《发动机构造》课程授课教案（讲义）第二章 曲柄连杆机构

第二章机体组及曲柄连杆机构知识点：·曲柄连杆机构中的作用力及力矩·机体的组成及结构特点·活塞连杆组的结构及特点·曲轴飞轮组的结构及特点教学重点：·曲柄连杆机构的功用及组成·气缸体、气缸套、气缸盖的结构类型及特点·活塞、活塞环、连杆组的结构及特点·曲轴、飞轮的结构及特点·曲拐布置与多缸发动机的工作顺序教学难点：·曲拐布置与多缸发动机的工作顺序教学方法及手段：·重点介绍、简要介绍、重点分析、归纳小结、多媒体教学内容：第一节教学内容：一、曲柄连杆机构的功用由总体构造导入：·把燃气作用在活塞顶上的力转变为曲轴的转矩，从而向工作机械输出机械能启发分析：·在做功冲程将燃料燃烧产生的热能转变为活塞往复运动的机械能，再转·启发学生结合四冲程变为曲轴的旋转运动而对外输出动力发动机工作原理理解曲·在其他三个辅助冲程中，将曲轴的旋转运动转变为活塞的往复运动，为柄连杆机构的功用做功冲程做准备二、曲柄连杆机构的组成·曲柄连杆机构及机体由下列三部分组成（如图3-1）连杆线重点介绍：图3-1:曲柄连杆机构及机体组成

第二章 机体组及曲柄连杆机构 知识点： ·曲柄连杆机构中的作用力及力矩 ·机体的组成及结构特点 ·活塞连杆组的结构及特点 ·曲轴飞轮组的结构及特点 教学重点： ·曲柄连杆机构的功用及组成 ·气缸体、气缸套、气缸盖的结构类型及特点 ·活塞、活塞环、连杆组的结构及特点 ·曲轴、飞轮的结构及特点 ·曲拐布置与多缸发动机的工作顺序 教学难点： ·曲拐布置与多缸发动机的工作顺序 教学方法及手段： ·重点介绍、简要介绍、重点分析、归纳小结、多媒体 教学内容： 第一节教学内容： 由总体构造导入： 启发分析： ·启发学生结合四冲程 发动机工作原理理解曲 柄连杆机构的功用 一、曲柄连杆机构的功用 ·把燃气作用在活塞顶上的力转变为曲轴的转矩，从而向工作机械输出机 械能 ·在做功冲程将燃料燃烧产生的热能转变为活塞往复运动的机械能，再转 变为曲轴的旋转运动而对外输出动力 ·在其他三个辅助冲程中，将曲轴的旋转运动转变为活塞的往复运动，为 做功冲程做准备 重点介绍： 图 3-1：曲柄连杆机构及 机体组成 二、曲柄连杆机构的组成 ·曲柄连杆机构及机体由下列三部分组成（如图 3-1）

1机休·主要包括气缸体、曲轴箱、气缸套、气缸垫等不动件·机体是内燃机的骨架，除了作为气缸套以及曲柄连杆机构运动件的支撑外还可安装气缸盖、配气机构和驱动机构的机件以及各辅助系统的一些附·要求学生理解掌握曲件，并以其支座安装在车辆上，同时机体内部还设有冷却水道和润滑油道。柄连杆机构的三大组成因此结构复杂部分及其主要零部件2.活塞连杆组主要包括活塞、活塞环、活塞销、连杆等运动件3.曲轴飞轮组·主要包括曲轴、飞轮等三、曲柄连杆机构的受力分析1．气缸内的气体压力（1）气体作用力情况·在工作循环中，气体压力是不断变化的，其瞬时最高压力，对汽油机和启发分析：柴油机分别可达3~5MP。和 5~10MP。，这意味着作用在曲柄连杆机构上的·要求学生正确理解气瞬时冲击力可达数万牛顿。缸内的气体压力（2）受力分析（如图3-2、图3-3）·气体压力使气缸盖承受向上推力，活塞顶承受向下压力，活塞侧面和气缸壁间有侧压力，活塞销、连杆杆身、曲柄销处及曲轴主轴颈处均承受压力，曲轴还承受弯曲力矩和扭转力矩。图3-2：作功行程时气缸内气体作用力分析·FP一燃气压力·Fp1一连杆分力·Fp2一侧压力·FR一压紧力·FS一曲轴旋转力图3-3：压缩行程时气缸内气体作用力分析·F'p一气体压力·Fp1一连杆分力·F'p2一侧压力M·F'R一压紧力·F'S一旋转阻力启发分析：2.运动惯性力·要求学生正确理解运·由于运动的速度和方向都时刻在改变，包括往复惯性力和旋转惯性力（离动惯性力心力）（如图3-4、3-5）

·要求学生理解掌握曲 柄连杆机构的三大组成 部分及其主要零部件 1．机体组 ·主要包括气缸体、曲轴箱、气缸套、气缸垫等不动件 ·机体是内燃机的骨架，除了作为气缸套以及曲柄连杆机构运动件的支撑 外还可安装气缸盖、配气机构和驱动机构的机件以及各辅助系统的一些附 件，并以其支座安装在车辆上，同时机体内部还设有冷却水道和润滑油道。 因此结构复杂 2．活塞连杆组 ·主要包括活塞、活塞环、活塞销、连杆等运动件 3．曲轴飞轮组 ·主要包括曲轴、飞轮等 启发分析： ·要求学生正确理解气 缸内的气体压力 三、曲柄连杆机构的受力分析 1．气缸内的气体压力 （1）气体作用力情况 ·在工作循环中，气体压力是不断变化的，其瞬时最高压力，对汽油机和 柴油机分别可达 3~5MPa 和 5~10 MPa ，这意味着作用在曲柄连杆机构上的 瞬时冲击力可达数万牛顿。 （2）受力分析（如图 3-2、图 3-3） ·气体压力使气缸盖承受向上推力，活塞顶承受向下压力，活塞侧面和气 缸壁间有侧压力，活塞销、连杆杆身、曲柄销处及曲轴主轴颈处均承受压 力，曲轴还承受弯曲力矩和扭转力矩。 图 3-2：作功行程时气缸 内气体作用力分析 ·Fp—燃气压力 ·Fp1—连杆分力 ·Fp2—侧压力 ·FR—压紧力 ·FS—曲轴旋转力 图 3-3：压缩行程时气缸 内气体作用力分析 ·F'p—气体压力 ·F'p1—连杆分力 ·F'p2—侧压力 ·F'R—压紧力 ·F'S—旋转阻力 启发分析： ·要求学生正确理解运 动惯性力 2．运动惯性力 ·由于运动的速度和方向都时刻在改变，包括往复惯性力和旋转惯性力（离 心力）（如图 3-4、3-5）

（1）往复惯性力·是指活塞组件和连杆小头在气缸内做往复运动所产生的惯性力，其大小与机件的质量及加速度成正比，其方向与加速度方向相反。·活塞从上止点向下运动时，速度由零开始作加速运动，至接近中部时，速度最大这一段惯性力向上：然后作减速运动，惯性力向下至下止点速度为零，总之，活塞在上半个冲程时惯性力都向上，下半个冲程时，惯性力都向下。在上下止点出，活塞运动方向改变，速度为零加速度最大，惯性力也最大，在冲程中部，活塞运动速度最大，加速度等于零，惯性力也为金（2）旋转惯性力·是指曲柄、连杆轴颈、连杆大头等围绕曲轴轴线做圆周运动产生的离心惯性力，简称离心力·其大小与运动件的质量、旋转半径、角速度的平方成正比，其方向总是背离曲轴中心向外，离心力使连杆大头的轴瓦和曲柄销、曲轴主轴颈及轴承受到又一附加载荷，增加他们的变形和磨损。图3-4:活塞在上半行程时（向下运动）运动惯性力分析·Fj一惯性力（向上）·Fc一离心力·Fcy一上下振动·Fcx一水平振动图3-5：活塞在下半行程时（向下运动）运动惯性力分析·Fj一惯性力(向下)·F'c一离心力·F'cy一上下振动·F"cx一水平振动启发分析：3．各运动件表面的摩擦阻力（相对运动）·要求学生正确理解各·互相接触的表面相对运动时都存在摩擦力，其大小与正压力和摩擦系数运动件表面的摩擦阻力成正比，其方向与相对运动的方向相反。·摩擦力的存在是造成配合表面磨损的根源。归纳小结：·概括基本内容，归纳重点内容，布置下一讲的主要教学内容

（1）往复惯性力 ·是指活塞组件和连杆小头在气缸内做往复运动所产生的惯性力，其大小 与机件的质量及加速度成正比，其方向与加速度方向相反。 ·活塞从上止点向下运动时，速度由零开始作加速运动，至接近中部时， 速度最大这一段惯性力向上；然后作减速运动，惯性力向下至下止点速度 为零，总之，活塞在上半个冲程时惯性力都向上，下半个冲程时，惯性力 都向下。在上下止点出，活塞运动方向改变，速度为零加速度最大，惯性 力也最大，在冲程中部，活塞运动速度最大，加速度等于零，惯性力也为 零。 （2）旋转惯性力 ·是指曲柄、连杆轴颈、连杆大头等围绕曲轴轴线做圆周运动产生的离心 惯性力，简称离心力。 ·其大小与运动件的质量、旋转半径、角速度的平方成正比，其方向总是 背离曲轴中心向外，离心力使连杆大头的轴瓦和曲柄销、曲轴主轴颈及轴 承受到又一附加载荷，增加他们的变形和磨损。 图 3-4：活塞在上半行程 时（向下运动）运动惯 性力分析 ·Fj—惯性力（向上） ·Fc—离心力 ·Fcy—上下振动 ·Fcx—水平振动 图 3-5：活塞在下半行程 时（向下运动）运动惯 性力分析 ·F'j—惯性力(向下) ·F'c—离心力 ·F'cy—上下振动 ·F'cx—水平振动 启发分析： ·要求学生正确理解各 运动件表面的摩擦阻力 归纳小结： ·概括基本内容，归纳 重点内容，布置下一讲 的主要教学内容 3．各运动件表面的摩擦阻力（相对运动） ·互相接触的表面相对运动时都存在摩擦力，其大小与正压力和摩擦系数 成正比，其方向与相对运动的方向相反。 ·摩擦力的存在是造成配合表面磨损的根源

第二节教学内容：由曲柄连杆机构导入机·机体组主要包括气缸体、气缸盖、曲轴箱、气缸套、气缸垫等不动件体组：重点讲解：一、气缸体1.气缸体的工作条件和材料（1）功用·气缸体提供构成活塞运动的空间一气缸，以及为气缸进行冷却的空间（水套和散热片），曲轴箱提供连杆摆动和曲轴转动的空间，并为曲轴提供支撑简要介绍：（2）工作条件·要求学生了解气缸体·要有足够的刚度的工作条件和常用材料·热负荷高的部位要进行适当的冷却·与各运动部件构成摩擦副的部位，要有很好的耐磨和减磨性能（3）材料·铸铁材料：为提高其强度和耐磨性，加入少量的合金元素，如：镍、铬等·铝合金：质量轻，导热性好气缸体的结构型式（如图3-6）(1)一般式·概念：曲轴中心线和曲轴箱上下结合面一致·特点：便于机械加工但刚度较差·应用：多用于中小型发动机。如夏利、富康发动机，BJ492Q重点对比介绍：（2）龙门式·要求学生理解掌握气·概念：上下曲轴箱结合面下沉到曲轴中心线下面缸体的三种结构型式及·特点：刚度强度较好但工艺性较差特点·应用：中型及重型车用发动机。如捷达/高尔夫发动机，CA6102（3）隧道式·概念：主轴承座、盖为一体·特点：结构刚度大但最重·应用：机械负荷大柴油机。如6135Q滚动主轴承4483图3-6:气缸体的结构型式

第二节教学内容： 由曲柄连杆机构导入机 体组： ·机体组主要包括气缸体、气缸盖、曲轴箱、气缸套、气缸垫等不动件 重点讲解： 一、气缸体 简要介绍： ·要求学生了解气缸体 的工作条件和常用材料 1．气缸体的工作条件和材料 （1）功用 ·气缸体提供构成活塞运动的空间—气缸，以及为气缸进行冷却的空间（水 套和散热片），曲轴箱提供连杆摆动和曲轴转动的空间，并为曲轴提供支撑 （2）工作条件 ·要有足够的刚度 ·热负荷高的部位要进行适当的冷却 ·与各运动部件构成摩擦副的部位，要有很好的耐磨和减磨性能 （3）材料 ·铸铁材料：为提高其强度和耐磨性，加入少量的合金元素，如：镍、铬等 ·铝合金：质量轻，导热性好 重点对比介绍： ·要求学生理解掌握气 缸体的三种结构型式及 特点 2．气缸体的结构型式（如图 3-6） （1）一般式 ·概念：曲轴中心线和曲轴箱上下结合面一致 ·特点：便于机械加工但刚度较差 ·应用：多用于中小型发动机。如夏利、富康发动机，BJ492Q （2）龙门式 ·概念：上下曲轴箱结合面下沉到曲轴中心线下面 ·特点：刚度强度较好但工艺性较差 ·应用：中型及重型车用发动机。如捷达/高尔夫发动机，CA6102 （3）隧道式 ·概念：主轴承座、盖为一体 ·特点：结构刚度大但最重 ·应用：机械负荷大柴油机。如 6135Q 滚动主轴承 图 3-6：气缸体的结构 型式 ·一般式 ·龙门式 ·隧道式

3．气缸的排列方式（发动机形式）（如图3-7）（1）气缸直列式重点对比介绍：·结构简单、加工容易、长度较大、高度较大，一般多用于6缸以下发动机·要求学生理解掌握气（2）气缸V型式缸的三种排列方式及特·缩短长度、缩短高度、刚度增加、重量减轻，形状复杂、宽度加大、加工困难，一般多用于8缸以上发动机（3）气缸对置式·高度较小、布置方便，对风冷发动机有利图3-7气缸的排列方式·气缸直列式·气缸V型式气缸对置式气缸套（如图3-8）（1）无气缸套，气缸套与气缸体为一体，广泛应用于强化程度不高的轿车用汽油机中·合金铸铁缸体（2）湿式缸套·缸体铸造方便容易拆卸更换冷却效果较好刚度较差，易漏气和漏水。·用合金铸铁制造的湿式缸套壁厚一遍5~9mm，利用缸套的上、下定位环A、B实现其径向定位，轴向定位靠缸套上方凸缘与气缸体顶部的支撑面C实现。重点对比介绍：·普通铸铁或铝合金缸体·要求学生比较理解湿（3）干式缸套式缸套和干式缸套的结·气缸套不与冷却液接触，通常压入气缸套座孔内。可分为普通干式缸套和构特点及区别可卸干式缸套·普通铸铁或铝合金缸体1）普通干式缸套·与缸体紧配合、刚度较好、制造工艺复杂、拆卸困难2）可卸干式缸套·与缸体不是紧配合、可拆卸更换、上端有凸缘（4）干式缸套和湿式缸套的比较·湿式缸套：和冷却水直接接触、与缸体配合较松、壁厚5~9mm干式缸套：不直接和冷却水接触、与缸体紧配合、壁厚1~3mm图3-8：气缸套的结构方式

重点对比介绍： ·要求学生理解掌握气 缸的三种排列方式及特 点 3．气缸的排列方式（发动机形式）（如图 3-7） （1）气缸直列式 ·结构简单、加工容易、长度较大、高度较大，一般多用于 6 缸以下发动机 （2）气缸 V 型式 ·缩短长度、缩短高度、刚度增加、重量减轻，形状复杂、宽度加大、加工 困难，一般多用于 8 缸以上发动机 （3）气缸对置式 ·高度较小、布置方便，对风冷发动机有利 图 3-7：气缸的排列方 式 ·气缸直列式 ·气缸 V 型式 ·气缸对置式 重点对比介绍： ·要求学生比较理解湿 式缸套和干式缸套的结 构特点及区别 4．气缸套（如图 3-8） （1）无气缸套 ·气缸套与气缸体为一体，广泛应用于强化程度不高的轿车用汽油机中。 ·合金铸铁缸体 （2）湿式缸套 ·缸体铸造方便 容易拆卸更换 冷却效果较好 刚度较差，易漏气和漏水。 ·用合金铸铁制造的湿式缸套壁厚一遍 5~9mm，利用缸套的上、下定位环 A、 B实现其径向定位，轴向定位靠缸套上方凸缘与气缸体顶部的支撑面C实现。 ·普通铸铁或铝合金缸体 （3）干式缸套 ·气缸套不与冷却液接触，通常压入气缸套座孔内。可分为普通干式缸套和 可卸干式缸套。 ·普通铸铁或铝合金缸体 1）普通干式缸套 ·与缸体紧配合、刚度较好、制造工艺复杂、拆卸困难 2）可卸干式缸套 ·与缸体不是紧配合、可拆卸更换、上端有凸缘 （4）干式缸套和湿式缸套的比较 ·湿式缸套：和冷却水直接接触、与缸体配合较松、壁厚 5～9mm ·干式缸套：不直接和冷却水接触、与缸体紧配合、壁厚 1～3mm 图 3-8：气缸套的结构 方式

无气缸有湿式缸套普通干式缸套·可卸干式缸套5.水冷与风冷式气缸体简单对比介绍：（1）水冷式气缸体·要求学生了解湿水冷·利用水套中的冷却水流过高温零件的周围带走多余热量与风冷式气缸体（2）风冷式气缸体·缸体与曲轴箱分开铸造，缸体和缸盖铸有散热片。如有风扇可加强散热重点讲解：三、气缸盖工作条件和材料（1）气缸盖的功用·气缸盖密封燃烧室，和其他各部分共同形成燃烧空间，其上安装配气机构的大部分零件和喷油器或火花塞，内设冷却水路和润滑油道，进、排气道。（2）气缸盖的工作条件与要求简要介绍：，气缸盖承受气体力和紧固气缸盖螺栓所造成的机械负荷，同时，还由于与·要求学生了解气缸盖高温燃气接触而承受很高的热负荷。为保证良好密封，气缸盖既不能损坏，的工作条件和常用材料也不能变形。为此，气缸盖要有足够的强度和刚度。为使温度分布均匀，冷却要良好（3）气缸盖的材料·导热性好、机械强度和热强度高、铸造性能好。一般采用铝合金、灰铸铁、合金铸铁等。.气缸盖的结构型式，气缸盖是结构复杂的箱形零件，其构造受许多结构因素的影响，如每缸气门数、凸轮轴的位置、冷却方式以及进排气道及燃烧室形状。水冷发动机的重点对比介绍：气缸盖有整体式、分块式和单体式三种。·要求学生比较理解气·整体式：能覆盖全部气缸，缩短气缸中心距，适合于缸径小于105mm，缸盖的结构型式及特点缸数小于6的发动机。可缩短发动机总长度，刚性较差·分块式：两个气缸或三个气缸采用一个气缸盖·单体式：每个气缸都采用一个气缸盖，一般缸径大于140mm或风冷发动机采用3.燃烧室（1）汽油机燃烧室（如图3-9）1）楔形燃烧室·结构紧凑，面容比小，爆燃的可能性小，火花塞处扫气方便，点火性能好，气门布置在斜面上，可增大进气面积，能形成一定的挤流，利于火焰的传播重点对比介绍：和燃料的燃烧，但工作粗暴。·要求学生比较理解汽2）盆形燃烧室油机三种燃烧室的结构，结构简单，但面容比较大，HC排放较大，能形成一定的挤气面积，有利型式及特点于火焰传播和燃料燃烧，工作柔和，缸盖的工艺性好。3）半球形燃烧室·结构紧，气门位于球面上，可增大进气面积，火花塞位于气门中间，火焰传播距离短，没有挤气面积，所以气缸内的气流运动较弱，容易实现多气门机构的布置

·无气缸套 ·湿式缸套 ·普通干式缸套 ·可卸干式缸套 简单对比介绍： ·要求学生了解湿水冷 与风冷式气缸体 5．水冷与风冷式气缸体 （1）水冷式气缸体 ·利用水套中的冷却水流过高温零件的周围带走多余热量 （2）风冷式气缸体 ·缸体与曲轴箱分开铸造，缸体和缸盖铸有散热片。如有风扇可加强散热 重点讲解： 二、气缸盖 简要介绍： ·要求学生了解气缸盖 的工作条件和常用材料 1．工作条件和材料 （1）气缸盖的功用 ·气缸盖密封燃烧室，和其他各部分共同形成燃烧空间，其上安装配气机构 的大部分零件和喷油器或火花塞，内设冷却水路和润滑油道，进、排气道。 （2）气缸盖的工作条件与要求 ·气缸盖承受气体力和紧固气缸盖螺栓所造成的机械负荷，同时，还由于与 高温燃气接触而承受很高的热负荷。为保证良好密封，气缸盖既不能损坏， 也不能变形。为此，气缸盖要有足够的强度和刚度。为使温度分布均匀，冷 却要良好。 （3）气缸盖的材料 ·导热性好、机械强度和热强度高、铸造性能好。 ·一般采用铝合金、灰铸铁、合金铸铁等。 重点对比介绍： ·要求学生比较理解气 缸盖的结构型式及特点 2．气缸盖的结构型式 ·气缸盖是结构复杂的箱形零件，其构造受许多结构因素的影响，如每缸气 门数、凸轮轴的位置、冷却方式以及进排气道及燃烧室形状。水冷发动机的 气缸盖有整体式、分块式和单体式三种。 ·整体式：能覆盖全部气缸，缩短气缸中心距，适合于缸径小于 105mm， 缸数小于 6 的发动机。可缩短发动机总长度，刚性较差 ·分块式：两个气缸或三个气缸采用一个气缸盖 ·单体式：每个气缸都采用一个气缸盖，一般缸径大于 140mm 或风冷发动 机采用。 重点对比介绍： ·要求学生比较理解汽 油机三种燃烧室的结构 型式及特点 3．燃烧室 （1）汽油机燃烧室（如图 3-9） 1）楔形燃烧室 ·结构紧凑，面容比小，爆燃的可能性小，火花塞处扫气方便，点火性能好， 气门布置在斜面上，可增大进气面积，能形成一定的挤流，利于火焰的传播 和燃料的燃烧，但工作粗暴。 2）盆形燃烧室 ·结构简单，但面容比较大，HC 排放较大，能形成一定的挤气面积，有利 于火焰传播和燃料燃烧，工作柔和，缸盖的工艺性好。 3）半球形燃烧室 ·结构紧凑，气门位于球面上，可增大进气面积，火花塞位于气门中间，火 焰传播距离短，没有挤气面积，所以气缸内的气流运动较弱，容易实现多气 门机构的布置

图3-9:汽油机燃烧室楔形燃烧室·盆形燃烧室半球形燃爆（2）柴油机燃烧室1）直喷式燃烧室（如图3-10）·又称统一式燃烧室重点对比介绍：·燃烧室容积集中于活塞顶上的燃烧室凹坑内·要求学生比较理解柴①型燃烧室油机四种燃烧室的结构·结构简单，燃烧室位于活塞顶，喷油器采用孔式喷油器，混合气的形成以型式及特点空间雾化为主。②球形燃烧室·燃烧室位于活塞顶部的深坑内，采用单孔或双孔喷油器，混合气的形成以油膜蒸发为主。采用螺旋进气道形成强烈的进气涡流，宽油图3-10：柴油机直喷式燃烧室Q型燃烧室形燃烧2）分隔式燃烧室（如图3-11）·分为两个部分，主燃烧室位于活塞顶，而副燃烧室位于缸盖上，主副燃烧室通过通道相同，喷油嘴位于副燃烧室内。重点对比介绍：①涡流燃烧室·要求学生比较理解柴·主副燃烧室之间通过狭窄的切向通道相通，空气被挤入涡流室形成强烈有油机四种燃烧室的结构规则涡流运动，大部分柴油在涡流室内燃烧，形成二次涡流混合燃烧型式及特点②预燃燃烧室·空气被挤入预燃室产生无规则紊流，小部分柴油在预燃室内燃烧，产生次素流混合完全燃烧。喷油器加热塞喷油器预燃室加热室图3-11：柴油机分隔式燃烧室涡流宝涡流燃烧室·预燃燃烧室简要介绍：三、气缸盖罩与气缸衬垫

图 3-9：汽油机燃烧室 ·楔形燃烧室 ·盆形燃烧室 ·半球形燃烧室 重点对比介绍： ·要求学生比较理解柴 油机四种燃烧室的结构 型式及特点 （2）柴油机燃烧室 1）直喷式燃烧室（如图 3-10） ·又称统一式燃烧室 ·燃烧室容积集中于活塞顶上的燃烧室凹坑内 ①ω型燃烧室 ·结构简单，燃烧室位于活塞顶，喷油器采用孔式喷油器，混合气的形成以 空间雾化为主。 ②球形燃烧室 ·燃烧室位于活塞顶部的深坑内，采用单孔或双孔喷油器，混合气的形成以 油膜蒸发为主。采用螺旋进气道形成强烈的进气涡流。 图 3-10：柴油机直喷式 燃烧室 ·ω型燃烧室 ·球形燃烧室 重点对比介绍： ·要求学生比较理解柴 油机四种燃烧室的结构 型式及特点 2）分隔式燃烧室（如图 3-11） ·分为两个部分，主燃烧室位于活塞顶，而副燃烧室位于缸盖上，主副燃烧 室通过通道相同，喷油嘴位于副燃烧室内。 ①涡流燃烧室 ·主副燃烧室之间通过狭窄的切向通道相通，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 ②预燃燃烧室 ·空气被挤入预燃室产生无规则紊流，小部分柴油在预燃室内燃烧，产生二 次紊流混合完全燃烧。 图 3-11：柴油机分隔式 燃烧室 ·涡流燃烧室 ·预燃燃烧室 简要介绍： 三、气缸盖罩与气缸衬垫

·要求学生了解气缸盖气缸盖罩罩与气缸衬垫的结构及·位置气缸盖上部材料·功用起封闭及防尘作用·材料一般为薄钢板冲压而成·缸盖螺栓：用于固定缸盖，要求用规定力矩按规定顺序分2~3次拧紧气缸衬垫（1）功用保持气缸密封不漏气，保持由机体流向气缸盖的冷却液和机油不泄漏。（2）要求·要有足够的强度；要耐压、耐热、耐腐蚀；要有弹性，补偿机体顶面和缸盖底面的粗糙度和不平度。（3）种类·按所用材料不同，可分为金属一石棉衬垫、金属一复合材料衬垫、全金属衬垫。·金属一石棉衬垫：以石棉为基体，外包铜皮或钢皮：有的以钢丝或带孔钢板为骨架，外附石棉而成，气缸孔，油孔，水孔周围用金属包边·金属一复合材料衬垫：钢板的两面粘附耐热、耐压和耐腐蚀的新型材料。·全金属衬垫：用优质的铝板或不锈钢叠片制成简要介绍：四、油底壳作用·要求学生了解油底壳·用来封闭机体的下部和储存润滑油。结构与材料2.材料·薄钢板冲压而成（有的采用铝合金制成，如GM公司3.1LV6汽油机）归纳小结：3.结构·概括基本内容，归纳·一般用薄钢片冲压而成，或者用铝合金铸造而成，为了加强散热，通常铸重点内容，布置下一讲有散热片，曲轴箱中部和后部通常做的深一些，内部有隔板，防治大量泡沫主要教学内容的产生，下部有放油螺塞第三节教学内容：由曲柄连杆机构导入·活塞连杆组包括活塞组和连杆组等活塞连杆组：·活塞组主要包括活塞、活塞环、活塞销重点讲解：一、活塞。活塞的功用和工作条件（1）活塞的功用·承受燃气压力并将此力传递给连杆、与气缸盖共同组成燃烧室简要介绍：（2）工作条件·要求学生了解活塞的·高温、高压、高速往复直线运动功用和工作条件·高温：与活塞顶部相接触的燃气温度最高达2273~2773K，活塞项部的最高温度可达473~673K。材料的强度和硬度由于温度升高而降低，温度不均匀易产生热应力【裂纹]。·高压：作功冲程中受到燃气的带冲击性的高压力的作用。柴油机瞬时最高

·要求学生了解气缸盖 罩与气缸衬垫的结构及 材料 1．气缸盖罩 ·位置 气缸盖上部 ·功用 起封闭及防尘作用 ·材料 一般为薄钢板冲压而成 ·缸盖螺栓：用于固定缸盖，要求用规定力矩按规定顺序分 2~3 次拧紧 2．气缸衬垫 （1）功用 ·保持气缸密封不漏气，保持由机体流向气缸盖的冷却液和机油不泄漏。 （2）要求 ·要有足够的强度；要耐压、耐热、耐腐蚀；要有弹性，补偿机体顶面和缸 盖底面的粗糙度和不平度。 （3）种类 ·按所用材料不同，可分为金属－石棉衬垫、金属－复合材料衬垫、全金属 衬垫。 ·金属－石棉衬垫：以石棉为基体，外包铜皮或钢皮；有的以钢丝或带孔钢 板为骨架，外附石棉而成，气缸孔，油孔，水孔周围用金属包边。 ·金属－复合材料衬垫：钢板的两面粘附耐热、耐压和耐腐蚀的新型材料。 ·全金属衬垫：用优质的铝板或不锈钢叠片制成 简要介绍： ·要求学生了解油底壳 结构与材料 归纳小结： ·概括基本内容，归纳 重点内容，布置下一讲 主要教学内容 四、油底壳 1．作用 ·用来封闭机体的下部和储存润滑油。 2．材料 ·薄钢板冲压而成（有的采用铝合金制成，如 GM 公司 3.1L V6 汽油机） 3．结构 ·一般用薄钢片冲压而成，或者用铝合金铸造而成，为了加强散热，通常铸 有散热片，曲轴箱中部和后部通常做的深一些，内部有隔板，防治大量泡沫 的产生，下部有放油螺塞。 第三节教学内容： 由曲柄连杆机构导入 活塞连杆组： ·活塞连杆组包括活塞组和连杆组等。 ·活塞组主要包括活塞、活塞环、活塞销 重点讲解： 一、活塞 简要介绍： ·要求学生了解活塞的 功用和工作条件 1．活塞的功用和工作条件 （1）活塞的功用 ·承受燃气压力并将此力传递给连杆、与气缸盖共同组成燃烧室 （2）工作条件 ·高温、高压、高速往复直线运动 ·高温：与活塞顶部相接触的燃气温度最高达 2273~2773K，活塞顶部的最 高温度可达 473~673 K。材料的强度和硬度由于温度升高而降低，温度不均 匀易产生热应力［裂纹］。 ·高压：作功冲程中受到燃气的带冲击性的高压力的作用。柴油机瞬时最高

压力6~9MPa，汽油机3~5MPa。导致活塞侧压力增大，加速活塞表面磨损，引起活塞变形·高速：在作往复运动时，活塞还承受本身所产生的往复惯性力侧压力。活塞由于受到上述周期性变化的燃气压力和惯性力的作用，各个部分就产生交变的拉伸，压缩和弯曲应力，使活塞容易变形。活塞的材料及要求（1）材料及要求·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，防止在往复运动简要介绍：中大量磨损。·要求学生了解活塞的·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，材料及要求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。（2）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。·液态模锻：兼顾锻造与铸造的特点，消除铸造缺陷且提高了毛坏质量。3.活塞的结构型式：根据所起作用的不同，可将活塞分为顶部、头部和裙部（如图2-12）寒重点介绍：图2-12：活塞顶部、头部和裙部·要求学生比较理解汽（1）活塞顶部油机与柴油机活塞顶·活塞顶部指活塞的项面，它承受气体压力，并组成燃烧室，部的结构型式及特点1）汽油机活塞顶部（如图2-13）e图2-13：汽油机活塞顶部G·多采用平顶、有些采用凹顶，二冲程汽油机多用凸顶。，平顶：吸热面积小、制造工艺简单。·凹顶：改善混合气形成和燃烧、调节压缩比。图2-14:柴油机活塞顶2）柴油机活塞顶部（如图2-14）部

压力 6~9MPa，汽油机 3~5 MPa。导致活塞侧压力增大，加速活塞表面磨损， 引起活塞变形。 ·高速：在作往复运动时，活塞还承受本身所产生的往复惯性力侧压力。活 塞由于受到上述周期性变化的燃气压力和惯性力的作用，各个部分就产生交 变的拉伸，压缩和弯曲应力，使活塞容易变形。 简要介绍： ·要求学生了解活塞的 材料及要求 2．活塞的材料及要求 （1）材料及要求 ·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。 （2）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。 ·液态模锻：兼顾锻造与铸造的特点，消除铸造缺陷且提高了毛坯质量。 重点介绍： 图 2-12：活塞顶部、头 部和裙部 3．活塞的结构型式 ·根据所起作用的不同，可将活塞分为顶部、头部和裙部（如图 2-12） ·要求学生比较理解汽 油机与柴油机活塞顶 部的结构型式及特点 （1）活塞顶部 ·活塞顶部指活塞的顶面，它承受气体压力，并组成燃烧室。 图 2-13：汽油机活塞顶 部 1）汽油机活塞顶部（如图 2-13） ·多采用平顶、有些采用凹顶，二冲程汽油机多用凸顶。 ·平顶：吸热面积小、制造工艺简单。 ·凹顶：改善混合气形成和燃烧、调节压缩比。 图 2-14：柴油机活塞顶 部 2）柴油机活塞顶部（如图 2-14）

坊·多采用各种各样的凹坑·凹坑：形状、位置和大小必须与柴油机混合气形成或与燃烧室要求相适应。·要求学生了解活塞头（2）活塞头部（如图2-15）部的结构临热精杯情口图2-15：活塞头部·活塞环槽以上部位：承受气体的压力，与活塞环一起实现气缸内气体的密封，将热量通过活塞环传给气缸壁。·环槽：用来安装气环和油环，一般气环槽有2~3个，油环槽为一个。·隔热槽：活塞顶面和燃气接触，使活塞头部温度过高，导致气环损坏，造成漏气，因此有的发动机的活塞在第一到环的上方开一条隔热槽，改变热流方向，降低第一道环的温度·护圈：保护环槽，防止高温下损坏，一般为热负荷较高的发动机采用。护圈的材料一般为耐热且膨胀系数与铝合金接近的高锰奥氏体铸铁。启发分析：（3）活塞裙部·要求学生理解掌握活活塞环槽以下部位。在活塞运动的时候起导向作用并承受侧压力。塞裙部的变形及形状1）活塞裙部变形（如图2-16）·燃气使裙部弯曲变形，一侧压力使销座轴线方向增大，使活塞工作时变成轴线沿活塞销轴线方向的椭圆形·热变形使销座轴线方向增大图2-16：活塞裙部变形2）活塞裙部形状（如图2-17）图2-17：活塞裙部形状·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

·多采用各种各样的凹坑 ·凹坑：形状、位置和大小必须与柴油机混合气形成或与燃烧室要求相适应。 ·要求学生了解活塞头 部的结构 图 2-15：活塞头部 （2）活塞头部（如图 2-15） ·活塞环槽以上部位：承受气体的压力，与活塞环一起实现气缸内气体的密 封，将热量通过活塞环传给气缸壁。 ·环槽：用来安装气环和油环，一般气环槽有 2~3 个，油环槽为一个。 ·隔热槽：活塞顶面和燃气接触，使活塞头部温度过高，导致气环损坏，造 成漏气，因此有的发动机的活塞在第一到环的上方开一条隔热槽，改变热流 方向，降低第一道环的温度。 ·护圈：保护环槽，防止高温下损坏，一般为热负荷较高的发动机采用。护 圈的材料一般为耐热且膨胀系数与铝合金接近的高锰奥氏体铸铁。 启发分析： ·要求学生理解掌握活 塞裙部的变形及形状 （3）活塞裙部 · 活塞环槽以下部位。在活塞运动的时候起导向作用并承受侧压力。 图 2-16：活塞裙部变形 1）活塞裙部变形（如图 2-16） ·燃气使裙部弯曲变形， ·侧压力使销座轴线方向增大，使活塞工作时变成轴线沿活塞销轴线方向的 椭圆形 ·热变形使销座轴线方向增大 图 2-17：活塞裙部形状 2）活塞裙部形状（如图 2-17） ·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