第二章曲柄連桿機構

學習目標：

通過本章的學習，你應該能夠解答如下幾個問題：

1、曲柄連桿機構有哪些零件組成其功用是什么

2、汽油機的燃燒室有那幾種有何特點

3、試述氣缸體的三種形式及特點。

A鋁合金活塞預先做成橢圓形、錐形或階梯形，為什么

5、什么是矩形環的泵油作用有什么危害

6、什么是發動機的點火順序什么是發動機的作功間隔角

7、曲軸扭轉減振器起什么作用

學習內容：

一、概述

二、機體組

三、活塞連桿組——活塞

四、活塞連桿組一活塞環

五、活塞連桿組一活塞銷

六、活塞連桿組一一連桿

七、曲軸飛輪組

第一節概述

功用：曲柄連桿機構是內燃機實現工作循環，完成能量轉換的傳動機構，用來傳遞力和改變運

動方式。工作中，曲柄連桿機構在作功行程中把活塞的往復運動轉變成曲軸的旋轉運動，對外

輸出動力，而在其他三個行程中，即進氣、壓縮、排氣行程中又把曲軸的旋轉運動轉變成活塞

的往復直線運動。總的來說曲柄連桿機構是發動機借以產生并傳遞動力的機構。通過它把燃料

燃燒后發出的熱能轉變為機械能。

工作條件：發動機工作時，曲柄連桿機構直接與高溫高壓氣體接觸，曲軸的旋轉速度又很高，

活塞往復運動的線速度相當大，同時與可燃混合氣和燃燒廢氣接觸，曲柄連桿機構還受到化學

腐蝕作用，并且潤滑困難。可見，曲柄連桿機構的工作條件相當惡劣，它要承受高溫、高壓、

高速和化學腐蝕作用。

組成：曲柄連桿機構的主要零件可以分為三組，機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組。

觀俊朗.一

機體是構成發動機的骨架，是發動機各機構和各系統的安裝基礎，其內、外安裝著發動機

的所有主要零件和附件，承受各種載荷。因此，機體必須要有足夠的強度和剛度。機體組主要

由氣缸體、曲軸箱、氣缸蓋和氣缸墊等零件組成。

1.氣缸體

水冷發動機的氣缸體和上曲軸箱常鑄成一體,稱為氣缸體一一

曲軸箱，也可稱為氣缸體。氣缸體一般用灰鑄鐵鑄成，氣缸體上部

的圓柱形空腔稱為氣缸，下半部為支承曲軸的曲軸箱，其內腔為曲

軸運動的空間。在氣缸體內部鑄有許多加強筋，冷卻水套和潤滑油

道等。

氣缸體應具有足夠的強度和剛度，根據氣缸體與油底殼安裝

平面的位置不同，通常把氣虹體分為以下三種形式。

(1)一般式氣缸體其特點是油底殼安裝平面和曲軸旋轉中心在

同一高度。這種氣缸體的優點是機體高度小，重量輕，結構緊湊,

便于加工，曲軸拆裝方便；但其缺點是剛度和強度較差

(2)龍門式氣缸體其特點是油底殼安裝平面低于曲軸的旋轉中心。它的優點是強度和剛度都

好，能承受較大的機械負荷；但其缺點是工藝性較差，結構笨重，加工較困難。

(3)隧道式氣缸體這種形式的氣缸體曲軸的主軸承孔為整體式，采用滾動軸承，主軸承孔較大,

曲軸從氣缸體后部裝入。其優點是結構緊湊、剛度和強度好，但其缺點是加工精度要求高，工

藝性較差，曲軸拆裝不方便。

為了能夠使氣缸內表面在高溫下正常工作，必須對氣缸和氣缸蓋進行適當地冷卻。冷卻方

法有兩種，一種是水冷，另一種是風冷。水冷發動機的氣缸周圍和氣缸蓋中都加工有冷卻水套,

并且氣缸體和氣缸蓋冷卻水套相通，冷卻水在水套內不斷循環，帶走部分熱量，對氣缸和氣缸

蓋起冷卻作用。

現代汽車上基本都采用水冷多缸發動機，對于多缸發動機，氣缸的排列形式決定了發動機

外型尺寸和結構特點，對發動機機體的剛度和強度也有影附，并關系到汽車的總體布置。按照

氣缸的排列方式不同，氣缸體還可以分成單列式，V型和對置式三種。

⑴直列式

發動機的各個氣缸排成一列，一般是垂直布置的。單列式氣缸體結構簡單，加工容易，但發動

機長度和高度較大。一般六缸以下發動機多采用單列式。例如捷達轎車、富康轎車、紅旗轎車

所使用的發動機均采用這種直列式氣缸體。有的汽車為了降低發動機的高度，把發動機傾斜一

個角度。

(2)V型

氣缸排成兩列，左右兩列氣缸中心線的夾角YV180。，稱為V型發動機，V型發動機與直列發

動機相比，縮短了機體長度和高度，增加了氣缸體的剛度，減輕了發動機的重量，但加大了發

動機的寬度，且形狀較復雜，加工困難，一般用于8缸以上的發動機，6缸發動機也有采用這種

形式的氣缸體。

⑶對置式

氣缸排成兩列，左右兩列氣缸在同一水平面上，即左右兩列氣缸中心線的夾角丫=180°,

稱為對置式。它的特點是高度小，總體布置方便，有利于風冷。這種氣缸應用較少。

氣缸直接鑲在氣缸體上叫做整體式氣缸，整體式氣缸強度和剛度都好，能承受較大的載荷,

這種氣缸對材料要求高，成本高。如果將氣缸制造成單獨的圓筒形零件(即氣缸套)，然后再裝

到氣缸體內。這樣，氣缸套采用耐磨的優質材料制成，氣缸體可

用價格較低的一般材料制造，從而降低了制造成本。同時，氣缸

套可以從氣缸體中取出，因而便于修理和更換，并可大大延長氣

缸體的使用壽命。氣缸套有干式氣缸套和濕式氣缸套兩種。

干式氣缸套的特點是氣缸套裝入氣缸體后，其外壁不直接與冷卻

水接觸，而和氣缸體的壁面直接接觸，壁厚較薄，一般為1?3mm。

它具有整體式氣缸體的優點,強度和剛度都較好，但加工比較復雜，內、外表面都需要進行精

加工，拆裝不方便，散熱不良。

濕式氣缸套的特點是氣缸套裝入氣缸體后，其外壁直接與冷卻水接觸，氣缸套僅在上、下

各有一圓環地帶和氣缸體接觸，壁厚一般為5?9mm。它散熱良好，冷卻均勻，加工容易，通常

只需要精加工內表面，而與水接觸的外表面不需要加工，拆裝方便，但缺點是強度、剛度都不

如干式氣缸套好，而且容易產生漏水現象。應該采取一些防漏措施。

2.曲軸箱

氣缸體下部用來安裝曲軸的部位稱為曲軸箱，曲軸箱分上曲軸箱和下曲軸箱。上曲軸箱與

氣缸體鑄成一體，下曲軸箱用來貯存潤滑油，并封閉上曲軸箱，故又稱為油底殼圖。油底殼受

力很小，一般采用薄鋼板沖壓而成，其形狀取決于發動機的總體布置和機油的容量。油底殼內

裝有穩油擋板，以防止汽車顛動時油面波動過大。油底殼底部還裝有放油螺塞，通常放油螺塞

上裝有永久磁鐵，以吸附潤滑油中的金屬屑，減少發動機的磨損。在上下曲軸箱接合面之間裝

有襯墊，防止潤滑油泄漏。

3.氣缸蓋

汽缸蓋

氣缸蓋安裝在氣缸體的上面，從上部密封氣缸并構成燃燒室。它經常與高溫高壓燃氣相接

觸，因此承受很大的熱負荷和機械負荷。水冷發動機的氣缸蓋內部制有冷卻水套，缸蓋下端面

的冷卻水孔與缸體的冷卻水孔相通。利用循環水來冷卻燃燒室等高溫部分。

缸蓋上還裝有進、排氣門座，氣門導管孔，用于安裝進、排氣門，還有進氣通道和排氣通

道等。汽油機的氣缸蓋上加工有安裝火花塞的孔，而柴油機的氣缸蓋上加工有安裝噴油器的孔。

頂置凸輪軸式發動機的氣缸蓋上還加工有凸輪軸軸承孔，用以安裝凸輪軸。

氣缸蓋一般采用灰鑄鐵或合金鑄鐵鑄成，鋁合金的導熱性好，有利于提高壓縮比，所以近年

來鋁合金氣缸蓋被采用得越來越多。上、4

畬琦二*

氣缸蓋是燃燒室的組成部分，燃燒室的形狀對發動機的三，心一；

工作影響很大，由于汽油機和柴油機的燃燒方式不同，其氣

缸蓋上組成燃燒室的部分差別較大。汽油機的燃燒室主要在

氣缸蓋上，而柴油機的燃燒室主要在活塞頂部的凹坑。這里只介紹汽油機的燃燒室，而柴油機

的燃燒室放在柴油供給系里介紹。

汽油機燃燒室常見的三種形式

⑴半球形燃燒室

半球形燃燒室結構緊湊，火花塞布置在燃燒室中央，火焰行程短，故燃燒速率高，散熱少，熱

效率高。這種燃燒室結構上也允許氣門雙行排列，進氣口直徑較大，故充氣效率較高，雖然使

配氣機構變得較復雜，但有利于排氣凈化，在轎車發動機上被廣泛地應用。

(2)楔形燃燒室

楔形燃燒室結構簡單、緊湊，散熱面積小，熱損失也小，能保證混合氣在壓縮行程中形成良好

的渦流運動，有利于提高混合氣的混合質量，進氣阻力小，提高了充氣效率。氣門排成一列，

使配氣機構簡單，但火花塞置于楔形燃燒室高處，火焰傳播距離長些，切諾基轎車發動機采用

這種形式的燃燒室。

(3)盆形燃燒室

盆形燃燒室，氣缸蓋工藝性好，制造成本低，但因氣門直徑易受限制，進、排氣效果要比半球

形燃燒室差。捷達轎車發動機、奧迪轎車發動機采用盆形燃燒室。

4.氣缸墊

氣缸墊裝在氣缸蓋和氣缸體之間，其功用是保證氣缸蓋與氣缸體接觸面的密封，防止漏氣，漏

水和漏油。

氣缸墊的材料要有一定的彈性，能補償結合面的不平度，

以確保密封，同時要有好的耐熱性和耐壓性，在高溫高壓

下不燒損、不變形。目前應用較多的是銅皮一棉結構的

氣缸墊，由于銅皮一棉氣缸墊翻邊處有三層銅皮，壓緊時較之石棉不易變形。有的發動機還

采用在石棉中心用編織的綱絲網或有孔鋼板為骨架，兩面用石棉及橡膠粘結劑壓成的氣缸墊。

安裝氣缸墊時，首先要檢查氣缸墊的質量和完好程度，所有氣缸墊上的孔要和氣缸體上的孔對

齊。其次要嚴格按照說明書上的要求上好氣缸蓋螺栓。擰緊氣缸蓋螺栓時，必須由中央對稱地

向四周擴展的順序分2?3次進行，最后一次擰緊到規定的力矩。

小結

通過本節的學習，你應該能夠解答如下幾個問題：

1、曲柄連桿機構有哪些零件組成其功用是什么

2、汽油機的燃燒室有那幾種有何特點

3、試述氣缸體的三種形式及特點。

A發動機鑲入氣缸套有優點什么是干式氣缸套什么是濕式氣缸套采用濕式氣缸套是如何防止

漏水

5、氣缸蓋襯墊的功用有哪些它應滿足哪些要求目前汽車上常用的有那幾種型式安裝氣缸蓋襯

堡應注意什么

話睡鄲觀——靦窗

活塞連桿組由活塞、活塞環、活塞銷、連桿、連桿軸瓦等組成，如圖。

活塞

功用：活塞的功用是承受氣體壓力，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：活塞在高溫、

高壓、高速、潤滑不良的條件下工作。活塞直接與高溫氣體接觸，瞬

倚桿41

時溫度可達2500K以上，因此，受熱嚴重，而散熱條件又很差，所以

活塞工作時溫度很高，頂部高達600?700K,且溫度分布很不均勻；活塞頂部承受氣體壓力很大,

特別是作功行程壓力最大，汽油機高達3?5MPa,柴油機高達6?9MPa,這就使得活塞產生沖擊,

并承受側壓力的作用；活塞在氣缸內以很高的速度(8?12m/s)往復運動，且速度在不斷地變化,

這就產生了很大的慣性力，使活塞受到很大的附加載荷。活塞在這種惡劣的條件下工作，會產

生變形并加速磨損，還會產生附加載荷和熱應力，同時受到燃氣的化學腐蝕作用。

要求：(1)要有足夠的剛度和強度，傳力可靠；

(2)導熱性能好，要耐高壓、耐高溫、耐磨損;

(3)質量小，重量輕，盡可能地減小往復慣性力。

希合金材料基本上滿足上面的要求，因此，活塞一般都采用高強度鋁合金，但在一些低速柴油

機上采用高級鑄鐵或耐熱鋼。

構造：活塞可分為三部分，活塞頂部、活塞頭部和活塞裙部。

1活塞頂部

活塞頂部承受氣體壓力，它是燃燒室的組成部分，其形狀、位置、

大小都和燃燒室的具體形式有關，都是為滿足可燃混合氣形成和燃燒的要求，其頂部形狀可分

為四大類，平頂活塞、凸頂活塞、凹頂活塞和成型頂活塞。

平頂活塞頂部

是一個平面，結

構簡單，制造容

易，受熱面積

小，頂部應力分

布較為均勻，一

般用在汽油機上，柴油機很少采用。

凸頂活塞頂部凸起呈球頂形，其頂部強度高，起導向作用，有利于改善換氣過程，二行程汽油

機常采用凸頂活塞。

凹頂活塞頂部呈凹陷形，凹坑的形狀和位置必須有利于可燃混合氣的燃燒，有雙渦流凹坑、球

形凹坑、u形凹坑等等。

2活塞頭部

活塞頭部指第一道活塞環槽到活塞銷孔以上部分。它有數道環槽，用以安裝活塞環，起密封作

用，又稱為防漏部。柴油機壓縮比高，一般有四道環槽，上部三道安裝氣環，下部安裝油環。

汽油機一般有三道環槽，其中有兩道氣環槽和一道油環槽，在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的機油經過這些小孔流回油底殼。第一道環槽工作條件最惡劣，一般

應離頂部較遠些。

活塞頂部吸收的熱量主要也是經過防漏部通過活塞環傳給氣缸壁，再由冷卻水傳出去。總之，

活塞頭部的作用除了用來安裝活塞環外，還有密封作用和傳熱作用，與活塞環一起密封氣缸，

防止可燃混合氣漏到曲軸箱內，同時還將(70?80)舟的熱量通過活塞環傳給氣缸壁。

3活塞裙部

活塞裙部指從油環槽下端面起至活塞最下端的部分，它包括裝活塞銷的銷座孔。活塞裙部對活

塞在氣缸內的往復運動起導向作用，并承受側壓力。裙部的長短取決于側壓力的大小和活塞直

徑。所謂側壓力是指在壓縮行程和作功行程中，作用在活塞頂部的氣體壓力的水平分力使活塞

壓向氣缸壁。壓縮行程和作功行程氣體的側壓力方向正好相反，由于燃燒壓力大大高于壓縮壓

力，所以，作功行程中的側壓力也大大高于壓縮行程中的側壓力。活塞裙部承受側壓力的兩個

例面稱為推力面，它們處于與活塞銷軸線相垂直的方向上。

結構特點：(1)預先做成橢圓形：

為了使裙部兩側承受氣體壓力并與氣缸保持小而安全的間隙，要求活塞在工作時具有正確的圓

柱形。但是，由于活塞裙部的厚度很不均勻，活塞銷座孔部分的金屬厚，受熱膨脹量大，沿活

塞銷座軸線方向的變形量大于其他方向。另外，裙部承受氣體側壓力的作用，導致沿活塞銷軸

向變形量較垂直活塞銷方向大。這樣，如果活塞冷態時裙部為圓形，那么工作時活塞就會變成

一個橢圓，使活塞與氣缸之間圓周間隙不相等，造成活塞在氣缸內卡住，發動機就無法正常工

作。因此，在加工時預先把活塞裙部做成橢圓形狀。橢圓的長軸方向與銷座垂直，短軸方向沿

銷座方向。這樣活塞工作時趨近正圓。

(2)預先做成階梯形、錐形：

活塞沿高度方向的溫度很不均勻，活塞的溫度是上部高、下部低，膨脹量也相應是上部大、

下部小。為了使工作時活塞上下直徑趨于相等，即為圓柱形，就必須預先把活塞制成上小下大

的階梯形、錐形。

(3)活塞群部開槽:

為了減小活塞裙部的受熱量，通常在裙部開橫向的隔熱槽，為了補償裙部受熱后的變形量，

裙部開有縱向的膨脹槽。槽的形狀有"T"形或"口"形槽。橫槽一般開在最下一道環槽的下面，裙

部上邊緣銷座的兩側(也有開在油環槽之中的)，以減小頭部熱量向裙部傳遞，故稱為隔熱槽。

豎槽會使裙部具有一定的彈性，從而使活塞裝配時與氣缸間具有盡可能小的間隙，而在熱態時

又具有補償作用，不致造成活塞在氣缸中卡死，故將豎槽稱為膨脹槽。裙部開豎槽后，會使其

開槽的一側剛度變小，在裝配時應使其位于作功行程中承受側壓力較小的一側。柴油機活塞受

力大，裙部一般不開槽。

(4)有些活塞為了減輕重量，在裙部開孔或把裙部不受側壓力的兩邊切去一部分，以減小慣性

力，減小銷座附近的熱變形量，形成拖板式活塞或短活塞，拖板式結構裙部彈性好，質量小，

活塞與氣缸的配合間隙較小，適用于高速發動機。

(5)為了減小鋁合金活塞裙部的熱膨脹量，有些汽油機活塞在活塞裙部或銷座內嵌入鋼片。恒

范鋼片式活塞的結構特點是，由于恒范鋼為含饃33%?36研勺低碳鐵鎂合金，其膨脹系數僅為鋁

合金的1/10,而銷座通過恒范鋼片與裙部相連，牽制了裙部的熱膨脹變形量。

(6)有的汽油機上，活塞銷孔中心線是偏離活塞中心線平面的，向作功行程中受主側壓力的一

方偏移了1?2mm。這種結構可使活塞在從壓縮行程到作功行程中較為柔和地從壓向氣缸的一面

過渡到壓向氣缸的另一面，以減小敲缸的聲音。在安裝時，這種活塞銷偏置的方向不能裝反，

否則換向敲擊力會增大，使裙部受損。

容超郭魁

活塞環是具有彈性的開口環，有氣環和油環之分。

功用：氣環是保證氣缸與活塞間的密封

性，防止漏氣，并且要把活塞頂部吸收的大

部分熱量傳給氣缸壁，由冷卻水帶走。其中

密封作用是主要的，因為密封是傳熱的前提。

如果密封性不好，高溫燃氣將直接從氣缸表

面流入曲軸箱。這樣不但由于環面和氣缸壁

面貼合不嚴而不能很好散熱，而且由于外圓

表面吸收附加熱量而導致活塞和氣環燒壞；

油環起布油和刮油的作用，下行時刮除氣缸

壁上多余的機油，上行時在氣缸壁上鋪涂一層均勻的油膜,這樣既可以防止機油竄入氣缸燃燒

掉，又可以減少活塞、活塞環與氣缸壁的摩擦阻力，此外，油環還能起到封氣的輔助作用。

工作條件：活塞環在高溫、高壓、高速和潤滑極其困難的條件下工作，尤其是第一道環最為困

難，長期以來，活塞環一直是發動機上使用壽命最短的零件。活塞環工作時受到氣缸中高溫高

壓燃氣的作用，溫度很高（特別是第一道環溫度可高達600K）,活塞環在氣缸內隨活塞一起作高

速運動，加上高溫下機油可能變質，使環的潤滑條件變壞，難以保證良好的潤滑，因而磨損嚴

重。另外，由于氣缸壁的錐度和橢圓度，活塞環隨活塞往復運動時，沿徑向會產生一張一縮運

動，使環受到交變應力而容易折斷。因此，要求活塞環彈性好，強度高、耐磨損。目前廣泛采

用的活塞環材料是合金鑄鐵（在優質灰鑄鐵中加入少量銅、銘、鋁等合金元素），第一道環鍍銘,

其余環一般鍍錫或磷化。

1氣環

氣環開有切口，具有彈性，在自由狀態下外徑大于氣缸直徑，它與活塞一起裝入氣缸后，

外表面緊貼在氣缸壁上，形成第一密封面，被封閉的氣體不能通過環周與氣缸之間，便進入了

環與環槽的空隙，一方面把環壓到環槽端面形成第二密封面，同時，作用在環背的氣體壓力又

大大加強了第一密封面的密封作用，氣環密封效果一般與氣環數量有關，汽油機一般采用2道

氣環，柴油機一般多采用3道氣環。

氣環的斷面形狀很多，最常見的有矩形環、扭曲環、錐面環、梯形環和桶面環。

①矩形環

斷面為矩形，其結構簡單，制造方便，易于生產，應用最廣。但是矩形環隨活塞往復運動時，

會把氣缸壁面上的機油不斷送入氣缸中。這種現象稱為“氣環的泵油作用"。

活塞下行時，由于環與氣缸壁的摩擦阻力及環的慣性,環被壓靠在環槽的上端面上，氣缸

壁面上的油被刮入下邊隙和內邊隙；活塞上行時，環又被玉靠在環槽的下端面。結果第一道環

背隙里的機油就進入燃燒室，竄入燃燒室的機油，會在燃燒室內形成積炭，造成機油的消耗量

增加，另外上竄的機油也可能在環槽內形成積炭，使環在環槽內卡死而失去密封作用，劃傷氣

缸壁，甚至使環折斷，可見泵油作用是很有害的，必須設法消除。為了消除或減少有害的泵油

作用，除了在氣環的下面裝有油環外，廣泛采用了非矩形斷面的扭曲環。

②扭曲環是在矩形環的內圓上邊緣或外圓下邊緣切去一部分，使斷面呈不對稱形狀，在環的內

圓部分切槽或倒角的稱內切環，在環的外圓部分切槽或倒角的稱外切環。裝入氣缸后，由于斷

面不對稱，產生不平衡力的作用，使活塞環發生扭曲變形。活塞上行時，扭曲環在殘余油膜上

浮，可以減小摩擦，減小磨損。活塞下行時，則有刮油效果，避免機油燒掉。同時，由于扭曲

環在環槽中上、下跳動的行程縮短，可以減輕“泵油.’的副作用。目前被r泛地應用于第2道活

塞環槽上，安裝時必須注意斷面形狀和方向，內切口朝上，外切口朝下，不能裝反。

③錐面環斷面呈錐形，外圓工作面上加工一個很小的錐面。?。）,減小了環與氣缸壁的接觸

面，提高了表面接觸壓力，有利于磨合和密封。活塞下行時，便于刮油；活塞上行時，由于錐

面的“油楔”作用，能在油膜上“飄浮”過去，減小磨損，安裝時，不能裝反，否則會引起機油上

竄。

?梯形環斷面呈梯形，工作時，梯形環在壓縮行程和作功行程隨著活塞受側壓力的方向不同

而不斷地改變位置，這樣會把沉積在環槽中的積炭擠出去，避免了環被粘在環槽中而折斷。可

以延長環的使用壽命。但是主要缺點是加工困難，精度要求高。

⑤桶面環桶面環的外圓為凸圓弧形，是近年來興起的一種新型結構。當桶面環上下運動時。

均能與氣缸壁形成楔形空間，使機油容易進入摩擦面，減小磨損。由于它與氣缸呈圓弧接觸，

故對氣缸表面的適應性和對活塞偏擺的適應性均較好，有利于密封，但凸圓弧表面加工較困難。

2油環油環有普通油環和組合油環兩種。

①普通油環普通油環又叫整體式油環。環的外圓柱面中

間加工有凹槽，槽中鉆有小孔或開切槽，當活塞向下運動時，

將缸壁上多余的機油刮下，通過小孔或切槽流回曲軸箱；當活

塞上行時，刮下的機油仍通過回油孔流回曲軸箱。有些普通環

還在其外側上邊制有倒角，使環在隨活塞上行時形成油楔，可起均布潤滑油的作用，下行刮油

能力強，減少了潤滑油的上竄

②組合式油環組合環由上下兩片側軌環與中間的擴脹器組成，側軌環用鍍絡鋼片制成，擴脹

器的周邊比氣缸內圓周略大一些，可裝側軌環緊緊壓向氣缸壁。這種油環的接觸壓力高，對氣

缸壁面適應性好，而且回油通路大，重量小，刮油效果明顯。圖2-24右側所示的組合環由三個

刮油鋼片和兩個彈性襯環組成，它具有上述組合環的優點。近年來汽車發動機上越來越多地采

用了組合式油環。它的缺點主要是制造成本高。

活塞銷

活塞銷的功用是連接活塞和連桿小頭，并把活塞承受的氣體壓力傳給連桿。

活塞銷在高溫下周期地承受很大的沖擊載荷，其本身又作擺轉運動，而且處于潤滑條件很差的

情況下工作，因此，要求活塞銷具有足夠的強度和剛度，表面韌性好，耐磨性好，重量輕。所

以活塞銷一般都做成空心圓柱體，采用低碳鋼和低碳合金鋼制成，外表面經滲碳淬火處理以提

高硬度，精加工后進行磨光，有較高的尺寸精度和表面光潔度。

活塞銷的內孔有三種形狀：a圓柱形；b兩段截錐與一段圓柱組合；c兩段截錐形。

圓柱形孔結構簡單，加工容易，但從受力角度分析，中間部分應力最大，兩端較小，所以這種

結構質量較大，往復慣性力大；為了減小質量，減小往復慣性力，活塞銷做成兩段截錐形孔，

接近等強度梁，但孔的加工較復雜；組合形孔的結構介于二者之間。

活塞銷與活塞銷座孔及連桿小頭襯套孔的連接配合有兩種方式：“全浮式“安裝和“半浮式”

安裝。

“全浮式“安裝，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，這樣，活塞銷能在連桿襯套和活塞銷座中自由擺動,

使磨損均勻。為了防止全浮式活塞銷軸向竄動刮傷氣缸壁，在活塞

銷兩端裝有檔圈，進行軸向定位。由于活塞是鋁活塞，而活塞銷采

用鋼材料，鋁比鋼熱膨脹量大。為了保證高溫工作時活塞銷與活塞銷座孔為過渡配合。裝配時,

先把鋁活塞加熱到一定程度，然后再把活塞銷裝入，這種安裝方式應用較廣泛。

“半浮式”安裝的特點是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，不需要鎖片。小轎車上應用較

多。

窗遍呼飄---曲解

連桿的功用是連接活塞與曲軸。連桿小頭通過活塞銷與活塞相連，連桿大頭與曲軸的連桿軸

頸相連。并把活塞承受的氣體壓力傳給曲軸，使活塞的往復運動轉

變成曲軸的旋轉運動。

連桿工作時，承受活塞頂部氣體壓力和慣性力的作用，而這些

力的大小和方向都是周期性變化的。因此，連桿受到的是壓縮、拉伸和彎曲等交變載荷。這就

要求連桿強度高，剛度大，重量輕。連桿一般都采用中碳鋼或合金鋼經模鍛或混鍛而成，然后

經機加工和熱處理，連桿分為三個部分：即連桿小頭1,連桿桿身2和連桿大頭3（包括連桿蓋）。

連桿小頭與活塞銷相連。

對全浮式活塞銷，由于工作時小頭孔與活塞銷之間有相對運動，所以常常在連桿小頭孔中

壓入減磨的青銅襯套。為了灌滑活塞銷與襯套，在小頭和襯套上銃有油槽或鉆有油孔以收集發

動機運轉時飛濺上來的潤滑油并用以潤滑。有的發動機連桿小頭采用壓力潤滑，在連桿桿身內

鉆有縱向的壓力油通道。采用半浮式活塞銷是與連桿小頭緊配合的，所以小頭孔內不需要襯套，

也不需要潤滑。

連桿桿身通常做成“I”字形斷面，抗彎強度好，重量輕，大圓弧過渡，且上小下大，采用壓

力法潤滑的連桿，桿身中部都制有連通大、小頭的油道。

連桿大頭與曲軸的連桿軸頸相連，大頭有整體式和分開式兩種。一般都采用分開式，分開

式又分為平分和斜分兩種。

平分一分面與連桿桿身軸線垂直，汽油機多采用這種連桿。因為，一般汽油機連桿大頭

的橫向尺寸都小于氣缸直徑，可以方便地通過氣缸進行拆裝，故常采用平切口連桿。

斜分一分面與連桿桿身軸線成30?60°夾角。柴油機多采用這種連桿。因為，柴油機壓

縮比大，受力較大，曲軸的連桿軸頸較粗，相應的連桿大頭尺寸

往往超過了氣缸直徑，為了使連桿大頭能通過氣缸，便于拆裝，「UyL

一般都采用斜切口，最常見的是45。夾角.夕?

把連桿大頭分開可取下的部分叫連桿蓋，連桿與連桿蓋配對加工，加工后，在它們同一側打上

配對記號，安裝時不得互相謊換或變更方向。為此，在結構上采取了定位措施。平切口連桿蓋

與連桿的定位多采用連桿螺栓定位，利用連桿螺栓中部精加工的圓柱凸臺或光圓柱部分與經過

精加工的螺栓孔來保證的。斜切口連桿常用的定位方法有鋸齒定位、圓銷定位、套筒定位和止

口定位。

連桿蓋和連桿大頭用連桿螺栓連在一起，連桿螺栓在工作中承受很大的沖擊力，若折斷或松脫,

將造成嚴重事故。為此，連桿螺栓都采用優質合金鋼，并精加工和熱處理特制而成。安裝連桿

蓋擰緊連桿螺栓螺母時，要用扭力板手分2?3次交替均勻地擰緊到規定的扭矩，擰緊后還應可

靠的鎖緊。連桿螺栓損壞后絕不能用其它螺栓來代替。

連桿軸瓦一為了減小摩擦阻力和曲軸連桿軸頸的磨損，連桿大頭孔內裝有瓦片式滑動軸承，

簡稱連桿軸瓦。軸瓦分上、下兩個半片，目前多采用薄壁鋼背軸瓦，在其內表面澆鑄有耐磨合

金層。耐磨合金層具有質軟，容易保持油膜，磨合性好，摩擦阻力小，不易磨損等特點。耐磨

合金常采用的有巴氏合金，銅鋁合金，高錫鋁合金。連桿軸瓦的背面有很高的光潔度。半個軸

瓦在自由狀態下不是半圓形，當它們裝入連桿大頭孔內時，又有過盈，故能均勻地緊貼在大頭

孔壁上，具有很好的承受載荷和導熱的能力，并可以提高工作可靠性和延長使用壽命。

連桿軸瓦上制有定位凸鍵，供安裝時嵌入連桿大頭和連桿蓋的定位槽中，以防軸瓦前后移動或

轉動，有的軸瓦上還制有油孔，安裝時應與連桿上相應的油孔對齊。

V型發動機左右兩側對應兩個氣缸的連桿是裝在曲軸的一個連桿軸頸上的，稱為義形連桿。

小結

通過本節的學習，你應該能夠解答如下幾個問題:

1、鋁合金活塞預先做成橢圓形、錐形或階梯形，為什么

2、扭曲環裝入氣缸中為什么會產生扭曲效果它有何優點裝配時應注意什么

3、連桿的功用是什么它有幾種結構形式有何安裝標記

A活塞環功用是什么

5、簡述氣環的密封原理。

6、什么是矩形環的泵油作用有什么危害

曲的飛翁阿一.

曲軸飛輪組主要由曲軸、飛輪和一些附件組成。

1.曲軸

曲軸是發動機最重要的機件之一。它與連桿配合將作用

在活塞上的氣體壓力變為旋轉的動力，傳給底盤的傳動機構。同時，驅動配氣機構和其它輔助

裝置，如風扇、水泵、發電機等。

工作時，曲軸承受氣體壓力，慣性力及慣性力矩的作用，受

力大而且受力復雜，并且承受交變負荷的沖擊作用。同時，曲軸

又是高速旋轉件，因此，要求曲軸具有足夠的剛度和強度，具有良好的承受沖擊載荷的能力,

耐磨損且潤滑良好。

曲軸一般用中碳鋼或中碳合金鋼模鍛而成。為提高耐磨性和耐疲勞強度，軸頸表面經高頻淬火

或氮化處理，并經精磨加工，以達到較高的表面硬度和表面粗糙度的要求。

曲軸一般由主軸頸，連桿軸頸、曲柄、平衡塊、前端和后端等組成。一個主軸頸、一個連桿軸

頸和一個曲柄組成了一個曲拐，曲軸的曲拐數目等于氣缸數（直列式發動機）；丫型發動機曲軸的

曲拐數等于氣缸數的一半。

主軸頸是曲軸的支承部分，通過主軸承支承在曲軸箱的主軸承座中。主軸承的數目不僅與發動

機氣缸數目有關，還取決于曲軸的支承方式。曲軸的支承方式一般有兩種，一種是全支承曲軸,

另一種是非全支承曲軸。

全支承曲軸：曲軸的主軸頸數比氣缸數目多一個，即每一個連桿軸頸兩邊都有一個主軸頸。

如六缸發動機全支承曲軸有七個主軸頸。四缸發動機全支承曲軸有五個主軸頸。這種支承，曲

軸的強度和剛度都比較好，并且減輕了主軸承載荷，減小了磨損。

柴油機和大部分汽油機多采用這種形式。4行曲-

非全支承曲軸：曲軸的主軸頸數比氣缸數目少或與氣缸數目相

等。這種支承方式叫非全支承曲軸，雖然這種支承的主軸承載荷

較大，但縮短了曲軸的總長度，使發動機的總體長度有所減小。

有些汽油機，承受載荷較小可以采用這種曲軸型式。

曲軸的連桿軸頸是曲軸與連桿的連接部分，通過曲柄與主軸頸相連，在連接處用圓弧過渡，以

戒少應力集中。直列發動機的連桿軸頸數目和氣缸數相等。V型發動機的連桿軸頸數等于氣缸數

的一半。

曲柄是主軸頸和連桿軸頸的連接部分，斷面為橢圓形，為了平衡慣性力，曲柄處鑄有（或緊固有）

平衡重塊。平衡重塊用來平衡發動機不平衡的離心力矩，有時還用來平衡一部分往復慣性力，

從而使曲軸旋轉平穩。

曲軸前端裝有正時齒輪，驅動風扇和水泵的皮帶輪以及起動爪等。為了防止機油沿曲軸軸頸外

漏，在曲軸前端裝有一個甩油盤，在齒輪室蓋上裝有油封。曲軸的后端用來安裝飛輪，在后軸

頸與飛輪凸緣之間制成檔油凸緣與回油螺紋，以阻止機油向后竄漏。

曲軸的形狀和曲拐相對位置（即曲拐的布置）取決于氣缸數、氣缸排列和發動機的發火順序。安

排多缸發動機的發火順序應注意使連續作功的兩缸相距盡可能遠，以減輕主軸承的載荷，同時

避免可能發生的進氣重疊現象。作功間隔應力求均勻，也就是說發動機在完成一個工作循環的

曲軸轉角內，每個氣缸都應發火作功一次，而且各缸發火的間隔時間以曲軸轉角表示，稱為發

火間隔角。四行程發動機完成一個工作循環曲軸轉兩圈，其轉角為720。，在曲軸轉角720。內

發動機的每個氣缸應該點火作功一次。且點火間隔角是均勻的，因此四行程發動機的點火間隔

角為720。/i,（i為氣缸數目），即曲軸每轉720。/i,就應有一缸作功，以保證發動機運轉平

穩。

（1）四缸四行程發動機的發火順序和曲拐布置：

四缸四行程發動機的發火間隔角為720°/4=180°,曲軸每轉半圈（180°）作功一次，四個缸的

作功行程是交替進行的，并在720。內完成，因此，可使曲軸獲得均勻的轉速，工作平穩柔和。

對于每一個氣缸來說，其工作過程和單缸機的工作過程完全相同，只不過是要求它按照一定的

順序工作，即為發動機的工作順序，也叫作發動機的發火順序。可見，多缸發動機的工作順序(發

火順序)就是各缸完成同名行程的次序。四缸發動機四個曲拐布置在同一平面內。1,4缸在上，

2,3缸在下，互相錯開下0°,其發火順序的排列只有兩種可能，即為1-3-4-2或為1-2-4-3,

兩種工作順序的發動機工作循環表分別見表2-1和表2-2o

表2」發火順序為L342工作循環表

曲軸轉角(?)第一缸第二缸第三缸第四缸

作功排氣壓堵進氣

180°?360°排氣進氣回壓縮

360“?540”進氣壓嫡排氣作功

540*?72T壓縮儂迸，性，

表2-2發火順序為工作循環表

曲軸轉角「)第一缸第二缸第三缸第四缸

吐180.作功壓縮撐氣進氣

180*?360°摔氣作功進氣壓線

360°?540°進氣撐氣壓縮3

540°?W任編迸氣儂捧氣

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，

一種發火順序是1-5-3-6-2-4,國產汽車的六缸直列發動機都用這種，其工作循環表見表2-3。

另一種發火順序是。

(3)四行程V型八缸發動機的發火順序，四行程V型八缸發動機的發火間隔角為

720。/8=90°,V型發動機左右兩列中對應的一對連桿共用一個曲拐，所以V型八缸發動機只有

四個曲拐。曲拐布置可以與四缸發動機相同，四個曲拐布置在同一平面內，也可以布置在兩個

互相錯開90。的平面內，使發動機得到更好地平衡。發火順序為1-8-4-3-6-5-7-2o其工作循

環表見表2-4o

曲軸轉針）至TI第二缸南三缸冕四缸?五缸第六缸

60*透氣回

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0-180,1W但迸，

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180*?360.300*疹（壓際

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