的部分，去掉后可以减轻质量。形状：上小下大的椭圆桶形销座方向裙部受侧压力的作用，导致活塞发生变形。工作时向里变形71第02章曲柄连杆机构汇总课件72油冷活塞油冷活塞73注意：装配时应使纵槽位于作功冲程中不承受侧压力的一面，即应装在发动机从前往后看的右面。开槽活塞（汽油机）绝热槽膨胀槽圆槽注意：装配时应使纵槽位于作功冲程中不承受侧压力的一面，即应装74第02章曲柄连杆机构汇总课件75活塞顶形状活塞顶形状76第02章曲柄连杆机构汇总课件77活塞销对称布置与偏移布置活塞销对称布置与偏移布置78销座位置与活塞的换向过程销座位置与活塞的换向过程79活塞顶上的朝前标记活塞顶上的朝前标记80曲轴中心偏离气缸中心线14mm，燃烧压力峰值时活塞承受侧向力减少，摩擦力降低。膨胀冲程前半部分移动速度低，热效率提高，燃油经济性好。偏心式气缸（飞度）曲轴中心偏离气缸中心线14mm，燃烧压力峰值时活塞承受侧向力81二、活塞环活塞环分为气环和油环，气环起密封和导热作用；油环起刮油和密封作用切口二、活塞环活塞环分为气环和油环，气环起82第02章曲柄连杆机构汇总课件83第02章曲柄连杆机构汇总课件84第02章曲柄连杆机构汇总课件85端隙侧隙背隙端隙侧隙背隙86

气环的切口形状

（直角形、阶梯形、斜切口、带防转销钉槽）气环的切口形状

（直角形、阶梯形、斜切口、带防转销钉槽）87第02章曲柄连杆机构汇总课件88第02章曲柄连杆机构汇总课件89矩形环的泵油作用矩形环的泵油作用90矩形环的泵油作用演示

矩形环的泵油作用演示91油环油环92第02章曲柄连杆机构汇总课件93油环的刮油作用回油环的刮油作用回94三、活塞销作用：连接活塞和连杆小头，将活塞承受的气体作用力传给连杆。内孔形状见右图“全浮式”配合装配：热水热油先浸泡铝活塞，然后将销装入。活塞销的连接方式见下图圆柱形、组合形、两段截锥形三、活塞销作用：连接活塞和连杆小头，将活95第02章曲柄连杆机构汇总课件96第02章曲柄连杆机构汇总课件97活塞销的连接和定位活塞销的连接和定位98活塞与连杆的连接主回活塞与连杆的连接主回99四、连杆作用：将活塞承受的力传给曲轴，从而使得活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动断面形状：工字形断面组成：小头、杆身、大头类型：平切口、斜切口V型发动机的连杆布置形式：并列式、主副式、叉式四、连杆作用：将活塞承受的力传给曲轴，从而使100连杆组分解图连杆组分解图101连杆的工字形断面连杆的工字形断面102连杆的前后判别连杆的前后判别103连杆端盖与杆身的安装朝前连杆端盖与杆身的安装朝前104平切口及斜切口连杆平切口及斜切口连杆105V型发动机连杆的布置形式V型发动机连杆的布置形式106并列式主副式叉形并列式、主副式及叉形连杆并列式主副式叉形并列式、主副式及叉形连杆107连杆小端与大端的润滑连杆小端与大端的润滑108连杆轴瓦定位凸键润滑油槽减磨合金层连杆轴瓦定位凸键润滑油槽减磨合金层109回回110§2.4曲轴飞轮组曲轴起动爪扭转减振器皮带轮正时齿轮飞轮飞轮螺栓中间主轴瓦半圆键起动爪锁紧垫圈挡油片主轴承下轴瓦主轴承上轴瓦止推片齿环圆柱销1、6缸上止点记号螺母润滑脂嘴§2.4曲轴飞轮组曲轴起动爪扭转减振器皮带轮111第02章曲柄连杆机构汇总课件112桑塔纳轿车发动机曲柄连杆机构桑塔纳轿车发动机曲柄连杆机构113作用：将活塞的直线运动变为旋转运动，输出动力。一、曲轴作用：将活塞的直线运动变为旋转运动，输出动力。一、曲114说明：曲轴主轴颈上如果只有一个油道孔的，那么对应的两片大瓦上均有润滑油槽和油孔；曲轴主轴颈上如果是有两个油道孔（在周向上相差180度）的，那么对应的两片大瓦上，落座在缸体上的大瓦上有润滑油槽和油孔，大瓦盖上的那片大瓦上没有润滑油槽和油孔。说明：曲轴主轴颈上如果只有一个油道孔的，那么对应的两片大瓦上115例：一片大瓦上有润滑油槽和油孔，另一片上没有例：一片大瓦上有润滑油槽和油孔，另一片上没有116油膜间隙发动机工作时，在每个轴瓦表面形成一层薄油膜，以确保顺畅、高速的转动。为了能够形成适当的油膜，有必要保持最适宜的油膜间隙(大约在0.02和0.04mm之间)。过大的油膜间隙引起噪音过小的油膜间隙引起咬粘现象油膜间隙发动机工作时，在每个轴瓦表面形成一层薄油膜，以确保顺117组成：

前端（自由端）曲柄销曲拐曲柄主轴颈

后端（功率输出端）润滑油道：主轴颈、连杆轴颈之间组成：前端（自由端）118前端轴连杆轴颈主轴颈后端轴平衡重曲拐前端轴连杆轴颈主轴颈后端轴平衡重曲拐119第02章曲柄连杆机构汇总课件120曲柄连杆机构的往复运动是发动机动力的源泉，同时也是发动机振动的罪魁祸首，顾名思义，平衡轴就是平衡发动机振动的轴。补充知识：平衡轴曲柄连杆机构的往复运动是发动机动力的源泉，同时也是发动机振动121平衡轴皮带主动皮带轮平衡轴平衡轴平衡皮带平衡轴皮带平衡轴平衡轴平衡皮带122平衡轴由曲轴驱动，和曲轴之间有严格的相位关系，其作用是为了消除发动机在工作时产生的二阶振动。关于振动的知识点：当活塞每上下运动一次，将使发动机产生一上一下两次振动，所以发动机的振动频率和发动机的转速有关。在振动理论上，常使用多个谐波振动来描述发动机的振动，其中振动频率和发动机转速相同的叫一阶振动，频率是发动机转速二倍的叫二阶振动，依此类推，还存在三阶、四阶振动。但振动频率越高，振幅就越小，二阶以上可以忽略不计。为了消除振动，采用的方法有很多，例如采用轻质的活塞减少运动件的质量，再例如提高曲轴的刚度。对于直列四缸发动机，因为其结构决定了二阶振动的必然性，所以采用装平衡轴的方法来消除振动。平衡轴简单地说是一个装有偏心重块并随曲轴同步旋转的轴，利用偏心重块所产生的反相振动力，使发动机获得良好的平衡，降低发动机的振动。平衡轴与曲轴不完全同步会增大发动机的振动，因此正确安装平衡轴很重要。在安装平衡轴时，有相应的安装标记，不按标记安装将会使发动机产生异常振动。补充知识：平衡轴平衡轴由曲轴驱动，和曲轴之间有严格的相位关系，其作用是为了消123平衡轴皮带检查平衡轴皮带与正时皮带一样，必须定期更换检查项目有裂缝和表面层脱落过度磨损缺齿有油污或冷却液污迹皮带背面橡胶硬化平衡轴皮带检查平衡轴皮带与正时皮带一样，必须定期更换124平衡轴例：丰田公司推出的Venza轿车装备的2.7L发动机采用了一种新型的双平衡轴壳体（如图），这种方式有利于提高发动机的刚性。平衡轴例：丰田公司推出的Venza轿车装备的2.7L发动机采125曲轴支承方式：全支承、非全支承在相邻的两个曲拐之间都设置一个主轴颈的曲轴，称为全支承曲轴，否则称为非全支承曲轴。曲轴支承方式：全支承、非全支承在相邻的两个曲拐之间都设置一个126全支承和非全支承曲轴的比较全支承和非全支承曲轴的比较127曲轴油道

1-主轴颈2-曲轴3-连杆轴颈4-圆角5-积污腔6-油管7-开口销8-螺塞9-油道10-挡油盘11-回油螺纹

12-后端凸缘

曲轴油道

1-主轴颈2-曲轴3-连杆轴颈4-圆角128曲轴的安装曲轴的安装129第02章曲柄连杆机构汇总课件130曲轴轴向间隙的调整曲轴轴向间隙的调整131曲轴止推轴承（组合翻边轴承）曲轴止推轴承（组合翻边轴承）132曲轴轴向间隙的调整（止推片）曲轴轴向间隙的调整（止推片）133大瓦盖止推片安装位置止推片止推片安装方向（有储油槽的一面朝外）补充说明：曲轴止推片可能有四片，也可能只有两片，如果是两片的话，这两片可能在缸体瓦片两侧，也可能在瓦盖的瓦片两侧。大瓦盖止推片安装位置止推片止推片安装方向（有储油槽的一面朝外134发火间隔角：720/气缸数发动机工作循环表的绘制：

分别以四缸机（1-2-4-3）和六缸机（1-5-3-6-2-4）为例第02章曲柄连杆机构汇总课件135第02章曲柄连杆机构汇总课件136四缸机的曲拐布置四缸机的曲拐布置137四缸机工作循环表（1-2-4-3）作功作功作功作功排气排气排气排气进气进气进气进气压缩压缩压缩压缩四缸机工作循环表（1-2-4-3）作功作功作功作功排气排气排138

139第02章曲柄连杆机构汇总课件140第02章曲柄连杆机构汇总课件141六缸发动机（1-5-3-6-2-4）工作循环表六缸发动机（1-5-3-6-2-4）工作循环表142第02章曲柄连杆机构汇总课件143补充：V型六缸发动机的工作顺序1356421-4-5-2-3-62465311-6-5-4-3-21236541-4-3-6-2-5Audi2.4，2.8L发动机做功顺序：点火线圈：614253补充：V型六缸发动机的工作顺序1356421-4-5-2-31441236541-4-2-5-3-6本田雅阁V6发动机做功顺序：点火线圈：6142531236541-4-2-5-3-6本田雅阁V6点火线圈：61145自由扭转振动

强迫扭转振动共振功率损失、曲轴扭转变形甚至扭断、正时齿轮产生冲击噪声等。临界转速：发生共振时的转速二、曲轴扭转减振器作用：消减曲轴的扭转振动。共振功率损失、曲轴扭转变形甚至扭断、正时齿轮产生冲击噪声等。146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。橡胶摩擦式扭转减振器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147曲轴扭转减振器皮带轮说明：V型发动机由于机体长度缩短使曲轴具有较大的扭转刚度，避免了发生共振的危险，因此本身就可能不装扭转减振器。曲轴扭转减振器皮带轮说明：V型发动机由于机体长度缩短使曲轴具148张紧器轮发电机轮动力转向泵轮曲轴皮带轮水泵轮空调压缩机轮了解一下曲轴的负担有多重张紧器轮发电机轮动力转向泵轮曲轴皮带轮水泵轮空调压缩机轮了解149三、飞轮

依靠惯性克服其它行程的阻力带动活塞越过上下止点，改变运动方向克服发动机的短期超载将发动机的动力传给离合器作用说明：飞轮应与曲轴一起进行动平衡试验。三、飞轮作说明：飞轮应与曲轴一起进行动平衡试验。150曲轴后端凸缘盘上的定位销变速器输入轴支撑位置曲轴后端凸缘盘上的定位销变速器输入轴支撑位置151第02章曲柄连杆机构汇总课件152

飞轮边缘部分做得厚些，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，带动曲轴旋转一缸上止点记号构造：边缘比中间宽厚，压了一圈齿环。飞轮边缘部分做得厚些，可以增大转动惯量齿圈在发动机起动时与153飞轮位置马达位置飞轮位置马达位置154第02章曲柄连杆机构汇总课件155第02章曲柄连杆机构汇总课件156第02章曲柄连杆机构汇总课件157第02章曲柄连杆机构汇总课件158第02章曲柄连杆机构汇总课件159正时齿轮上的记号正时齿轮上的记号160曲轴前端和后端的结构回目录曲轴前端和后端的结构回目录161第02章曲柄连杆机构汇总课件162第02章曲柄连杆机构汇总课件163第02章曲柄连杆机构汇总课件164课外知识之：汽车史话T型车——“世纪之车”1910年之前，汽车实际上只是一种供富人游乐消遣的单件生产的“工艺品”。1905年的春天，亨利.福特向底特律的报界宣布了一个新的计划，他打算生产一万辆廉价车，每辆不超过400美元。按照这种设想，福特在1905～1907年间设计了一款新车——T型车。1908年，T型车开始投产。1910年，为了解决广大人民群众日益增长的对T型车的需求与落后的生产方式之间的矛盾，福特开始实行T型车组装方式的变革，目的是实现流水线生产，这是汽车工业史上的第一次变革，也是福特为世界汽车工业做出的最巨大的贡献。回目录课外知识之：汽车史话T型车——“世纪之车”191165作业曲柄连杆机构的组成和功用是什么?扭曲环安装注意事项?曲轴的曲拐数取决于什么?绘制3缸发动机的工作循环表?飞轮和曲轴之间的相对位置是如何保证的?本章结束

作业曲柄连杆机构的组成和功用是什么?本章结束166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本课件用于汽车专业教学11/8/2022第二章曲柄连杆机构§2.1概述本课件用于汽车专业167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、组成及其缸盖螺栓拆卸注意事项，气缸垫的功用、要求、构造及安装方向，油底壳构造及密封，汽油机燃烧室的常见类型及其特点，气缸与气缸套的工作条件、型式。

4、掌握活塞连杆组及其各零部件结构特点，气环密封原理，油环泵油原理。5、掌握曲轴的功用和型式及结构特点。6、了解四、六缸发动机曲拐布置形式。7、掌握发动机工作循环表的绘制方法并学会运用工作循环表。重点与难点1、机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组的结构特点。2、气环的密封原理、泵油现象，扭曲环的特点，活塞环的安装方向及位置。3、四、六缸发动机工作循环表的绘制。

教学目的与要求168§2.1概述作用：组成：工作条件：受力：把混合气爆发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。机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组。高温、高压、高速、化学腐蚀。气体作用力、运动质量惯性力、离心力、摩擦力等。§2.1概述作用：把混合气爆发作用169曲柄连杆机构的组成

曲柄连杆机构的组成170第02章曲柄连杆机构汇总课件171活塞连杆组和曲轴飞轮组活塞连杆组和曲轴飞轮组172曲柄连杆机构组成情况图示版权所有：太原大学巩利平曲柄连杆机构组成情况图示版权所有：太原大学173第02章曲柄连杆机构汇总课件174工作情况演示工作情况演示175一、气体作用力（FP）FP对发动机的影响：（1）产生翻倒力矩（FP2）（2）产生有效扭矩（FS）结论：（1）发动机上下振动并非气体压力所致（2）活塞左侧所受侧压力（作功冲程侧压力）大于右侧所受侧压力（压缩冲程侧压力）作功冲程压缩冲程一、气体作用力（FP）FP对发动机的影响：作功冲176二、往复惯性力与离心力往复运动（活塞、连杆小头）惯性力旋转运动（曲柄、连杆大头）离心力1.往复惯性力：0max0

前半行程后半行程（惯性力向上）（惯性力向下）活塞上止点下止点当活塞从下止点向上止点运动时，正好相反。二、往复惯性力与离心力往复运动（活塞、连杆小头）1772.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。上止点下止点（顺时针旋转）惯性力FJ离心力FC结论：离心力在垂直方向上的分力总是和往复惯性力方向一致的，它们加剧了发动机的上下振动。前半行程后半行程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1783.摩擦力：摩擦力是任何一对相互压紧并作相对运动的零件（摩擦副）表面之间必定存在的，摩擦力大小取决于摩擦表面的正压力和摩擦系数。摩擦的三种情况：润滑摩擦、干摩擦、边界摩擦。上述各种力作用在曲柄连杆机构的各有关零件上，使它们受到不同形式的载荷。为了保证工作可靠，减少磨损，在结构上必须采取相应措施。回目录3.摩擦力：摩擦力是任何一对相互压紧并上述各种力作用在曲柄连179曲轴箱气缸体气缸垫气缸盖气缸油道和水道油底壳§2.2机体组

气缸体、曲轴箱气缸盖、气缸垫油底壳曲轴箱气缸体气缸垫气缸盖气缸油道和水道油底壳§2.2机180机体组图示机体组图示181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182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。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183一汽奥迪100汽车发动机气缸体一汽奥迪100汽车发动机气缸体184第02章曲柄连杆机构汇总课件185发动机号发动机号186缸体基本参数缸径正时皮带侧缸距缸体高度1号2号3号4号缸体基本参数缸径正时皮带侧缸距缸体高度1号2号3号4号187缸序每个气缸都有号码

直列4缸发动机，1号汽缸离变速箱最远，其它号码依次分配。4号5号6号1号2号3号V6发动机，1号汽缸离变速箱最远，同一组的两个气缸依次被指定为2号汽缸和3号气缸。另一组的气缸按照气缸与正时皮带之间的距离远近依次被指定为4号、5号和6号汽缸。正时皮带侧缸序每个气缸都有号码4号5号6号1号2号3号V6发动机，1188水冷和风冷发动机水冷和风冷发动机189水冷式发动机水套1-气缸2-水套3-气缸盖4-燃烧室5-气缸垫水冷式发动机水套190风冷式发动机的散热片1-气缸体2-气缸盖3-散热片风冷式发动机的散热片191气缸体、曲轴箱水冷发动机的气缸体和曲轴箱是一体的。气缸体结构形式气缸布置形式对气缸体的要求

到气缸盖气缸体、曲轴箱到气缸盖192气缸体结构形式：一般式、龙门式、隧道式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。

气缸体结构形式：一般式、龙门式、隧道式油底壳安装平面和曲轴旋193一般式也称作平分式一般式也称作平分式194第02章曲柄连杆机构汇总课件195曲轴箱曲轴箱196三种气缸体结构形式的比较三种气缸体结构形式的比较197缸体概念之短裙式与长裙式“裙深”是指从曲轴中心至缸体底部的距离。因此，该距离相对较小的缸体称为短裙式缸体；那些裙部较长、并且形成了一个完整的曲轴罩的缸体称为长裙式缸体。短裙式长裙式缸体概念之短裙式与长裙式“裙深”是指从曲轴中心至缸体底部的距198开顶式缸体冷却效率高重量轻闭顶式缸体刚性好缸体概念之开顶式与闭顶式开顶式缸体闭顶式缸体缸体概念之开顶式与闭顶式199发动机机油滤清器发动机机油压力开关爆震传感器机油泵平衡轴曲轴油底壳等装配在缸体上的发动机部件装配在缸体上的发动机部件200气缸布置形式气缸布置形式201第02章曲柄连杆机构汇总课件202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，减轻了发动机的重量；形状复杂，加工困难。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203高度小，总体布置方便。对置式发动机高度小，总体布置方便。对置式发动机204奥迪A8W12发动机奥迪A8W12发动机205第02章曲柄连杆机构汇总课件206第02章曲柄连杆机构汇总课件207福特L4直列发动机福特L4直列发动机208凌志V8发动机凌志V8发动机209第02章曲柄连杆机构汇总课件210第02章曲柄连杆机构汇总课件211对置式四缸发动机对置式四缸发动机212对气缸体的要求气缸体气缸工作表面与高温、高压的燃气接触（要求耐高温、耐腐蚀），且活塞在其中作高速往复运动（要求耐磨），这就对气缸的材料（优质合金铸铁、合金铝、灰铸铁）、加工精度（镗、磨、激光处理）、结构（水套、气缸套）等方面提出了很高的要求。对气缸体的要求气缸体气缸工作表面与高温、高压的燃213第02章曲柄连杆机构汇总课件2141～3mm5～9mm0.05～0.15mm1～3mm5～9mm0.05～0.15mm215干式及湿式气缸套干式及湿式气缸套216缸套缸套气缸体冷却液干式气缸套湿式气缸套缸套缸套气缸体冷却液干式气缸套湿式气缸套217二、气缸盖与气缸衬垫（气缸垫）二、气缸盖与气缸衬垫（气缸垫）218气缸垫气缸垫219桑塔纳轿车发动机气缸盖与气缸垫1-气缸盖2-气缸垫3-机油反射罩4-气缸盖罩5-压条6-气门罩垫7-加机油盖桑塔纳轿车发动机气缸盖与气缸垫1-气缸盖2-气缸垫3-机220（一）气缸盖作用：封闭气缸上部，并和活塞顶部以及气缸（套）壁一起形成燃烧室。组成：水套，进、排气门座，气门导管孔，进排气通道，火花塞座孔，喷油器座孔等。材料：灰铸铁、合金铸铁、铝合金。结构形式：单体气缸盖、块状气缸盖、整体气缸盖。汽油机燃烧室形状：楔形、盆形、球形。（一）气缸盖221汽油机燃烧室形状楔形盆形球形汽油机燃烧室形状楔形盆形球222第02章曲柄连杆机构汇总课件223说出下列燃烧室形状:说出下列燃烧室形状:224第02章曲柄连杆机构汇总课件225此外，汽油机燃烧室形状还有:扁球形多气门篷形此外，汽油机燃烧室形状还有:扁球形多气门篷形226燃烧室的布置燃烧室的形状对未燃炭氢化合物的产生有很大影响。火花塞的位置对火焰的传播距离有很大影响，短的火焰传播距离可以减少早燃的趋势，便于采用高的压缩比设计。四气门技术使燃烧室更紧凑，火焰传播距离更短，气体流动更畅通。燃烧室的布置燃烧室的形状对未燃炭氢化合物的产生有很大影响。227工作条件：高温、高压、腐蚀、沾油、沾水。要求：耐高温，耐高压，耐腐蚀。安装注意事项：卷边的一面朝向易修整的接触面或硬平面。拧紧缸盖时应注意：从中央对称向四周扩展，且分几次进行；最后按规定力矩拧紧。另外还应注意，拆气缸盖时应该待发动机冷却后按相反顺序进行。（二）气缸垫（二）气缸垫228缸盖拆卸注意事项铝合金缸盖重量轻，但铝热膨胀系数比较大，且比较软，因此，建议冷却液温度降到38C以下后，再拆下缸盖，避免发动机的变形。在松开和拧紧任何用于精加工和精确配合的螺栓时，一定要遵循维修手册中规定的顺序，以确保缸盖螺栓尽可能均匀地松动，防止出现变形。从发动机上卸下缸盖后，不应当将其面向下放置，这样会损坏缸盖表面和仍由凸轮轴打开的气门。维修保养信息缸盖拆卸注意事项铝合金缸盖重量轻，但铝热膨胀系数比较大，且比229缸盖的安装顺序与拆卸相反。但一定要使用新的缸盖密封垫。而且，所有工作区域都要保持清洁、无污物，因为沾上任何污物都可能导致缸盖泄漏。必须小心拧紧缸盖螺栓。注意，在维修手册中说明了拧紧的顺序和步骤，以便拧紧螺栓时尽可能均匀地受力，

同样，装配发动机时也要尽可能地保持平直。紧固精密接合的螺栓时,要按照对角线的方式分几步完成。维修保养信息缸盖安装注意事项缸盖的安装顺序与拆卸相反。但一定要使用新的缸盖密封垫。而且，230由薄钢板冲压而成或采用铝合金铸造。主要作用是存储机油、封闭上曲轴箱。放机油时，最好趁发动机热的时候放。（三）油底壳（亦称机油盘）（三）油底壳（亦称机油盘）231三点支承：前端两点通过气缸体支撑在车架上，后端一点通过变速器壳支撑在车架上。四点支承：前端两点通过气缸体支撑在车架上，后端两点通过飞轮壳支撑在车架上。三、发动机的支撑回目录三点支承：前端两点通过气缸体支撑在车架上，后端一点通过232§2.3活塞连杆组活塞、活塞环活塞销连杆回目录§2.3活塞连杆组活塞、活塞环活塞销连杆回目录233一、活塞作用：将气缸中的气体作用力通过活塞销传给连杆，从而带动曲轴旋转。工作条件：高温、高压、腐蚀、侧向力引起的磨损。要求：质量小、热膨胀系数小、导热性好、耐磨。材料：铝合金。一、活塞234第02章曲柄连杆机构汇总课件235气环槽油环槽活塞销孔构造：顶部、头部、裙部三部分。气环槽油环槽活塞销孔构造：顶部、头部、裙部三部分。236销座方向裙部受侧压力的作用，导致活塞发生变形。工作时向里变形桶形不受压力的部分，去掉后可以减轻质量。形状：上小下大的椭圆桶形销座方向裙部受侧压力的作用，导致活塞发生变形。工作时向里变形237第02章曲柄连杆机构汇总课件238油冷活塞油冷活塞239注意：装配时应使纵槽位于作功冲程中不承受侧压力的一面，即应装在发动机从前往后看的右面。开槽活塞（汽油机）绝热槽膨胀槽圆槽注意：装配时应使纵槽位于作功冲程中不承受侧压力的一面，即应装240第02章曲柄连杆机构汇总课件241活塞顶形状活塞顶形状242第02章曲柄连杆机构汇总课件243活塞销对称布置与偏移布置活塞销对称布置与偏移布置244销座位置与活塞的换向过程销座位置与活塞的换向过程245活塞顶上的朝前标记活塞顶上的朝前标记246曲轴中心偏离气缸中心线14mm，燃烧压力峰值时活塞承受侧向力减少，摩擦力降低。膨胀冲程前半部分移动速度低，热效率提高，燃油经济性好。偏心式气缸（飞度）曲轴中心偏离气缸中心线14mm，燃烧压力峰值时活塞承受侧向力247二、活塞环活塞环分为气环和油环，气环起密封和导热作用；油环起刮油和密封作用切口二、活塞环活塞环分为气环和油环，气环起248第02章曲柄连杆机构汇总课件249第02章曲柄连杆机构汇总课件250第02章曲柄连杆机构汇总课件251端隙侧隙背隙端隙侧隙背隙252

气环的切口形状

（直角形、阶梯形、斜切口、带防转销钉槽）气环的切口形状

（直角形、阶梯形、斜切口、带防转销钉槽）253第02章曲柄连杆机构汇总课件254第02章曲柄连杆机构汇总课件255矩形环的泵油作用矩形环的泵油作用256矩形环的泵油作用演示

矩形环的泵油作用演示257油环油环258第02章曲柄连杆机构汇总课件259油环的刮油作用回油环的刮油作用回260三、活塞销作用：连接活塞和连杆小头，将活塞承受的气体作用力传给连杆。内孔形状见右图“全浮式”配合装配：热水热油先浸泡铝活塞，然后将销装入。活塞销的连接方式见下图圆柱形、组合形、两段截锥形三、活塞销作用：连接活塞和连杆小头，将活261第02章曲柄连杆机构汇总课件262第02章曲柄连杆机构汇总课件263活塞销的连接和定位活塞销的连接和定位264活塞与连杆的连接主回活塞与连杆的连接主回265四、连杆作用：将活塞承受的力传给曲轴，从而使得活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动断面形状：工字形断面组成：小头、杆身、大头类型：平切口、斜切口V型发动机的连杆布置形式：并列式、主副式、叉式四、连杆作用：将活塞承受的力传给曲轴，从而使266连杆组分解图连杆组分解图267连杆的工字形断面连杆的工字形断面268连杆的前后判别连杆的前后判别269连杆端盖与杆身的安装朝前连杆端盖与杆身的安装朝前270平切口及斜切口连杆平切口及斜切口连杆271V型发动机连杆的布置形式V型发动机连杆的布置形式272并列式主副式叉形并列式、主副式及叉形连杆并列式主副式叉形并列式、主副式及叉形连杆273连杆小端与大端的润滑连杆小端与大端的润滑274连杆轴瓦定位凸键润滑油槽减磨合金层连杆轴瓦定位凸键润滑油槽减磨合金层275回回276§2.4曲轴飞轮组曲轴起动爪扭转减振器皮带轮正时齿轮飞轮飞轮螺栓中间主轴瓦半圆键起动爪锁紧垫圈挡油片主轴承下轴瓦主轴承上轴瓦止推片齿环圆柱销1、6缸上止点记号螺母润滑脂嘴§2.4曲轴飞轮组曲轴起动爪扭转减振器皮带轮277第02章曲柄连杆机构汇总课件278桑塔纳轿车发动机曲柄连杆机构桑塔纳轿车发动机曲柄连杆机构279作用：将活塞的直线运动变为旋转运动，输出动力。一、曲轴作用：将活塞的直线运动变为旋转运动，输出动力。一、曲280说明：曲轴主轴颈上如果只有一个油道孔的，那么对应的两片大瓦上均有润滑油槽和油孔；曲轴主轴颈上如果是有两个油道孔（在周向上相差180度）的，那么对应的两片大瓦上，落座在缸体上的大瓦上有润滑油槽和油孔，大瓦盖上的那片大瓦上没有润滑油槽和油孔。说明：曲轴主轴颈上如果只有一个油道孔的，那么对应的两片大瓦上281例：一片大瓦上有润滑油槽和油孔，另一片上没有例：一片大瓦上有润滑油槽和油孔，另一片上没有282油膜间隙发动机工作时，在每个轴瓦表面形成一层薄油膜，以确保顺畅、高速的转动。为了能够形成适当的油膜，有必要保持最适宜的油膜间隙(大约在0.02和0.04mm之间)。过大的油膜间隙引起噪音过小的油膜间隙引起咬粘现象油膜间隙发动机工作时，在每个轴瓦表面形成一层薄油膜，以确保顺283组成：

前端（自由端）曲柄销曲拐曲柄主轴颈

后端（功率输出端）润滑油道：主轴颈、连杆轴颈之间组成：前端（自由端）284前端轴连杆轴颈主轴颈后端轴平衡重曲拐前端轴连杆轴颈主轴颈后端轴平衡重曲拐285第02章曲柄连杆机构汇总课件286曲柄连杆机构的往复运动是发动机动力的源泉，同时也是发动机振动的罪魁祸首，顾名思义，平衡轴就是平衡发动机振动的轴。补充知识：平衡轴曲柄连杆机构的往复运动是发动机动力的源泉，同时也是发动机振动287平衡轴皮带主动皮带轮平衡轴平衡轴平衡皮带平衡轴皮带平衡轴平衡轴平衡皮带288平衡轴由曲轴驱动，和曲轴之间有严格的相位关系，其作用是为了消除发动机在工作时产生的二阶振动。关于振动的知识点：当活塞每上下运动一次，将使发动机产生一上一下两次振动，所以发动机的振动频率和发动机的转速有关。在振动理论上，常使用多个谐波振动来描述发动机的振动，其中振动频率和发动机转速相同的叫一阶振动，频率是发动机转速二倍的叫二阶振动，依此类推，还存在三阶、四阶振动。但振动频率越高，振幅就越小，二阶以上可以忽略不计。为了消除振动，采用的方法有很多，例如采用轻质的活塞减少运动件的质量，再例如提高曲轴的刚度。对于直列四缸发动机，因为其结构决定了二阶振动的必然性，所以采用装平衡轴的方法来消除振动。平衡轴简单地说是一个装有偏心重块并随曲轴同步旋转的轴，利用偏心重块所产生的反相振动力，使发动机获得良好的平衡，降低发动机的振动。平衡轴与曲轴不完全同步会增大发动机的振动，因此正确安装平衡轴很重要。在安装平衡轴时，有相应的安装标记，不按标记安装将会使发动机产生异常振动。补充知识：平衡轴平衡轴由曲轴驱动，和曲轴之间有严格的相位关系，其作用是为了消289平衡轴皮带检查平衡轴皮带与正时皮带一样，必须定期更换检查项目有裂缝和表面层脱落过度磨损缺齿有油污或冷却液污迹皮带背面橡胶硬化平衡轴皮带检查平衡轴皮带与正时皮带一样，必须定期更换290平衡轴例：丰田公司推出的Venza轿车装备的2.7L发动机采用了一种新型的双平衡轴壳体（如图），这种方式有利于提高发动机的刚性。平衡轴例：丰田公司推出的Venza轿车装备的2.7L发动机采291曲轴支承方式：全支承、非全支承在相邻的两个曲拐之间都设置一个主轴颈的曲轴，称为全支承曲轴，否则称为非全支承曲轴。曲轴支承方式：全支承、非全支承在相邻的两个曲拐之间都设置一个292全支承和非全支承曲轴的比较全支承和非全支承曲轴的比较293曲轴油道

1-主轴颈2-曲轴3-连杆轴颈4-圆角5-积污腔6-油管7-开口销8-螺塞9-油道10-挡油盘11-回油螺纹

12-后端凸缘

曲轴油道

1-主轴颈2-曲轴3-连杆轴颈4-圆角294曲轴的安装曲轴的安装295第02章曲柄连杆机构汇总课件296曲轴轴向间隙的调整曲轴轴向间隙的调整297曲轴止推轴承（组合翻边轴