Date1武汉大学动力与机械学院曲柄连杆机构的功用热能机械能燃气压力转 矩连杆活塞曲轴将燃料燃烧时产生的热能转变为活塞往复运动的机械能，再 转变为曲轴旋转运动而对外输出动力Date2武汉大学动力与机械学院曲柄连杆机构能量转换热能 转变为 机械能 向工作 机构 输出 机械能Date3武汉大学动力与机械学院曲柄连杆机构工作过程将活塞 顶上的 燃气 压力 转变为 曲轴 转矩Date4武汉大学动力与机械学院曲柄连杆机构的组成1、机体组 气缸体 曲轴箱 气缸套 气缸盖 气缸垫 油底壳等2、活塞连杆组 活塞 活塞环 活塞销 连杆等 3、曲轴飞轮组 曲轴 飞轮等Date5武汉大学动力与机械学院Date6武汉大学动力与机械学院Date7武汉大学动力与机械学院机体组：气缸 体、曲轴箱、 油底壳、气缸 套、气缸盖和 气缸垫-不动 件Date8武汉大学动力与机械学院 1. 机体组的功用 机体组是发动机的支架 是各机构与系统的装配机体 气缸盖密封气缸、形成燃烧室 机体与气缸盖内水套冷却系统 机体与气缸盖内油道润滑系统Date9武汉大学动力与机械学院（1）应具有足够的强度和刚度、耐磨损和耐腐蚀 、适当冷却（以免损坏和变形） 发动机中最大的零件 承受拉、压、弯、扭等机械负荷 承受高温燃气很大的热负荷 发动机大部分零件安装在机体上 （2）力求结构紧凑、质量轻 尽量减小整机的重量（发动机最大的零件） 加强肋（减小质量、保证刚度与强度） （3）机体材料 一般高强度灰铸铁、铝合金 合金铸铁机体工作条件、要求及材料Date10武汉大学动力与机械学院气缸的排列方式（发动机形式）直列式：多用 于六缸以下的 发动机。V型式：它缩短了 发动机的长度和 高度，多用于八 缸以上的发动机对置式：是V型 的特殊形式。 Date11武汉大学动力与机械学院 气缸W型式大众W12 由两个夹角为 15的V6发动 机，以72的夹 角组成 拥有5.6升的 排量 Date12武汉大学动力与机械学院A8L6.0及其W12发动机 Date13武汉大学动力与机械学院曲轴箱的型式（1） 平分式定义：主轴承座孔 中心线位于曲轴箱 分开面上。特点：刚度小，前 后端呈半圆形，与 油底壳接合面的密 封较困难。应用：中小型发动 机。 Date14武汉大学动力与机械学院（2） 龙门式 定义：主轴承座孔中 心线高于曲轴箱分 开面。特点：刚度较大， 油底壳前后端为一 平面，密封简单可 靠。应用：大中型发动 机。 Date15武汉大学动力与机械学院（3） 隧道式 定义：主轴承座孔 不分开。特点：刚度最大 ，主轴承同轴度 易保证，主轴承 用滚动轴承。应用：负荷较大 的柴油机。Date16武汉大学动力与机械学院气缸体制造气缸体Date17武汉大学动力与机械学院1.功用：贮存和冷却机油并封闭曲轴箱。 2.构造：（1）用薄钢板冲压而成。 （2） 内部设有稳油挡板，以防止汽车振动时 油底壳油面产生较大的波动。 （3）最低处有放油塞曲轴箱与油底壳之间有 密封衬垫。 油底壳Date18武汉大学动力与机械学院气缸的结构形式（气缸套）（1）无气缸套式优点： 缩短气缸中心距，减小 机体尺寸质量 机体刚度大、工艺性好 缺点： 耐磨合金铸铁 成本高 无气缸套式铝合金缸体 气缸表面镀铬，提高耐 磨性 Date19武汉大学动力与机械学院干式缸套 灰铸铁或铝合金缸体可卸干式缸套 （2）干式缸套式13特点： 1)壁厚较薄（ 1mm3mm） ； 2)与缸体承孔 过盈配合； 3)不易漏水漏 气。Date20武汉大学动力与机械学院（3）湿式缸套式普通铸铁或铝合金缸体AB环带：径向定位 凸缘C：轴向定位 缸套顶 面略高于缸体平面： 0.050.15mm 密封圈：下部13道密封 圈ABC0.050.1559特点： 1)壁厚较厚（5mm 9mm）； 2)散热效果好； 3)易漏水漏气； 4)易穴蚀 Date21武汉大学动力与机械学院 干、湿式缸套比较和冷却水 直接接触 与缸体配 合较松 壁厚 5 9mm 不直接 和冷却 水接触 与缸体 紧配合 壁厚 1 3mm 缸套材料：合金铸铁或合金钢缸 套Date22武汉大学动力与机械学院Date23武汉大学动力与机械学院6. 水冷和风冷气缸体（1）水冷气缸体利用水套 中的冷却 水流过高 温零件的 周围带走 多余热量Date24武汉大学动力与机械学院缸体与 曲轴箱 分开铸 缸体和缸 盖铸有 散热片 如有风扇 可加强 散热（2）风冷气缸体Date25武汉大学动力与机械学院气缸盖 1. 气缸盖的组成 密封气缸上部形成燃烧室 冷却水套与缸体水套相通 设有进排气座、气门导管孔 设有进排气通道 汽油机缸盖：设有火花塞座孔 柴油机缸盖：设有喷油器座孔Date26武汉大学动力与机械学院 气缸盖气缸盖示意图气缸盖实物气缸盖Date27武汉大学动力与机械学院5. 燃烧室（1）燃烧室基本要求 结构紧凑：（表面积/容积）要小，减小 热损失，提高热效率 能增大进气门直径或进气道通道面积：增 加进气量，提高发动机转矩和功率 能在压缩行程终点产生挤气涡流：以提高 混合气燃烧速度，保证混合气充分燃烧 汽油机燃烧室：应保证火焰传播距离最短 ，以防止发生不正常燃烧 柴油机燃烧室：应与燃油喷射、空气涡流 运动进行良好配合Date28武汉大学动力与机械学院（2）汽油机燃烧室楔形 盆形 半球 形 Date29武汉大学动力与机械学院名称 特点示意图图应应用半球形结结构紧紧凑、火焰行程段 、燃烧烧速率高、热损热损 失 小、热热效率高桑塔纳纳 夏利 富康楔形结结构简单简单 、紧紧凑、散 热热面积积小、热损热损 失少 ；火花塞置于燃烧烧室最 高处处，火焰传传播距离长长切诺诺基盆形工艺艺性好、成本低、进进 排气效果不如半球形燃 烧烧室捷达 奥迪Date30武汉大学动力与机械学院（3）柴油机燃烧室直喷式燃烧室 形燃烧 室球形燃烧 室Date31武汉大学动力与机械学院分开式燃烧室 涡流燃烧 室 预燃燃烧 室 喷油器喷油器涡流 室预燃 室Date32武汉大学动力与机械学院 直喷式燃烧室燃烧室 容积 集中于 活塞顶 上的 燃烧室 凹坑内Date33武汉大学动力与机械学院 涡流燃烧室空气被挤 入涡流室 形成强烈 有规则涡 流运动 大部分柴 油在涡流 室内燃烧 形成二次 涡流混合 燃烧Date34武汉大学动力与机械学院气缸垫1.作用：保证气缸体与气 缸盖间的密封，防止漏 水、漏气。 2.构造（图214）金属石棉垫：（见a、b ）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 ，以坚强导热）。金属骨架石棉垫：以 编织的钢丝网（图c）或 有孔钢板（图d）为骨 架，外覆石棉，只在缸 口、水孔、油道口处用 金属片包边。Date35武汉大学动力与机械学院 纯金属垫：（见图e）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。 安装注意：金属皮的金属 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 对与其接触的平面造成压 痕变形。Date36武汉大学动力与机械学院密封垫Date37武汉大学动力与机械学院思考题（续）1.曲柄连杆机构的功用和组成？ 2.气缸体的结构形式及概念比较? 3.气缸的三种排列方式及特点? 4.比较干式和湿式缸套的特点? 5.机体组由哪些零件组成？ 6.汽油机和柴油机燃烧室的种类？课 外Date38武汉大学动力与机械学院活塞连杆组 活塞活 塞 环活塞销连杆 组曲轴 飞轮 组活塞 活塞环 活塞销 连杆组 Date39武汉大学动力与机械学院活 塞 活塞功用 （1）承受气缸中的燃气压力 （2）将燃气作用力通过活塞销和连杆传给曲 轴，推动曲轴旋转 （3）参与组成燃烧室Date40武汉大学动力与机械学院工作条件：高温、高压、高速往复直线运动要求：活塞的质量要小，可以减小惯性力；热膨胀 系数要小，减小受热时的变形；导热性好，防止活 塞过热，发生损坏；耐磨性好，防止在往复运动中 大量磨损。材料：常用铝合金制造，质量小，导热性好，但是 热膨胀系数大，高温下，强度和硬度下降很快。有 的柴油机采用高级铸铁或耐热钢制造。Date41武汉大学动力与机械学院成型方法铸造：高温强度下降较小、成本低， 易出现气孔、缩松等铸造缺陷。锻造：强度比铸造高、导热性较好， 适用于强化发动机，制造成本高。Date42武汉大学动力与机械学院活塞构造活塞 顶部活塞 头部活塞 裙部Date43武汉大学动力与机械学院（1）活塞顶部（燃烧室组成部分）汽油机多采用平顶、有些采用凹顶二冲程汽油机 多用凸顶柴油机多采用各种各样的凹坑凸 顶凹 坑平 顶凹 顶Date44武汉大学动力与机械学院（2）活塞头部（活塞环槽以上部位）承受气 体压力将热量通 过活塞环传 给气缸壁与活塞环 实现 气缸密封 主 要 作 用Date45武汉大学动力与机械学院环槽环槽护圈可 保护和加强 铝合金活塞 环槽隔热槽(有时) 使部分热流转 向二、三环 主 要 结 构气环油环热负荷较高发动机采用Date46武汉大学动力与机械学院（3）活塞裙部（活塞环槽以下部位）功用 椭圆 变形 为活塞导向和承受侧压力燃气压力使 裙部弯曲变形侧压力使销座 轴线方向增大热变形使销座 轴线方向增大Date47武汉大学动力与机械学院 活塞裙部椭圆形冷态下把 活塞加工 成裙部断 面为长轴 垂直于活 塞销方向 的椭圆形Date48武汉大学动力与机械学院 活塞销座附近裙部外表面下陷为减少活塞 销座附近处 的热变形量Date49武汉大学动力与机械学院活塞销座轴线布置活塞越过上止点时 侧压力方向改变会 产生“敲缸”噪声可减轻活塞“敲缸”噪声 ，但会引起裙部两端尖 角的磨损或变形增大主 推 力 面活塞销偏移布置 (偏移活塞轴线12mm)活塞销对中布置Date50武汉大学动力与机械学院二、活 塞 环 1. 活塞环功用 气环 刮油 均匀油膜 辅助密封 油环密封 导热 Date51武汉大学动力与机械学院（一）气环 1.作用： （1）密封：防止气缸内的气体窜入油底壳； （2） 传热：将活塞头部的热量传给气缸壁； （3）辅助刮油、布油。 环气环Date52武汉大学动力与机械学院2.活塞环的间隙（图237） （1） 端隙1：又称开口间隙，是活塞环装 入气缸后开口处的间隙。一般为0.25mm 0.50mm；Date53武汉大学动力与机械学院（2） 侧隙2：又称边隙，是环高方向上与环 槽之间的间隙。第一道0.04mm0.10mm；其 它气环0.03mm0.07mm。油环一般侧隙较小 ，0.025mm0.07mm； （3）背隙3：是活塞环装入气缸后，活塞环 背面与环槽底部的间隙。0.5mm1mm； 23Date54武汉大学动力与机械学院3.气环的密封原理 （1） 第一密封面的建立：环在自由状态 下，环外径缸径，装缸后在其弹力P0作用 下与缸壁压紧，形成第一密封面。第一密封面Date55武汉大学动力与机械学院（2） 第二密封面的建立：活塞环在运动时 产生惯性力Pj，与缸壁间产生摩擦力F，以 及侧隙有气体压力P1，在这三个力的共同作 用下，使环靠在环槽的上侧或下侧，形成第 二密封面。PjFP1第二密封面Date56武汉大学动力与机械学院（3）气环的第二次密封：窜入背隙 和侧隙的气体，使环对缸壁和环槽进 一步压紧，加强了第一、二密封面的 密封。Date57武汉大学动力