27十一月20231第三章

曲柄連桿機構

27十一月20232曲柄連桿機構的功用熱能機械能燃氣壓力

轉矩連桿活塞曲軸27十一月20233曲柄連桿機構能量轉換熱能

轉變為機械能向工作機構輸出機械能27十一月20234曲柄連桿機構工作過程將活塞頂上的燃氣壓力轉變為曲軸轉矩27十一月20235曲柄連桿機構的組成1、機體組

氣缸體曲軸箱氣缸套氣缸蓋氣缸墊油底殼等2、活塞連桿組

活塞活塞環 活塞銷連桿等3、曲軸飛輪組

曲軸飛輪等27十一月2023627十一月2023湖南汽車工程職業學院727十一月2023827十一月202391.機體組的功用

機體組是發動機的支架是各機構與系統的裝配機體氣缸蓋密封氣缸、形成燃燒室機體與氣缸蓋內水套—冷卻系統機體與氣缸蓋內油道—潤滑系統27十一月202310（1）應具有足夠的強度和剛度、耐磨損和耐腐蝕、適當冷卻（以免損壞和變形）發動機中最大的零件承受拉、壓、彎、扭等機械負荷承受高溫燃氣很大的熱負荷發動機大部分零件安裝在機體上（2）力求結構緊湊、質量輕盡量減小整機的重量（發動機最大的零件）加強肋（減小質量、保證剛度與強度）（3）機體材料一般高強度灰鑄鐵、鋁合金合金鑄鐵

機體工作條件、要求及材料27十一月2023湖南汽車工程職業學院11

氣缸的排列方式（發動機形式）直列式V型式對置式27十一月202312氣缸W型式大眾W12由兩個夾角為15°的V6發動機，以72°的夾角組成擁有5.6升的排量

27十一月2023湖南汽車工程職業學院13A8L6.0及其W12發動機

27十一月2023湖南汽車工程職業學院14

氣缸的結構形式（氣缸套）（1）無氣缸套式優點：縮短氣缸中心距，減小機體尺寸質量機體剛度大、工藝性好缺點：耐磨合金鑄鐵成本高無氣缸套式鋁合金缸體氣缸表面鍍鉻，提高耐磨性

27十一月2023湖南汽車工程職業學院15干式缸套灰鑄鐵或鋁合金缸體可卸干式缸套（2）干式缸套式1~327十一月2023湖南汽車工程職業學院16（3）濕式缸套式普通鑄鐵或鋁合金缸體AB環帶：徑向定位凸緣C：軸向定位缸套頂面略高于缸體平面：0.05~0.15mm密封圈：下部1~3道密封圈ABC0.05~0.155~927十一月2023湖南汽車工程職業學院17干、濕式缸套比較和冷卻水直接接觸與缸體配合較松壁厚5～9mm

不直接和冷卻水接觸與缸體緊配合壁厚1～3mm

缸套材料：合金鑄鐵或合金鋼27十一月2023湖南汽車工程職業學院1827十一月2023湖南汽車工程職業學院196.水冷和風冷氣缸體（1）水冷氣缸體利用水套中的冷卻水流過高溫零件的周圍帶走多余熱量27十一月2023湖南汽車工程職業學院20缸體與曲軸箱分開鑄缸體和缸蓋鑄有散熱片如有風扇可加強散熱（2）風冷氣缸體27十一月2023湖南汽車工程職業學院21氣缸蓋

1.氣缸蓋的組成

密封氣缸上部形成燃燒室冷卻水套與缸體水套相通

設有進排氣座、氣門導管孔設有進排氣通道汽油機缸蓋：設有火花塞座孔柴油機缸蓋：設有噴油器座孔27十一月2023湖南汽車工程職業學院22氣缸蓋氣缸蓋示意圖氣缸蓋實物27十一月2023湖南汽車工程職業學院235.燃燒室（1）燃燒室基本要求結構經湊：（表面積/容積）要小，減小熱損失，提高熱效率能增大進氣門直徑或進氣道通道面積：增加進氣量，提高發動機轉矩和功率能在壓縮行程終點產生擠氣渦流：以提高混合氣燃燒速度，保證混合氣充分燃燒汽油機燃燒室：應保證火焰傳播距離最短，以防止發生不正常燃燒柴油機燃燒室：應與燃油噴射、空氣渦流運動進行良好配合27十一月2023湖南汽車工程職業學院24（2）汽油機燃燒室楔形盆形半球形27十一月2023湖南汽車工程職業學院25（3）柴油機燃燒室①直噴式燃燒室ω形燃燒室球形燃燒室27十一月2023湖南汽車工程職業學院26②分開式燃燒室渦流燃燒室預燃燃燒室噴油器噴油器渦流室預燃室27十一月2023湖南汽車工程職業學院27直噴式燃燒室燃燒室容積集中于活塞頂上的燃燒室凹坑內27十一月2023湖南汽車工程職業學院28渦流燃燒室空氣被擠入渦流室形成強烈有規則渦流運動大部分柴油在渦流室內燃燒形成二次渦流混合燃燒27十一月2023湖南汽車工程職業學院29思考題（續）1.曲柄連桿機構的功用和組成？2.氣缸體的結構形式及概念比較?3.氣缸的三種排列方式及特點?4.比較干式和濕式缸套的特點?5.機體組由哪些零件組成？

6.汽油機和柴油機燃燒室的種類？課外27十一月2023湖南汽車工程職業學院30

活塞連桿組

活塞活塞環活塞銷連桿組曲軸飛輪組

活塞

活塞環

活塞銷

連桿組

27十一月2023湖南汽車工程職業學院31活

塞

活塞功用

（1）承受氣缸中的燃氣壓力（2）將燃氣作用力通過活塞銷和連桿傳給曲軸，推動曲軸旋轉（3）參與組成燃燒室27十一月2023湖南汽車工程職業學院32工作條件：高溫、高壓、高速往復直線運動

要求：活塞的質量要小，可以減小慣性力；熱膨脹系數要小，減小受熱時的變形；導熱性好，防止活塞過熱，發生損壞；耐磨性好，防止在往復運動中大量磨損。

材料：常用鋁合金制造，質量小，導熱性好，但是熱膨脹系數大，高溫下，強度和硬度下降很快。有的柴油機采用高級鑄鐵或耐熱鋼制造。27十一月2023湖南汽車工程職業學院33成型方法鑄造：高溫強度下降較小、成本低，易出現氣孔、縮松等鑄造缺陷。

鍛造：強度比鑄造高、導熱性較好，適用于強化發動機，制造成本高。27十一月2023湖南汽車工程職業學院34

活塞構造活塞頂部活塞頭部活塞裙部27十一月2023湖南汽車工程職業學院35（1）活塞頂部（燃燒室組成部分）汽油機多采用平頂、有些采用凹頂二沖程汽油機多用凸頂柴油機多采用各種各樣的凹坑凸頂凹坑平頂凹頂27十一月2023湖南汽車工程職業學院36（2）活塞頭部（活塞環槽以上部位）承受氣體壓力將熱量通過活塞環傳給氣缸壁與活塞環實現氣缸密封①主要作用27十一月2023湖南汽車工程職業學院37環槽環槽護圈可保護和加強鋁合金活塞環槽隔熱槽(有時)

使部分熱流轉向二、三環②主要結構氣環油環熱負荷較高發動機采用27十一月2023湖南汽車工程職業學院38（3）活塞裙部（活塞環槽以下部位）①功用

②橢圓變形

為活塞導向和承受側壓力燃氣壓力使裙部彎曲變形側壓力使銷座軸線方向增大熱變形使銷座軸線方向增大27十一月2023湖南汽車工程職業學院39活塞裙部橢圓形冷態下把活塞加工成裙部斷面為長軸垂直于活塞銷方向的橢圓形27十一月2023湖南汽車工程職業學院40活塞銷座附近裙部外表面下陷為減少活塞銷座附近處的熱變形量27十一月2023湖南汽車工程職業學院41④活塞銷座軸線布置活塞越過上止點時側壓力方向改變會產生“敲缸”噪聲可減輕活塞“敲缸”噪聲，但會引起裙部兩端尖角的磨損或變形增大主推力面活塞銷偏移布置(偏移活塞軸線1~2mm)活塞銷對中布置27十一月2023湖南汽車工程職業學院42二、活

塞

環

1.活塞環功用

氣環

刮油均勻油膜輔助密封油環密封導熱

27十一月2023湖南汽車工程職業學院43三、活

塞

銷

1.活塞銷功用

連接活塞和連桿

將活塞承受的力傳給連桿

活塞銷連桿襯套卡環27十一月2023湖南汽車工程職業學院44四、連

桿

組

連桿襯套連桿體連桿螺栓連桿軸承上軸瓦連桿軸承下軸瓦連桿蓋螺母連桿襯套連桿體連桿軸承上軸瓦連桿軸承下軸瓦連桿蓋連桿螺栓集油孔噴油孔27十一月2023湖南汽車工程職業學院451.連桿組功用活塞曲軸往復運動旋轉運動連桿力27十一月2023湖南汽車工程職業學院463.連桿構造

小頭桿身大頭小頭桿身大頭集油孔噴油孔縱向油道27十一月2023湖南汽車工程職業學院47（3）連桿大頭①剖分形式（連桿大頭剖分，用連桿螺栓緊固）

平切口斜切口結合面與連桿軸線垂直剛度大變形小成本低汽油機采用平切口結合面與連桿軸線成30°~60°夾角連桿體能從缸體上端取出多用于柴油機27十一月2023湖南汽車工程職業學院484.V型發動機連桿

（1）并列連桿前后連桿可通用左右兩列活塞運動規律相同增加了曲軸和發動機長度優點缺點27十一月2023湖南汽車工程職業學院49（2）主副連桿主副連桿不能互換兩列活塞運動規律和上止點位置不相同優點不會增加發動機長度缺點主連桿副連桿27十一月2023湖南汽車工程職業學院50（3）叉形連桿兩列氣缸無需錯開兩列氣缸中活塞運動規律相同連桿大頭結構復雜、剛度較差優點缺點叉形連桿內連桿叉形連桿軸承內連桿軸承27十一月2023湖南汽車工程職業學院51思考題?1.指出右圖中各零件的名稱？(活塞連桿部分)課堂27十一月2023湖南汽車工程職業學院52曲軸飛輪組

飛輪曲軸曲軸軸承曲軸

曲軸前后端密封

曲軸扭轉減震器

飛輪

曲軸軸承

平衡機構

27十一月2023湖南汽車工程職業學院53一、曲

軸

1.曲軸功用曲軸氣體壓力轉矩飛輪汽車傳動系驅動配氣機構和其它輔助裝置27十一月2023湖南汽車工程職業學院543.曲軸構造

平衡重輸出端曲軸前端主軸頸連桿軸頸曲柄臂單元曲拐自由端曲軸后端27十一月2023湖南汽車工程職業學院55（1）曲軸分類①按單元曲拐連接方式分類

整體式曲軸各單元曲拐鍛造或鑄造成整體工作可靠質量輕結構簡單加工面少主軸頸連桿軸頸曲柄臂概念特點27十一月2023湖南汽車工程職業學院56組合式曲軸由單元曲拐組合裝配方便制造和更換結構復雜拆裝不便曲柄臂兼作主軸頸單元曲拐滾動軸承(主軸承)配用隧道式機體概念特點27十一月2023湖南汽車工程職業學院57②按主軸頸數分類全支承曲軸相鄰兩個曲拐間都有主軸頸抗彎曲能力強可減輕主軸頸載荷概念主軸頸多加工面多曲軸和機體較長缺點優點27十一月2023湖南汽車工程職業學院58非全支承曲軸主軸頸數少于全支承曲軸概念缺點優點與全支承曲軸恰好相反27十一月2023湖南汽車工程職業學院59（3）曲軸前端曲軸帶輪空調壓縮機動力轉向泵張緊輪導向輪發電機曲軸正時齒形帶輪曲軸鏈輪凸輪軸正時齒形帶輪水泵機油泵27十一月2023湖南汽車工程職業學院60曲軸前端驅動27十一月2023湖南汽車工程職業學院61（4）曲軸后端曲軸帶輪曲軸正時齒形帶輪曲軸鏈輪安裝飛輪用凸緣飛輪27十一月2023湖南汽車工程職業學院62（5）曲軸潤滑機油機體油道主軸承主軸頸曲軸油孔連桿軸承連桿軸頸27十一月2023湖南汽車工程職業學院63（1）直列四缸發動機工作循環發火間隔角720?/4=180?工作順序1-3-4-21-2-4-314321-42-3180?27十一月2023湖南汽車工程職業學院64工作循環表（1-3-4-2）曲軸轉角(°)第一缸第二缸第三缸第四缸0~180排氣壓縮進氣180~360排氣進氣壓縮360~540進氣壓縮排氣540~720壓縮進氣排氣作功作功作功作功27十一月2023湖南汽車工程職業學院65（2）直列六缸發動機工作循環發火間隔角720?/6=120?工作順序1-5-3-6-2-41-4-2-6-3-514321-63-4120?562-527十一月2023湖南汽車工程職業學院66工作循環表（1-5-3-6-2-4）曲軸轉角(?)

第一缸第二缸第三缸第四缸第五缸第六缸0~1800~60排氣壓縮進氣60~120壓縮排氣120~180進氣180~360180~240排氣壓縮240~300

進氣300~360壓縮排氣360~540360~420進氣420~480排氣壓縮480~540進氣540~720540~600壓縮排氣600~660進氣660~720作功作功作功作功作功作功27十一月2023湖南汽車工程職業學院67（3）V8發動機工作循環發火間隔角720?/8=90?工作順序R1-L1