《内燃机设计》课程教学资源（导学任务）第七章 曲柄连杆机构的固定件

第七章曲柄连杆机构的固定件 1、确定气缸体与上曲轴箱横剖面形状的作图方法 在作图时，先在横剖面草图上绘出活塞、连杆及曲轴的平衡重的外形图，然 后用硬纸或透明纸作出连杆的精确外形（包括连杆大头盖和连杆螺栓），模拟 连杆运动的情况，逐点画出连杆外形位置，最后画出这些位置的外包络线，即 得出连杆运动轨迹的外包络线P。平衡重运动轨迹的外包络线，可以根据平衡 重最外半径「作圆求得。显然，最紧凑的曲轴箱结构形状应根据这些运动轨迹 外包络线来考虑。考虑到零件的配合间隙、磨损情况、加工装配的误差、零件 变形和干涉等原因，曲轴箱内壁、加强盘等与上述外包络线之间应保留一定的 最小间隙4。 2、确定气缸长度和气缸套水套高度的尺寸 气缸长度和气缸套水套高度的尺寸应根据活塞上、下止点位置来确定。活塞 在下止点时，允许从气缸中伸出10-25mm。如活塞裙部有油环，则不允许油环 伸出气缸下缘。水套高度尺寸尽量与活塞环在气缸在气缸上、下止点位置相 对，使活塞环容易传出热量。气缸套长度和水套高度决定之后，整个机体横剖 面结构形状和基本尺寸也就定下来了。 3、确定气缸体与上曲轴箱纵剖面的尺寸 在纵剖面上的主要确定气缸中心距。根据气缸盖型式、气缸套型式、曲轴结 构型式和各部分的尺寸、水套布置等画出纵剖面图，从而决定机体纵向长度的 尺寸，同时根据下曲轴箱的型式，决定下曲轴箱纵向形状和尺寸。 4、设计水冷式内燃机气缸的水套 设计水冷式内燃机气缸的水套时，不应有死区，以免形成空气囊或蒸气囊， 而引起局部过热。同时为了使多缸内燃机各缸冷却均匀一致，通常在气缸体内 设计布水道与分水孔。布水道貌岸然前端流通截面较大，逐渐缩小，而分水孔 流通截面逐缸放大。 5、气缸套设计要求 设计气缸时要求有足够的强度来承受机械应力和热应力：足够的刚度以保证 工作时不至有过大的变形：对气缸的镜面还必须要求有良好的耐性，外表面 对冷却水有一定的抗蚀能力。其中，提高气缸镜面的耐磨性是设计中最主要的 问题。 6、气缸盖螺栓的数目的确定 气缸盖螺栓的数目应该尽可能多一些。因为，气缸盖总预紧力是一定的，螺 栓数目愈多，则分配给每个螺栓的预紧力就愈小，这样可以避免由于气缸体中 产生安装应力而引起气缸盖底面的变形以及气门座的变形。同时螺栓数目多 时，螺栓直径可以相应减小，相对于气缸盖的柔性变大，这可以减小螺栓负荷

第七章 曲柄连杆机构的固定件 1、确定气缸体与上曲轴箱横剖面形状的作图方法 在作图时，先在横剖面草图上绘出活塞、连杆及曲轴的平衡重的外形图，然 后用硬纸或透明纸作出连杆的精确外形（包括连杆大头盖和连杆螺栓），模拟 连杆运动的情况，逐点画出连杆外形位置，最后画出这些位置的外包络线，即 得出连杆运动轨迹的外包络线 P。平衡重运动轨迹的外包络线，可以根据平衡 重最外半径 r 作圆求得。显然，最紧凑的曲轴箱结构形状应根据这些运动轨迹 外包络线来考虑。考虑到零件的配合间隙、磨损情况、加工装配的误差、零件 变形和干涉等原因，曲轴箱内壁、加强盘等与上述外包络线之间应保留一定的 最小间隙⊿ 。 2、确定气缸长度和气缸套水套高度的尺寸 气缸长度和气缸套水套高度的尺寸应根据活塞上、下止点位置来确定。活塞 在下止点时，允许从气缸中伸出 10-25mm。如活塞裙部有油环，则不允许油环 伸出气缸下缘。水套高度尺寸尽量与活塞环在气缸在气缸上、下止点位置相 对，使活塞环容易传出热量。气缸套长度和水套高度决定之后，整个机体横剖 面结构形状和基本尺寸也就定下来了。 3、确定气缸体与上曲轴箱纵剖面的尺寸 在纵剖面上的主要确定气缸中心距。根据气缸盖型式、气缸套型式、曲轴结 构型式和各部分的尺寸、水套布置等画出纵剖面图，从而决定机体纵向长度的 尺寸，同时根据下曲轴箱的型式，决定下曲轴箱纵向形状和尺寸。 4、设计水冷式内燃机气缸的水套 设计水冷式内燃机气缸的水套时，不应有死区，以免形成空气囊或蒸气囊， 而引起局部过热。同时为了使多缸内燃机各缸冷却均匀一致，通常在气缸体内 设计布水道与分水孔。布水道貌岸然前端流通截面较大，逐渐缩小，而分水孔 流通截面逐缸放大。 5、气缸套设计要求 设计气缸时要求有足够的强度来承受机械应力和热应力；足够的刚度以保证 工作时不至有过大的变形；对气缸的镜面还必须要求有良好的耐磨性，外表面 对冷却水有一定的抗蚀能力。其中，提高气缸镜面的耐磨性是设计中最主要的 问题。 6、气缸盖螺栓的数目的确定 气缸盖螺栓的数目应该尽可能多一些。因为，气缸盖总预紧力是一定的，螺 栓数目愈多，则分配给每个螺栓的预紧力就愈小，这样可以避免由于气缸体中 产生安装应力而引起气缸盖底面的变形以及气门座的变形。同时螺栓数目多 时，螺栓直径可以相应减小，相对于气缸盖的柔性变大，这可以减小螺栓负荷

的交变分量，因而可以减小预紧力。此外，螺栓数目多两螺栓之间的距离减 小，对气缸衬垫的太紧力就均匀，从而保证气缸盖衬垫的密封性。但螺栓数目 过多，不仅会使气缸盖的结构及安装复杂，而且在气缸中的布置也有困难，因 为这受到气道、水道、推杆孔以及气缸中心距等很多条件的限制。 7、气缸盖螺栓的布置 气缸盖螺栓的布置应尽量靠近气缸中心线以减小螺栓之间的距离，从而减小 气缸盖的弯曲应力和变形，但不能太靠近气缸中心线，因为太靠近了又会引起 气缸套上部的变形。螺栓的布置还应尽量对气缸中心均匀分布，否则，可能使 气缸体因受力不均匀产生局部变形，引起漏水、漏气等现象，导致冲坏气缸盖 衬垫。各螺栓分配的压紧面也要基本相同，以保证压力的均匀性。 8、气缸盖螺栓预紧力的确定 气缸盖运输线栓的预紧力要足够大，以保证必要的密封压力，防止长期工作 后发生松动，但邓紧力过大则会合气缸盖、气缸体过度变形，反而影响密封。 9、气缸套的受力 气缸套承受着由气体作用力、活塞侧压力以及热负荷引起的应力

的交变分量，因而可以减小预紧力。此外，螺栓数目多两螺栓之间的距离减 小，对气缸衬垫的太紧力就均匀，从而保证气缸盖衬垫的密封性。但螺栓数目 过多，不仅会使气缸盖的结构及安装复杂，而且在气缸中的布置也有困难，因 为这受到气道、水道、推杆孔以及气缸中心距等很多条件的限制。 7、气缸盖螺栓的布置 气缸盖螺栓的布置应尽量靠近气缸中心线以减小螺栓之间的距离，从而减小 气缸盖的弯曲应力和变形，但不能太靠近气缸中心线，因为太靠近了又会引起 气缸套上部的变形。螺栓的布置还应尽量对气缸中心均匀分布，否则，可能使 气缸体因受力不均匀产生局部变形，引起漏水、漏气等现象，导致冲坏气缸盖 衬垫。各螺栓分配的压紧面也要基本相同，以保证压力的均匀性。 8、气缸盖螺栓预紧力的确定 气缸盖运输线栓的预紧力要足够大，以保证必要的密封压力，防止长期工作 后发生松动，但邓紧力过大则会合气缸盖、气缸体过度变形，反而影响密封。 9、气缸套的受力 气缸套承受着由气体作用力、活塞侧压力以及热负荷引起的应力