1、讲述内容：讲述内容：概述概述机体组机体组活塞连杆组活塞连杆组曲轴飞轮组曲轴飞轮组曲柄连杆机构曲柄连杆机构学习目标 知识目标 1.能够正确描述曲柄连杆机构的组成、构造和装配关系；2.能够正确叙述曲柄连杆机构主要机件的受力情况和工作原理；3.能够正确描述曲柄连杆机构的装配要求。能力目标1.会进行曲柄连杆机构的装配与调整；2.能对曲柄连杆机构常见故障进行分析、判断，并能排除故障。(一）一）功用：功用：将燃气作用在活塞顶上的力转变为曲轴的转矩，向将燃气作用在活塞顶上的力转变为曲轴的转矩，向工作机械输出机械能。工作机械输出机械能。(二）二）组成：组成：机体组：机体组：主要包括气缸体、曲轴箱、气缸盖、气缸
2、主要包括气缸体、曲轴箱、气缸盖、气缸套、气缸衬垫和油底壳等；套、气缸衬垫和油底壳等；活塞连杆组：活塞连杆组：主要包括活塞、活塞环、活塞销和连主要包括活塞、活塞环、活塞销和连杆等；杆等；曲轴飞轮组：曲轴飞轮组：主要包括曲轴、飞轮和扭转减振器等。主要包括曲轴、飞轮和扭转减振器等。一、曲柄连杆机构的功用及组成一、曲柄连杆机构的功用及组成机体组 气缸盖气缸垫气缸体油底壳活塞连杆组 活塞活塞环活塞销连杆连杆瓦曲轴飞轮组 曲轴飞轮扭转减振器(三）.工作条件和受力分析工作条件：高温、高压、高速、有化学腐蚀 高温：最高可达 2500K以上（减217.15=摄氏温度）高压：最高可达 5MPa9MPa 高速：最高
3、可达 3000 r/min6000 r/min化学腐蚀：可燃混合气和燃烧废气直接接触机件。受力分析：气体作用力、往复惯性力、离心力、摩擦力、外界阻力一、曲柄连杆机构的功用及组成一、曲柄连杆机构的功用及组成受力分析受力分析 曲柄连杆机构受的力主要有气压力Fp，往复惯性力Fj，旋转离心力FC 和摩擦力F。FpFjFCF1 1、气压力：气压力、气压力：气压力 的集中力的集中力FpFp分分解为侧压力解为侧压力FpFp1 1和和FpFp2 2，FpFp1 1分解为分解为F FR R和和F FS S，F FR R 使曲轴主轴颈处受压，使曲轴主轴颈处受压，F FS S为为周向产生转矩的力。周向产生转矩的力。
4、(1)(1)作功行程：侧压力作功行程：侧压力 Fp1Fp1向左，活塞的左侧面压向气向左，活塞的左侧面压向气缸壁，左侧磨损严重缸壁，左侧磨损严重 Fp2Fp1 FpFRFSFp1（2）压缩行程：侧）压缩行程：侧压力压力FP2向右，活塞向右，活塞的右侧面压向气缸的右侧面压向气缸壁，右侧磨损严重。壁，右侧磨损严重。FP2FPFP1FRFS3 3、离心惯性力、离心惯性力P PC C：旋转机：旋转机件的圆周运动产生离心惯性件的圆周运动产生离心惯性力，方向背离曲轴中心向外。力，方向背离曲轴中心向外。离心力加速轴承与周颈的磨离心力加速轴承与周颈的磨损，也引起发动机振动而传损，也引起发动机振动而传到机体外。到
5、机体外。Pc3、离心惯性力离心惯性力PC：4 4、摩擦力、摩擦力F F：指相互运：指相互运动件之间的摩擦力，它动件之间的摩擦力，它是造成配合表面磨损的是造成配合表面磨损的根源。根源。F4、摩擦力、摩擦力F：二、机体组 气缸体的上半部有引导活塞作往复运动的圆筒，称为气缸。下半部分有供安装曲轴用的上曲轴箱，有承孔、油道、水道。气缸体的上、下表面是气缸体维修的基准。前后两个平面加工，安装正时齿轮盖和飞轮壳。气缸体气缸体：发动机的气缸体和曲轴箱常铸成一发动机的气缸体和曲轴箱常铸成一体，称为气缸体曲轴箱，简称气缸体。体，称为气缸体曲轴箱，简称气缸体。（一）（一）功用功用：气缸体上半部有若干个为活塞气缸体
6、上半部有若干个为活塞在其中运动导向的圆柱形空腔。在其中运动导向的圆柱形空腔。1、内腔、内腔（1）形成气缸工作容积；）形成气缸工作容积；（2）活塞运动导向。）活塞运动导向。2、外腔、外腔（1）各机构和系统的装配基体）各机构和系统的装配基体 （2）散热。）散热。一、一、气缸体气缸体发动机气缸体（三）材料和工艺：（三）材料和工艺：1 1、材料、材料 （1 1）气缸套：优质合金铸铁或合金钢）气缸套：优质合金铸铁或合金钢 （2 2）气缸体：灰铸铁或铝合金）气缸体：灰铸铁或铝合金2 2、气缸工作表面制造工艺（、气缸工作表面制造工艺（2 2级加工精度）级加工精度）（1 1）精镗）精镗（2 2）珩磨（网纹状）
7、珩磨（网纹状）1 1、改善磨合条件，磨合改善磨合条件，磨合 2 2、避免拉缸（金属熔着磨损）避免拉缸（金属熔着磨损）时间短时间短 （二）要求：（二）要求：1 1、耐高温、高压、耐高温、高压 2 2、耐磨损、耐磨损 3 3、耐腐蚀、耐腐蚀 4 4、足够的刚度和强度、足够的刚度和强度（三）（三）气缸体结构分类：气缸体结构分类：（a a）一般式）一般式（b b）龙门式龙门式（c c）隧道式隧道式（a a）曲轴轴线与气缸曲轴轴线与气缸体下表面在同一平面上体下表面在同一平面上 。优点是制造方便，质量优点是制造方便，质量轻，高度低，但刚度低，轻，高度低，但刚度低，适用于汽油机。适用于汽油机。(b)(b)油
8、底壳安装油底壳安装平面低于曲轴的平面低于曲轴的旋转中心旋转中心(c)(c)气缸体上曲气缸体上曲轴的主轴承孔轴的主轴承孔为整体式为整体式1 1、按气缸体结构形式分为：按气缸体结构形式分为：名名 称称性性 能能应应 用用一般式一般式机体高度小、重量轻、机体高度小、重量轻、结构紧凑，便于加工拆结构紧凑，便于加工拆卸。刚度和强度差。卸。刚度和强度差。492Q492Q汽油机，汽油机，9090系列柴油机。系列柴油机。龙门式龙门式强度和刚度较好。工艺强度和刚度较好。工艺性差、结构笨重、加工性差、结构笨重、加工困难。困难。捷达轿车、富捷达轿车、富康轿车、桑塔康轿车、桑塔纳轿车纳轿车隧道式隧道式结构紧凑、刚度和
9、强度结构紧凑、刚度和强度好。难加工、工艺性差、好。难加工、工艺性差、曲轴拆卸不方便。曲轴拆卸不方便。负荷较大的柴负荷较大的柴油机上油机上 。性能与应用比较性能与应用比较 2 2、按冷却方式分：、按冷却方式分：（1 1）水冷式：气缸体内铸有冷却水套）水冷式：气缸体内铸有冷却水套 （2 2）风冷式：气缸体外铸有散热片）风冷式：气缸体外铸有散热片水冷发动机和气缸盖水冷发动机和气缸盖风冷发动机的气缸体和气缸盖风冷发动机的气缸体和气缸盖散热片散热片冷却水冷却水冷却水冷却水3 3、按镶缸套方式分：、按镶缸套方式分：干式缸套、湿式缸套干式缸套、湿式缸套 （1 1）干式缸套：）干式缸套：图（图（a a）所示，
10、）所示，不直接与冷却水接触，薄壁不直接与冷却水接触，薄壁（1-31-3mmmm），过盈压配在气缸体内孔中。），过盈压配在气缸体内孔中。优点优点 ：密封性好，气缸体刚性好，缸心距小，曲轴不易变形。密封性好，气缸体刚性好，缸心距小，曲轴不易变形。缺点：缺点：a a、制造成本增加：制造成本增加：气缸体内孔、缸套外气缸体内孔、缸套外圆亦需精加工，且薄壁缸套刚性差，加工圆亦需精加工，且薄壁缸套刚性差，加工装夹时易变形。装夹时易变形。b b、热负荷增加：热负荷增加：缸套外圆与气缸体内孔理缸套外圆与气缸体内孔理论上是完全接触，但加工误差使之不可能论上是完全接触，但加工误差使之不可能完全接触，因而散热面积小，
11、影响缸套散完全接触，因而散热面积小，影响缸套散热，必然使缸套、活塞等热负荷严重。热，必然使缸套、活塞等热负荷严重。c c、气缸体铸造工艺性差：气缸体铸造工艺性差：水套封闭，去渣困难。水套封闭，去渣困难。气缸套气缸套水套水套气缸体气缸体图图 2-6 2-6（a a）干式）干式气缸套气缸套（2 2）湿式缸套：）湿式缸套：气缸体水套敞开，缸套与冷却水直接接气缸体水套敞开，缸套与冷却水直接接触，薄厚（触，薄厚（5-9mm5-9mm），缸套下端带橡胶封水圈，气缸套外圆），缸套下端带橡胶封水圈，气缸套外圆上大，下小（因为气缸套下端带上大，下小（因为气缸套下端带1-31-3道橡胶封水圈），且上道橡胶封水圈）
12、，且上端与气缸体内孔配合紧，下端配合松，以方便推入气缸体端与气缸体内孔配合紧，下端配合松，以方便推入气缸体内孔。内孔。湿式缸套压配在气缸体内孔时，湿式缸套压配在气缸体内孔时，上部凸肩顶面高出气缸体顶面上部凸肩顶面高出气缸体顶面0.05-0.05-0.15 0.15 mmmm，这样紧固缸盖时，可将缸，这样紧固缸盖时，可将缸垫压得更紧，以密封燃气。垫压得更紧，以密封燃气。优点：优点：气缸套冷却好；制造成本气缸套冷却好；制造成本低；气缸体铸造工艺性好。低；气缸体铸造工艺性好。缺缺点：点：气缸体刚性差，容易变形，气缸体刚性差，容易变形，易漏气、漏水；缸心距增加，曲轴易易漏气、漏水；缸心距增加，曲轴易变
13、形；气缸套外圆表面易产生穴蚀现变形；气缸套外圆表面易产生穴蚀现象，常见涂漆。象，常见涂漆。mmmm气缸套气缸套水套水套气缸体气缸体橡胶封水圈橡胶封水圈图图 2-6 2-6（b b）湿式）湿式气缸套气缸套（轴向定位）（轴向定位）（径向定位）（径向定位）（径向定位）（径向定位）干式气缸套和湿式气缸套比较干式气缸套和湿式气缸套比较名称名称特特 点点示意图示意图干缸套干缸套外壁外壁不直接不直接与冷却与冷却水接触。壁厚水接触。壁厚1 13mm3mm。湿缸套湿缸套外壁外壁直接直接与冷却水与冷却水接触。壁厚接触。壁厚5 59mm9mm。强度和刚强度和刚度都较好，度都较好，加工复杂，加工复杂，拆装不便，拆装不
14、便，散热不良散热不良。散热良好、散热良好、冷却均匀、冷却均匀、加工容易。加工容易。强度和刚度强度和刚度不如干缸套，不如干缸套，易漏水。易漏水。干式缸筒干式缸筒湿试缸筒湿试缸筒4 4、根据气缸的排列方式分：、根据气缸的排列方式分：直列式：直列式：结构简单、加工容易，结构简单、加工容易，但发动机长度和高度较大。但发动机长度和高度较大。V型：型：缩短了机体的长度和高度，缩短了机体的长度和高度，增加了刚度，减轻了发动机的增加了刚度，减轻了发动机的重量；形状复杂，加工困难。重量；形状复杂，加工困难。对置式：对置式：高度小，总体布置方高度小，总体布置方便便。直列式V型对置式气缸的排列形式 对置式 V形式
15、直列式5 5、整体式气缸体和镶嵌式气缸体、整体式气缸体和镶嵌式气缸体(1)(1)、整体式气缸体：、整体式气缸体：气缸直接镗在气缸体上。气缸直接镗在气缸体上。(2)(2)、镶嵌式气缸体：、镶嵌式气缸体：气缸套镶嵌到气缸体内的气缸。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 气缸直接镗在气缸直接镗在气缸体上气缸体上 强度和刚度好，强度和刚度好，能承受大负荷。成本能承受大负荷。成本高。高。镶嵌式镶嵌式 用耐磨优质材用耐磨优质材料制成气缸套，再料制成气缸套，再装到一般材料制成装到一般材料制成的气缸体内。的气缸体内。降低了制造成本，降低了制造成本，便于修理和更换气缸便于
16、修理和更换气缸套，延长了气缸体的套，延长了气缸体的使用寿命。使用寿命。气缸盖罩气缸盖罩气缸盖气缸盖气缸垫气缸垫衬垫衬垫安装火花塞安装火花塞二、气缸盖与气缸垫二、气缸盖与气缸垫1 1、组成：、组成：气缸盖上应有进、排气门座及气门导管气缸盖上应有进、排气门座及气门导管 和进、排气门通道等。和进、排气门通道等。2 2、作用：、作用：（1 1）密封气缸上部；）密封气缸上部；（2 2）构成燃烧室（与气缸壁、气缸垫和）构成燃烧室（与气缸壁、气缸垫和 活塞顶一起）；活塞顶一起）；构成供给系中进、排气系统及冷却构成供给系中进、排气系统及冷却 系、润滑系的一部分（铸有进、排系、润滑系的一部分（铸有进、排 气通道
17、及冷却水套或散热片、润滑气通道及冷却水套或散热片、润滑 油道）。油道）。3 3、要求：、要求：（1 1）耐高温、高压；）耐高温、高压；（2 2）耐腐蚀；）耐腐蚀；足够的刚度和强度。足够的刚度和强度。气缸盖（2 2）灰铸铁或合金铸铁：）灰铸铁或合金铸铁：（大部分柴油机）（大部分柴油机）a a、刚度、强度高；刚度、强度高；b b、耐高温；耐高温；c c、导热性差导热性差:缸盖底面鼻梁区易开裂；缸盖底面鼻梁区易开裂；d d、质量重。质量重。4 4、材料：、材料：（1 1）铝合金压铸：）铝合金压铸：（汽油机及少数柴油机）（汽油机及少数柴油机）a a、质量轻、导热性好；质量轻、导热性好；b b、铸造流动
18、性好（风冷发动机散热片铸造容易）；铸造流动性好（风冷发动机散热片铸造容易）；c c、刚度低刚度低:易变形易变形导致漏气漏水；导致漏气漏水；d d、强度低强度低:气缸盖螺栓孔易拉毛；气缸盖螺栓孔易拉毛；e e、不耐高温不耐高温:超过超过350350 C C，强度急剧降低。，强度急剧降低。5 5、燃烧室、燃烧室v结构尽可能紧凑，冷结构尽可能紧凑，冷却面积小，以减少热量却面积小，以减少热量损失及缩短火焰行程。损失及缩短火焰行程。v使混合气在压缩终了使混合气在压缩终了时具有一定的涡流运动，时具有一定的涡流运动，以提高混合气燃烧速度，以提高混合气燃烧速度，保证混合气得到及时和保证混合气得到及时和充分燃烧
19、。充分燃烧。燃烧室燃烧室形状对发动机的工作影响很大形状对发动机的工作影响很大。(1)要求：要求：汽油机燃烧室形状汽油机燃烧室形状燃烧室比较燃烧室比较名称名称 特点特点示意图示意图应用应用半球形半球形结构紧凑、火焰行程结构紧凑、火焰行程段、燃烧速率高、热段、燃烧速率高、热损失小、热效率高损失小、热效率高桑塔纳桑塔纳 夏利夏利 富康富康楔形楔形结构简单、紧凑、散结构简单、紧凑、散热面积小、热损失少；热面积小、热损失少；火花塞置于燃烧室最火花塞置于燃烧室最高处，火焰传播距离高处，火焰传播距离长长切诺基切诺基盆形盆形工艺性好、成本低、工艺性好、成本低、进排气效果不如半球进排气效果不如半球形燃烧室形燃烧
20、室492（二）气缸垫（二）气缸垫1 1、作用：、作用：密封密封燃气燃气冷却水、机油冷却水、机油2 2、要求、要求：（1 1）一定的强度要求）一定的强度要求（2 2）耐热、耐腐蚀）耐热、耐腐蚀（3 3）一定的弹性：）一定的弹性：密封（变形以补偿结合面的不平度）密封（变形以补偿结合面的不平度）3 3、材料与结构：、材料与结构：金属金属-石棉气缸垫；石棉气缸垫；实心金属片气缸垫；实心金属片气缸垫；加强型无石棉气缸垫。加强型无石棉气缸垫。气缸垫气缸垫安装注意：安装注意：金属皮的金金属皮的金属属石棉垫，缸石棉垫，缸口金属卷边一面口金属卷边一面应朝向易修整接应朝向易修整接触面或硬平面。触面或硬平面。因卷边
21、一面会对因卷边一面会对与其接触的平面与其接触的平面造成压痕变形。造成压痕变形。光滑面朝向气缸光滑面朝向气缸体。体。三、油底壳三、油底壳1 1、作用：、作用：储存机油并密封曲轴箱。储存机油并密封曲轴箱。2 2、要求：、要求：（1 1）结合面平整，密封性好）结合面平整，密封性好 （2 2）刚性好，避免振动、机械噪声过大）刚性好，避免振动、机械噪声过大 （3 3）散热性好）散热性好3 3、材料与结构：、材料与结构：材料：材料：低碳合金钢板或铝合金冲压而成；低碳合金钢板或铝合金冲压而成；结构：结构：为了加强油底壳内机油的散热，油底壳底部铸有为了加强油底壳内机油的散热，油底壳底部铸有散热肋片。油底壳形状
22、后部一般做得较深，以便发动机纵向散热肋片。油底壳形状后部一般做得较深，以便发动机纵向倾斜时机油泵能吸到机油。内设有挡油板，避免油面波动太倾斜时机油泵能吸到机油。内设有挡油板，避免油面波动太大，大，机油泵吸进气泡，供油不机油泵吸进气泡，供油不桑塔纳轿车油底壳结构桑塔纳轿车油底壳结构畅。油底壳底部装有磁性放畅。油底壳底部装有磁性放油塞，吸集机油中的金属屑，油塞，吸集机油中的金属屑，减少磨损。减少磨损。油底壳油底壳三、活塞连杆组活塞连杆组 组成：组成：由活塞、连杆、活塞环、活塞销和连杆等组成由活塞、连杆、活塞环、活塞销和连杆等组成。气环油环活塞销活塞连杆连杆螺栓连杆轴瓦连杆盖活塞连杆组活塞连杆组 连
23、杆衬套定位套筒活塞销卡簧活活塞塞连连杆杆组组活塞组活塞组连杆组连杆组活塞活塞活塞环活塞环活塞销（活塞销卡环）活塞销（活塞销卡环）连杆螺栓连杆螺栓连杆盖连杆盖连杆轴瓦连杆轴瓦连杆体连杆体活塞连杆组组成：活塞连杆组组成：1 1、作用：、作用：活塞顶部与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室；活塞顶部与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室；承受气体压力，并通过活塞销和连杆驱使曲轴旋转。承受气体压力，并通过活塞销和连杆驱使曲轴旋转。2 2、工作环境：、工作环境：高温、散热条件差；顶部工作温度高达高温、散热条件差；顶部工作温度高达600700K，且分布不均匀；高速，线速度达到，且分布不均匀；高速，线速度达到10m/s，承
24、，承受很大的惯性力。活塞顶部承受最高可达受很大的惯性力。活塞顶部承受最高可达3 5MPa（汽油（汽油机）的压力，使之变形，破坏配合联结。机）的压力，使之变形，破坏配合联结。（一）、活塞（一）、活塞活塞应具备的特点活塞应具备的特点A A 刚度和强度应足够大，合理的形状和刚度和强度应足够大，合理的形状和壁厚。壁厚。B B 受热面小，散热好受热面小，散热好C C 热膨胀系数小、导热性能好、比重小，热膨胀系数小、导热性能好、比重小，具有较好的减摩性和热强度。具有较好的减摩性和热强度。3 3、材料：、材料：铝合金：质量小铝合金：质量小 导热性好；灰铸铁导热性好；灰铸铁4 4、结构特点：、结构特点：（1
25、1）基本结构：）基本结构：由顶部、头部、裙部组成（图由顶部、头部、裙部组成（图2-202-20所示）。所示）。图图220 活塞结构活塞结构 1活塞顶部活塞顶部 2活塞头部活塞头部 3活塞裙部活塞裙部 结构简单、制造结构简单、制造容易、受热面积容易、受热面积小、应力分布较小、应力分布较均匀，多用在汽均匀，多用在汽油机上。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、位置必凹坑的形状、位置必须有利于可燃混合气须有利于可燃混合气的燃烧；提高压缩比，的燃烧；提高压缩比，防止碰气门。防止碰气门。a a、顶部：、顶部：组
26、成燃烧室，易热裂、压碎，要求加工应光洁，材料应阻热。组成燃烧室，易热裂、压碎，要求加工应光洁，材料应阻热。、活塞头部、活塞头部位置：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。作用：作用：a a安装活塞环；安装活塞环；b b与活塞环一起密封气缸；与活塞环一起密封气缸；c c防止可燃混合气漏到曲轴箱内；防止可燃混合气漏到曲轴箱内；d d将顶部吸收的热量通过活塞环传给气缸壁将顶部吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。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C C、活塞裙部、活塞裙部位置：位置：从油环槽下端面起至活塞
27、最下端的从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，包括销座孔。部分，包括销座孔。作用：作用：导向作用导向作用;承受侧压力承受侧压力;冷态敲缸现象：冷态敲缸现象：冷态装配间隙若无或过小，冷态装配间隙若无或过小，则由于活塞工作时的则由于活塞工作时的机械变形机械变形和热变形和热变形时裙部直径增大，容时裙部直径增大，容易拉伤气缸壁（又称拉缸），易拉伤气缸壁（又称拉缸），轻则造成漏气、窜机油，重则轻则造成漏气、窜机油，重则活塞卡死。活塞卡死。由于冷态装配间隙的存在由于冷态装配间隙的存在:活塞工作时侧压力方向的交替活塞工作时侧压力方向的交替变化，活塞越过上止点时，时变化，活塞越过上止点时，时而是活塞的次推力面侧
28、贴紧气而是活塞的次推力面侧贴紧气缸壁，时而是活塞的主推力面缸壁，时而是活塞的主推力面侧贴紧气缸壁，形成金属敲缸侧贴紧气缸壁，形成金属敲缸声音，加剧裙部磨损。显然，声音，加剧裙部磨损。显然，发动机冷车时敲缸现象严重。发动机冷车时敲缸现象严重。减轻冷态敲缸现象的主要结构措施：减轻冷态敲缸现象的主要结构措施：原理：原理：因销座偏置，在接近上止因销座偏置，在接近上止点时，作用在活塞销座轴线以右点时，作用在活塞销座轴线以右的气体压力大于左边，使活塞倾的气体压力大于左边，使活塞倾斜，裙部下端提前换向。而活塞斜，裙部下端提前换向。而活塞在越过上止点，侧压力反向时，在越过上止点，侧压力反向时，活塞才以左下端接
29、触处为支点，活塞才以左下端接触处为支点，顶部向左转（不是平移），完成顶部向左转（不是平移），完成换向。可见偏置销座使活塞换向换向。可见偏置销座使活塞换向分成分成了两步，第一步是在气体压了两步，第一步是在气体压力较小时进行，且裙部弹性好，力较小时进行，且裙部弹性好，有缓冲作用；第二步虽气体压力有缓冲作用；第二步虽气体压力大，但它是个渐变过程。为此，大，但它是个渐变过程。为此，两步过渡使换向冲击力大为减弱。两步过渡使换向冲击力大为减弱。措施措施1：活塞销座朝向承受作功侧压力的一面活塞销座朝向承受作功侧压力的一面（图示左侧）偏移（图示左侧）偏移1mm2mm。减轻冷态敲缸现象的主要结构措施：减轻冷态敲
30、缸现象的主要结构措施：阶梯形阶梯形、锥形锥形活塞沿高度方向活塞沿高度方向的温度很不均匀，活塞的温度的温度很不均匀，活塞的温度是上部高、下部低，膨胀量也是上部高、下部低，膨胀量也相应是上部大、下部小。为了相应是上部大、下部小。为了使工作时活塞上下直径趋于相使工作时活塞上下直径趋于相等，即为圆柱形，就必须预先等，即为圆柱形，就必须预先把活塞制成上小下大的阶梯形、把活塞制成上小下大的阶梯形、锥形。锥形。措施措施2 2：预先做成预先做成阶梯形阶梯形、锥形锥形、椭圆形椭圆形椭圆形椭圆形活塞将销座外端面在铸活塞将销座外端面在铸造时凹陷造时凹陷0.5-1mm0.5-1mm，或截去一，或截去一小部分。小部分。
31、椭圆的长轴方向与销椭圆的长轴方向与销座垂直，短轴方向沿销座方向。座垂直，短轴方向沿销座方向。这样活塞工作时趋近正圆。这样活塞工作时趋近正圆。减轻冷态敲缸现象的主要结构措施：减轻冷态敲缸现象的主要结构措施：措施措施3 3：活塞裙部：活塞裙部开槽开槽（汽油机）（汽油机）横向横向绝热槽绝热槽减少活塞头的热量向裙部扩散减少活塞头的热量向裙部扩散有的兼作油环回油孔有的兼作油环回油孔纵向纵向膨胀槽膨胀槽留有膨胀余地留有膨胀余地活塞强度降低活塞强度降低绝热槽膨胀槽减轻冷态敲缸现象的主要结构措施：减轻冷态敲缸现象的主要结构措施：活塞的冷却 高强化发动机尤其是活塞高强化发动机尤其是活塞顶上有燃烧室凹坑的柴油机，
32、顶上有燃烧室凹坑的柴油机，为了减轻活塞顶部和头部的为了减轻活塞顶部和头部的热负荷而采用油冷活塞。热负荷而采用油冷活塞。1)1)自由喷射冷却法。自由喷射冷却法。2)2)振荡冷却法。振荡冷却法。3)3)强制冷却法。强制冷却法。强制冷却法广为增压发动机强制冷却法广为增压发动机所采用。所采用。二、活塞环二、活塞环：活塞环是具有切口的弹性环，活塞环是具有切口的弹性环，自自由状时环外径大于缸径。由状时环外径大于缸径。分成气分成气环和油环两大类。环和油环两大类。（一）作用：（一）作用：2 2、油环：、油环：1 1、气环：、气环：图图2-25 活塞环活塞环（1 1）密封（防止燃气漏入曲轴箱）；密封（防止燃气漏
33、入曲轴箱）；是是主要作用，是传热作用的前提。主要作用，是传热作用的前提。（2 2）传热（将活塞头部吸收的）传热（将活塞头部吸收的70%80%70%80%的热量传导给气缸壁）。的热量传导给气缸壁）。（1 1）润滑（气缸壁上铺油膜）；）润滑（气缸壁上铺油膜）；（2 2）刮油（气缸壁上多余机油刮落回曲轴箱）；）刮油（气缸壁上多余机油刮落回曲轴箱）；（3 3）辅助密封。）辅助密封。（二）工作环境：（二）工作环境：（1 1）高温、高压、高速，润滑不良，磨损严重；）高温、高压、高速，润滑不良，磨损严重；（2 2）交变的弯曲应力）交变的弯曲应力（三）要求：（三）要求：（四）材料（四）材料：弹性好、强度高、耐
34、磨损、耐高弹性好、强度高、耐磨损、耐高温、冲击韧性好、导热性能好。温、冲击韧性好、导热性能好。（1 1）目前广泛采用的活塞环材料是合金铸铁目前广泛采用的活塞环材料是合金铸铁(在优质灰铸铁中在优质灰铸铁中 加入少量铜、铬、钼等合金元素加入少量铜、铬、钼等合金元素（2 2）第第1 1道气环的工作表面一般都镀上多孔性铬（硬度高，并道气环的工作表面一般都镀上多孔性铬（硬度高，并 能储存少量机油，以改善润滑条件）；能储存少量机油，以改善润滑条件）；（3 3）其余气环一般镀锡或磷化（以改善磨合性能）。）其余气环一般镀锡或磷化（以改善磨合性能）。（五）气环的密封机理：（五）气环的密封机理：1 1、在活塞环自
35、身弹力作用下，环外、在活塞环自身弹力作用下，环外圆面紧贴气缸壁，形成第一密封面；圆面紧贴气缸壁，形成第一密封面；2 2、燃气压力、燃气压力P1P1和活塞上下运和活塞上下运动动产生惯性力产生惯性力PjPj ，带动活塞，带动活塞环与环槽上下表面接触，形成环与环槽上下表面接触，形成第二密封面。第二密封面。气环的切口端呈迷宫式布置气环的切口端呈迷宫式布置（减少漏气）。（减少漏气）。PaFPjP1P2（六）气环的结构特点：（六）气环的结构特点：（1 1）切口形状：）切口形状：1 1）直角切口：）直角切口：工艺性好，密封效果差；工艺性好，密封效果差；2 2）阶梯切口：密封好，工艺性差；）阶梯切口：密封好，
36、工艺性差；3 3）斜切口：）斜切口：介于中间，但套装时尖角易折断；介于中间，但套装时尖角易折断；4 4）带防转销钉槽切口：）带防转销钉槽切口：方向不可装反，否则，漏气量急方向不可装反，否则，漏气量急剧增加。剧增加。直角口直角口(直切口直切口)斜口斜口(斜切口斜切口)搭切口搭切口(阶梯形阶梯形)带防转销钉槽带防转销钉槽(封闭切口封闭切口)活塞环的泵油气环的泵油作用气环的泵油作用 矩形断面矩形断面的气环的气环随活塞作往复运动时，随活塞作往复运动时，会把气缸壁上的机油会把气缸壁上的机油不断送人气缸中。这不断送人气缸中。这种现象称为：种现象称为：“气环气环的泵油作用的泵油作用”。（1 1）增加了润滑油
37、的消耗；）增加了润滑油的消耗；（2 2）火花塞沾油不跳火；）火花塞沾油不跳火；（3 3）燃烧室积炭增多，燃烧）燃烧室积炭增多，燃烧性能变坏；性能变坏；（4 4）环槽内形成积炭，挤压）环槽内形成积炭，挤压活塞环而失去密封性；活塞环而失去密封性；（5 5）加剧了气缸的磨损）加剧了气缸的磨损。活塞环泵油作用的危害活塞环泵油作用的危害（七）气环的断面形状（七）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)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 1 1、扭曲环：扭曲环：a)a)正扭
38、曲环：正扭曲环：内圆上边缘切去部分金属或外圆下边缘切去内圆上边缘切去部分金属或外圆下边缘切去 部分金属；部分金属；b)b)反扭曲环：反扭曲环：内圆下边缘切去部分金属或外圆上边缘切去内圆下边缘切去部分金属或外圆上边缘切去 部分金属；部分金属；eF1F2F1F2M定义：定义：将矩形环内圆上方或外圆下方切成台阶或倒角而成。将矩形环内圆上方或外圆下方切成台阶或倒角而成。扭曲原理：扭曲原理：扭曲环的优点：扭曲环的优点：a)a)密封性、磨合性好（线接触）；密封性、磨合性好（线接触）；b)b)防止防止“泵油泵油”现象；现象；c)c)形成油楔，改善润滑；形成油楔，改善润滑；d)d)提高刮油能力。提高刮油能力。
39、扭曲环特点扭曲环特点扭曲环安装：扭曲环安装：内上切扭曲环装入第一道环槽，外下切扭曲环装入第二、内上切扭曲环装入第一道环槽，外下切扭曲环装入第二、三道环槽三道环槽注意断面形状和方向，内切口朝上，外切口朝下，不能注意断面形状和方向，内切口朝上，外切口朝下，不能装反。装反。扭曲环的缺点：扭曲环的缺点：a)a)扭转角不超过扭转角不超过11，工艺性差；，工艺性差；b)b)不可装反，否则机油消耗率成倍增加，环上有朝上记号。不可装反，否则机油消耗率成倍增加，环上有朝上记号。内切口扭曲环内切口扭曲环外切口扭曲环外切口扭曲环a)a)工艺性差（凸圆弧面难加工）；工艺性差（凸圆弧面难加工）；b)b)仍有仍有“泵油泵
40、油”现象。现象。锥面环锥面环优点优点：缺缺点：点：a)a)活塞上下移动时均能形成油楔作用，改善润滑；活塞上下移动时均能形成油楔作用，改善润滑；b)b)避免棱缘负荷，能很好适应活塞的摆动及气缸表面；避免棱缘负荷，能很好适应活塞的摆动及气缸表面；c)c)密封性改善。密封性改善。2 2）锥面）锥面环：环：小锥角，不超过小锥角，不超过2 2，方向不可装反。，方向不可装反。优缺点同扭曲环，但仍有优缺点同扭曲环，但仍有“泵油泵油”现象。现象。3 3）桶面环：桶面环：与气缸壁凸圆弧面接触。与气缸壁凸圆弧面接触。桶面环桶面环气环的断面形状气环的断面形状气环断面形状：气环断面形状：形状形状特点特点示意图示意图矩
41、形环矩形环 结构简单、制造方便、易于生产、应结构简单、制造方便、易于生产、应用面广用面广扭曲环扭曲环断面不对称，受力不平衡，使活塞环断面不对称，受力不平衡，使活塞环扭曲扭曲锥面环锥面环减少了环与气缸壁的接触面，提高了减少了环与气缸壁的接触面，提高了表面接触压力，有利于磨合和密封。表面接触压力，有利于磨合和密封。梯形环梯形环 加工困难，精度要求高加工困难，精度要求高桶面环桶面环 外圆为凸圆弧形外圆为凸圆弧形1 1、作用：、作用：布油布油(活塞上行活塞上行)刮油刮油(活塞下行活塞下行)密封密封(辅助作用辅助作用)（七）（七）油环油环图图2-33 油环的刮油作用油环的刮油作用（a）（b）2、油环的结
42、构特点：油环的结构特点：油环油环 置于最后一道置于最后一道环槽，背隙内气体压力环槽，背隙内气体压力极低，因此，油环置于极低，因此，油环置于气缸内时，必须具有较气缸内时，必须具有较大的初始弹力。大的初始弹力。刮油片刮油片轴向衬簧轴向衬簧刮油片刮油片径向衬簧径向衬簧普通油环普通油环 组合油环组合油环 3 3、油环分为两种类型：、油环分为两种类型：（a a）异向外倒角油环）异向外倒角油环 （b b）同向外倒角油环）同向外倒角油环 （c c）同向内倒角油环）同向内倒角油环 （d d）鼻式油环）鼻式油环 （e e）双鼻式油环）双鼻式油环 油环的刮油作用油环的刮油作用油环的刮油作用 将气缸壁将气缸壁上多余
43、的机油上多余的机油刮下来经活塞刮下来经活塞上的回油孔流上的回油孔流回油底壳。回油底壳。（八）活塞环的间隙（八）活塞环的间隙 （1）端隙1：又称开口间隙，是活塞环装入气缸后又称开口间隙，是活塞环装入气缸后开口处的间隙。一般为开口处的间隙。一般为0.250.250.50mm0.50mm。（2）侧隙2：又称边隙，是环高方向上与环槽之间又称边隙，是环高方向上与环槽之间的间隙。第一道环因温度高，一般为的间隙。第一道环因温度高，一般为0.040.040.10mm0.10mm；其他气环一般为其他气环一般为0.030.030.07mm0.07mm。油环一般侧隙较小，。油环一般侧隙较小，一般为一般为0.0250
44、.0250.07mm0.07mm。（3）背隙3：是活塞环装入气缸后，活塞环背面与是活塞环装入气缸后，活塞环背面与环槽底部的间隙。一般为环槽底部的间隙。一般为0.50.51mm1mm。活塞环三隙活塞环三隙1 1气缸；气缸；2 2 活塞环；活塞环；3 3 活塞；活塞；1 1 开口间隙；开口间隙；2 2 侧隙；侧隙；3 3 背隙背隙 1 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 组合式油环三、活塞销与销座三、活塞销与销座1 1、作用：、作用：连接活塞和连杆小头，并把活塞承受的气连接活塞和连杆小头，并把活塞承受的气体压力传递给连杆体压
45、力传递给连杆。3 3、要求：、要求：2 2、工作条件：工作条件：（1 1）高温高温 （2 2）冲击载荷大）冲击载荷大 （3 3）润滑困难）润滑困难（1 1）足够的强度足够的强度（2 2）刚度刚度（3 3）韧性韧性（4 4）耐磨性）耐磨性（5 5）重量轻）重量轻活 塞 销圆柱形两段截锥与一段圆柱结合两段截锥形图图 2-36 活塞销的内孔形状活塞销的内孔形状4 4、结构特点：、结构特点：管状（图管状（图 2-362-36所示）所示）（1 1）等截面圆柱形）等截面圆柱形：易加工，但质量大；：易加工，但质量大；（2 2）两段截锥形：等强度梁，质量小，但难加工；）两段截锥形：等强度梁，质量小，但难加工；
46、（3 3）组合形：居中。）组合形：居中。连杆连杆活塞销活塞销全浮式：全浮式：活塞销能活塞销能在连杆衬在连杆衬套和活塞套和活塞销座中自销座中自由摆动，由摆动，使磨损均使磨损均匀。匀。半浮式：半浮式：活活塞中部与连塞中部与连杆小头采用杆小头采用紧固螺栓连紧固螺栓连接，活塞销接，活塞销只能在两端只能在两端销座内作自销座内作自由摆动。多由摆动。多用于小轿车用于小轿车形式形式:全浮式（工作时自由转动）、半浮式。全浮式（工作时自由转动）、半浮式。5 5、活塞销连接方式：活塞销连接方式：装配时，应先将铝合金活塞预热（装配时，应先将铝合金活塞预热（7090C7090C的水或的水或油中加热），然后将销装入。油中
47、加热），然后将销装入。全浮式 半浮式四、连杆四、连杆1、作用：、作用：连接连接活塞活塞与与曲轴曲轴，并把活塞承受的气，并把活塞承受的气体压力传给曲轴，使活塞的体压力传给曲轴，使活塞的往复往复运动变成曲轴运动变成曲轴的的旋转旋转运动。运动。连杆小头连杆小头杆身杆身连杆连杆大头大头3 3、要求：、要求：在质量尽可能小的前提下有足够的刚度和强度在质量尽可能小的前提下有足够的刚度和强度。刚度不足的后果：刚度不足的后果：（1 1）大头孔失圆：）大头孔失圆：烧轴瓦，甚至咬死。烧轴瓦，甚至咬死。（2 2）杆身弯曲：偏磨，漏气，窜机油。）杆身弯曲：偏磨，漏气，窜机油。2 2、工作特点：工作特点：复杂平面运动，
48、承受压缩、拉伸、弯曲等交变载荷。复杂平面运动，承受压缩、拉伸、弯曲等交变载荷。4 4、材料与工艺：、材料与工艺：中碳钢或合金钢经模锻或辊锻而成。中碳钢或合金钢经模锻或辊锻而成。5 5、结构特点：、结构特点：由连杆小头、杆身、连杆大头（包括连杆盖）三部分组成。由连杆小头、杆身、连杆大头（包括连杆盖）三部分组成。（1 1）连杆小头）连杆小头一般压入减磨的锡青铜衬套，小头顶部铸有工一般压入减磨的锡青铜衬套，小头顶部铸有工艺凸台，减重用；小头顶部开有润滑油槽，收艺凸台，减重用；小头顶部开有润滑油槽，收集飞溅油雾，润滑活塞销。集飞溅油雾，润滑活塞销。（2 2）杆身：）杆身：通常做成通常做成“工工”字形断
49、面，字形断面，以求在刚度足够的前提下以求在刚度足够的前提下尽可能减少惯性质量，有尽可能减少惯性质量，有的杆身钻有润滑油道。的杆身钻有润滑油道。通常做成分开式的（通常做成分开式的（有平切口有平切口和斜切口两种）和斜切口两种）以便于拆装活塞连以便于拆装活塞连杆组，被分开的部分叫连杆盖，两杆组，被分开的部分叫连杆盖，两者之间用连杆螺栓连接。连杆与连者之间用连杆螺栓连接。连杆与连杆盖之间有配对记号，拆装时应注杆盖之间有配对记号，拆装时应注意一致。意一致。图图2-39 连杆装配标记连杆装配标记（3 3）连杆大头：）连杆大头：连杆大头孔内过盈压入上、连杆大头孔内过盈压入上、下两半薄壁钢轴瓦，在其内表面下两
50、半薄壁钢轴瓦，在其内表面上涂有上涂有0.30.30.7mm0.7mm厚的减磨合金厚的减磨合金层，具有保持油膜、减少摩擦阻层，具有保持油膜、减少摩擦阻力和易于磨合的作用，主要有巴力和易于磨合的作用，主要有巴氏合金、铜铝合金、高锡铝合金。氏合金、铜铝合金、高锡铝合金。轴瓦背面制有定位凸肩，防止轴轴瓦背面制有定位凸肩，防止轴瓦转动；轴瓦内表面开有油槽用瓦转动；轴瓦内表面开有油槽用以储油和作垃圾槽用。以储油和作垃圾槽用。6 6、汽车发动机、汽车发动机连杆分类：连杆分类：（1 1）平切口）平切口：连杆大头沿着与杆身轴线垂直的方向切开，连杆大头沿着与杆身轴线垂直的方向切开，汽油机和较小功率柴油机用。汽油机
