主要內容曲軸飛輪組連桿組活塞組第4章曲柄連桿機構曲柄連桿機構中的運動與受力汽車發動機NVH技術裝置如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。曲柄連桿機構的功用及組成組成：活塞組、連桿組、曲軸飛輪組功用：將活塞的往復運動轉變為曲軸的旋轉運動，同時將作用于活塞上的力轉變為曲軸對外輸出的轉矩，以驅動汽車車輪轉動。第4章曲柄連桿機構如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。一、曲柄連桿機構的運動以中心曲柄連桿機構（曲軸中心線位于氣缸中心線上的曲柄連桿機構）為例，設中心曲柄半徑為R，連桿長度為L，根據力學推導，活塞的位移x、速度v、加速度a隨曲軸轉角α的變化關系是：

式中，——連桿比，

，一般在1/3～1/4；

——曲軸角速度，勻速運動時，它等于；

——曲軸轉速，r/min。第一節曲柄連桿機構中的運動與受力第4章曲柄連桿機構如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第一節曲柄連桿機構中的運動與受力第4章曲柄連桿機構α活塞位移x、速度v和加速度a曲線如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。曲柄連桿機構的運動特點：（1）曲軸雖然作勻速運動，而活塞的速度卻是不均勻的。在上、下止點處速度等于零，在α=90°稍前處和α=270°稍后處達到最大值。即活塞從上止點向下止點運動和從下止點向上止點運動的約前半個行程是加速，后半個行程是減速。（2）由于活塞運動速度的變化，導致其加速度的變化，在速度為零處的加速度最大，而速度最大處的加速度等于零。加速度的變化，導致了慣性力的產生，使發動機產生沖擊、振動和磨損，需要采取相應平衡措施。第一節曲柄連桿機構中的運動與受力第4章曲柄連桿機構如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。二、曲柄連桿機構受力分析曲柄連桿機構工作時所受的力主要有：氣體作用力、往復慣性力、離心力和摩擦力。第一節曲柄連桿機構中的運動與受力第4章曲柄連桿機構氣體力作用于活塞頂上，在活塞的四個行程中始終存在，但只有做功行程中的氣體力是發動機對外做功的原動力。氣體力通過連桿、曲柄銷傳到主軸承。氣體力同時也作用于氣缸蓋上，并通過氣缸蓋螺栓傳給機體。作用于活塞上和氣缸蓋上的氣體力大小相等、方向相反，在機體中相互抵消而不傳至機體外的支承上，但使機體受到拉伸。1.氣體作用力如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。1.氣體作用力第4章曲柄連桿機構做功行程壓縮行程Fp——燃燒氣體作用在活塞的頂部力（可分解為FP1和FP2）。FP2——側壓力（使氣缸、活塞產生磨損，并有使機體翻轉的趨勢，故機體下部的兩側應固定在車架上，若有松動將造成發動機振動）。FP1可分解為FR和FS：FR——法向力（曲柄銷處及曲軸主軸頸處均承受壓力）。FS——切向力（推動曲軸旋轉）。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。二、曲柄連桿機構受力分析曲柄連桿機構工作時所受的力主要有：氣體作用力、往復慣性力、離心力和摩擦力。第一節曲柄連桿機構中的運動與受力第4章曲柄連桿機構曲柄連桿機構可視為由往復運動質量和旋轉運動質量組成的當量系統。往復運動質量包括活塞組零件質量和連桿小頭集中質量，它沿氣缸軸線作往復變速直線運動，產生往復慣性力；旋轉運動質量包括曲柄質量和連桿大頭集中質量，它繞曲軸軸線旋轉，產生旋轉慣性力，也稱離心力。往復慣性力和旋轉慣性力通過主軸承和機體傳給發動機支承。2.往復慣性力和離心力如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。2.往復慣性力和離心力第4章曲柄連桿機構活塞在上半行程時的慣性力活塞在下半行程時的慣性力Fj——當活塞向下運動時，前半行程時加速運動，慣性力向上，以Fj表示。F’j——當活塞向下運動時，后半程是減速運動，慣性力向下，以F’j所示。Fc——旋轉慣性力（離心力），可分解為Fcx和Fcy：Fcx——離心力的水平分力。Fcy——離心力的垂直分力（加劇發動機的上下振動）。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第二節

活塞組第4章曲柄連桿機構組成：活塞活塞環活塞銷安裝情況如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第二節

活塞組第4章曲柄連桿機構1.活塞（Piston）活塞功用要求活塞構造：

頂部頭部裙部活塞形狀活塞冷卻如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。補充知識：發動機中活塞最辛苦？

活塞是裝在氣缸中往復運動的部件，它將頂部承受的熱氣壓力傳遞給連桿，從而推動曲軸旋轉。在發動機中，活塞的工作條件最嚴酷，可以說是汽車心臟中的心臟，汽車的每一分力量都是通過活塞發出的。活塞不僅要承受巨大的壓力，而且要承受非常高的溫度。在高速運轉中，活塞的行進速度有時可達到20米/秒。因此，對活塞的材質、制作精度等要求都異常高。

活塞的頂部一般都不是平的，而是凹進去一點，這主要是為燃燒室所留空間。另外，為了減輕活塞的重量，一般都將它設計成空心的。1第4章曲柄連桿機構如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構（1）活塞功用及工作條件：功用：承受燃氣壓力，并通過活塞銷傳給連桿驅使曲軸旋轉，活塞頂部還是燃燒室的組成部分。工作條件：活塞是發動機中工作條件最嚴酷的零件。活塞在高溫、高壓、高速、潤滑不良的條件下工作。高溫：活塞直接與高溫燃氣接觸，頂部溫度高達600～700K。高壓：活塞頂部承受氣體壓力很大，特別是做功行程壓力最大，汽油機高達3～5MPa，柴油機高達6～9MPa，增壓發動機的最高燃燒壓力達14～16MPa，這就使得活塞產生沖擊，并承受側壓力的作用。高速：活塞在氣缸內以很高的速度(8～12m/s)往復運動。潤滑：活塞在側壓力的作用下沿氣缸壁面高速滑動，潤滑條件差。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構（2）活塞要求及材料：要求：活塞應該具有足夠的強度和剛度，

合理的形狀和壁厚，受熱面小、散熱好。活塞材料應該是膨脹系數小、導熱性能好、比重小，具有較好的減摩性和熱強度。活塞材料：鋁合金鋁合金的優點：比重小（約為鑄鐵的1/3）、導熱性好（約為鑄鐵的3~4倍）。缺點：熱膨脹系數大，溫度升高時強度下降。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構補充：活塞材料陶瓷活塞：它具有良好的綜合性能，高溫強度高，耐磨性強，隔熱性好，密度比低、彈性模量高。因此用它代替金屬材料能大幅度提高熱機效率，降低能源消耗，從而達到汽車輕量化效果。國家七五攻關課題：“高性能陶瓷與絕熱發動機”八五攻關課題：“高性能陶瓷應用”如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構（3）活塞構造活塞頂部活塞環活塞銷座活塞銷活塞銷鎖環加強肋活塞銷座活塞裙部活塞環槽活塞可視為由頂部、頭部和裙部等3部分構成。全剖視半剖視如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構（3）活塞構造如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構1）汽油機活塞頂部活塞頂部的形狀與燃燒室形狀和壓縮比大小有關。大多數汽油機采用平頂活塞，其優點是受熱面積小，加工簡單。采用凹頂活塞，可以通過改變活塞頂上凹坑的尺寸來調節發動機的壓縮比。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構2）柴油機活塞頂部柴油機活塞頂部形狀取決于混合氣形成方式和燃燒室形狀。在分隔式燃燒室柴油機的活塞頂部設有形狀不同的淺凹坑，以便在主燃燒室內形成二次渦流，增進混合氣形成與燃燒。柴油機還有另一類燃燒室，稱為直噴式燃燒室。其全部容積都集中在氣缸內，且在活塞頂部設有深淺不一、形狀各異的燃燒室凹坑。在直噴式燃燒室的柴油機中，噴油器將燃油直接噴入燃燒室凹坑內，使其與運動氣流相混合，形成可燃混合氣并燃燒。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構2）柴油機活塞頂部如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構補充：活塞頂部知識GDI發動機：“彎曲頂面活塞”縮小了燃燒室的容積，有助于形成強勢渦流。縮小燃燒室容積便提高了壓縮比，因此GDI的壓縮比達到12：1，比以往發動機高出1/3左右。壓縮比提高了，缸內溫度也隨之提高，有助于稀燃。壓縮比升高，輸出功率增大。化油器式氣道噴射式（PFI）缸內直噴式（GDI）如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構3）活塞頭部定義：由活塞頂至油環槽下端面之間的部分稱為活塞頭部。作用：承受壓力，傳給連桿、與活塞環一起實現密封、散熱。構造：活塞頭部切有若干道用以安裝活塞環的環槽，包括氣環槽和油環槽，其中油環槽底面上鉆有許多徑向小孔，使被油環從氣缸壁上刮下來的多余機油，得以經過這些小孔流回油底殼。活塞頭部應該足夠厚，從活塞頂到環槽區的斷面變化要盡可能圓滑，過渡圓角R應足夠大，以減小熱流阻力，便于熱量從活塞頂經活塞環傳給氣缸壁，使活塞頂部的溫度不致過高。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構3）活塞頭部在第一道氣環槽上方設置一道較窄的隔熱槽的作用是隔斷由活塞頂傳向第一道活塞環的熱流，使部分熱量由第二、三道活塞環傳出，從而可以減輕第一道活塞環的熱負荷，改善其工作條件，防止活塞環粘結。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構3）活塞頭部活塞環槽的磨損是影響活塞使用壽命的重要因素。在強化程度較高的發動機中，第一道環槽溫度較高，磨損嚴重。為了增強環槽的耐磨性，通常在第一環槽或第一、二環槽處鑲嵌耐熱護圈。在高強化直噴式燃燒室柴油機中，在第一環槽和燃燒室喉口處均鑲嵌耐熱護圈，以保護喉口不致因為過熱而開裂。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構4）活塞裙部部位：自油環槽下端面起至活塞底面的部分。作用：裙部的形狀應該保證活塞在氣缸內得到良好的導向，氣缸與活塞之間在任何工況下都應保持均勻的、適宜的間隙。間隙過大，活塞敲缸；間隙過小，活塞可能被氣缸卡住。此外，裙部應有足夠的實際承壓面積，以承受側向力。活塞裙部承受膨脹側向力的一面稱主推力面，承受壓縮側向力的一面稱次推力面。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構4）活塞裙部活塞燃氣壓力均布于活塞頂面上，而活塞銷的支反力作用于銷座處，導致裙部直徑沿活塞銷座軸線方向增大；側壓力的作用在同一方向上增大；活塞銷座附近的金屬堆積，受熱后膨脹量大，致使裙部在受熱變形時，在沿活塞銷座軸線方向的直徑增量大于其他方向。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構4）活塞裙部發動機工作時，活塞在氣體力和側向力的作用下發生機械變形，而活塞受熱膨脹時還發生熱變形。這兩種變形的結果都是使活塞裙部在活塞銷孔軸線方向的尺寸增大。因此，為使活塞工作時裙部接近正圓形與氣缸相適應，在制造時應將活塞裙部的橫斷面加工成橢圓形，并使其長軸與活塞銷孔軸線垂直。現代汽車發動機的活塞均為橢圓裙。另外，沿活塞軸線方向活塞的溫度是上高下低，活塞的熱膨脹量自然是上大下小。因此為使活塞工作時裙部接近圓柱形，須把活塞制成上小下大的圓錐形或桶形。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構4）活塞裙部為了減少從活塞頂部傳來的熱變形量，有的汽油機在活塞裙部開有“T”形槽或“π”形槽，其中水平形橫槽的作用是切斷從活塞頭部向裙部傳輸熱流的部分通道，以減少頭部到裙部的傳熱，從而使裙部熱膨脹量減少。水平形槽開在油環槽中時，可兼作油孔。縱向槽使裙部具有彈性，從而使冷態下的裝配間隙得以盡可能小，而在熱態下又因切槽的補償作用，活塞不致在氣缸中卡死。因裙部開縱槽的一面剛度較小，故裝配時開槽的一面通常朝向不承受側壓力的位置，即發動機從前向后看的右面。柴油機活塞受力大，裙部一般不開槽。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構補充：活塞裙部知識在活塞銷座處鑲鑄恒范鋼片的活塞稱恒范活塞。由于恒范活塞在銷座處只靠恒范鋼片與活塞裙相連且恒范鋼的熱膨脹系數只有鋁合金的1/10左右，因此當溫度升高時，在恒范鋼片的牽制下，裙部在活塞銷孔軸線方向的熱膨脹量很小。若將普通碳素鋼片鑄在銷座處的鋁合金層內側形成雙金屬壁，則由于兩種金屬的熱膨脹系數不同，當溫度升高時雙金屬壁發生彎曲，而鋼片兩端的距離基本不變，從而限制了裙部的熱膨脹量。因為這種控制熱膨脹的作用隨溫度升高而增大，所以稱這種活塞為自動熱補償活塞。恒范活塞自動熱補償活塞如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構補充：活塞裙部知識在現代汽車發動機上廣泛采用半拖鞋式裙部或拖鞋式裙部的活塞。在保證裙部有足夠承壓面積的條件下，將不承受側向力一側的裙部部分地去掉，即為半拖鞋式裙部；若全部去掉則為拖鞋式裙部。優點是：①質量輕，比全裙式活塞輕10％以上，適應高速發動機減小往復慣性力的需要。②裙部彈性好，可以減小活塞與氣缸的配合間隙。③活塞裙部可為曲軸上的平衡重塊準備了運動的空間，能夠避免與曲軸平衡重發生運動干涉。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構5）活塞銷座孔活塞銷孔軸線通常與活塞軸線垂直相交。這時，當壓縮行程結束、做功行程開始，活塞越過上止點時，側向力方向改變，活塞由次推力面貼緊氣缸壁突然轉變為主推力面貼緊氣缸壁，活塞與氣缸發生“拍擊”，產生噪聲，且有損活塞的耐久性。活塞裙部側壓力為了防止活塞敲缸，活塞銷要偏置。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構5）活塞銷座孔在許多高速發動機中，活塞銷孔軸線朝主推力面一側偏離活塞軸線1～2mm。壓縮壓力將使活塞在接近上止點時發生傾斜，活塞在越過上止點時，將逐漸地由次推力面轉變為由主推力面貼緊氣缸壁，從而消減了活塞對氣缸的拍擊。偏置缺點：增大活塞裙部兩端的尖角負荷。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構6）活塞的冷卻自由噴射冷卻法：從連桿小頭上的噴油孔或從安裝在機體上的噴油嘴向活塞頂內壁噴射機油。振蕩冷卻法：從連桿小頭上的噴油孔將機油噴入活塞內壁的環形油槽中，由于活塞的運動使機油在槽中產生振蕩而冷卻活塞。強制冷卻法：在活塞頭部鑄出冷卻油道或鑄入冷卻油管，使機油在其中強制流動以冷卻活塞（廣為增壓發動機所采用）。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構7）活塞的表面處理根據不同的目的和要求，進行不同的活塞表面處理，其方法有：活塞頂進行硬模陽極氧化處理，形成高硬度的耐熱層，增大熱阻，減少活塞頂部的吸熱量。活塞裙部鍍錫或鍍鋅，可以避免在潤滑不良的情況下運轉時出現拉缸現象，也可以起到加速活塞與氣缸的磨合作用。在活塞裙部涂覆石墨，石墨涂層可以加速磨合過程，可使裙部磨損均勻，在潤滑不良的情況下可以避免拉缸。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第二節

活塞組第4章曲柄連桿機構2.活塞環（PistonRings）1）活塞環的功用及工作條件活塞環分氣環和油環兩種。氣環為帶有切口的彈性片狀圓環，其主要功用是密封和傳熱。保證活塞與氣缸壁間的密封，防止氣缸內的可燃混合氣和高溫燃氣漏入曲軸箱，并將活塞頂部接受的熱傳給氣缸壁，避免活塞過熱。油環的主要功用是刮除飛濺到氣缸壁上的多余的機油，并在氣缸壁上涂布一層均勻的油膜。活塞環工作時受到氣缸中高溫、高壓燃氣的作用，并在潤滑不良的條件下在氣缸內高速滑動。由于氣缸壁面的形狀誤差，使活塞環在上下滑動的同時還在環槽內產生徑向移動。這不僅加重了環與環槽的磨損，還使活塞環受到交變彎曲應力的作用而容易折斷。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第二節

活塞組第4章曲柄連桿機構2.活塞環（PistonRings）2）活塞環材料及表面處理根據活塞環的功用及工作條件，制造活塞環的材料應具有良好的耐磨性、導熱性、耐熱性、沖擊韌性、彈性和足夠的機械強度。目前廣泛應用的活塞環材料有優質灰鑄鐵、球墨鑄鐵、合金鑄鐵和鋼帶等。第一道活塞環外圓面通常進行鍍鉻或噴鉬處理。多孔性鉻層硬度高，并能儲存少量機油，可以改善潤滑減輕磨損。鉬的熔點高，也具有多孔性，因此噴鉬同樣可以提高活塞環的耐磨性。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第二節

活塞組第4章曲柄連桿機構補充：活塞環的間隙（1）端隙Δ1：又稱開口間隙，是活塞環裝入氣缸后開口處的間隙。一般為0.25mm～0.50mm；（2）側隙Δ2：又稱邊隙，是環高方向上與環槽之間的間隙。第一道環因溫度高，一般為0.04mm～0.10mm；其它氣環一般為0.03mm～0.07mm。油環一般側隙較小，一般為0.025mm～0.07mm；（3）背隙Δ3：是活塞環裝入氣缸后，活塞環背面與環槽底部的間隙。一般為0.5mm～1mm。1-氣缸；2-活塞環；3-活塞。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第二節

活塞組第4章曲柄連桿機構2.活塞環（PistonRings）3）氣環氣環的密封原理：活塞環在自由狀態下不是正圓形，其外廓尺寸比氣缸直徑大。當活塞環裝入氣缸后，在其自身的彈力作用下環的外圓面與氣缸壁貼緊形成第一密封面，氣缸內的高壓氣體不可能通過第一密封面泄漏。高壓氣體可能通過活塞頂岸與氣缸壁之間的間隙進入活塞環的側隙和徑向間隙中。進入側隙中的高壓氣體使環的下側面與環槽的下側面貼緊形成第二密封面，高壓氣體也不可能通過第二密封面泄漏。進入徑向間隙中的高壓氣體只能使環的外圓面與氣缸壁更加貼緊。這時漏氣的惟一通道就是活塞環的開口端隙。如果幾道活塞環的開口相互錯開，那么就形成了迷宮式漏氣通道。由于側隙、徑向間隙和端隙都很小，氣體在通道內的流動阻力很大，致使氣體壓力ｐ迅速下降，最后漏入曲軸箱內的氣體就很少了，一般僅為進氣量的0.2％～1.0％。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第二節

活塞組第4章曲柄連桿機構2.活塞環（PistonRings）3）氣環如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第二節

活塞組第4章曲柄連桿機構2.活塞環（PistonRings）3）氣環氣環開口形狀：開口形狀對漏氣量有一定影響。直開口工藝性好，但密封性差；階梯形開口密封性好，工藝性差；斜開口的密封性和工藝性介于前兩種開口之間，斜角一般為30°或45°。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第二節

活塞組第4章曲柄連桿機構2.活塞環（PistonRings）3）氣環安裝：安裝后的間隙0.25~0.8mm間隙過大漏氣；過小則易卡死被扭斷原則：工藝性、導熱性、密封性好，減少泵油現象如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第二節

活塞組第4章曲柄連桿機構3）氣環矩形環矩形環斷面為矩形。形狀簡單，加工方便，與氣缸壁接觸面積大，有利于活塞散熱。但磨合性差，而且在與活塞一起作往復運動時，在環槽內上下竄動，把氣缸壁上的機油不斷地擠入燃燒室中，產生“泵油作用”，使機油消耗量增加，活塞頂及燃燒室壁面積炭。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第二節

活塞組第4章曲柄連桿機構3）氣環錐面環環的外圓面為錐角很小的錐面。理論上錐面環與氣缸壁為線接觸，磨合性好，增大了接觸壓力和對氣缸壁形狀的適應能力。當活塞下行時，錐面環能起到向下刮油的作用。當活塞上行時，由于錐面的油楔作用，錐面環能滑越過氣缸壁上的油膜而不致將機油帶入燃燒室。錐面環傳熱性差，所以不用作第一道氣環。由于錐角很小，一般不易識別，為避免裝錯，在環的上側面標有向上的記號。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第二節

活塞組第4章曲柄連桿機構3）氣環扭曲環扭曲環斷面不對稱的氣環裝入氣缸后，由于彈性內力的作用使斷面發生扭轉，故稱扭曲環。扭曲環斷面扭轉原理。活塞環裝入氣缸之后，其斷面中性層以外產生拉應力，斷面中性層以內產生壓應力。拉應力的合力F1指向活塞環中心，壓應力合力F2的方向背離活塞環中心。由于扭曲環中性層內外斷面不對稱，使F1與F2不作用在同一平面內而形成力矩M。在力矩M的作用下，使環的斷面發生扭轉。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第二節

活塞組第4章曲柄連桿機構3）氣環扭曲環若將內圓面的上邊緣或外圓面的下邊緣切掉一部分，整個氣環將扭曲成碟子形，則稱這種環為正扭曲環；若將內圓面的下邊緣切掉一部分，氣環將扭曲成蓋子形，則稱其為反扭曲環。在環面上切去部分金屬稱為切臺。當發動機工作時，在進氣、壓縮和排氣行程中，扭曲環發生扭曲，其工作特點一方面與錐面環類似，另一方面由于扭曲環的上下側面與環槽的上下側面相接觸，從而防止了環在環槽內上下竄動，消除了泵油現象，減輕了環對環槽的沖擊而引起的磨損。在做功行程中，巨大的燃氣壓力作用于環的上側面和內圓面，足以克服環的彈性內力使環不再扭曲，整個外圓面與氣缸壁接觸，這時扭曲環的工作特點與矩形環相同。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第二節

活塞組第4章曲柄連桿機構3）氣環梯形環，斷面為梯形。其主要優點是抗粘結性好。當活塞頭部溫度很高時，竄入第一道環槽中的機油容易結焦并將氣環粘住。在側向力換向活塞左右擺動時，梯形環的側隙、徑向間隙都發生變化將環槽中的膠質擠出。楔形環的工作特點與梯形環相似，且由于斷面不對稱，裝入氣缸后也會發生扭曲。梯形環多用作柴油機的第一道氣環。桶面環，環的外圓面為外凸圓弧形。其密封性、磨合性及對氣缸壁表面形狀的適應性都比較好。桶面環在氣缸內不論上行或下行均能形成楔形油膜，將環浮起，從而減輕環與氣缸壁的磨損。開槽環，在外圓面上加工出環形槽，在槽內填充能吸附機油的多孔性氧化鐵，有利于潤滑、磨合和密封。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第二節

活塞組第4章曲柄連桿機構3）氣環頂岸環，斷面為“L”形。因為頂岸環距活塞頂面近，做功行程時，燃氣壓力能迅速作用于環的上側面和內圓面，使環的下側面與環槽的下側面、外圓面與氣缸壁面貼緊，有利于密封；由于同樣的原因，頂岸環可以減少汽車尾氣HC的排放量。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第二節

活塞組第4章曲柄連桿機構4）油環功用：刮油、形成油膜、輔助密封。普通油環：常用合金鑄鐵做成，其外圓面的中間切有一道凹槽，在凹槽底部加工出很多穿通的排油小孔或狹縫。安裝：油環上唇的上端面外緣有倒角，使油環向上運動時能夠形成油楔。下唇下端面外緣沒有倒角，刮油能力強。組合油環：兩片或三片相互獨立的鋼制刮片以及產生軸向和徑向彈力的彈簧組成。刮油鋼片刮油鋼片軸向襯環徑向襯環如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第二節

活塞組第4章曲柄連桿機構4）油環油環類型：油環有槽孔式、槽孔撐簧式和鋼帶組合式3種類型。槽孔式油環因為油環的內圓面基本上沒有氣體力的作用，所以槽孔式油環的刮油能力主要靠油環自身的彈力。為了減小環與氣缸壁的接觸面積，增大接觸壓力，在環的外圓面上加工出環形集油槽，形成上下兩道刮油唇，在集油槽底加工有回油孔。由上下刮油唇刮下來的機油經回油孔和活塞上的回油孔流回油底殼。這種油環結構簡單，加工容易，成本低。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第二節

活塞組第4章曲柄連桿機構4）油環槽孔撐簧式油環在槽孔式油環的內圓面加裝撐簧即為槽孔撐簧式油環。一般作為油環撐簧的有螺旋彈簧、板形彈簧和軌形彈簧三種。這種油環由于增大了環與氣缸壁的接觸壓力，而使環的刮油能力和耐久性有所提高。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第二節

活塞組第4章曲柄連桿機構4）油環鋼帶組合油環其結構形式很多，鋼帶組合油環由上、下刮片和軌形撐簧組合而成。撐簧不僅使刮片與氣缸壁貼緊，而且還使刮片與環槽側面貼緊。這種組合油環的優點是接觸壓力大，既可增強刮油能力，又能防止上竄機油。另外，上下刮片能單獨動作，因此對氣缸失圓和活塞變形的適應能力強。但鋼帶組合油環需用優質鋼制造，成本高。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第二節

活塞組第4章曲柄連桿機構3.活塞銷（PistonWristpin）1）活塞銷的功用及工作條件活塞銷用來連接活塞和連桿，并將活塞承受的力傳給連桿或相反。活塞銷在高溫條件下承受很大的周期性沖擊負荷，且由于活塞銷在銷孔內擺動角度不大，難以形成潤滑油膜，因此潤滑條件較差。為此活塞銷必須有足夠的剛度、強度和耐磨性，質量盡可能小，銷與銷孔應該有適當的配合間隙和良好的表面質量。在一般情況下，活塞銷的剛度尤為重要，如果活塞銷發生彎曲變形，可能使活塞銷座損壞。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第二節

活塞組第4章曲柄連桿機構3.活塞銷（PistonWristpin）2）活塞銷材料及結構活塞銷的材料一般為低碳鋼或低碳合金鋼，如20、20Mn、15Cr、20Cr或20MnV等。外表面滲碳淬硬，再經精磨和拋光等精加工。這樣既提高了表面硬度和耐磨性，又保證有較高的強度和沖擊韌性。活塞銷的結構形狀很簡單，基本上是一個厚壁空心圓柱。其內孔形狀有圓柱形、兩段截錐形和組合形。圓柱形孔加工容易，但活塞銷的質量較大；兩段截錐形孔的活塞銷質量較小，且因為活塞銷所受的彎矩在其中部最大，所以接近于等強度梁，但錐孔加工較難。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第三節連桿組第4章曲柄連桿機構連桿組包括連桿體、連桿蓋、連桿螺栓和連桿軸承等零件。通常把連桿體、連桿蓋和連桿螺栓合起來稱作連桿，有時也稱連桿體為連桿。

（a）連桿組主要零件（b）實物如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第三節連桿組第4章曲柄連桿機構連桿組的功用及工作條件連桿組的功用是將活塞承受的力傳給曲軸，并將活塞的往復運動轉變為曲軸的旋轉運動。連桿小頭與活塞銷連接，同活塞一起作往復運動；連桿大頭與曲柄銷連接，同曲軸一起作旋轉運動，因此在發動機工作時連桿作復雜的平面運動。連桿組主要受壓縮、拉伸和彎曲等交變負荷。最大壓縮載荷出現在做功行程上止點附近，最大拉伸載荷出現在進氣行程上止點附近。在壓縮載荷和連桿組作平面運動時產生的橫向慣性力的共同作用下，連桿體可能發生彎曲變形。連桿組材料連桿體和連桿蓋由優質中碳鋼或中碳合金鋼，如45、40Cr、42CrMo或40MnB等模鍛或輥鍛而成。連桿螺栓通常用優質合金鋼40Cr或35CrMo制造。一般均經噴丸處理以提高連桿組零件的強度。纖維增強鋁合金連桿以其質量輕、綜合性能好而備受注目。在相同強度和剛度的情況下，纖維增強鋁合金連桿比用傳統材料制造的連桿要輕30％。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第三節連桿組第4章曲柄連桿機構連桿（ConnectingRod）連桿由小頭、桿身和大頭構成。小頭桿身大頭大頭蓋如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第三節連桿組第4章曲柄連桿機構1.連桿小頭小頭的結構形狀取決于活塞銷的尺寸及其與連桿小頭的連接方式。連桿（ConnectingRod）如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構連桿與活塞銷的連接方式活塞銷與活塞銷座孔及連桿小頭襯套孔的連接配合有全浮式和半浮式兩種方式。全浮式：指當發動機工作時，活塞銷、連桿小頭和活塞銷座都有相對運動，使磨損均勻。活塞銷兩端裝有卡環，進行軸向定位。由于鋁活塞熱膨脹量比鋼大，為了保證高溫工作時活塞銷與活塞銷座孔有正常間隙（0.01～0.02mm），在冷態時為過渡配合，裝配時，應先把鋁活塞加熱到一定程度，再把活塞銷裝入。半浮式：活塞中部與連桿小頭采用緊固螺栓連接，活塞銷只能在兩端銷座內作自由擺動，而和連桿小頭沒有相對運動。活塞銷不會作軸向竄動，不需要卡環，小頭孔不裝襯套，小轎車上應用較多。卡環第三節連桿組連桿（ConnectingRod）如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第三節連桿組第4章曲柄連桿機構2.連桿桿身桿身斷面為工字形，剛度大、質量輕、適于模鍛。工字形斷面的Y-Y軸在連桿運動平面內。有的連桿在桿身內加工有油道，用來潤滑小頭襯套或冷卻活塞。如果是后者，須在小頭頂部加工出噴油孔。連桿（ConnectingRod）如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第三節連桿組第4章曲柄連桿機構3.連桿大頭連桿大頭除應具有足夠的剛度外，還應外形尺寸小，質量輕，拆卸發動機時能從氣缸上端取出。連桿大頭是剖分的，連桿蓋用螺栓或螺柱緊固，為使結合面在任何轉速下都能緊密結合，連桿螺栓的擰緊力矩必須足夠大。連桿（ConnectingRod）如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第三節連桿組第4章曲柄連桿機構連桿蓋的定位連桿蓋與連桿大頭結合面與連桿軸線垂直的為平切口連桿，而結合面與連桿軸線成30°～60°夾角的為斜切口連桿。平切口連桿體大端的剛度較大，因此大頭孔受力變形較小，而且平切口連桿制造費用較低。汽油機均采用平切口連桿。柴油機連桿既有平切口的也有斜切口的。一般柴油機由于曲柄銷直徑較大，因此連桿大頭的外形尺寸相應較大，欲在拆卸時能從氣缸上端取出連桿體，必須采用斜切口連桿。連桿蓋裝合到連桿體上時須嚴格定位，以防止連桿蓋橫向位移。平切口連桿利用連桿螺栓上一段精密加工的圓柱面與精密加工的螺栓孔來實現連桿蓋的定位。斜切口連桿的連桿螺栓由于承受較大的剪切力而容易發生疲勞破壞。為此，應該采用能夠承受橫向力的定位方法。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第三節連桿組第4章曲柄連桿機構連桿蓋的定位平切口連桿利用連桿螺栓上一段精密加工的圓柱面與精密加工的螺栓孔來實現連桿蓋的定位。斜切口連桿的連桿螺栓由于承受較大的剪切力而容易發生疲勞破壞。為此，應該采用能夠承受橫向力的定位方法。斜切口連桿的常用定位有止口定位、套筒定位和鋸齒定位三種。

（1）止口定位。優點是工藝簡單，成本低。但不能防止大頭蓋止口向外變形，連桿體止口向內變形，這種蓋與體都是單向定位，定位不可靠。止口因加工誤差或拆裝變形對大頭孔影響較大，且大頭橫向尺寸較大，不緊湊。止口定位如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第三節連桿組第4章曲柄連桿機構連桿蓋的定位

（2）套筒定位。連桿體的孔和連桿蓋的孔分別加工，然后壓配一個剛度大，且剪切強度高的短套筒。這樣，拆裝大頭蓋十分方便。其缺點是套筒孔的加工要求高，若孔距不夠準確時會出現過定位而引起大頭孔嚴重失圓。另外大頭橫向尺寸也較大。

（3）鋸齒形定位。優點是鋸齒接觸面積大，貼合緊密，定位可靠，結構緊湊。對節距公差要求較嚴，但現代采用拉削工藝能較好的滿足要求，故這種定位在某些柴油機中常被采用。在轎車發動機中斜切口連桿應用很少。一般都采用尺寸緊湊的平切口形式。鋸齒形定位套筒定位如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第三節連桿組第4章曲柄連桿機構4.連桿螺栓載荷：拉、壓交變載荷。要求：盡量增大連桿螺栓的彈性，精細加工過渡圓角，消除應力集中，提高抗疲勞強度。材料：優質合金鋼、40Cr、35CrMo。成型：鍛壓-機加-調質-滾壓螺紋-表面進行防銹處理。鎖緊：連桿螺栓在屈服極限之內工作，只要加工精確，一般不需要鎖緊裝置，但必須按規定擰緊力矩分幾次擰緊。但也有些發動機使用鎖緊裝置或防松膠，以防止連桿螺栓松動。連桿（ConnectingRod）如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第三節連桿組第4章曲柄連桿機構5.V型發動機連桿V型發動機左右兩個氣缸的連桿安裝在同一個曲柄銷上。其結構隨安裝形式的不同而不同，可分為：并列連桿、主副連桿、叉形連桿。連桿（ConnectingRod）并列連桿主副連桿叉形連桿如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第四節曲軸飛輪組第4章曲柄連桿機構曲軸飛輪油封減振軸向定位曲軸飛輪組件1-曲軸皮帶輪；2-曲軸正時齒輪；3-曲軸鏈輪；4-曲軸前端；5-曲軸主軸頸；6-曲柄臂；7-曲柄銷（連桿軸頸）；8-平衡重；9-轉速傳感器脈沖輪；10-飛輪；11-主軸瓦；12-主軸承蓋；13-螺母；14-止推墊片；15-主軸瓦；16-止推墊片如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構1.曲軸（Crankshaft）第四節曲軸飛輪組曲軸功用曲軸構造曲軸分類曲拐布置如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構1.曲軸（Crankshaft）第四節曲軸飛輪組曲軸的功用及工作條件曲軸的功用是把活塞、連桿傳來的氣體力轉變為轉矩，用以驅動汽車的傳動系統和發動機的配氣機構以及其他輔助裝置。曲軸在周期性變化的氣體力、慣性力及其力矩的共同作用下工作，承受彎曲和扭轉交變載荷。因此，曲軸應有足夠的抗彎曲、抗扭轉的疲勞強度和剛度；軸頸應有足夠大的承壓表面和耐磨性；曲軸的質量應盡量小；對各軸頸的潤滑應該充分。曲軸材料曲軸一般由45、40Cr、35Mn2等中碳鋼和中碳合金鋼模鍛而成，軸頸表面經高頻淬火或氮化處理，最后進行精加工。現代汽車發動機廣泛采用球墨鑄鐵曲軸。球墨鑄鐵價格便宜，耐磨性能好，軸頸不需硬化處理，同時金屬消耗量少，機械加工量也少。為提高曲軸的疲勞強度，消除應力集中，軸頸表面應進行噴丸處理，圓角處要經滾壓處理。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構1.曲軸（Crankshaft）第四節曲軸飛輪組曲軸的構造曲軸基本上由若干個單元曲拐構成。一個曲柄銷，左右兩個曲柄臂和左右兩個主軸頸構成一個單元曲拐。將若干個單元曲拐按照一定的相位連接起來再加上曲軸前、后端便構成一根曲軸。多數發動機的曲軸，在其曲柄臂上裝有平衡重。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構1.曲軸（Crankshaft）第四節曲軸飛輪組曲拐連接方式如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構1.曲軸（Crankshaft）第四節曲軸飛輪組整體式曲軸整體式：各單元曲拐鍛制或鑄造成一個整體的曲軸。優點：工作可靠、質量輕、結構簡單、加工面少。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構1.曲軸（Crankshaft）第四節曲軸飛輪組組合式曲軸構造：由單元曲拐組合裝配而成優點：單元曲拐制造方便、可更換缺點：結構復雜、拆裝不便適用范圍：隧道式機體如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構1.曲軸（Crankshaft）第四節曲軸飛輪組全支承曲軸全支承：在相鄰的兩個曲拐間都有主軸頸的曲軸。優點：抗彎曲能力強、主軸承載荷小。缺點：加工表面增多、主軸承多、機體加長。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構1.曲軸（Crankshaft）第四節曲軸飛輪組非全支承曲軸非全支承曲軸：主軸頸數少于全支承曲軸。優缺點：與全支承相反。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構1.曲軸（Crankshaft）第四節曲軸飛輪組曲拐布置與發動機工作順序曲拐的布置取決于氣缸數、氣缸排列式和發動機工作順序。單缸發動機的曲軸只有一個曲拐，多缸直列式發動機曲軸的曲拐數與氣缸數相同，V型發動機曲軸的曲拐數等于氣缸數的一半。當氣缸數和氣缸排列形式確定之后，曲拐布置就只取決于發動機工作順序。發動機工作順序要求：1、連續做功的兩缸盡可能遠，以減輕主軸承載荷和避免在進氣行程中發生搶氣現象。2、各缸發火間隔應該相同。發火間隔時間若以曲軸轉角計則稱發火間隔角。在發動機完成一個工作循環的曲軸轉角內，每個氣缸都應發火做功一次。對于氣缸數為i的四沖程發動機，其發火間隔角應為720°/i，即曲軸每轉720°/i時，就有一缸發火做功，以保證發動機運轉平穩。3、V型發動機左右兩列氣缸應交替發火。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構1.曲軸（Crankshaft）第四節曲軸飛輪組曲軸前端曲軸前端是第一道主軸頸之前的部分。其上裝有驅動配氣凸輪軸的正時齒輪、驅動風扇和水泵的皮帶輪以及推力片等。為了防止機油沿曲軸軸頸外漏，在曲軸前端上有一個甩油盤，隨著曲軸旋轉，當被齒輪擠出和甩出來的機油落到盤上時，由于離心力的作用，被甩到齒輪室蓋的壁面上，再沿壁面流下來。回到油底殼中。即使還有少量的機油落到甩油盤前面的曲軸段上，也被壓配在齒輪室蓋上的油封擋住。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構1.曲軸（Crankshaft）第四節曲軸飛輪組曲軸后端曲軸后端是最后一道主軸頸之后的部分，有安裝飛輪用的凸緣。為防止機油向后漏出，在曲軸后端通常切出回油螺紋或其他封油裝置。回油螺紋可以是梯形的或矩形的，其螺旋方向應為右旋。回油螺紋的工作原理是：當曲軸旋轉時，流到回油螺紋槽中的機油也被帶動旋轉。因為機油本身有黏性，所以受到機體后蓋孔壁的摩擦阻力，機油在摩擦阻力的作用下。順著螺紋槽道被推送向前，流回油底殼。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構1.曲軸（Crankshaft）第四節曲軸飛輪組四缸機四沖程直列四缸發動機的發火間隔角為720°/4＝180°。4個曲拐在同一平面內。發動機工作順序為1-3-4-2或1-2-4-3。發動機工作循環表如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構1.曲軸（Crankshaft）第四節曲軸飛輪組六缸機四行程直列六缸發動機的發火順序和曲拐布置：四行程直列六缸發動機發火間隔角為720°/6=120°，六個曲拐分別布置在三個平面內，發火順序是1-5-3-6-2-4發動機工作循環表如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構1.曲軸（Crankshaft）第四節曲軸飛輪組六缸機四沖程V型六缸發動機的發火間隔角仍為120°,3個曲拐互成120°。工作順序R1-L3-R3-L2-R2-L1。面對發動機的冷卻風扇，右列氣缸用R表示，由前向后氣缸號分別為R1、R2、R3；左列氣缸用L表示，氣缸號分別為L1、L2和L3。發動機工作循環表如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構1.曲軸（Crankshaft）第四節曲軸飛輪組八缸機四沖程V8發動機的發火間隔角為720°/8＝90°,4個曲拐互成90°。工作順序基本上有兩種：R1-L1-R4-L4-L2-R3-L3-R2和L1-R4-L4-L2-R3-R2-L3-R1。發動機工作循環表R1，L1R4，L4如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構2.飛輪（Flywheel）第四節曲軸飛輪組飛輪功用用來貯存做功行程的能量，用于克服進氣、壓縮和排氣行程的阻力和其它阻力，使曲軸能均勻地旋轉。飛輪外緣壓有的齒圈與起動電機的驅動齒輪嚙合，供起動發動機用。汽車離合器也裝在飛輪上，利用飛輪后端面作為驅動件的摩擦面，用來對外傳遞動力。刻有TDC記號，用來校準點火定時或噴油定時以及調整氣門間隙。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第三章曲柄連桿機構第四節曲軸飛輪組如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構3.汽車發動機滑動軸承第四節曲軸飛輪組1）連桿軸承和主軸承汽車發動機滑動軸承有連桿襯套、連桿軸承、主軸承和曲軸止推軸承等。連桿軸承和主軸承均承受交變載荷和高速摩擦，因此軸承材料必須具有足夠的抗疲勞強度，而且要摩擦小、耐磨損和耐腐蝕。連桿軸承和主軸承均由上、下兩片軸瓦對合而成。每一片軸瓦都是由鋼背和減摩合金層或鋼背、減摩合金層和軟鍍層構成，前者稱為二層結構軸瓦，后者稱三層結構軸瓦。鋼背是軸瓦的基體，由1～3mm厚的低碳鋼板制造，以保證有較高的機械強度。在鋼背上澆鑄減摩合金層，減摩合金材料主要有白合金、銅基合金和鋁基合金。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構3.汽車發動機滑動軸承第四節曲軸飛輪組減磨層材料（1）白合金（巴氏合金）：減磨性能好，但機械強度低，且耐熱性差。常用于負荷不大的汽油機。（2）銅鉛合金：機械強度高，承載能力大，耐熱性好。多用于高負荷的柴油機。但其減磨性能差。（3）鋁基合金：有鋁銻鎂合金、低錫鋁合金和高錫鋁合金三種。1）鋁銻鎂合金和低錫鋁合金：機械性能好，負載能力強，但其減磨性能差。主要用于柴油機。2）高錫鋁合金：具有較好的機械性能和減磨性能，廣泛應用于柴油機和汽油機。軸瓦的自由彈勢（1）定義：軸瓦在自由狀態下的曲率半徑略大于座孔半徑，其直徑之差稱為自由彈勢或張開量。（2）配合過盈：因軸瓦外徑周長較座孔周長稍大，連桿螺栓緊固后，便產生一定的配合過盈量。靠合適的過盈量保證軸瓦在工作時不轉、不移、不振，并可使軸瓦與座孔緊密貼合，以利散熱。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構3.汽車發動機滑動軸承第四節曲軸飛輪組2）曲軸止推軸承汽車行駛時由于踩踏離合器而對曲軸施加軸向推力，使曲軸發生軸向竄動。過大的軸向竄動將影響活塞連桿組的正常工作和破壞正確的配氣定時和柴油機的噴油定時。為了保證曲軸軸向的正確定位，需裝設止推軸承，而且只能在一處設置止推軸承，以保證曲軸受熱膨脹時能自由伸長。曲軸止推軸承有翻邊軸瓦、半圓環止推片和止推軸承環3種形式。翻邊軸瓦(是將軸瓦兩側翻邊作為止推面，在止推面上澆鑄減摩合金。軸瓦的止推面與曲軸止推面之間留有0.06～0.25mm的間隙，從而限制了曲軸軸向竄動量。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構3.汽車發動機滑動軸承第四節曲軸飛輪組2）曲軸止推軸承半圓環止推片一般為四片，上、下各兩片，分別安裝在機體和主軸承蓋上的淺槽中，用定位舌或定位銷定位，防止其轉動。裝配時，需將有減摩合金層的止推面朝向曲軸的止推面，不能裝反。止推軸承環為兩片止推圓環，分別安裝在第一主軸承蓋的兩側。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構1.NVH（Noise、Vibration、Harshness）第五節汽車發動機NVH技術裝置NVH是噪聲、振動與舒適性的英文縮寫。汽車的舒適性是汽車（特別是轎車）的主要性能指標，發動機工作產生的振動是引起汽車振動的主要激勵之一。發動機NVH技術裝置主要有兩類：一類是減少發動機自身工作時的振動，如曲軸扭轉減振器、平衡機構等；另一類是將發動機工作時的振動向外傳遞的路徑阻斷，如雙質量飛輪、液壓懸置等。如果汽車有生命，發動機就是她的“心臟”，是她的動力之源。人的心臟差別較小，但汽車則不同，汽車心臟不僅大小不一，而且構造也有差別，導致力量和性格千差萬別，甚至排出的廢氣都不一個味兒。第4章曲柄連桿機構1.曲軸扭轉減振器第五節汽車發動機NVH技術裝置曲軸是一種扭轉彈性系統，其本身具有一定的自振頻率。在發動機工作過程中，經連桿傳給