1、汽车构造（上）汽车构造（上）1第第2章章 曲柄连杆机构曲柄连杆机构本章主要内容：本章主要内容：1、曲柄连杆机构基本组成曲柄连杆机构基本组成2、机体组机体组3、活塞连杆组活塞连杆组4、曲轴飞轮组曲轴飞轮组作用：作用：将燃料燃烧的将燃料燃烧的热能热能转换为转换为机械能机械能，将活塞的，将活塞的往复运动往复运动转变为曲轴的转变为曲轴的旋转运动旋转运动，并将能量传输出去，并将能量传输出去汽车构造（上）汽车构造（上）2组组 成：成：v机体组v活塞连杆组v曲轴飞轮组1 曲柄连杆机构的基本组成曲柄连杆机构的基本组成汽车构造（上）汽车构造（上）31 1、机体组：、机体组：气缸体、曲轴箱、油底气缸体、曲轴箱、油
2、底壳、气缸套、气缸盖和气缸垫壳、气缸套、气缸盖和气缸垫曲轴箱曲轴箱气缸体气缸体气缸垫气缸垫气缸盖气缸盖气缸气缸油道和水道油道和水道油底壳油底壳汽车构造（上）汽车构造（上）42 2、活塞连杆组：、活塞连杆组：活塞活塞、活塞环活塞环、活塞销活塞销和和连杆连杆等等气环气环油环油环活塞销活塞销活塞活塞连杆连杆连杆螺栓连杆螺栓连杆轴瓦连杆轴瓦连杆盖连杆盖汽车构造（上）汽车构造（上）53 3、曲轴飞轮组：、曲轴飞轮组：曲轴、飞轮起动爪起动爪正时齿轮正时齿轮主轴瓦主轴瓦皮带轮皮带轮扭转减振器扭转减振器飞轮飞轮飞轮螺栓飞轮螺栓曲轴曲轴汽车构造（上）汽车构造（上）6一、工作条件：一、工作条件：发动机工作时，曲柄
3、连杆机构直接与发动机工作时，曲柄连杆机构直接与高高温高压温高压气体接触，曲轴的旋转气体接触，曲轴的旋转速度又很高速度又很高，活塞往复运动的线速度相当大，同时与可燃活塞往复运动的线速度相当大，同时与可燃混合气和燃烧废气接触，曲柄连杆机构还受混合气和燃烧废气接触，曲柄连杆机构还受到到化学腐蚀化学腐蚀作用，并且作用，并且润滑困难润滑困难。可见，曲。可见，曲柄连杆机构的工作条件相当柄连杆机构的工作条件相当恶劣恶劣。工作条件工作条件:高温高温,高压高压,高速高速,化学腐蚀化学腐蚀2 曲柄连杆机构的受力及运动分析曲柄连杆机构的受力及运动分析汽车构造（上）汽车构造（上）7FgFjFkFm二、受力分析二、受力
4、分析曲柄连杆机构受的曲柄连杆机构受的力主要有气体压力力主要有气体压力Fg，往复惯性力，往复惯性力Fj，旋转离心力旋转离心力Fk和摩和摩擦力擦力Fm。活塞上的总作用力活塞上的总作用力F等于等于Fg与与Fj的代的代数和。数和。汽车构造（上）汽车构造（上）81、气体压力：气体压力：气体压力气体压力Fg的集中力的集中力FP分解分解为侧压力为侧压力FN和和FS，FS分解为分解为FR和和FT，FR使曲轴主轴颈处使曲轴主轴颈处受压，受压，FT为周向产生转矩的为周向产生转矩的力力。(a)作功行程：侧压力作功行程：侧压力FN向左，活塞的左侧向左，活塞的左侧面压向气缸壁，左侧面压向气缸壁，左侧磨损严重磨损严重FN
5、FSFgFRFTFS汽车构造（上）汽车构造（上）9(b)压缩行程：压缩行程：侧压力侧压力FN向右，活向右，活塞的右侧面压向气塞的右侧面压向气缸壁，左侧磨损严缸壁，左侧磨损严重重FNFgFSFRFTFS汽车构造（上）汽车构造（上）10结论：结论：在工作循环的任何行程中，气体在工作循环的任何行程中，气体作用力的大小都是随着活塞的位移而作用力的大小都是随着活塞的位移而变化的。沿气缸方向上各处的磨损是变化的。沿气缸方向上各处的磨损是不均匀的；同样，气缸壁沿圆周方向不均匀的；同样，气缸壁沿圆周方向的磨损也是不均匀的。的磨损也是不均匀的。汽车构造（上）汽车构造（上）112）、往复惯性力）、往复惯性力Pj：
6、指活塞组件和连杆小头在气缸指活塞组件和连杆小头在气缸中作往复直线运动所产生的惯中作往复直线运动所产生的惯性力。性力。其其大小大小：与机件的质量及加速：与机件的质量及加速度成正比；度成正比；其其方向方向：总是与加速度的方向：总是与加速度的方向相反。相反。Fj往复惯性力使发动机产生上下震动往复惯性力使发动机产生上下震动汽车构造（上）汽车构造（上）12规律：规律：a）当活塞向下运动时，前半程是加）当活塞向下运动时，前半程是加速运动，惯性力向上；后半程是减速运动，速运动，惯性力向上；后半程是减速运动，惯性力向下惯性力向下b b）活塞向上运动时，前半程是减速运动，）活塞向上运动时，前半程是减速运动，惯性
7、力向下；惯性力向下；后半程是加速运动，惯性力后半程是加速运动，惯性力向上向上c）在上下止点：活塞运动方向改变，速度）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；为零，加速度最大，惯性力也最大；d）在行程中部：活塞运动速度最大，加速）在行程中部：活塞运动速度最大，加速度为零，惯性力也等于零度为零，惯性力也等于零汽车构造（上）汽车构造（上）133）、）、离心惯性力离心惯性力Fk：旋转机件的圆周运动旋转机件的圆周运动产生离心惯性力，方产生离心惯性力，方向背离曲轴中心向外。向背离曲轴中心向外。离心力加速轴承与周离心力加速轴承与周颈的磨损，也引起发颈的磨损，也引起发动机振动而传到机
8、体动机振动而传到机体外。外。Fk汽车构造（上）汽车构造（上）144）、）、摩擦力摩擦力Fm：指相互运动件之指相互运动件之间的摩擦力，它间的摩擦力，它是造成配合表面是造成配合表面磨损的根源。磨损的根源。Fm因为较小，故分析时忽略因为较小，故分析时忽略汽车构造（上）汽车构造（上）153 机体组机体组功能：功能：机体是构成发动机的骨机体是构成发动机的骨架，是发动机各机构和各系统架，是发动机各机构和各系统的安装基础，其内、外安装着的安装基础，其内、外安装着发动机的所有主要零件和附件，发动机的所有主要零件和附件，承受各种载荷。因此，机体必承受各种载荷。因此，机体必须要有足够的强度和刚度须要有足够的强度和
9、刚度一、机体组的功用及组成一、机体组的功用及组成组成：组成：机体组由机体组由机体、气缸盖、机体、气缸盖、气缸盖罩、气缸衬垫、主轴承盖气缸盖罩、气缸衬垫、主轴承盖以及油底壳以及油底壳等组成。镶气缸套的等组成。镶气缸套的发动机，机体组还包括干式或湿发动机，机体组还包括干式或湿式式气缸套气缸套。汽车构造（上）汽车构造（上）16二、机体二、机体1 1、机体的工作条件及要求、机体的工作条件及要求水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体，称为机体成一体，称为机体风冷发动机将气缸体与曲轴箱分别风冷发动机将气缸体与曲轴箱分别铸制。铸制。要求：要求：机体应具有足够的强机体应具有足够
10、的强度和刚度，且耐磨损和耐腐度和刚度，且耐磨损和耐腐蚀，并应对气缸进行适当的蚀，并应对气缸进行适当的冷却，以免机体损坏和变形冷却，以免机体损坏和变形 工作条件：工作条件：承受拉、压、弯、扭承受拉、压、弯、扭等不同形式的机械负荷，同时还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因为气缸壁面与高温燃气直接接触而承受很大的热负荷。触而承受很大的热负荷。汽车构造（上）汽车构造（上）17 机体的分类机体的分类1 1）、）、根据气缸的排列方式根据气缸的排列方式（1 1）直列式：多用于六缸以下的发动机。）直列式：多用于六缸以下的发动机。（2 2）V V型式：缩短了发动机的长度和高度，多用型式：
11、缩短了发动机的长度和高度，多用于八缸以上发动机。于八缸以上发动机。（3 3）对置式：是）对置式：是V V型的特殊形式。型的特殊形式。机体的构造与气缸排列形式、气缸结构形式和曲轴箱结构机体的构造与气缸排列形式、气缸结构形式和曲轴箱结构形式有关形式有关 2 2、机体构造、机体构造汽车构造（上）汽车构造（上）18结构简单、加结构简单、加工容易，但发工容易，但发动机长度和高动机长度和高度较大。度较大。缩短了机体的长度和缩短了机体的长度和高度，增加了刚度，高度，增加了刚度，减轻了发动机的重量；减轻了发动机的重量；形状复杂，加工困难。形状复杂，加工困难。高度小，总体布高度小，总体布置方便。置方便。汽车构造
12、（上）汽车构造（上）19油底壳安油底壳安装平面和装平面和曲轴旋转曲轴旋转中心在同中心在同一高度。一高度。气缸体气缸体上曲轴上曲轴的主轴的主轴承孔为承孔为整体式。整体式。2 2）按气缸体与油底壳安装平面位置不同分为）按气缸体与油底壳安装平面位置不同分为油底壳安油底壳安装平面低装平面低于曲轴的于曲轴的旋转中心旋转中心。汽车构造（上）汽车构造（上）20名称名称性能性能应用应用 一般式一般式（平分式）（平分式）机体高度小、重量轻、结构紧凑，便于机体高度小、重量轻、结构紧凑，便于加工拆卸。刚度和强度差。加工拆卸。刚度和强度差。492Q492Q汽油机，汽油机，9090系系列柴油机。（中小列柴油机。（中小型
13、）型）龙门式龙门式强度和刚度较好。工艺性差、结构笨重、强度和刚度较好。工艺性差、结构笨重、加工困难。（大中型发动机）加工困难。（大中型发动机）捷达轿车、富康轿捷达轿车、富康轿车、桑塔纳轿车车、桑塔纳轿车隧道式隧道式结构紧凑、刚度和强度好。难加工、工结构紧凑、刚度和强度好。难加工、工艺性差、曲轴拆卸不方便。艺性差、曲轴拆卸不方便。主轴承同轴主轴承同轴度易保证，主轴承用滚动轴承度易保证，主轴承用滚动轴承61356135等负荷较大的等负荷较大的柴油机上柴油机上 。汽车构造（上）汽车构造（上）213）根据冷却方式不同）根据冷却方式不同1-1-汽缸汽缸 2-2-水套水套 3-3-汽缸汽缸盖盖 4-4-燃
14、烧室燃烧室 5-5-汽缸垫汽缸垫v发动机用水冷却时，汽发动机用水冷却时，汽缸周围和汽缸盖中均有用缸周围和汽缸盖中均有用以充水的空腔，称为水套以充水的空腔，称为水套1-1-汽缸体汽缸体 2-2-汽缸盖汽缸盖 3-3-散热片散热片v发动机用空气冷却时，在发动机用空气冷却时，在汽缸体和汽缸盖外表面铸有汽缸体和汽缸盖外表面铸有许多散热片，以增加散热面许多散热片，以增加散热面积，保证散热充分积，保证散热充分水冷式水冷式风冷式风冷式汽车构造（上）汽车构造（上）22v(1)、整体式气缸体：气缸直接镗在气缸体上。、整体式气缸体：气缸直接镗在气缸体上。v(2)、镶嵌式气缸体：气缸套镶嵌到气缸体内的气缸、镶嵌式气
15、缸体：气缸套镶嵌到气缸体内的气缸。类型类型构造构造性能及应用性能及应用整体式整体式气缸直接镗在气缸体气缸直接镗在气缸体上上强度和刚度好，能承受强度和刚度好，能承受大负荷。成本高。大负荷。成本高。镶嵌式镶嵌式用耐磨优质材料制成用耐磨优质材料制成气缸套，再装到一般气缸套，再装到一般材料制成的气缸体内。材料制成的气缸体内。降低了制造成本，便于降低了制造成本，便于修理和更换气缸套，延修理和更换气缸套，延长了气缸体的使用寿命。长了气缸体的使用寿命。4）按机体与气缸的装配关系分为）按机体与气缸的装配关系分为汽车构造（上）汽车构造（上）234 4、镶嵌式气缸套、镶嵌式气缸套目的：目的：解决成本与寿命之间的矛
16、盾。解决成本与寿命之间的矛盾。气缸内镶了用耐磨的高级铸铁材料制成的气气缸内镶了用耐磨的高级铸铁材料制成的气缸套，而缸体则可用价廉的普通铸铁或质量缸套，而缸体则可用价廉的普通铸铁或质量轻的铝合金制成，这样，既延长了使用寿命，轻的铝合金制成，这样，既延长了使用寿命，又节省了好材料。又节省了好材料。分类：分类：干式缸套、湿式缸套干式缸套、湿式缸套汽车构造（上）汽车构造（上）24B 湿式气缸套湿式气缸套 外表面直接与冷却水直接接触；壁厚外表面直接与冷却水直接接触；壁厚59mm；外表面加工较粗糙；设置有漏水；外表面加工较粗糙；设置有漏水密封装置；冷却效果优于干式；刚性差；密封装置；冷却效果优于干式；刚性
17、差；多用于车用柴油机上。多用于车用柴油机上。A 干式气缸套干式气缸套 外表面不直接与冷却水接触；壁厚外表面不直接与冷却水接触；壁厚13mm；外表面加工精度高，与气缸孔配合紧；外表面加工精度高，与气缸孔配合紧密，不易漏水、漏气。多用于功率较小的汽油密，不易漏水、漏气。多用于功率较小的汽油机上。机上。干式气缸套干式气缸套湿式气缸套湿式气缸套13mm59mm0.050.15mm汽车构造（上）汽车构造（上）25三、气缸盖三、气缸盖1、作用、作用 封闭气缸上部；与活塞顶部和气缸壁一起构成燃烧室；是配气机封闭气缸上部；与活塞顶部和气缸壁一起构成燃烧室；是配气机构的多数零件的安装机体。构的多数零件的安装机体
18、。2、组成、组成 气缸盖上有冷却水套、燃烧室、进排气门道、气门导管孔和进排气缸盖上有冷却水套、燃烧室、进排气门道、气门导管孔和进排气门座、火花塞孔（汽油机）或喷油器座孔。气门座、火花塞孔（汽油机）或喷油器座孔。3、工作条件和材料、工作条件和材料 1）工作条件：）工作条件：受到高温、高压的冲击；受到高温、高压的冲击；受到腐蚀作用。受到腐蚀作用。2）材料：）材料：灰铸铁、合金铸铁、铝合金灰铸铁、合金铸铁、铝合金（汽油机用）（汽油机用）汽车构造（上）汽车构造（上）264、结构形式、结构形式1）整体缸盖：）整体缸盖：一台发一台发动机一个气缸盖。动机一个气缸盖。结构较紧凑，零件数结构较紧凑，零件数目少，
19、成本低，发动机的目少，成本低，发动机的总长度减少；但刚性差，总长度减少；但刚性差，易变形，使得发动机的密易变形，使得发动机的密封性下降，系列化程度差，封性下降，系列化程度差，加工报废率高；适用于缸加工报废率高；适用于缸径径105mm的发动机。的发动机。汽车构造（上）汽车构造（上）272）块状缸盖：）块状缸盖：2缸或缸或2缸以上共用一个缸盖。缸以上共用一个缸盖。适用于适用于105mm缸径缸径105mm可用；缸径可用；缸径120mm的优先采的优先采用；缸径用；缸径160mm 都采用都采用汽车构造（上）汽车构造（上）285、缸盖的拆卸与安装缸盖的拆卸与安装多缸一盖安装时：由中央对称向四周扩展拧紧螺栓
20、分多缸一盖安装时：由中央对称向四周扩展拧紧螺栓分23次次。拆卸相反顺序。拆卸相反顺序。对角、分次、由内向外（拆卸时是由外向内）对角、分次、由内向外（拆卸时是由外向内）铝合金缸盖冷机拧紧即可；铝合金缸盖冷机拧紧即可；铸铁缸盖冷机拧紧后热机还需拧紧一次铸铁缸盖冷机拧紧后热机还需拧紧一次汽车构造（上）汽车构造（上）296、汽油机燃烧室、汽油机燃烧室（柴油机燃烧室在柴油机燃料供给系中详细介绍）（柴油机燃烧室在柴油机燃料供给系中详细介绍）1）、要求）、要求（1）有利于提高热效率有利于提高热效率（2）有利于排气净化）有利于排气净化（3）有利于换气）有利于换气（4）有利于燃烧平静）有利于燃烧平静（5）有利于
21、组织气流运动）有利于组织气流运动，使混合气在压缩行程中使混合气在压缩行程中形成良好的涡流运动形成良好的涡流运动 汽车构造（上）汽车构造（上）302）、几种典型汽油机燃烧室）、几种典型汽油机燃烧室（1）盆型燃烧室：）盆型燃烧室：优点：优点：结构简单，结构简单，工艺性好、成本低，工艺性好、成本低，可形成挤气涡流。可形成挤气涡流。缺点：缺点：结构结构不够紧凑；换气质量较差；不够紧凑；换气质量较差；燃烧速度较低，燃烧速度较低，CO和和HC排放较排放较高而高而NO的排放较低。的排放较低。使用车型：使用车型：捷达捷达EA827发动机、奥发动机、奥迪迪100发动机有采用发动机有采用。汽车构造（上）汽车构造（
22、上）31（2）楔型燃烧室：）楔型燃烧室：优点：优点：结构简单，较紧凑，结构简单，较紧凑，散热面积散热面积小、热损失少；小、热损失少；能形成挤气流能形成挤气流气门气门斜置，气流导流较好，充气效率高；斜置，气流导流较好，充气效率高；缺点：缺点：火花塞置于燃烧室最高处，火火花塞置于燃烧室最高处，火焰传播距离长焰传播距离长,燃烧速度较快，燃烧速度较快，CO和和HC排放较低而排放较低而NO的排放稍的排放稍高。高。使用车型：使用车型：解放解放CA6102发动机发动机 采用。采用。汽车构造（上）汽车构造（上）32（3）半球形燃烧室：）半球形燃烧室：优点：优点：气门成横向气门成横向V型排列，气门头部直径型排列
23、，气门头部直径较大，换气效果好；火焰行程短、燃烧较大，换气效果好；火焰行程短、燃烧速率高、热损失小、热效率高，动力性、速率高、热损失小、热效率高，动力性、经济性最好。经济性最好。CO和和HC排放最少，而排放最少，而NO的排放较高的排放较高。缺点：缺点：配气机构复杂，工作较粗暴。配气机构复杂，工作较粗暴。使用车型：使用车型：多用于高速汽油机。在轿车发多用于高速汽油机。在轿车发动机上被广泛地应用例如桑塔纳、动机上被广泛地应用例如桑塔纳、夏利、夏利、富康富康TU系列等。系列等。汽车构造（上）汽车构造（上）33（4）双球形燃烧室：）双球形燃烧室：由两个球形构成。由两个球形构成。可布置较大直径的气门或采
24、用多气门可布置较大直径的气门或采用多气门形式，很容易获得压缩涡流。形式，很容易获得压缩涡流。缺点缺点是是燃烧室形状复杂，散热面积较大，经燃烧室形状复杂，散热面积较大，经济性差。济性差。汽车构造（上）汽车构造（上）34（5）多气门蓬形燃烧室）多气门蓬形燃烧室：由半球由半球形发展而成。结构紧凑，提高发形发展而成。结构紧凑，提高发动机的充量系数；火焰传播距离动机的充量系数；火焰传播距离短，可采用较高压缩比。短，可采用较高压缩比。国产夏利、富康及欧宝国产夏利、富康及欧宝V6、奔、奔驰驰320E、三菱、三菱3G81(五气门五气门)等等国外许多车型均采用此种燃烧室。国外许多车型均采用此种燃烧室。汽车构造（
25、上）汽车构造（上）35四、气缸衬垫四、气缸衬垫1 1、作用：、作用：保证缸体与缸盖间的密封，防止漏水、漏气、窜保证缸体与缸盖间的密封，防止漏水、漏气、窜油。油。2 2、要求：、要求：有弹性、耐热性、耐压性、耐腐蚀性。有弹性、耐热性、耐压性、耐腐蚀性。汽车构造（上）汽车构造（上）363.3.种类种类（1 1）金属金属石棉垫石棉垫：外包铜皮和钢片，且在缸口、水孔、外包铜皮和钢片，且在缸口、水孔、油道口周围卷边加强，内填石棉（常掺入铜屑或钢丝，以坚油道口周围卷边加强，内填石棉（常掺入铜屑或钢丝，以坚强导热）。强导热）。（2 2）金属骨架金属骨架石棉垫：石棉垫：以编织的钢丝网或有孔钢板为骨以编织的钢丝
26、网或有孔钢板为骨架，外覆石棉，只在缸口、水孔、油道口处用金属片包边。架，外覆石棉，只在缸口、水孔、油道口处用金属片包边。（3 3）纯金属垫：纯金属垫：由单层或多层金属片（铜、铝或低碳钢）由单层或多层金属片（铜、铝或低碳钢）制成，用于某些强化发动机。制成，用于某些强化发动机。4 4、安装注意：、安装注意：金属皮的金属金属皮的金属石棉垫，缸口金属卷边一面应石棉垫，缸口金属卷边一面应朝向易修整接触面或硬平面。因卷边一面会对与其接触的平朝向易修整接触面或硬平面。因卷边一面会对与其接触的平面造成压痕变形。面造成压痕变形。汽车构造（上）汽车构造（上）37五、油底壳五、油底壳1 1、功用：、功用：贮存和冷却
27、机油并封闭曲轴箱贮存和冷却机油并封闭曲轴箱。2 2、构造：、构造：（1 1）用薄钢板冲压而成。）用薄钢板冲压而成。（2 2）内部设有稳油挡板，以防）内部设有稳油挡板，以防止汽车振动时油底壳油面产生止汽车振动时油底壳油面产生较大的波动。较大的波动。(3)(3)最低处有放油塞最低处有放油塞(磁性磁性)(4)(4)曲轴箱与油底壳之间有密曲轴箱与油底壳之间有密封衬垫。封衬垫。放油螺塞放油螺塞密封垫密封垫稳油板稳油板汽车构造（上）汽车构造（上）381 1、功用：、功用：将发动机与底盘连将发动机与底盘连为一体为一体。六、发动机的支承六、发动机的支承2 2、支承种类：、支承种类：一般为三点支一般为三点支承和
28、四点支承承和四点支承汽车构造（上）汽车构造（上）394 活塞连杆组活塞连杆组活塞组：活塞组：活塞、活活塞、活塞环（气环、油塞环（气环、油环）、活塞销、环）、活塞销、卡环等。卡环等。连杆组：连杆组：连杆、连连杆、连杆盖、连杆轴瓦、杆盖、连杆轴瓦、连杆衬套、连杆连杆衬套、连杆螺栓等。螺栓等。汽车构造（上）汽车构造（上）40（一）、活塞（一）、活塞 1 1、作用、作用(1)(1)与气缸盖、气缸壁等共与气缸盖、气缸壁等共同组成燃烧室；同组成燃烧室；(2)(2)承力传力：承受气体压承力传力：承受气体压力，并将此力传给连杆，以力，并将此力传给连杆，以推动曲轴旋转推动曲轴旋转一、活塞组一、活塞组2 2、构造
29、：、构造：活塞可分为顶部、活塞可分为顶部、头部、裙部头部、裙部汽车构造（上）汽车构造（上）411）顶部：）顶部：是燃烧室的组成部分，是燃烧室的组成部分，用来承受气体压力。用来承受气体压力。汽油机：汽油机：二冲程机多二冲程机多用凸顶活塞，其它汽用凸顶活塞，其它汽油机多用平顶。油机多用平顶。柴油机：柴油机：有平顶、凹有平顶、凹顶、顶、形、碗形、盆形、碗形、盆型、花瓣形等型、花瓣形等。汽车构造（上）汽车构造（上）42结构简单、制造容结构简单、制造容易、受热面积小、易、受热面积小、应力分布较均匀，应力分布较均匀，多用在汽油机上多用在汽油机上。凸起呈球状、顶凸起呈球状、顶部强度高，起导部强度高，起导向作
30、用、有利于向作用、有利于改善换气过程。改善换气过程。凹坑的形状、位置必须凹坑的形状、位置必须有利于可燃混合气的燃有利于可燃混合气的燃烧；提高压缩比，防止烧；提高压缩比，防止碰气门。（高压缩比发碰气门。（高压缩比发动机为了防止碰撞气门，动机为了防止碰撞气门，也可用凹坑的深度来调也可用凹坑的深度来调整压缩比整压缩比)汽车构造（上）汽车构造（上）432 2）活塞头部（又叫环槽部、防漏部）活塞头部（又叫环槽部、防漏部）位置：位置：第一道活塞槽与活塞销孔之间的部分。第一道活塞槽与活塞销孔之间的部分。气环槽气环槽油环槽油环槽工作条件最工作条件最恶劣，应离恶劣，应离顶部远些。顶部远些。活塞销孔活塞销孔作用：
31、作用：(1)(1)、安装活塞环、与、安装活塞环、与活塞环一起密封气缸、活塞环一起密封气缸、(2)(2)、防止可燃混合气、防止可燃混合气漏到曲轴箱内，漏到曲轴箱内，(3)(3)、将顶部吸收的热、将顶部吸收的热量通过活塞环传给气缸量通过活塞环传给气缸壁。壁。汽车构造（上）汽车构造（上）443 3）活塞裙部）活塞裙部A A、位置：、位置：从油环槽下端面起从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，包至活塞最下端的部分，包括销座孔。括销座孔。B B、作用：、作用：对活塞在气缸内的对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并往复运动起导向作用，并承受侧压力，防治破坏油承受侧压力，防治破坏油膜。膜。汽车构造（上）汽车构
32、造（上）45C C、活塞的变形及采取的相应措施、活塞的变形及采取的相应措施、变形原因：、变形原因：热膨胀、侧压力和气体热膨胀、侧压力和气体压力。压力。汽车构造（上）汽车构造（上）46 、变形规律、变形规律（1 1）活塞的热膨胀量大于气缸的膨胀量，使配缸间隙变小。活塞的热膨胀量大于气缸的膨胀量，使配缸间隙变小。因活塞温度高于气缸壁，且铝合金的膨胀系数大于铸铁；因活塞温度高于气缸壁，且铝合金的膨胀系数大于铸铁；（2 2）活塞自上而下膨胀量由大而小。因温度上高下低，壁厚活塞自上而下膨胀量由大而小。因温度上高下低，壁厚上厚下薄；上厚下薄；（3 3）沿活塞销的方向，金属量较多沿活塞销的方向，金属量较多,
33、所以在其受热膨胀后，此所以在其受热膨胀后，此处的膨胀量就最大。处的膨胀量就最大。（4 4）在受到气缸内气体燃烧后产生的气压力的作用后，使活在受到气缸内气体燃烧后产生的气压力的作用后，使活塞顶部在销座跨度内发生弯曲变形。塞顶部在销座跨度内发生弯曲变形。（5 5）气缸壁对活塞的侧压力作用，引起活塞变形也沿活塞销气缸壁对活塞的侧压力作用，引起活塞变形也沿活塞销的轴线方向。的轴线方向。总之：裙部周向会发生近似椭圆形变化，长轴沿销座总之：裙部周向会发生近似椭圆形变化，长轴沿销座孔轴线方向。孔轴线方向。汽车构造（上）汽车构造（上）47 、预防和控制裙部椭圆变形的措施预防和控制裙部椭圆变形的措施 （1 1）
34、、尽量减少活塞的受热）、尽量减少活塞的受热。（2 2）使活塞的侧表面形状与变形相适应）使活塞的侧表面形状与变形相适应。例如：活塞纵断面制成上小下大的截锥形等。例如：活塞纵断面制成上小下大的截锥形等。汽车构造（上）汽车构造（上）48（3 3）、对汽油机活塞，在裙部开纵向补偿槽。）、对汽油机活塞，在裙部开纵向补偿槽。裙部开隔热裙部开隔热膨胀槽，其中横槽叫隔热槽，竖槽叫膨膨胀槽，其中横槽叫隔热槽，竖槽叫膨胀槽。胀槽。(柴油机一般不开柴油机一般不开)汽车构造（上）汽车构造（上）49（4 4）在活塞上镶铸钢片，以限）在活塞上镶铸钢片，以限制活塞的变形量。制活塞的变形量。汽车构造（上）汽车构造（上）50（
35、5 5）采用油冷活塞。采用油冷活塞。（6 6）减少销座方向的金属量，以减少）减少销座方向的金属量，以减少其受热变形其受热变形汽车构造（上）汽车构造（上）514）活塞销座）活塞销座A、作用：、作用：支承活塞销，将活塞顶部气体作用力经过活塞销传给连杆。支承活塞销，将活塞顶部气体作用力经过活塞销传给连杆。B、活塞销偏移布置、活塞销偏移布置定义：定义：活塞销座朝向承受作功侧压力的一面（图示左侧）偏移活塞销座朝向承受作功侧压力的一面（图示左侧）偏移1mm2mm。作用：作用：减轻活塞换向时对气缸壁的敲击。减轻活塞换向时对气缸壁的敲击。汽车构造（上）汽车构造（上）523、分类：、分类：按照用途分为：按照用途
36、分为：气环和油环。气环和油环。汽油机：汽油机：气环气环23道；油环数道；油环数1道。道。柴油机：柴油机：气环气环34道；油环数道；油环数12道。道。柴油机气环数多于汽油机的原因：柴油机气环数多于汽油机的原因：1）柴油机压缩比大于汽油机；）柴油机压缩比大于汽油机；2）柴油机转速低于汽油机；）柴油机转速低于汽油机；3）柴油机的配缸间隙大于汽油机）柴油机的配缸间隙大于汽油机。（二）、活塞环（二）、活塞环1 1、定义：、定义：是具有弹性的开口环，分为气环和油环。是具有弹性的开口环，分为气环和油环。2 2、工作条件：、工作条件：高温、高压、高速、极难润滑。高温、高压、高速、极难润滑。汽车构造（上）汽车构
37、造（上）53（）气环）气环 1 1）、作用）、作用 a 与活塞一起密封高温高压的燃气下窜入曲轴箱。（主要）与活塞一起密封高温高压的燃气下窜入曲轴箱。（主要）b 将活塞头部的热量传给气缸壁。将活塞头部的热量传给气缸壁。c 辅助油环控制气缸壁上的润滑油，辅助刮油、布油。辅助油环控制气缸壁上的润滑油，辅助刮油、布油。2 2）、工作条件）、工作条件恶劣：恶劣：活塞环（气环）是发动机零件中工作寿命最短的。活塞环（气环）是发动机零件中工作寿命最短的。总的说：总的说：高温、高压、高速、润滑困难、磨损严重等。高温、高压、高速、润滑困难、磨损严重等。3 3）、材料）、材料多用多用合金铸铁、钢片、粉末冶金、金属陶
38、瓷合金铸铁、钢片、粉末冶金、金属陶瓷等。等。对于强化发动机：对于强化发动机：则用球墨铸铁，以加强环的强度和冲击韧性。则用球墨铸铁，以加强环的强度和冲击韧性。第一环：第一环：条件最恶劣，所以要求表面镀铬。条件最恶劣，所以要求表面镀铬。其余各环：其余各环：镀锡或者磷化、喷石墨及硫化处理，以提高其与气缸壁的镀锡或者磷化、喷石墨及硫化处理，以提高其与气缸壁的磨合性。磨合性。汽车构造（上）汽车构造（上）54A、结构：、结构：活塞环的间隙活塞环的间隙（1 1）端隙端隙1 1：又称开口间隙，又称开口间隙，是活塞环装入气缸后开口处的间是活塞环装入气缸后开口处的间隙。一般为隙。一般为0.25mm0.25mm0.
39、50mm0.50mm；4 4）、气环的结构与密封原理：）、气环的结构与密封原理：在保证密封及传热的前提下，气环应尽量少在保证密封及传热的前提下，气环应尽量少（2-3）；）；气环安装时切口应错开（迷宫）气环安装时切口应错开（迷宫）1汽车构造（上）汽车构造（上）55（2）侧隙侧隙2：又称边隙，是环高方向上与环槽之间的间又称边隙，是环高方向上与环槽之间的间隙。第一道隙。第一道0.04mm0.10mm；其它气环；其它气环0.03mm0.07mm。油环一般侧隙较小，。油环一般侧隙较小，0.025mm0.07mm；32（3）背隙）背隙3：是活塞环是活塞环装入气缸后，活塞环背装入气缸后，活塞环背面与环槽底部
40、的间隙。面与环槽底部的间隙。0.5mm1mm；汽车构造（上）汽车构造（上）56B、密封原理、密封原理第一密封面：第一密封面：自由状态下在，环外径缸径，装缸自由状态下在，环外径缸径，装缸后在其弹力后在其弹力P0P0作用下与缸壁压紧，气环外缘面与缸作用下与缸壁压紧，气环外缘面与缸壁接触的面形成第一密封面。壁接触的面形成第一密封面。第二密封面：第二密封面：活塞环在运动时产生惯性力活塞环在运动时产生惯性力PjPj，与缸，与缸壁间产生摩擦力壁间产生摩擦力F F，以及侧隙有气体压力，以及侧隙有气体压力P1P1，在这三，在这三个力的共同作用下，使环靠在环槽的上侧或下侧，个力的共同作用下，使环靠在环槽的上侧或
41、下侧，形成第二密封面。形成第二密封面。第一密封面第一密封面P0PjFP1第二密封面第二密封面第二次密封：第二次密封：由下窜入背隙的由下窜入背隙的气体压力形成，气体压力形成，加强了第一密封加强了第一密封面的密封性面的密封性。汽车构造（上）汽车构造（上）57原因：原因：a)a)存在侧隙和背隙；存在侧隙和背隙；b)b)环运动时在环槽中靠上靠下环运动时在环槽中靠上靠下。危害危害：a)a)增加了润滑油的消耗；增加了润滑油的消耗；b)b)火花塞沾油不跳火；火花塞沾油不跳火；c)c)燃烧室积炭增多，燃烧性能变坏；燃烧室积炭增多，燃烧性能变坏；d)d)环槽内形成积炭，挤压活塞环而失去密封环槽内形成积炭，挤压活
42、塞环而失去密封性；性；e)e)加剧了气缸的磨损加剧了气缸的磨损5）、活塞环的泵油作用及危害）、活塞环的泵油作用及危害措施：措施：（1）采用扭曲环；）采用扭曲环；（2）采用组合式油环；）采用组合式油环；（3）油环下设减压腔）油环下设减压腔汽车构造（上）汽车构造（上）586 6）、气环的切口形状）、气环的切口形状四种：四种：A)直切口直切口 B)斜切口斜切口 C)搭切口搭切口 D)封闭切口封闭切口汽车构造（上）汽车构造（上）597 7）、常见气环的断面形状）、常见气环的断面形状 气环的断面形状气环的断面形状a)a)矩形环；矩形环；b)b)锥形环；锥形环；c)c)内切口扭曲环；内切口扭曲环；d)d)
43、外切口扭曲环；外切口扭曲环；e)e)梯形环；梯形环；f)f)桶形环桶形环 汽车构造（上）汽车构造（上）60（）油环）油环1、作用、作用刮掉缸壁上多余的机油，并且均匀分布缸壁上的机油。刮掉缸壁上多余的机油，并且均匀分布缸壁上的机油。辅助密封。辅助密封。2、分类、分类A、普通油环（整体式油环）、普通油环（整体式油环）其外圆上切有环形槽，槽底开有回油用的小其外圆上切有环形槽，槽底开有回油用的小孔或窄槽孔或窄槽汽车构造（上）汽车构造（上）611-1-钢片；钢片；2-2-衬簧；衬簧；3-3-径向衬簧；径向衬簧；4-4-轴向衬簧；轴向衬簧；5-5-活塞活塞 B、组合式油环组合式油环由上下刮油片和产生径向、
44、轴向弹力的衬簧组成。由上下刮油片和产生径向、轴向弹力的衬簧组成。134汽车构造（上）汽车构造（上）62特点：特点：密封好：密封好：第一密封面，靠径向力，第一密封面，靠径向力，因衬簧长度大因衬簧长度大于刮片长度而产生径向力。于刮片长度而产生径向力。第二密封面，靠轴向力，第二密封面，靠轴向力，因衬簧和钢片因衬簧和钢片总厚度大于环槽高而产生轴向力。总厚度大于环槽高而产生轴向力。无侧隙，不窜油无侧隙，不窜油刮油能力强：刮油能力强：因钢片薄，对缸壁比压大。因钢片薄，对缸壁比压大。上下片可分别动作，适应性好。上下片可分别动作，适应性好。回油能力强。回油能力强。汽车构造（上）汽车构造（上）63（三）、活塞销
45、（三）、活塞销A 作用作用1、连接活塞与连杆小头。、连接活塞与连杆小头。2、将活塞承受的气体力传给连杆。、将活塞承受的气体力传给连杆。B 材料材料l多用多用低碳钢低碳钢和和低碳合金钢低碳合金钢。l同时要求其芯部具有一定的韧性。为了减同时要求其芯部具有一定的韧性。为了减轻质量，常将其做成空心圆柱形。轻质量，常将其做成空心圆柱形。汽车构造（上）汽车构造（上）64C 内孔形状内孔形状1）圆柱形（加工容易，但质量较大）圆柱形（加工容易，但质量较大）2）组合形（介于前后两者之间）组合形（介于前后两者之间）3）两段截锥形（质量较小，但加工较难）两段截锥形（质量较小，但加工较难）汽车构造（上）汽车构造（上）
46、653连接方式连接方式D D 连接固定方法：连接固定方法：全浮式全浮式（常用）和（常用）和 半浮式半浮式。现在发动机大多采用全浮式连接。现在发动机大多采用全浮式连接。1 1）.全浮式全浮式（1 1）定义：）定义：在发动机正常工在发动机正常工作温度下，活塞销在连杆小头作温度下，活塞销在连杆小头孔和活塞销座孔中都能转动。孔和活塞销座孔中都能转动。(2)(2)装配：装配：销与销座孔在冷态时为过渡销与销座孔在冷态时为过渡配合，采用分组选配法。配合，采用分组选配法。热装合：将活塞放入热水或热装合：将活塞放入热水或热油中加热后，迅速将销装入热油中加热后，迅速将销装入。汽车构造（上）汽车构造（上）662 2
47、）.半浮式半浮式(1)(1)定义：定义：销与销座孔和连杆销与销座孔和连杆小头两处，一处固定，一处小头两处，一处固定，一处浮动。浮动。（一般固定连杆小头）（一般固定连杆小头）(2)(2)装配：装配：加热连杆小头后，加热连杆小头后，将销装入，冷态时为过盈配将销装入，冷态时为过盈配合。合。汽车构造（上）汽车构造（上）67二、连杆组二、连杆组（一）作用（一）作用1 1、传力：将活塞所承受的力传给曲轴。、传力：将活塞所承受的力传给曲轴。2 2、转变运动形式：将活塞的往复运动、转变运动形式：将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。转变为曲轴的旋转运动。（二）工作条件（二）工作条件压缩、拉伸和弯曲等交变载荷。
48、压缩、拉伸和弯曲等交变载荷。（三）材料（三）材料多用多用中碳钢或合金钢，中碳钢或合金钢，如如4040、4545、40Cr40Cr等，等，经模锻或辊锻，机械加工和经模锻或辊锻，机械加工和热处理热处理。汽车构造（上）汽车构造（上）68（四）、基本结构（四）、基本结构1)1)、小头：、小头：用来安装活塞销，用来安装活塞销，以连接活塞。（全浮式有油以连接活塞。（全浮式有油沟）沟）2)2)、杆身：、杆身：常做成常做成“工工”字字形断面。形断面。3)3)、大头：、大头：与曲轴的连杆轴与曲轴的连杆轴颈相连。大头一般做成分开颈相连。大头一般做成分开式，即连杆体大头和连杆盖式，即连杆体大头和连杆盖。汽车构造（上
49、）汽车构造（上）691、剖分形式：、剖分形式：平剖：平剖：剖分面与连杆中心线剖分面与连杆中心线垂直。刚性好，加工方便，垂直。刚性好，加工方便，对于连杆螺栓只受拉伸力，对于连杆螺栓只受拉伸力，而不受剪切力。多用于小型而不受剪切力。多用于小型汽油机。但在装配时易出现汽油机。但在装配时易出现大头碰伤气缸壁的现象。大头碰伤气缸壁的现象。斜剖：斜剖：剖分面与连杆中心线剖分面与连杆中心线成成3060夹角。减少了连夹角。减少了连杆大头的外形尺寸。但使得杆大头的外形尺寸。但使得连杆螺栓不仅受到拉伸力而连杆螺栓不仅受到拉伸力而且还受到剪切力。多用于功且还受到剪切力。多用于功率较大的发动机，比前者多率较大的发动机
50、，比前者多用。用。（五）、连杆大头五）、连杆大头连杆体大头和连杆盖需配对加工。连杆体大头和连杆盖需配对加工。汽车构造（上）汽车构造（上）702、定位方式：、定位方式：A、连杆螺栓定位：靠连杆螺栓的光圆柱部分与螺栓孔、连杆螺栓定位：靠连杆螺栓的光圆柱部分与螺栓孔的配合来定位。其定位精度较差，用于平切口连杆。的配合来定位。其定位精度较差，用于平切口连杆。B、锯齿形定位：依靠接合面的齿形定位、锯齿形定位：依靠接合面的齿形定位。C、套或销定位：依靠套或销与连杆体（或盖）的孔紧、套或销定位：依靠套或销与连杆体（或盖）的孔紧配合定位配合定位。D、止口定位、止口定位斜切口（斜切口（30-60 一般一般45）
