第二章 曲柄连杆机构
教学目的及教学要求
了解曲柄连杆机构的功用和受力情况； 掌握机体组中各个零件的构造特点和功用； 掌握连杆组中各个部件的作用、材料、构造 特点、加工生产方法； 掌握曲轴飞节 概述
1.功用: 能量的转换 运动形式的转换
2.组成: 机体组（气缸体、曲轴箱、气缸盖、 气缸垫、油底壳） 活塞连杆组（活塞、活塞环、活塞销、 连杆） 曲轴飞轮组（曲轴、飞轮）
块状气缸盖 整体气缸盖
水冷式气缸盖 风冷式气缸盖
汽油机燃烧室
基本要求： 结构尽可能紧凑，表面积小，以减少热
量损失及缩短火焰行程； 使混合气在压缩终了时具有一定的涡流
运动，以提高混合气的燃烧速度，保证混合 气得到及时和充分混合。
1. (1)半球形燃烧室结构紧凑，热效率高。进气口直径较大，故充气效率较高，在轿车 发动机上被广泛地应用。
(3) 质量小，重量轻，尽可能地减小往复惯性力。
多采用铝合金，个别低速柴油机上采用高级铸铁或耐热 钢。
活塞顶部
平顶活塞：顶部是一个平面，结构简单，制造容易，受热面积小，顶部 应力分布较为均匀，一般用在汽油机上，柴油机很少采用。 凸顶活塞：顶部凸起呈球顶形，其顶部强度高，起导向作用，有利于改 善换气过程，二行程汽油机常采用凸顶活塞。 凹顶活塞：顶部呈凹陷形，凹坑的形状和位置必须有利于可燃混合气的 燃烧，有双涡流凹坑、球形凹坑、U形凹坑等等。
活塞头部
作用：
顶部
1、承受压力并传递给连杆。 头部
2、密封。
3、传热
四、发动机的支承
第三节 活塞连杆组
活塞 活塞环 活塞销 连杆
第一道气环 第二道气环
油环
活塞
连杆 连杆盖 连杆轴瓦
活塞销 连杆螺栓
一、活 塞
结构：顶部 头部 裙部
要求：质量 导热 强度 刚度 密封
活塞结构 1—活塞顶部 2—活塞头部 3—活塞裙部
要求
(1) 要有足够的刚度和强度，传力可靠；
(2) 导热性能好，要耐高压、耐高温、耐磨损；密度小、 热膨胀系数小。
斯巴鲁H6水平对置 3.0L汽油发动机， 最大转矩 297N.m/4200r/min， 最大功率
180kW/6600r/min
W型发动机
W型发动机的特点：气缸数 量多、排量大，但是W12 新型发动机的体积却与V8 型一样大，而比传统的V12 型要小得多。结构紧凑，动 力强劲，而且重量很轻（奥 迪A8L6.0 quattro轿车上因 采用W12发动机，整车重 量降低到1980kg ）。发动 机的长度仅为513mm，而
(2) 楔形燃烧室结构简单、紧凑，散热面积小，热损失也小，能保证混合气在压缩行程 中形成良好的涡流运动，有利于提高混合气的混合质量，进气阻力小，提高了充气 效率。气门排成一列，使配气机构简单，但火花塞置于楔形燃烧室高处，火焰传播 距离长些，切诺基轿车发动机采用这种形式的燃烧室。
(3) 盆形燃烧室，气缸盖工艺性好，制造成本低，但因气门直径易受限制，进、排气效 果要比半球形燃烧室差。捷达轿车发动机、奥迪轿车发动机采用盆形燃烧室。
湿缸套：壁厚5~9mm，无密闭水套，
铸造方便容易拆装更换，冷却效果较 好。刚度差，易于漏水、漏气。
气缸套材料：耐磨性较好 的合金铸铁或合金铸铁。
二、气缸盖和气缸衬垫
气缸盖的功用：密封气缸上部，与活塞顶部和气缸 一起形成燃烧室。为其他零部件提供安装位置。 要求：具有足够的强度和刚度，通过对其进行良好 的冷却使温度尽可能均匀。 材料：导热性好、机械强度和热强度高、铸造性能 好的材料，优质灰铸铁或合金铸铁。（也有的汽油 机用铝合金铸造） 形式：单体气缸盖
目前，全世界能够 批量生产水平对置发 动机的汽车公司只有 富士重工和保时捷两 家，而且富士重工的 水平对置发动机的体 积比保时捷的更小。
优点：发动机左 右平衡、重心低，可 以提高车辆的驾驶和 操纵性能，同时降低 振动和噪声，提高车 辆的舒适性。而且， 与传统的直列和V型 发动机相比，水平对 置发动机体积更小， 更加节能和环保，在 发生碰撞时，对乘员 的伤害也较小。
宽度690mm 。
该机器是由两组超 小型V6总成制成。 每组都有六个气缸、 呈15°角排列。这 种偏置式排列兼备 了经典的V6缸发动 机的优点，而其宽 度和长度都缩减到 最小程度。
干缸套：壁厚1~3mm,气缸体刚度
大，气缸中心矩小。传热较差，温度 分布不均匀，易发生局部变形，加工 面多，加工要求高，拆装要求高。
(3)离心惯性力Fc：旋转机件的圆周运动产生离心惯性力，方向背离曲轴中
心向外。离心力加速轴承与周颈的磨损，也引起发动机振动而传到机体外。
(4)摩擦力：指相互运动件之间的摩擦力，它是造成配合表面磨损的根源。
第二节 机体组
气缸盖 气缸体 曲轴箱 气缸套 气缸垫 油底壳
一、气缸体
水冷发动机的气缸体和曲轴箱铸成一体。 风冷发动机的气缸体和曲轴箱分开铸造。
气缸体的结构形式
缸体材料：优质灰铸铁，加入合金元素提高气缸的耐磨性。
气缸的排列方式
单列式结构简单，加工容易，但长度和高度较大。
为了降低发动机的高度，有时也把气缸布置成倾斜 的甚至水平的。
V型排列形式缩短了长度和高度，增加了气缸体的刚 度，减轻了重量；
加大的发动机的宽度，形状复杂，加工困难，用于缸 数较多的大功率发动机。
3.工作条件: 高温、高压、高速、化学腐蚀
曲柄连杆机构的受力分析
曲柄连杆机构受的力主要有 气体作用力、运动质量惯性 力、摩擦力以及外界阻力。
(1)气体作用力Fp
(2)往复惯性力Fj：活塞在上半行程时，惯性力都向上，下半行程时，惯性
力都向下。在上下止点活塞运动方向改变，速度为零，加速度最大，惯性力也 最大；在行程中部附近，活塞运动速度最大，加速度为零，惯性力也等于零。
气缸垫
要求： 1、在高温、高压燃气作用下具有足够的强度。不易 损坏； 2、耐热、耐高温； 3、具有一定弹性，能补偿结合面的表面粗糙度、不 平度以及发动机工作时反复出现的变形，保证密封； 4、拆装方便，能重复使用，寿命长。
软钢板
软钢板
软钢板
软钢板
软钢板
金属网
石棉
三、油底壳
功用：贮存机油，密闭曲轴箱。 薄钢板冲压而成。