西华大学：《汽车构造》课程教学资源（PPT课件讲稿）第三章 曲柄连杆机构

第三章曲柄连杆机构 作用:将燃料燃烧的热能转换为机械能,将活塞 的往复运动转变为曲轴的旋转运动,并将能量 传输出去 本章主要内容: 1、曲柄连杆机构的受力及运动分析 2、机体组 3、活塞连杆组 4、曲轴飞轮组

第三章 曲柄连杆机构 作用：将燃料燃烧的热能转换为机械能，将活塞 的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并将能量 传输出去。 本章主要内容： 1、 曲柄连杆机构的受力及运动分析 2、 机体组 3、 活塞连杆组 4、 曲轴飞轮组

第一节曲柄连杆机构的受力及运动分析 运动分析 活塞组、连杆小头:上下往复运动; 连杆大头、杆身、连杆盖:主要做左右摆动, 同时伴有上下往复运动; 曲轴、飞轮:主要做旋转运动。 以上各零部件均是做变速运动、周期性的

第一节 曲柄连杆机构的受力及运动分析 一、运动分析 活塞组、连杆小头：上下往复运动； 连杆大头、杆身、连杆盖：主要做左右摆动， 同时伴有上下往复运动； 曲轴、飞轮：主要做旋转运动。 以上各零部件均是做变速运动、周期性的

二、受力种类及受力分析 1)气体作用力(主要) (1)作功行程 Fp分解为Fp1和Fp2 Fp2:垂直于缸壁,使活塞与缸壁之间产生侧压 力 Fp1:沿着连杆方向,作用在曲柄销上。 Fp1继续分解为: Fr:沿着曲柄方向。 Fs:为曲柄垂直方向,对曲轴产生一有用力矩: T=SR

二、受力种类及受力分析 1） 气体作用力（主要） （1）作功行程 Fp分解为Fp1 和Fp2： Fp2：垂直于缸壁，使活塞与缸壁之间产生侧压 力。 Fp1：沿着连杆方向，作用在曲柄销上。 Fp1 继续分解为： Fr：沿着曲柄方向。 Fs：为曲柄垂直方向，对曲轴产生一有用力矩： T＝S*R

(2)压缩行程 Fp分解为Fp和Fp2 Fp32:垂直于缸壁,使活塞与缸壁之间产生侧 压力 Fp1:沿着连杆方向,作用在曲柄销上 Fp'1:继续分解为: Fr’沿着曲柄方向。 Fs’:为曲柄垂直方向,对曲轴产生一阻力矩

（2）压缩行程 Fp'分解为Fp’ 1 和Fp’ 2： Fp’ 2：垂直于缸壁，使活塞与缸壁之间产生侧 压力。 Fp’ 1：沿着连杆方向，作用在曲柄销上。 Fp’ 1 ：继续分解为： Fr’：沿着曲柄方向。 Fs’：为曲柄垂直方向，对曲轴产生一阻力矩

2)惯性力(主要) (1)往复惯性力 1)活塞从上止点到下止点: 前半行程:加速度方向向下,往复惯性力方向向上。 后半行程:加速度方向向上,往复惯性力方向向下 2)活塞从下止点到上止点: 前半行程:加速度方向向上,往复惯性力方向向下。 后半行程:加速度方向向下,往复惯性力方向向上。 往复惯性力使发动机产生上下震动

2） 惯性力（主要） （1）往复惯性力 1）活塞从上止点到下止点： 前半行程：加速度方向向下，往复惯性力方向向上。 后半行程：加速度方向向上，往复惯性力方向向下。 2）活塞从下止点到上止点： 前半行程：加速度方向向上，往复惯性力方向向下。 后半行程：加速度方向向下，往复惯性力方向向上。 往复惯性力使发动机产生上下震动

(2)离心力 Fcy:始终与往复惯性力的方向一致,加剧了发 动机的上下震动。 Fcx:使发动机产生水平方向的震动。 3)摩擦力和其它(因为较小,故分析时忽略

（2）离心力 Fcy：始终与往复惯性力的方向一致，加剧了发 动机的上下震动。 Fcx：使发动机产生水平方向的震动。 3） 摩擦力和其它（因为较小，故分析时忽略）

第二节机体组 气缸体一曲轴箱(水冷、风冷) 1、气缸体一曲轴箱结构形式 1)一般式气缸体:曲轴轴线与气缸体下表面 在同一平面上。加工简单容易。如492QA发动 机的气缸体。 2)龙门式气缸体:曲轴轴线与气缸体下表面 不在同一平面上。工艺性差,刚度、强度较好。 如6102发动机的气缸体。 3)隧道式气缸体:为了安装滚动轴承,曲轴 座孔加工成隧道式,曲轴为组合式曲轴。结构 刚度最好。如6135发动机

第二节 机体组 一、气缸体－曲轴箱（水冷、风冷） 1、气缸体－曲轴箱结构形式 1）一般式气缸体：曲轴轴线与气缸体下表面 在同一平面上。加工简单容易。如492QA发动 机的气缸体。 2）龙门式气缸体：曲轴轴线与气缸体下表面 不在同一平面上。工艺性差，刚度、强度较好。 如6102发动机的气缸体。 3）隧道式气缸体：为了安装滚动轴承，曲轴 座孔加工成隧道式，曲轴为组合式曲轴。结构 刚度最好。如6135发动机

2、工作条件和材料 1)气缸工作条件: 气缸受到高温、高压的冲击;受到腐蚀; 活塞在气缸里作高速运动而受到磨损等。 2)材料:优质合金铸铁。 但是为了降低成本,通常是机体用灰铸铁 气缸孔用优质合金铸铁,而采用气缸套

2、工作条件和材料 1）气缸工作条件： 气缸受到高温、高压的冲击；受到腐蚀； 活塞在气缸里作高速运动而受到磨损等。 2）材料：优质合金铸铁。 但是为了降低成本，通常是机体用灰铸铁， 气缸孔用优质合金铸铁，而采用气缸套

3、气缸套 1)干式气缸套 外表面不直接与冷却水接触;壁厚1 3mm;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 较小的汽油机上或不用 2)湿式气缸套 外表面直接与冷却水直接接触;壁厚5~ 9mm;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; 多用于车用柴油机上

3、气缸套 1）干式气缸套 外表面不直接与冷却水接触；壁厚1～ 3mm；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 较小的汽油机上或不用。 2）湿式气缸套 外表面直接与冷却水直接接触；壁厚5～ 9mm；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； 多用于车用柴油机上

二、气缸盖 1、作用 封闭气缸上部;与活塞顶部和气缸壁一起 构成燃烧室;是配气机构的多数零件的 安装机体。 2、工作条件和材料 1)工作条件:受到高温、高压的冲击;受 到腐蚀作用。 2)材料:灰铸铁、合金铸铁、铝合金(汽 油机用)

二、气缸盖 1、作用 封闭气缸上部；与活塞顶部和气缸壁一起 构成燃烧室；是配气机构的多数零件的 安装机体。 2、工作条件和材料 1）工作条件：受到高温、高压的冲击；受 到腐蚀作用。 2）材料：灰铸铁、合金铸铁、铝合金（汽 油机用）