汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)《汽軋梅拖樹乳學(xué)第2簸2版》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)第一節(jié)機(jī)體組第二節(jié)活塞連桿組

第三節(jié)曲軸飛輪組《汽乾梅拖樹乳學(xué)第(2第2版》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)重點(diǎn)、難點(diǎn)■

機(jī)體組的構(gòu)造原理■

活塞連桿組的構(gòu)造原理■

曲軸飛輪組的構(gòu)造原理《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)教學(xué)要求■

掌握缸體結(jié)構(gòu)■

掌握活塞結(jié)構(gòu)原理■

掌握曲軸受力分析《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)課程思政融入點(diǎn)1.缸體結(jié)構(gòu)與材料2.活塞結(jié)構(gòu)原理與實(shí)踐3.曲軸受力分析與實(shí)踐《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)課程思政的育人目標(biāo)■

科學(xué)精神■

科技發(fā)展■

辯證思想■

可持續(xù)發(fā)展■

創(chuàng)新思維《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)課程耕讀教育要點(diǎn)耕讀教育映射與融入點(diǎn)教育方法與載體途徑耕讀育人預(yù)期成效缸體結(jié)構(gòu)與

材料1.缸體結(jié)構(gòu)為何如此復(fù)雜?2.為何缸體由鑄件，向鋁合金、

鎂合金方向發(fā)展?3.缸體是如何制造的?信息化載體、參觀

體驗(yàn)、課堂討論；

制作講義或教材、

制作PPT科學(xué)精神科技發(fā)展辯證思想活塞結(jié)構(gòu)原

理與實(shí)踐1.為何說活塞是發(fā)動(dòng)機(jī)的心臟?2.活塞為何有多種類型?3.活塞為何會(huì)磨損失效?4.活塞是如何實(shí)現(xiàn)全壽命周期設(shè)

計(jì)的?信息化載體、參觀

體驗(yàn)、課堂討論；

制作講義或教材、

制作PPT辯證思想科技發(fā)展科學(xué)精神可持續(xù)發(fā)展曲軸受力分析與實(shí)踐1.曲軸為何設(shè)計(jì)曲軸形狀?2.曲軸是怎樣實(shí)現(xiàn)將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榛剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的?3.曲軸飛輪為何采用雙質(zhì)量飛輪?信息化載體、參觀

體驗(yàn)、課堂討論；

制作講義或教材、

制作PPT科技發(fā)展科學(xué)精神辯證思想創(chuàng)新思維“耕讀教育”思政點(diǎn)映射表《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

7第一節(jié)機(jī)體組第一節(jié)機(jī)體組曲柄連桿機(jī)構(gòu)的功用是：將燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)榛钊鶑?fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能，再通過連桿將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍?/p>

軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而對(duì)外輸出動(dòng)力。曲柄連桿機(jī)構(gòu)由機(jī)體組、活

塞連桿組和曲軸飛輪組3部分組成。機(jī)體組是發(fā)動(dòng)機(jī)的骨架和基礎(chǔ)，發(fā)動(dòng)機(jī)上其他零件均直接或

間接固定在機(jī)體上。主要包括機(jī)體、氣缸蓋罩、油底殼、襯墊、氣缸蓋和氣缸墊等不動(dòng)件?！镀囃侠瓩C(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

8襯墊機(jī)油盤圖3-1機(jī)體組《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

9氣缸蓋罩一襯墊氣缸蓋氣缸墊氣缸體一、機(jī)體1.機(jī)體的組成氣缸為活塞在其中運(yùn)動(dòng)、為其導(dǎo)向的

圓柱形空間。支承和固定氣缸的整體

稱為氣缸體。形成曲軸及連桿大頭運(yùn)

動(dòng)空腔的實(shí)體稱為曲軸箱。曲軸箱一

般分為上、下曲軸箱兩部分。水冷式內(nèi)燃機(jī)的上曲軸箱常與氣缸體

為一體，以提高剛度，簡(jiǎn)化工藝，氣

缸體與曲軸箱的組合體稱為機(jī)體。圖3-2

發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體1—?dú)飧?/p>

2—水套

3—主油道4—加強(qiáng)肋5—機(jī)體底面

6—主軸承座7—缸間隔板

8—機(jī)體側(cè)壁

9—水堵

10—機(jī)體頂面11—螺孔12—水道孔《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

102.機(jī)體的結(jié)構(gòu)形勢(shì)根據(jù)機(jī)體主要零件結(jié)構(gòu)和受力的不同，機(jī)體常分為3種形式，即組合式機(jī)體、獨(dú)立氣缸體式機(jī)體和機(jī)座式機(jī)體，如下圖所示。a)b)c)圖

3

-

3

機(jī)

體

結(jié)

構(gòu)的

類

型a)組合式機(jī)體b)獨(dú)立氣缸體式機(jī)體c)

機(jī)座式機(jī)體《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

113.氣缸活塞在其中運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向的圓柱形空腔稱為氣缸。

氣缸工作表面因常與高

溫高壓燃?xì)饨佑|，且活塞在其中高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，所以要求氣缸耐高溫、

耐磨損和耐腐蝕。同時(shí)，氣缸外壁周圍還設(shè)置了水套或鑄有許多散熱

片，借助冷卻介質(zhì)水或風(fēng)，保證氣缸體散熱充分。但是，除了與活塞配合的氣缸壁外，其他各部分的耐磨性要求不高，

若氣缸體全部采用上述優(yōu)質(zhì)材料是不經(jīng)濟(jì)的。因此，除某些負(fù)荷較小，

缸徑不大的小型內(nèi)燃機(jī)常將氣缸與機(jī)體鑄造加工成一體外，絕大多數(shù)

內(nèi)燃機(jī)采用了氣缸與機(jī)體可拆裝的組合式結(jié)構(gòu)，即在機(jī)體的氣缸體中

鑲?cè)雰?yōu)質(zhì)材料精制而成的氣缸套，并保證其具有足夠的強(qiáng)度、剛度、耐磨性和抗腐蝕能力?！镀囃侠瓩C(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

123.氣缸氣缸有直接加工和鑲?cè)霘飧滋變煞N。為了節(jié)省貴金屬材料，降低成本，方便

維修，現(xiàn)代汽車廣泛采用鑲?cè)霘飧滋追椒?。為了提高氣缸表面的耐磨性，目前已?jīng)有采用等離子或激光表面處理的缸套。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的排列方式基本有3種形式：直列式、

V形式和對(duì)置式。其中常用的是直列式和V形式兩種。a)

b)c)圖3

-

4

氣缸的排列形式a)直列式b)V

形式c)對(duì)置式《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

133.氣缸①直列

通常3、4缸發(fā)動(dòng)機(jī)都采用直列式，少數(shù)的5、6缸發(fā)動(dòng)機(jī)也

有采用的。直列式發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單使用一個(gè)氣缸蓋。其制造成本低，

尺寸緊湊，穩(wěn)定性高；但發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)度有所增加。②V形式

發(fā)動(dòng)機(jī)排量>2.5L的多采用V

形式。V

形式發(fā)動(dòng)機(jī)的高度、

長(zhǎng)度尺寸小，布置方便；但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。德國(guó)大眾汽車公司將V

形發(fā)動(dòng)機(jī)每側(cè)氣缸再進(jìn)行小角度錯(cuò)開，即兩個(gè)小V

形組成一個(gè)大W形。W

形發(fā)動(dòng)機(jī)比V

形發(fā)動(dòng)機(jī)更節(jié)省空間，重量更輕些；但發(fā)動(dòng)

機(jī)寬度更大，發(fā)動(dòng)機(jī)艙更滿。③對(duì)置式

對(duì)置式發(fā)動(dòng)機(jī)的重心降低了，車頭又扁又低，增強(qiáng)了其穩(wěn)

定性，運(yùn)轉(zhuǎn)平順性比V

形發(fā)動(dòng)機(jī)更好，功率損失小。其缺點(diǎn)是兩排

氣缸對(duì)置，造成發(fā)動(dòng)機(jī)很寬。發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)排列復(fù)雜?！镀囃侠瓩C(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

14a)

b)c)圖3-5

氣缸套a)干式

b)

濕式

I

c)

濕式Ⅱ1—?dú)飧滋?—

水

套

3—

機(jī)

體4—

橡

膠

密

封

圈

A—

下

支

承

密

封

帶

B—

上

支

承

定

位

帶C—缸套

凸緣平

面《

汽

車

拖

拉

機(jī)

學(xué)

(

第

2

版

)

》

發(fā)

動(dòng)

機(jī)

曲

柄

連

桿

機(jī)

構(gòu)

154.氣缸套按氣缸套是否與冷卻液接觸分為干式氣缸套和濕式氣缸套兩種。4.氣缸套(1)干式氣缸套缸套外壁不直接與冷卻液接觸。冷卻液在缸體密封水套內(nèi)流動(dòng)。缸套

壁厚一般為1～3

mm。

它結(jié)構(gòu)緊湊，不需要特殊密封裝置，裝配后機(jī)

體強(qiáng)度、剛度高。但缸套外圓和缸體內(nèi)孔必須精加工，以保證良好配

合，且散熱性較差，拆裝要求較高。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)一般裝用干式氣缸套。(

2

)

濕

式氣缸套缸套外壁直接與冷卻液接觸，具有散熱性好、冷卻均勻、加工容易、拆裝方便等優(yōu)點(diǎn)。其壁厚一般為5～9mm

,

磨損后經(jīng)適當(dāng)鏜磨，并換用加大尺寸的活塞，可延長(zhǎng)缸套使用期限。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)一般裝用濕式氣缸套?！镀囃侠瓩C(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

165.曲軸箱它是指部分圍住曲軸回轉(zhuǎn)空間，有主軸承和安裝用的箱形部件。曲軸箱有通氣口與大氣相通，其下部與油底殼相連。機(jī)體除了氣缸和曲軸箱外，內(nèi)部有許多水道和油道，外部還鑄有發(fā)動(dòng)

機(jī)號(hào)和生產(chǎn)商標(biāo)記，可作為維修、配件選配和管理的依據(jù)。6.曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)強(qiáng)制式曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)又稱PCV

系統(tǒng)。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，會(huì)有部分可

燃混合氣和燃燒產(chǎn)物經(jīng)活塞環(huán)由氣缸竄入曲軸箱內(nèi)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在低溫

下運(yùn)行時(shí)，還可能有液態(tài)燃油漏入曲軸箱。這些物質(zhì)將加速機(jī)油變質(zhì)

并使機(jī)件受到腐蝕或銹蝕?，F(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)所采用的強(qiáng)制式曲軸箱通

風(fēng)系統(tǒng)，就是防止曲軸箱氣體排放到大氣中的凈化裝置?！镀囃侠瓩C(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

17一節(jié)機(jī)體組二、氣缸蓋1.氣缸蓋的作用氣缸蓋的主要功用是密封氣缸上部，并與活塞頂部和氣缸壁一起形成燃燒室。氣缸蓋內(nèi)部也有冷卻水套，其端面上的冷卻水孔與氣缸體的冷卻水孔相通，以便利用循環(huán)水來冷卻燃燒室等高溫部分。2.氣缸蓋的類型氣缸蓋分為單體式、塊狀式和整體式3種。在多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的一列中，只覆蓋一個(gè)氣缸的氣缸蓋，稱為單體氣缸蓋；能覆蓋部分(兩個(gè)以上)

氣缸的，稱為塊狀氣缸蓋；能覆蓋全部氣缸的氣缸蓋，則稱為整體氣

缸

蓋?！镀囃侠瓩C(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

183.氣缸蓋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)氣缸蓋由于與高溫燃?xì)饨佑|而承受很高的熱負(fù)荷，同時(shí)還由于承受氣體壓力和緊固氣缸蓋螺栓所造成的機(jī)械負(fù)荷，且溫度和壓力很不均勻。為了保證氣缸的良好密封，氣缸蓋既不能損壞，也不能變形。

因此，氣缸蓋應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。為了使氣缸蓋的溫度分布盡可能均勻，避免進(jìn)、排氣門座發(fā)生熱裂紋，應(yīng)對(duì)氣缸蓋進(jìn)行良好

的冷卻。氣缸蓋內(nèi)部設(shè)有冷卻水套，其端面冷卻水孔與氣缸體冷卻水孔相通，以便利用循環(huán)水冷卻燃燒室等高溫部分。氣缸蓋上設(shè)有安裝噴油器

或火花塞、進(jìn)排氣門座、氣門導(dǎo)管的孔和進(jìn)排氣通道等。氣缸蓋用螺栓緊固在氣缸體上，其間裝有氣缸墊。它的主要作用是封閉氣缸上部，并與活塞頂部和氣缸壁一起構(gòu)成燃燒室。《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

194.燃燒室(1)汽油機(jī)燃燒室汽油機(jī)的燃燒室是由活塞頂部及缸蓋上相應(yīng)的凹部空間組成。燃燒室形狀對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作影響很大，所以對(duì)燃燒室有兩點(diǎn)基本要求：

一是結(jié)構(gòu)盡可能緊湊，

表面積要小，以減少熱量損失及縮短火焰行程；其次是使混合氣在壓縮終了時(shí)

具有一定的渦流運(yùn)動(dòng)，以提高混合氣燃燒速度，保證混合氣得到及時(shí)和充分燃燒汽油機(jī)常用燃燒室形狀有楔形、盆形、半球形等幾種。a)

b)c)圖3-

6

汽油機(jī)的燃燒室形狀a)楔形

b)盆形c)半球形《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

204.燃燒室(2)柴油機(jī)燃燒室柴油機(jī)燃燒室的形狀不勝枚舉，一般均按其結(jié)構(gòu)形式分為直噴式燃燒室和分開

式燃燒室兩大類。直噴式燃燒室的容積集中于氣缸之中，且其大部分集于活塞

頂上的燃燒室凹坑內(nèi)(圖3-7)。燃燒室凹坑的形狀多種多樣，極具創(chuàng)造性。其中有的為回轉(zhuǎn)體(圖a),

有的則是非回轉(zhuǎn)體(圖b、c、d)。a)

b)

c)d)圖3-7

直噴式燃燒室a)回轉(zhuǎn)體燃燒室凹坑

b)四角形燃燒室凹坑c)四角圓弧形燃燒室凹坑d)花瓣形燃燒室凹坑《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

214.燃燒室(2)柴油機(jī)燃燒室分開式燃燒室的容積則一分為二，一部分位于氣缸蓋中，另一部

分則在氣缸內(nèi)。在氣缸內(nèi)的那部分稱主燃燒室，位于氣缸蓋中的

那部分稱副燃燒室。主、副燃燒室之間用通道連通。分開式燃燒

室又有渦流燃燒室(圖a)和預(yù)燃燃燒室(圖b)之分。渦流燃燒

室的副燃燒室又稱渦流室，預(yù)燃燃燒室的副燃燒室則稱預(yù)燃室?！镀囃侠瓩C(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

22a)b)圖3-8

分開式燃燒室a)

渦

流

燃

燒

室

b)

預(yù)

燃

燃

燒

室1

—

電

熱

塞2

—

噴

油

器3

—

燃

油

噴

注

4

—

通道

5

—

主燃燒室

6

—

渦

流

室

7

—

預(yù)

燃

室《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

234.燃燒室(2)柴油機(jī)燃燒室2565.氣缸蓋螺栓缸蓋螺栓是保證缸蓋與缸體密封的重要連接件。螺栓連接時(shí)總預(yù)緊力應(yīng)為缸蓋

所受最大燃?xì)鈮毫Φ?～4倍。在結(jié)構(gòu)允許的前提下，缸蓋螺栓數(shù)應(yīng)盡可能多一些，螺栓直徑適當(dāng)小一些，以使缸蓋受力更均勻，密封效果更好。同時(shí)，為保證缸蓋與缸體結(jié)合面能均勻壓緊，在擰緊缸蓋螺栓時(shí)，應(yīng)由中間對(duì)稱地向四周

多次交叉進(jìn)行。《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)24圖3-9

氣缸蓋螺栓擰緊順序一節(jié)機(jī)體組三、氣缸墊1.氣缸墊的功用位于氣缸蓋與氣缸體之間的氣缸墊，用以保證缸蓋和缸體結(jié)合面的密封，防止燃?xì)庑孤?.氣缸墊的結(jié)構(gòu)(1)金屬-石棉墊石棉纖維中間夾有金屬絲或金屬屑，外裹銅皮或鋼

皮。燃燒室孔、水孔和油孔等周圍通過金屬鑲邊予以加強(qiáng)，以防被高

溫燃?xì)鉄龘p。氣缸墊壓緊厚度一般為1.2～2.0mm

。氣缸墊有很好

的彈性和柔性，能重復(fù)使用，但厚度和質(zhì)量分布的均勻性較差。安裝

氣缸墊時(shí)應(yīng)注意把光滑的一面朝向氣缸體，否則容易被高溫高壓氣體

沖

壞

。《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

25(2)純金屬墊由單層或多層金屬片(銅、鋁或低碳鋼)制成，在燃燒室孔、水孔和油孔等處沖有彈性凸筋，以使密封可靠，通常被一些強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)采用。近年來，出現(xiàn)了一些新型氣缸墊，主要有：①鋼板-軟材料氣缸墊②金屬-涂層氣缸墊③金屬-彈性體氣缸墊《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

26圖3-10

氣缸墊的結(jié)構(gòu)1.油底殼的功用油底殼的主要功用是儲(chǔ)存機(jī)油(潤(rùn)滑油)并封閉曲軸箱。油底殼受力較小，一般用薄鋼板沖壓而成。其形狀取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的總體布置和機(jī)油容量的大小。有的發(fā)動(dòng)機(jī)為達(dá)到良好的散熱效果，采用帶有散熱筋片的鋁合金鑄造而成的輕金屬油底殼。

圖3-11

油底殼1—襯墊2—擋油板

3—油池4—螺孔《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

27一節(jié)機(jī)體組四、油底殼《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

28第二節(jié)活塞連桿組圖3-12

活塞連桿組1—第一道氣環(huán)

2—第二道氣環(huán)

3—油環(huán)襯簧4—油環(huán)

5—活塞6—連桿

7—連桿蓋8—連桿軸瓦9、12—活塞銷10、14—連桿螺栓11—連桿小頭13—連桿大頭15—機(jī)油噴孔第二節(jié)活塞連桿組活塞連桿組主要由活塞、活塞環(huán)、油塞銷、連桿組等組成?！镀囃侠瓩C(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

29一、活塞1.活塞的功用活塞承受氣缸中的氣體壓力，并通過活塞銷將此力傳給連桿驅(qū)動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)，活塞頂部還與氣缸蓋、氣缸壁一起組成燃燒

室。2.活塞的工作特點(diǎn)活塞直接與高溫氣體接觸，散熱條件差，工作時(shí)頂部溫度高

達(dá)600～700K,

且溫度分布很不均勻，容易破壞活塞與其相關(guān)零件的配合。溫度過高，間隙過小，容易造成活塞拉缸；

間隙過大，又會(huì)導(dǎo)致壓縮不良，功率下降，油耗上升?！镀囃侠瓩C(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

302.活塞的工作特點(diǎn)活塞頂部承受氣體壓力很大，在做功行程中汽油機(jī)的活塞瞬時(shí)承受的最大壓力值達(dá)3～5

kPa,

柴油機(jī)高達(dá)6～9

kPa,

增壓發(fā)動(dòng)機(jī)可

達(dá)14～16

kPa,

并承受側(cè)壓力的作用，加速了活塞表面的磨損，

也容易引起活塞變形?；钊跉飧變?nèi)以很高的速度(10～14m/s)往復(fù)變速運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生

很大的慣性力，使活塞受到周期性交變的拉伸、壓縮和彎曲載荷。鑒于活塞的上述工作特點(diǎn)，要求活塞要有足夠的剛度和強(qiáng)度，傳力可靠，導(dǎo)熱性能好，耐高壓、高溫，耐磨損，質(zhì)量輕，盡可能地減

小往復(fù)慣性力。因此，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞目前一般都采用高強(qiáng)度鋁

合金，只在一些低速柴油機(jī)上采用高級(jí)鑄鐵或耐熱鋼?；钊慕Y(jié)構(gòu)也作了精巧設(shè)計(jì)?！镀囃侠瓩C(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

313.活塞的結(jié)構(gòu)活塞由頂部、頭部、槽部和裙部4部分組成(1)活塞頂部它是燃燒室的組成部分，其形狀、位置和大小都是為了滿足可燃混合氣形成和燃燒的要求，其

頂部有平頂、凸頂、凹頂和凹坑4種。汽油機(jī)活塞頂部多采用平頂，其優(yōu)點(diǎn)是吸熱面積

小，制造工藝簡(jiǎn)單。有些汽油機(jī)為了改善混合氣

形成和燃燒而采用凹頂活塞。凹坑的大小還可以

用來調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比。二沖程汽油機(jī)常采用

凸頂活塞。柴油機(jī)的活塞頂部常常設(shè)有各種各樣

的凹坑，其具體形狀、位置和大小都必須與柴油

機(jī)混合氣的形成或與燃燒要求相適應(yīng)。圖3-13活塞的結(jié)構(gòu)1—頂部2—頭部3—槽部4—裙部《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

32d)

e)

f)圖3-14活塞頂部形狀a)平頂b)

凹頂

c)

凸頂

d)凹

坑

1e)凹坑2f)凹坑3《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

33a)b)c)3.活塞的結(jié)構(gòu)3.活塞的結(jié)構(gòu)(2)活塞頭部活塞第一道氣環(huán)槽以上的部分稱為活塞頭部，用來承受氣體壓力和傳遞熱量。有的活塞在頭部還加工有隔熱槽，起隔熱作用。將活塞頂?shù)臒崃糠至?，把原來由第一活塞環(huán)承

擔(dān)的熱量傳給第二、第三活塞環(huán)?！镀囃侠瓩C(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

34圖3-15

活塞隔熱槽隔熱槽(3)活塞槽部(防漏部)活塞槽部也稱防漏部，是指活塞環(huán)槽部分。

其主要功用是與活塞環(huán)配合實(shí)現(xiàn)氣缸密封，并將活塞頂部所吸收的熱量通過活塞

環(huán)傳遞給氣缸壁。柴油機(jī)壓縮比較高，一般四道環(huán)槽中的上面三道是氣環(huán)，下面一道是油環(huán)；汽油機(jī)一般三道環(huán)槽中的上面

兩道是氣環(huán)，下面一道是油環(huán)。油環(huán)槽底面上的若干小孔，使得被油環(huán)從缸壁刮下的多余機(jī)油經(jīng)此流回油底殼。《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

353.活塞的結(jié)構(gòu)(4)活塞裙部活塞裙部是自油環(huán)槽下沿起至活塞底面的部分。其功用是為活塞在氣缸內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向并承受側(cè)壓力。為使裙部承受均勻壓力，并與缸壁保持較小而安全的間隙，要求活塞在工作時(shí)呈理想的圓

柱形。但由于活塞的厚度不可能很均勻，同時(shí)受到氣體壓力及熱

負(fù)荷作用，沿活塞銷座的軸向變形量較垂直活塞銷座大。為使活

塞與氣缸圓周間隙大致相等，防止活塞在氣缸內(nèi)卡滯，常將裙部橫截面做成橢圓形，橢圓的長(zhǎng)軸方向與銷座垂直，促使活塞工作

時(shí)趨近理想圓柱。有的則在銷座處除去部分金屬，以減少活塞銷

座熱膨脹變形。《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

363.活塞的結(jié)構(gòu)(4)活塞裙部有的活塞裙部做成變橢圓桶形，即橢圓度由下而上逐漸增大，故

亦

稱拋物線形裙部。

它不僅適應(yīng)活塞溫度分布，而且裙部與承受側(cè)壓

力的一邊的缸壁之間容易形成雙向“油楔”,保證裙部有良好的潤(rùn)

滑及較高的承載能力。有些高速汽油機(jī)還把活塞裙部負(fù)荷不大的部分去掉，提高裙部彈性，

使裙部與氣缸壁的配合間隙很小而不卡死，并使活塞質(zhì)量減輕15%

左右。有的活塞具有記憶功能。《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

374.活塞冷卻為了減輕活塞頂部和頭部的熱負(fù)荷，常采取機(jī)油冷卻，常見的方法有：(1)噴射冷卻從連桿小頭上的噴油孔或從安裝在機(jī)體上的噴油嘴噴射機(jī)油到活塞內(nèi)表面。(2)振蕩冷卻從連桿小頭上的噴油孔將機(jī)油噴入活塞內(nèi)壁的環(huán)形油槽中，由于活塞的運(yùn)動(dòng)使機(jī)油在油槽中產(chǎn)生振蕩而冷卻活塞。(3)強(qiáng)制冷卻在活塞頭部鑄出冷卻油道或鑄入冷卻油管，使機(jī)油在其中強(qiáng)制流動(dòng)以冷

卻活塞。強(qiáng)制冷卻法被增壓發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛采用。《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

38a)

b)

c)圖3-16

活塞的冷卻a)

噴射冷卻b)

振蕩冷卻

c)

強(qiáng)制冷卻1—噴油孔2—環(huán)形油槽3

—

冷卻油道《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

39有些高速汽油機(jī)的活塞銷孔中心線偏離活塞中心線平面向做功行程中受側(cè)壓力的一方偏移了e=1～2

mm。這種結(jié)構(gòu)可使活塞在壓縮行程到做功行程中較為柔和地從壓向氣缸的一

面過渡到壓向氣缸的另

一

面，以減小敲缸的聲音。在安裝時(shí)要注意，活塞銷偏置的方向不

圖3-17

活塞銷孔偏置的結(jié)構(gòu)能裝反，否則換向敲擊力會(huì)增大

，使裙部受損?！镀囃侠瓩C(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

405.活塞銷孔偏置e—偏移量

M—力矩第二節(jié)活塞連桿組二、活塞環(huán)活塞環(huán)分為氣環(huán)和油環(huán)。氣環(huán)與活塞一起保證氣缸壁與活塞間的密封，防止高溫、高壓燃

氣大量漏出曲軸箱，并與活塞頂部吸入的熱量的大部分傳到氣缸

壁，再由冷卻液或空氣帶走。油環(huán)將機(jī)油均布在氣缸壁上，將多

余的機(jī)油刮下來，流回曲軸箱，以減少機(jī)油消耗，并達(dá)到減少活塞組與缸壁間的摩擦的目的?；钊h(huán)在高溫、高壓和高速條件下工作，且潤(rùn)滑條件差，因而要

求具有良好的彈性和耐磨性，并且對(duì)缸壁的磨損小。為此活塞環(huán)

多采用合金鑄鐵材料，并對(duì)第一道氣環(huán)多采取鍍鉻或噴鉬處理?！镀囃侠瓩C(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

411.氣環(huán)(1)氣環(huán)的作用氣環(huán)的作用是保證氣缸與活塞間的密封性，防止漏氣，并且把活塞頂部吸收的大部分熱量傳給氣缸壁，由冷卻液帶走。(2)氣環(huán)的結(jié)構(gòu)氣環(huán)是一種具有適度彈力的開口

彈性環(huán)

。圖3-18

氣環(huán)的基本結(jié)構(gòu)1—內(nèi)圓面2—開口3—側(cè)面

4—外圓面5—開口端面6—徑向厚度7—環(huán)高8—端隙《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

42(3)氣環(huán)的密封原理氣環(huán)開有切口，具有彈性，在自由狀態(tài)下外徑大于氣缸直徑，它與活塞一起裝

入氣缸后，外表面緊貼在氣缸壁上，形成第一密封面；被封閉的氣體不能通過環(huán)周與氣缸之間，便進(jìn)入了環(huán)與環(huán)槽的

空隙，一方面把環(huán)壓到環(huán)槽端面形成第二密封面；另一方面，作用在環(huán)背的氣

體壓力又大大加強(qiáng)了第一密封面的密封作用。氣體的密封效果一般與氣環(huán)數(shù)量有

關(guān)

，汽油機(jī)一般采用2道氣環(huán)，柴油機(jī)一般采用3道氣環(huán)第二密封面圖3-19

氣環(huán)密封原理《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

43第

一

密

封

面1.氣環(huán)1.氣環(huán)(4)氣環(huán)的類型根據(jù)氣環(huán)的不同斷面形狀.氣環(huán)分為矩形環(huán)、錐面環(huán)、扭曲環(huán)、梯形環(huán)和桶面環(huán)

等多種。圖3-20

氣環(huán)的斷面形狀a)

矩形環(huán)

b)

錐面環(huán)c)

正扭曲內(nèi)切環(huán)

d)反扭曲錐形環(huán)e)

梯形環(huán)

f)桶面環(huán)

g)

開槽環(huán)

h)頂岸環(huán)《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

44c)b)h)g)d)a)e)f)①矩形環(huán)(圖3

-

20a)。

其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝性和導(dǎo)熱性好，應(yīng)用較多。但隨活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，易將缸壁上的機(jī)油泵入氣缸

中

，如圖3-21所示。即活塞下行時(shí)，因環(huán)與缸壁之間摩擦阻力和環(huán)的慣性，使環(huán)壓靠環(huán)槽上端面，缸壁上的機(jī)油被刮入下邊隙和背隙內(nèi)。活塞上行時(shí)，環(huán)壓靠環(huán)槽下端面，原進(jìn)入第一道環(huán)背隙內(nèi)的機(jī)油就進(jìn)入了氣缸乃至燃燒室。它不僅增加了機(jī)油消耗，而且可能在燃燒室和環(huán)槽中形成積炭，使環(huán)被卡死而失去密封作用，甚至劃傷缸壁或使環(huán)折斷。對(duì)此，在矩形氣環(huán)之下裝有油環(huán)。a)

b)圖3-21

矩形環(huán)的泵油作用a)

活塞下行b)

活塞上行《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

45②錐面環(huán)(圖3

-

20b)

。

其外圓工作面錐度為0.5°~1.5°,減少了環(huán)與缸壁的接觸面，提高了環(huán)端面接觸壓力，有利于磨合與密封。

隨活塞下行時(shí)刮油；活塞上行時(shí)，因錐角的“油楔”作用，可在油

膜上“漂浮”而過，減少磨損。但該環(huán)在高壓氣體作用下，有被推

離缸壁縮向環(huán)槽的趨勢(shì)，不宜作第一道環(huán)。安裝時(shí)不能反裝。③扭曲環(huán)(圖3

-

20c、d)。

其類似將矩形環(huán)內(nèi)圓的上邊緣或外

網(wǎng)的下邊緣切去一部分。它裝入活塞及氣缸后，由于其斷面非對(duì)稱，

彈性內(nèi)力亦不對(duì)稱，致使環(huán)平面發(fā)生扭曲變形。環(huán)外側(cè)下邊緣緊貼

缸壁，環(huán)外徑呈上小下大，具有錐面環(huán)的效果。同時(shí)，使環(huán)的邊緣

與環(huán)槽上下端面緊貼，防止因環(huán)上下躥動(dòng)的“泵油作用”,提高了密封性。目前扭曲環(huán)已在內(nèi)燃機(jī)上廣泛應(yīng)用?！镀囃侠瓩C(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

46④梯形環(huán)(圖3

-

20e)。其主要性能是當(dāng)活塞在方向變化

的側(cè)向力作用下橫向擺動(dòng)時(shí)，環(huán)與環(huán)槽的側(cè)隙會(huì)發(fā)生變化，

從而將結(jié)焦沉積物從環(huán)槽中擠出，并使間隙中的機(jī)油得以更

新，防止環(huán)被黏結(jié)而折斷。同時(shí)，高壓燃?xì)庾饔迷诃h(huán)上的徑

向分力，提高了環(huán)的密封作用。因此，它常用在熱負(fù)荷較高

的柴油機(jī)上，只是制造工藝較復(fù)雜。⑤桶面環(huán)(圖3

-

20f)

。

其隨活塞上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，外凸圓弧

狀均能與缸壁構(gòu)成楔形空間，有利于機(jī)油進(jìn)入摩擦面，顯著降低磨損。同時(shí)，對(duì)氣缸表面和活塞的偏擺適應(yīng)性均較好，

有利于密封。它是近年來出現(xiàn)的一種新結(jié)構(gòu)，目前較廣泛用作強(qiáng)化柴油機(jī)的第一環(huán)，只是桶形表面加工較復(fù)雜。《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

47⑥開槽環(huán)(圖3

-

20g)

。

在外圓面上加工出環(huán)形槽，在槽內(nèi)填

充能吸附機(jī)油的多孔性氧化鐵，有利于潤(rùn)滑、磨合和密封。⑦頂岸環(huán)(圖3

-

20h)。

斷面為“L”形，因?yàn)轫敯董h(huán)距活塞頂面近，做功行程時(shí)，燃?xì)鈮毫δ苎杆僮饔糜诃h(huán)的上側(cè)面和內(nèi)側(cè)面，

使環(huán)的下面與環(huán)槽的下面、外側(cè)面與氣缸壁面貼緊，有利于密封，

還可以減少汽車尾氣中HC的排放量。頂岸環(huán)主要有直開口、斜開口和階梯開口等。直開口加工容易，

但密封性差；階梯形開口密封性好，工藝性差；斜開口的密封性

和工藝性介于前兩種開口之間，斜角一般為30°或45°?！镀囃侠瓩C(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

482

.

油

環(huán)(1)油環(huán)的作用油環(huán)起布油和刮油的作用。下行時(shí)，刮除氣缸壁上多余的機(jī)油，

上行時(shí)在氣缸壁上鋪涂一層均勻的油膜。這樣既可以防止機(jī)油竄入氣缸燃燒，又可以減少活塞、活塞環(huán)與氣缸壁的摩擦阻力，還能起到封氣的輔助作用。(2)油環(huán)的類型油環(huán)分為普通油環(huán)和組合油環(huán)兩種?！镀囃侠瓩C(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

49(2)油環(huán)的類型①普通油環(huán)。

其外圓柱面的中間加工有一道凹槽，且在凹槽底部加工有許多回油

孔或狹縫，上唇的上端面外緣通常倒角。該油環(huán)隨活塞下行時(shí).從缸壁上刮下的

多余機(jī)油通過回油孔或狹縫流回曲軸箱，活塞上行時(shí)，環(huán)上倒角不僅有利于潤(rùn)滑

油膜形成，而且使刮下的多余機(jī)油仍能通過回油孔流回曲軸箱。普通油環(huán)因結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，在早期發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用較多。但其比壓低，尤其

是磨損后其比壓下降更快，刮油效果差，壽命較短。因此，目前在轎車發(fā)動(dòng)機(jī)上a)b)c)圖3-22

普通油環(huán)的工作過程a)

普通油環(huán)的外形

b)活塞下行c)活塞上行

1—活塞

2—?dú)飧妆?—油環(huán)凹槽4—回油孔《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

50應(yīng)用較少。2.油環(huán)(2)油環(huán)的類型②組合油環(huán)。它由互相獨(dú)立的上、下刮油鋼片1、3和產(chǎn)生徑向、軸向彈力作用的襯環(huán)2組成。優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量小，刮油能力強(qiáng)，對(duì)缸套變形的適應(yīng)性好，回油

通路大，因此，組合油環(huán)應(yīng)用日益增多；缺點(diǎn)是制造成本高。轎車發(fā)動(dòng)機(jī)上均采用了組合油環(huán)。圖3-23

組合油環(huán)1—上刮油鋼片2—襯環(huán)

3—下刮油鋼片4—活塞《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)51第二節(jié)活塞連桿組三、活塞銷1.活塞銷的作用活塞銷的功用是連接活塞和連桿小頭，將活塞所承受的氣體壓力傳給連桿。2.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)活塞銷在高溫下承受很大的周期性沖擊載荷，潤(rùn)滑條件很差(一般靠飛濺潤(rùn)滑),因而要求有足夠的剛度和強(qiáng)度，表面耐磨，質(zhì)量盡可能

小。為此，活塞銷通常做成空心圓柱體。活塞銷一般用低碳鋼或低碳合金鋼制造，先經(jīng)表面滲碳處理以提高表

面

硬

度，并保證心部有

一定的沖擊韌度，然后進(jìn)行精磨和拋光。活塞銷的內(nèi)孔形狀有圓柱形、兩段截錐形以及兩段截錐與一段圓柱的組合形等?！镀囃侠瓩C(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

522.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)圓柱孔容易加工，但活塞銷的質(zhì)量較大。兩段錐形孔的活塞銷質(zhì)量較小，又接

近于等強(qiáng)度梁的要求(因活塞銷所承受的彎矩在中部最大，距中部越遠(yuǎn)越小),

但孔的加工較復(fù)雜。組合孔的結(jié)構(gòu)則介于兩者之間。a)b)c)圖3-24活塞銷的內(nèi)孔形狀a)圓柱形b)組合形c)

兩段截錐形《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

533.活塞銷的連接方式活塞銷與活塞銷座孔及連桿小頭襯套孔的連接方式有全浮式和半浮式兩種。(1)全浮式全浮式是指當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，活塞銷、連接小頭和活塞銷座都有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使磨損均勻(圖3-25)。為了防止活塞銷軸向竄

動(dòng)刮傷氣缸壁，在活塞銷兩端裝有卡環(huán)，進(jìn)行軸向定位。由于鋁活塞熱膨脹系數(shù)比鋼大，為了保證在高溫工作時(shí)活塞銷與活塞銷座孔有正常的間隙0.01～0.02mm,在冷態(tài)時(shí)為過渡配合，裝配時(shí)，應(yīng)先把鋁活塞加熱到一定程度，再裝入活塞銷。圖3-25

活塞銷的全浮式連接方式1、3—卡環(huán)

2—活塞銷《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

54(2)半浮式半浮式的特點(diǎn)是活塞銷中部與連桿小頭采用緊固螺旋連接，活塞銷只能在兩端銷座內(nèi)作自由擺動(dòng)，而和連桿小頭沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以不需要連桿襯套?；钊N不會(huì)作軸向竄動(dòng)，不需要卡環(huán)。此種形式在小轎車上應(yīng)用較多，半浮式活塞銷如圖3-

26所示。

圖3-26

半浮式活塞銷1—連桿小頭

2—活塞銷

3—活塞銷座《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

55第二節(jié)活塞連桿組四

、連桿組連桿組包括連桿、連桿軸瓦、連桿蓋、連桿螺栓和連桿小端襯套等零件。連桿組是連接活塞和曲軸，并將活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)變成曲軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及傳遞動(dòng)力的圖3-27連桿組a)

斜切口式

b)

平切口式1、9—連桿螺栓

2—連桿軸瓦

3—連桿螺母4—襯套

5—連桿小頭

6—桿身

7—連桿大頭

8—連桿蓋10—鎖片

11—定位套《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

56a)

b)重要組件。1.連桿(

1

)

功

用連桿的功用是將活塞承受的力傳給曲軸，從而使得活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。(

2

)

組

成連桿由連桿小端、桿身、連桿大端3部分構(gòu)成。(3)連桿大端的剖分面連桿大頭與曲軸的連桿軸頸相連，大頭有整體式和分開式兩種。一般都采用分開式，分開式又分為平分和斜分兩種《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

57①平分式。剖分面與連桿桿身軸線垂

直

，汽油機(jī)多采用這種連桿。因?yàn)橐话闫蜋C(jī)連桿大頭的橫向尺寸

都小于氣缸直徑，可以方便地通過

氣缸進(jìn)行拆裝。②斜分式。剖分面與連桿桿身軸線成30°~60°夾角。柴油機(jī)多采用

這種連桿。

因?yàn)椴裼蜋C(jī)壓縮比大，

受力較大，曲軸的連桿軸頸較粗，

相應(yīng)的連桿大頭尺寸往往超過了氣

缸直徑。為了使連桿大頭能通過氣缸，便于拆裝，

一般都采用斜切口。a)b)圖3-28

連桿大頭a)

平分式

b)

斜分式1—連桿裝配標(biāo)志2—機(jī)油噴孔

3—連桿蓋裝配標(biāo)志《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

58(4)連桿蓋與連桿的定位方式平切口的連桿蓋與連桿的定位，是利用連桿螺栓上的精加工的

圓柱凸臺(tái)或光圓柱部分，與經(jīng)過精加工的螺栓孔來保證的。斜切口式連桿承受慣性力拉伸時(shí)，在切口方向受到較大的橫向

分力，致使連桿螺栓承受剪切作用，故一般采用以下定位措施。

①止口定位。

其工藝簡(jiǎn)單，但只是單向定位，故定位不可靠，

且結(jié)構(gòu)不緊湊，對(duì)連桿大端止口向內(nèi)變形和連桿蓋止口向外變

形均無法控制。②銷套定位。即在連桿蓋的螺栓孔內(nèi)壓配剛度大且剪切強(qiáng)度高的套筒，為使連桿蓋拆裝方便，其與連桿大端保持很高精度的

配合間隙。但這種定位方式工藝復(fù)雜，要求高。《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

59(4)連桿蓋與連桿的定位方式③鋸齒定位。其定位可靠，結(jié)構(gòu)緊湊。但對(duì)齒距精度要求嚴(yán)格，維修不便。a)b)c)d)圖3-29

連桿大頭切口定位的形式a)止口

定

位

b)

銷

套

定

位

c)鋸

齒

定

位

d)

平切口連桿的定位《

汽

車

拖

拉

機(jī)

學(xué)

(

第

2

版

)

》

發(fā)

動(dòng)

機(jī)

曲

柄

連

桿

機(jī)

構(gòu)

60(5)v

型發(fā)動(dòng)機(jī)的連桿①并列式連桿。

相對(duì)應(yīng)的左右兩個(gè)氣缸的連桿，沿曲軸的長(zhǎng)度

方向一前一后裝配在一個(gè)曲柄銷(曲軸上的連桿軸頸)上。連桿可以通用，兩列氣缸的活塞連桿組的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同，但曲軸的長(zhǎng)度增加。②主副連桿。一列氣缸的連桿為主連桿，連桿大頭直接裝配在

曲柄銷的全長(zhǎng)上。另一列氣缸的連桿為副連桿，副連桿分別與對(duì)應(yīng)的主連桿鉸接傳動(dòng)。不增加發(fā)動(dòng)機(jī)的軸向長(zhǎng)度；但主副連

桿不能互換，兩列氣缸活塞連桿組的運(yùn)動(dòng)規(guī)律不同?！镀囃侠瓩C(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

61(5)v

型發(fā)動(dòng)機(jī)的連桿③叉形連桿左、右兩列對(duì)應(yīng)氣缸的兩個(gè)連桿中，

一個(gè)連桿的大頭制成叉形，跨于另一個(gè)桿的厚度較小的片形大頭兩端。兩列氣缸中的活塞連桿組的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同；但叉形連桿的制造工藝復(fù)雜，且連桿大頭的剛度較低。a)b)c)圖3-30

V

型發(fā)動(dòng)機(jī)的連桿a)并列式連桿

b)

主副連桿c)

叉形連桿《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

622.連桿軸瓦位于連桿大端孔中的連桿軸瓦(滑動(dòng)軸承)通常為剖分式結(jié)構(gòu)，如圖3-31所

示。它是在厚1～3mm

的鋼背的內(nèi)圓面上澆鑄厚0.3～0.7mm

的減摩合金而

成。減摩合金有巴氏合金、銅鉛合金和錫鋁合金等多種，其中巴氏合金軸瓦

因疲勞強(qiáng)度較低，只能用于負(fù)荷不大的汽油機(jī)，高錫鋁合金軸瓦因具有較高承載能力和耐疲勞性，故廣泛用于汽油機(jī)和柴油機(jī)。圖3-31

連桿軸瓦1—定位凸鍵2—減摩合金層3—鋼背4—油槽《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

633.連桿螺栓連桿螺栓用于連接連桿和連桿蓋。它承受交變載荷，很容易因疲勞破壞而發(fā)生斷裂，故通常采用優(yōu)質(zhì)碳素鋼或優(yōu)質(zhì)合金鋼制成并經(jīng)熱處理。《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)第三節(jié)曲軸飛輪組曲

軸

飛

輪

組《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

65第三節(jié)曲軸飛輪組曲軸飛輪組主要由曲軸、飛輪、帶輪和正時(shí)齒輪(或正時(shí)鏈輪)等組成圖3-32

曲軸飛輪組1—飛輪

2、7—主軸承軸瓦3—止動(dòng)環(huán)

4—曲軸5—帶輪6—曲軸正時(shí)齒輪《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

66第三節(jié)曲軸飛輪組一、曲軸1.曲軸的功用曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)最重要的機(jī)件之一。它與連桿配合將作用在活塞

上的氣體壓力變?yōu)樾D(zhuǎn)的動(dòng)力，傳給底盤的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。同

時(shí)

，

驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)和其他輔助裝置，如風(fēng)扇、水泵、發(fā)電機(jī)等。2.曲軸的類型曲軸可分為整體式和組合式兩種。除連桿大頭為整體式的某些小型汽油機(jī)或采用滾動(dòng)軸承作為曲軸主軸承的發(fā)動(dòng)機(jī)(隧道式

氣缸體)采用組合式曲軸外，發(fā)動(dòng)機(jī)多采用整體式曲軸?！镀囃侠瓩C(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

67圖3-34組合式曲軸1一定位螺栓2-滾子軸承3-連接螺栓4-曲柄《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)圖3-33整體式曲軸1

-

-

前

端

軸

2

-

平

衡

重

3

-

連

桿

軸

頸

4

-

主

軸

頸

5

-曲

柄

6

-

后

凸

緣品2.曲軸的類型曲軸按其主軸頸的數(shù)目分為全支撐曲軸及非全支撐曲軸。在相鄰兩曲拐間都設(shè)置一個(gè)主軸頸的曲軸，稱為全支撐曲軸；否則稱為非全支撐曲軸。全支撐曲軸剛度較好且主軸頸的負(fù)荷相對(duì)較小，多用于柴油機(jī)和負(fù)荷較大的汽油機(jī)。非全

支撐曲軸長(zhǎng)度短，結(jié)構(gòu)和制造工藝簡(jiǎn)單，多用于中小負(fù)荷的汽油機(jī)。a)b)圖3-35曲軸的結(jié)構(gòu)型式a)全支承曲軸(主軸頸>氣缸數(shù))

b)非全支承曲軸(主軸頸≤氣缸數(shù))《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

693.曲軸的組成曲軸由主軸頸、曲軸銷(連桿軸頸)、曲柄、前端、后端等部分組成。(1)主軸頸主軸頸支承在主軸承上。主軸頸數(shù)的多少根據(jù)既保證曲軸足

夠的強(qiáng)度和剛度，又盡量減小曲軸長(zhǎng)度的原則來決定。若采用

全支承軸承，則主軸頸數(shù)比曲柄銷多一個(gè)；若采用非全支承曲

軸，則主軸頸數(shù)等于或少于曲柄銷數(shù)。主軸頸表面的機(jī)油來自

機(jī)體主油道。《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

703.曲軸的組成(

2

)

曲

柄

銷曲柄銷與連桿大端相連，并在連桿軸承中轉(zhuǎn)動(dòng)。曲柄銷數(shù)與氣缸數(shù)相等，為使曲軸盡可能平衡，曲柄銷應(yīng)對(duì)稱布置。曲柄銷通常做成空腔，以便盡可能減小質(zhì)量和離心力。同

時(shí)，空腔貯存來自主軸頸潤(rùn)滑油道的機(jī)油，并保證連桿軸

頸摩擦面間的可靠潤(rùn)滑?！镀囃侠瓩C(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

71(

3

)

曲

柄曲柄用以連接主軸頸和曲柄銷。由于其連接處應(yīng)力集中嚴(yán)重，容易引起曲軸裂縫或斷裂。對(duì)此，在保證軸頸軸承的承壓能力的條件下，其連接處應(yīng)采用盡可能大的過渡圓角。同時(shí)，為了平衡曲

軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)慣性力及力矩，可在曲柄上設(shè)置與曲柄銷方向相反的

平衡重?！镀囃侠瓩C(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

72(4)曲軸前端曲軸前端裝有三角皮帶輪和正時(shí)齒輪，分別驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)、噴油泵、機(jī)油泵和水泵、風(fēng)扇、發(fā)電機(jī)等工

作。為防止機(jī)油沿曲軸頸外漏，前

端還裝有隨曲軸旋轉(zhuǎn)的甩油盤，被

齒輪擠出和甩出的機(jī)油落到該盤后，

再由該盤甩到正時(shí)齒輪室蓋內(nèi)壁上，

并沿壁流回油底殼中。圖3-36

曲軸前端的結(jié)構(gòu)1—起動(dòng)爪

2—帶輪

3—正時(shí)齒輪4—甩油盤

5—止動(dòng)墊片

6—滑動(dòng)推力軸承《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)(5)曲軸后端曲軸后端設(shè)有安裝飛輪的接盤。為防止機(jī)油外漏而引起離合器打滑，除在后端設(shè)置擋油盤和油封裝置外，還專制有回油螺紋，其旋向與曲軸旋轉(zhuǎn)方向一致，以引導(dǎo)曲軸上的機(jī)油流回曲軸箱內(nèi)。(6)平衡重平衡重用來平衡曲軸的離心力及其力矩，有時(shí)也平衡一部分活塞連桿組的往復(fù)慣性力及其力矩，以使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，并可減小

曲軸主軸承的負(fù)荷。對(duì)四缸、六缸等直列多缸發(fā)動(dòng)機(jī)，因曲拐對(duì)稱布置，就整機(jī)而言其慣性力、離心力及其所產(chǎn)生的力矩是平衡的?！镀囃侠瓩C(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

74曲軸曲柄的布置，不但影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的平衡，還影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序。多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火順序應(yīng)均勻分布在

720℃A

內(nèi)，并且使連續(xù)做功的兩缸相

距盡可能遠(yuǎn)，以減輕主軸瓦的載荷，避

免可能發(fā)生的進(jìn)氣重疊現(xiàn)象。常見多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的曲拐布置如下：(1)直列四缸四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火間隔角為720°/4=180

°。采用全支撐曲軸時(shí)。其四個(gè)曲拐布置在同一平

面內(nèi)，具有良好的平衡性。點(diǎn)火順序有兩種方式，即1-2-4-3或1-3-4-2。4《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

751-44.曲軸曲拐的布置圖3-37直列四缸四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的曲拐布置(2)直列六缸四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火間隔角為720°/6=120°,曲拐均勻布置在互呈120°的三個(gè)平面內(nèi)。國(guó)產(chǎn)汽

車的六缸發(fā)動(dòng)機(jī)常用的點(diǎn)火順序?yàn)?-5-3-6-2-4,其曲拐布置如下所示，這時(shí)

發(fā)動(dòng)機(jī)的前半部氣缸與后半部氣缸的做功行程是交替進(jìn)行的。圖3-38b所示曲軸的曲拐布置，其點(diǎn)火為順序?yàn)?-4-2-6-3-5,其性能與前一種直列六缸四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)沒有差別。a)b)圖3-38

直列六缸四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的曲拐布置a)1-5-3-6-2-4

b)1-4-2-6-3-5《

汽

車

拖

拉

機(jī)

學(xué)

(

第

2

版

)

》

發(fā)

動(dòng)

機(jī)

曲

柄

連

桿

機(jī)

構(gòu)

76(3)直列五缸四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火間隔角為720°/5=144°,常用的點(diǎn)火順序?yàn)?-2-4-5-3,其曲拐布置如下

所示144°No.1144°No2(No.3No.4×No.5144°144°《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

77圖3-39

直列五缸四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的曲拐布置回轉(zhuǎn)方向5.曲軸的受力與平衡曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)慣性力如圖3-40所示。當(dāng)活塞上下變速運(yùn)動(dòng)時(shí)，要產(chǎn)生往復(fù)慣性力(方向與大小隨運(yùn)

動(dòng)位置而變化);同時(shí)，由于曲柄、曲柄銷和連桿大頭繞曲軸軸線旋轉(zhuǎn)，

產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)慣性力，即離心力，其方向

沿曲柄半徑向外，其大小與曲柄半徑、

旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量及曲軸轉(zhuǎn)速有關(guān)。往

復(fù)慣性力和旋轉(zhuǎn)慣性力的作用，導(dǎo)致

發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)零部件的變形和磨損，必

須采取平衡措施。《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

78圖3-40

曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)慣性力對(duì)于4缸、6缸等多缸發(fā)動(dòng)機(jī)，由于曲柄對(duì)稱布置，往復(fù)慣性力和離心力及其產(chǎn)生的力矩，從整體上看相互平衡。圖3-41a所示為4缸發(fā)動(dòng)

機(jī)曲軸的受力與平衡，第一和第四連桿軸頸的離心力租。與第二和第

三連桿軸頸的離心力和大小相等2方向相反而互相平衡；和形成的力偶矩與和形成的力偶矩也能互相平衡。但兩個(gè)力偶矩都給曲軸造成了彎曲載荷，曲軸若剛度不夠就會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，引起主軸頸和軸瓦偏磨。為了減輕主軸瓦負(fù)荷，

一般都在曲柄的相反方向設(shè)置平衡重(圖

3-41b)。a)

b)圖3-41

四缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的受力與平衡a)

受力

b)

慣性力平衡《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

796.曲軸的轉(zhuǎn)向定位由于曲軸經(jīng)常受到離合器施加于飛輪的軸向力作用，有的曲軸前端采用斜齒傳

動(dòng)，使曲軸產(chǎn)生前后竄動(dòng)，影響了曲柄連桿機(jī)構(gòu)各零件的正確位置，增

大了

發(fā)

動(dòng)機(jī)磨損、異響和振動(dòng)，故必須進(jìn)行曲軸軸向定位。另外，曲軸工作時(shí)會(huì)受熱

膨脹，還必須留有膨脹的余地。曲軸定位一般采用滑動(dòng)推力軸承，安裝在曲軸前端或中后部主軸瓦上。推力軸承有兩種形式：翻邊主軸瓦的翻邊部分或具有減摩合金層的半圓環(huán)止推片，磨損后可更換。a)

b)圖3-42

曲軸推力軸承a)

翻邊主軸瓦

b)半圓環(huán)止動(dòng)片《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

807.曲軸的潤(rùn)滑為了潤(rùn)滑曲軸主軸頸和曲柄銷(連桿軸頸),在軸頸上鉆有油道，并由斜油道相通再與機(jī)體的

主油道連通。圖3-

43

曲

軸

潤(rùn)

滑1—主軸頸

2—曲柄銷

3—油道《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

81第三節(jié)曲軸飛輪組二、飛輪1.飛輪的作用飛輪是一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大的金屬圓盤。其主要作用是儲(chǔ)存做功過程的一部分能量，保證發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；此外，飛輪又是傳動(dòng)系統(tǒng)中摩擦離合器的主動(dòng)盤，或自動(dòng)變速器中液力變矩器的驅(qū)動(dòng)盤?！镀囃侠瓩C(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

822.飛輪的結(jié)構(gòu)飛輪外緣壓有齒圈與啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)齒輪嚙合，供啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)用；汽車離合器也裝在飛輪上，利用飛輪后端面作為驅(qū)動(dòng)件的摩擦面，用來對(duì)外傳遞動(dòng)力。在飛輪輪緣上做有標(biāo)記(刻線或銷控)供找上止點(diǎn)用。當(dāng)飛輪上的記號(hào)與

外殼上的記號(hào)對(duì)正時(shí)，正好是上止點(diǎn)。有的還有進(jìn)排氣相位記號(hào)、供油(柴油機(jī))或點(diǎn)火(汽油機(jī))記號(hào)，供安裝和修理用。圖3-44飛輪與記號(hào)1—觀察孔蓋

2—飛輪殼上刻線

3—飛輪上止點(diǎn)記號(hào)《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)3.雙質(zhì)量飛輪雙質(zhì)量飛輪將原來的一個(gè)飛輪分成兩個(gè)部分，一部分保留在原來發(fā)動(dòng)機(jī)一側(cè)的位置上，起到原來飛輪的作用，用于啟動(dòng)和傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩，這一部分稱為第一質(zhì)量(初級(jí)質(zhì)量),另一部分則放置在傳動(dòng)系變速器一側(cè)，用于提高變速器的轉(zhuǎn)動(dòng)

慣量，這一部分稱為第二質(zhì)量(次級(jí)質(zhì)量)。兩部分飛輪之間

有一個(gè)環(huán)型的油腔，在腔內(nèi)裝有彈簧減振器，由彈簧減振器將

兩部分飛輪連接為一個(gè)整體，構(gòu)成了無聲平衡系統(tǒng)?！镀囃侠瓩C(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

84第三節(jié)曲軸飛輪組三、

曲

軸

軸

承曲軸軸承(瓦)按其承載方向可分為徑向軸承和軸向(推力)軸承兩種。1.

曲軸徑向軸承(軸瓦)徑向軸承用于支承曲軸，通常是剖分式的滑動(dòng)軸承。軸承底座是在氣缸體的

曲軸箱部分直接加工出來的，再由軸承蓋、螺栓共同將滑動(dòng)軸承進(jìn)行徑向定a)b)

c)圖3

-

45

曲

軸

滑

動(dòng)

軸

承a)單層合金軸承b)

雙層合金軸承c)

三層合金軸承《汽車拖拉機(jī)學(xué)(第2版)》發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)

85位、緊固。1.曲軸軸向軸承推力軸承承受離合器傳來的軸向力，用來限制曲軸的軸向竄動(dòng)，保證曲柄連

桿機(jī)構(gòu)各零件正確的對(duì)位置。在曲軸受熱膨脹時(shí)，應(yīng)允許其能自由伸縮，因

此曲軸只能有一處設(shè)置軸向定位裝置。曲軸軸承還可將徑向軸承與推力軸承

合二為一制成翻邊軸承。曲軸軸向定位除了采用翻邊軸承外，還可用半圓環(huán)

止推片、軸向推力軸承軸向定位。圖3-46

翻邊軸承1—凸肩2—油槽