第二章机体组与曲柄连杆机构一、曲柄连杆机构的功用及组成曲柄连杆机构是发动机的主要运动机构。其功用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，同时将作用于活塞上的力转变为曲轴对外输出的转矩，以驱动汽车车轮转动。曲柄连杆机构由活塞组、连杆组和曲轴飞轮组的零件组成。二、活塞组(一)活塞1．活塞的功用及工作条件活塞的主要功用是承受燃烧气体压力，并将此力通过活塞销传给连杆以推动曲轴旋转。此外活塞顶部与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室。活塞是发动机中工作条件最严酷的零件。作用在活塞上的有气体力和往复惯性力。活塞顶与高温燃气直接接触，使活塞顶的温度很高。活塞在侧压力的作用下沿气缸壁面高速滑动，由于润滑条件差，因此摩擦损失大，磨损严重。2．活塞材料现代汽车发动机不论是汽油机还是柴油机广泛采用铝合金活塞，只在极少数汽车发动机上采用铸铁或耐热钢活塞。3．活塞构造活塞可视为由顶部、头部和裙部等3部分构成。1)活塞顶部。汽油机活塞顶部的形状与燃烧室形状和压缩比大小有关。大多数汽油机采用平顶活塞，其优点是受热面积小，加工简单。采用凹顶活塞，可以通过改变活塞顶上凹坑的尺寸来调节发动机的压缩比。2)活塞头部。由活塞顶至油环槽下端面之间的部分称为活塞头部。在活塞头部加工有用来安装气环和油环的气环槽和油环槽。在油环槽底部还加工有回油孔或横向切槽，油环从气缸壁上刮下来的多余机油，经回油孔或横向切槽流回油底壳。活塞环槽的磨损是影响活塞使用寿命的重要因素。3)活塞裙部。活塞头部以下的部分为活塞裙部。裙部的形状应该保证活塞在气缸内得到良好的导向，气缸与活塞之间在任何工况下都应保持均匀的、适宜的间隙。间隙过大，活塞敲缸；间隙过小，活塞可能被气缸卡住。此外，裙部应有足够的实际承压面积，以承受侧向力。活塞裙部承受膨胀侧向力的一面称主推力面，承受压缩侧向力的一面称次推力面。发动机工作时，活塞在气体力和侧向力的作用下发生机械变形，而活塞受热膨胀时还发生热变形。这两种变形的结果都是使活塞裙部在活塞销孔轴线方向的尺寸增大在现代汽车发动机上广泛采用半拖鞋式裙部或拖鞋式裙部的活塞。在保证裙部有足够承压面积的条件下，将不承受侧向力一侧的裙部部分地去掉，即为半拖鞋式裙部；若全部去掉则为拖鞋式裙部。优点是：①质量轻，比全裙式活塞轻10％～10％，适应高速发动机减小往复惯性力的需要。②裙部弹性好，可以减小活塞与气缸的配合间隙。③能够避免与曲轴平衡重发生运动干涉。活塞销孔轴线通常与活塞轴线垂直相交。在许多高速发动机中，活塞销孔轴线朝主推力面一侧偏离活塞轴线1～2mm。4．活塞的冷却1)自由喷射冷却法。2)振荡冷却法3)强制冷却法。(二)活塞环1．活塞环的功用及工作条件活塞环分气环和油环两种。气环的主要功用是密封和传热油环的主要功用是刮油和布油2．活塞环材料及表面处理3．气环1)气环的密封原理：2)气环开口形状3)气环的断面形状矩形环断面为矩形。锥面环，环的外圆面为锥角很小的锥面。扭曲环断面不对称的气环装入气缸后，由于弹性内力的作用使断面发生扭转，故称扭曲环。梯形环，断面为梯形.桶面环，开槽环。4．油环1)油环类型：油环有槽孔式、槽孔撑簧式和钢带组合式3种类型。(三)活塞销三、连杆组连杆组包括连杆体、连杆盖、连杆螺栓和连杆轴承等零件。习惯上常常把连杆体、连杆盖和连杆螺栓合起来称作连杆，有时也称连杆体为连杆。1.功用和工作条件2.使用材料3．连杆构造连杆由小头、杆身和大头构成1)连杆小头在汽车发动机中连杆小头与活塞销的连接方式有两种，即全浮式和半浮式。2)连杆杆身3)连杆大头汽油机均采用平切口连杆。柴油机连杆既有平切口的也有斜切口的。4)连杆螺栓工作时连杆螺栓承受交变载荷，因此在结构上应尽量增大连杆螺栓的弹性，而在加工方面要精细加工过渡圆角，消除应力集中，以提高其抗疲劳强度。连杆螺栓用优质合金钢制造，如40Cr、35CrMo等。经调质后滚压螺纹，表面进行防锈处理4．V型发动机连杆1)并列连杆2)主副连杆3）叉形连杆四、曲轴飞轮组(一)曲轴1.功用和工作条件2.使用材料3.构造