《汽車構(gòu)造》全書教案-第二講：曲軸連桿機(jī)構(gòu)

汽車構(gòu)造教案

課程名稱汽車構(gòu)造課時(shí)5

授課班級(jí)教學(xué)方式講授多媒體教學(xué)

課題曲柄連桿機(jī)構(gòu)任課教師

教學(xué)目1．了解曲柄連桿機(jī)構(gòu)組成及功用；

2．熟知活塞連桿組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，氣環(huán)密封原理；

的與要求

3．掌握曲軸結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；

4．了解四缸發(fā)動(dòng)機(jī)、六缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲拐布置形式；

5．了解曲軸飛輪組的飛輪、扭轉(zhuǎn)減振器的工作原理、結(jié)構(gòu)。

重、難點(diǎn)1.熟知活塞連桿組結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，氣環(huán)密封原理；

2.四缸發(fā)動(dòng)機(jī)、六缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲拐布置形式；

3.曲軸飛輪組的飛輪、扭轉(zhuǎn)減振器的工作原理、結(jié)構(gòu)。

主備注

要

內(nèi)

容2.1概述

2.1.1功用與組成

曲柄連桿機(jī)構(gòu)是發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的主要機(jī)構(gòu)。它的功用是把燃?xì)庾饔迷诨?/p>

塞頂上的力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的扭矩，以向工作機(jī)械輸出機(jī)械能。曲柄連桿機(jī)構(gòu)的主要組

成件可以分成三組：機(jī)體組、活塞連桿組、曲軸飛輪組。

1．氣缸體與曲軸箱組主要包括氣缸體、曲軸箱、氣缸蓋、氣缸套、氣缸襯墊、

油底殼等機(jī)件。

2．活塞連桿組主要包括活塞、活塞環(huán)、活塞銷和連桿等機(jī)件。

3．曲軸飛輪組主要包括曲軸、飛輪、扭轉(zhuǎn)減振器等機(jī)件。

2．1．2受力分析

曲柄連桿機(jī)構(gòu)工作條件的特點(diǎn)

高溫、高壓、高速和化學(xué)腐蝕。曲柄連桿機(jī)構(gòu)的受力有氣體作用力、運(yùn)動(dòng)質(zhì)量

的慣性力、相對(duì)運(yùn)動(dòng)件接觸表面的摩擦力以及外界阻力等，—般在受力分析時(shí)忽略

摩擦力，主要討論氣體作用力和慣性力。

1．氣體作用力

在每個(gè)工作循環(huán)中，氣體作用力始終存在并不斷變化。但由于進(jìn)氣，排氣兩行

程中氣體作用力較小，對(duì)機(jī)件影響不大。故這里主要研究作功和壓縮兩行程中氣體

作用力。

2．往復(fù)慣性力與離心力

作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)運(yùn)動(dòng)速度變化時(shí)，就要產(chǎn)生往復(fù)慣性力。物體繞某一中

心作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生離心力。這兩種力在曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)中都是存在的，

往復(fù)慣性力是指活塞組件和連桿小頭在氣缸中作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的慣性

力，用F表示，其大小與機(jī)件的質(zhì)量及加速度成正比，其方向總與加速度的方向相

反。

活塞在氣缸內(nèi)的運(yùn)動(dòng)速度很高，而且數(shù)值在不斷變化。當(dāng)活塞從上止點(diǎn)向下止

點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其速度變化規(guī)律是：從零開始，逐漸增大，臨近中間達(dá)最大值，然后又

逐漸減小至零。也就是說，當(dāng)活塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，前半行程是加速運(yùn)動(dòng)，慣性力向上，

以F'j表示；后半行程是減速運(yùn)動(dòng)，慣性力向下，以F'j表示。如圖2-2a所示。同

理，當(dāng)活塞向上時(shí)，前半行程慣性力向下，后半行程慣性力向上。如圖2-2b所示。

活塞、活塞銷和連桿小頭的質(zhì)量愈大，曲軸轉(zhuǎn)速愈大，則往復(fù)慣性力也愈大。

它使曲柄連桿機(jī)構(gòu)的各零件和所有軸頸承受周期性的附加載荷，加快軸承的磨損；

未被平衡的變化著的慣性力傳到氣缸體后，還會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)。

離心力是指偏離曲軸軸線的曲柄、曲柄銷和連桿大頭繞曲軸軸線作圓周運(yùn)動(dòng)產(chǎn)

生的旋轉(zhuǎn)慣性力，簡(jiǎn)稱離心力，用Fe表示，

其大小與曲柄半徑、旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量及曲軸轉(zhuǎn)速有關(guān)，其方向沿曲柄半徑向外。

曲柄半徑長(zhǎng)、旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量大，曲軸轉(zhuǎn)速高，則離心力大。

離心力幾在垂直方向的分力Fey與往復(fù)慣性力Fj方向總是一致的，因而加劇

了發(fā)動(dòng)機(jī)的上、下振動(dòng)。．而水平方向的分力Fex，則使發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生水平方向振動(dòng)。

離心力使連桿大頭的軸瓦和曲柄銷、曲軸主軸頸及其軸承受到又一附加載荷，增加

它們的變形和磨損。

3摩擦力

任何一對(duì)互相壓緊并作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件表面之間都存在摩擦力，其大小與對(duì)摩

擦面形成的正壓力和摩擦系數(shù)成正比，其方向與相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反。摩擦力是造

成零件配合表面磨損的根源。

上述各種力，作用在曲柄連桿機(jī)構(gòu)和機(jī)體的各有關(guān)零件上，使它們受到壓縮、拉

伸、彎曲和扭轉(zhuǎn)等不同形式的載荷。為了保證工作可靠，減少磨損，在結(jié)構(gòu)上必須采

取相應(yīng)的措施。

2.2氣缸體與曲軸箱組

一、氣缸體

1.概念：

缸體水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體和曲軸箱常鑄成一體，稱為缸體。

氣缸氣缸體上半部有若干個(gè)為活塞在其中運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向的圓柱形空腔，稱為氣缸。

曲軸箱下半部為支承曲軸的曲軸箱，其內(nèi)腔為曲軸運(yùn)動(dòng)的空間。

2.氣缸體要求：

氣缸體應(yīng)具有足夠的剛度和強(qiáng)度。氣缸內(nèi)壁經(jīng)過精加工，時(shí)期工作表面的粗糙

度、形狀和尺寸精度都比較高。

3分類：

（1）根據(jù)其具體結(jié)構(gòu)型式一般式氣缸體、龍門式氣缸體和隧道式氣缸體

一般式氣缸體

發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸軸線與曲軸箱分開面在同一平面上的為一般式氣缸體，

特點(diǎn)是便于機(jī)械加工，但剛度較差，曲軸前后端的密封性較差，多用于中小型

發(fā)動(dòng)機(jī)，富康ZX轎車TU3．2K發(fā)動(dòng)機(jī)，夏利376Q，MAZDAB6型發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸

體即屬于這種結(jié)構(gòu)。

龍門式氣缸體

發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸軸線高于曲軸箱分開面的則稱為龍門式氣缸體。

特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度較好，密封簡(jiǎn)單可靠，維修方便，但工藝性較差。

桑塔納、捷達(dá)、奧迪、解放CAl091型汽車用CA6102發(fā)動(dòng)機(jī)屬于這種結(jié)構(gòu)。

圖2-4為上海桑塔納發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體，它是四缸、水冷、全支承、無缸套、等缸心

距、龍門式合金鑄鐵氣缸體，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是強(qiáng)度剛度好，結(jié)構(gòu)緊湊輕巧。

隧道式氣缸體

隧道式氣缸體的主軸承孔不分開，其特點(diǎn)是其結(jié)構(gòu)剛度比龍門式的更高，主軸

承的同軸度易保證，但拆裝比較麻煩，多用于主軸承采用滾動(dòng)軸承的組合式曲軸，

如圖2—3c所示黃河JNll81C13型汽車6135Q型發(fā)動(dòng)機(jī)采用隧道式氣缸體。

轎車用發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)體，一般采用如下兩種結(jié)構(gòu)形式：平底式機(jī)體和龍門式機(jī)體

（2）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸排列型式基本上有三種：?jiǎn)瘟惺健型和對(duì)置式如圖2—5

所示。

單列式(直列式)

特點(diǎn)：發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)氣缸排成一列，一般是垂直布置的。

但為了降低發(fā)動(dòng)機(jī)的高度，有時(shí)也把氣缸布置成傾斜的甚至是水平的。這種排

列型式其氣缸體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，但長(zhǎng)度和高度較大。一般六缸以下發(fā)動(dòng)機(jī)多

用單列式；

應(yīng)用車型：如桑塔納、捷達(dá)、富康、一汽奧迪100型和解放CAl091型等汽車

的發(fā)動(dòng)機(jī)。

V型發(fā)動(dòng)機(jī)將氣缸排成二列，

特點(diǎn)：其氣缸中心線的夾角γ<180°它的特點(diǎn)是縮短了發(fā)動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)度，降低了

發(fā)動(dòng)機(jī)高度，增加了氣缸體的剛度，質(zhì)量也有所減輕，但加大了發(fā)動(dòng)機(jī)寬度，且形

狀復(fù)雜，加工困難，一般多用于缸數(shù)多的大功率發(fā)動(dòng)機(jī)上。

應(yīng)用車型：現(xiàn)在八缸以上的發(fā)動(dòng)機(jī)多采用V型布置，如紅旗8V100型發(fā)動(dòng)機(jī)

(γ=90°)。但部分六缸轎車也采用V型布置，如奧迪2．6L發(fā)動(dòng)機(jī)(γ=90°)。大多

用在大排量高功率高級(jí)轎車上。缺點(diǎn)是形狀復(fù)雜，加工較為困難。

對(duì)置氣缸式

對(duì)置氣缸式發(fā)動(dòng)機(jī)的高度比其他型式的小得多，在某些情況下，使得汽車(特

別是轎車和大型客車)的總布置更為方便，這種布置的發(fā)動(dòng)機(jī)在轎車中應(yīng)用不多。

二、氣缸套

作用：

由于氣缸體的材料一般采用優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵、球墨鑄鐵，為提高耐磨性，有時(shí)在鑄

件中加入少量合金元素如鎳、鉬、鉻、磷等，有些氣缸進(jìn)行了表面處理，如表面淬

火、鍍鉻、磷化等；有的則可從材料、加工精度和結(jié)構(gòu)等方面來考慮。在有些負(fù)荷

比較輕，缸徑又不大的汽油機(jī)中，在氣缸體上直接加工出氣缸內(nèi)壁。鋁合金缸體耐

磨性不好，必須在氣缸體內(nèi)鑲?cè)藲飧滋?，形成氣缸工作表面?/p>

分類：

氣缸套有干式和濕式兩種，如圖2-6所示。

干式缸套不直接與冷卻水接觸，如圖2－6a所示。鑲干式缸套，它是在氣缸體

上壓入特殊耐磨性好的合金鑄鐵的缸套或合金鋼缸套。壁厚一般為1~3mm，氣缸

體可用一般普通鑄鐵制作(或鋁)。

濕式氣缸套(圖2-6b)則與冷卻水直接接觸，壁厚一般為5~9mm。氣缸套的外表

面有兩個(gè)保證徑向定位的凸出的圓環(huán)帶A和B，分別稱為上支承定位帶和下支承密

封帶。氣缸套的軸向定位是利用上端的凸緣C。為了密封氣體和冷卻水，有的氣缸

套凸緣C下面還有紫銅墊片。

濕式氣缸套密封：氣缸套的上支承定位帶直徑略大，與氣缸套座孔配合較緊密。

下支承密封帶與座孔配合較松，通常裝有1—3道橡膠密封圈來封水。常見的密封

結(jié)構(gòu)型式有兩種。一種型式是將密封環(huán)槽開在缸套上，將具有一定彈性的橡膠密封

圈4裝入環(huán)槽內(nèi)，如圖2－6b所示。另一種型式是將安置密封圈的環(huán)槽開在氣缸

體上，這種結(jié)構(gòu)的工藝性較差，故應(yīng)用較少，如圖2－6c所示。

氣缸套的安裝：氣缸套裝入座孔后，通常氣缸套頂面略高出氣缸體上平面

0．05~0．15mm。這樣當(dāng)緊固氣缸蓋螺栓時(shí)，可將氣缸蓋襯墊壓得更緊，以保證氣

缸的密封性，防止冷卻水和氣缸內(nèi)的高壓氣體竄漏。濕式氣缸套的優(yōu)點(diǎn)是在氣缸體

上沒有封閉的水套，鑄造方便，容易拆卸更換，冷卻效果較好。其缺點(diǎn)是氣缸體的

剛度差，易于漏氣漏水。

氣缸套冷卻：為保證氣缸表面能在高溫下正常工作，必須對(duì)氣缸和氣缸蓋及時(shí)

加以冷卻。冷卻方式有兩種：一種用水來冷卻(水冷)；另一種直接用空氣來冷卻(風(fēng)

冷)。

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)較多采用水冷發(fā)動(dòng)機(jī)，用水冷卻時(shí)氣缸周圍和氣缸蓋中均有用以充

水的空腔，稱為水套，如圖2-7所示。氣缸體和氣缸蓋上的水套是相互連通的。利

用水套中的冷卻水流過高溫零件的周圍而將熱量帶走。

發(fā)動(dòng)機(jī)用空氣冷卻時(shí)，在氣缸體和氣缸蓋外表面鑄有許多散熱片，以增加散熱

面積，保證散熱充分，如圖2-8所示。一般風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體與曲軸箱是分開鑄

造的。

三、氣缸蓋、氣缸襯墊和氣門室罩

1．氣缸蓋

作用：氣缸蓋的主要功用是封閉氣缸上部，并與活塞頂部和氣缸壁一起形成燃

燒室。

組成：氣缸蓋內(nèi)部有與氣缸體相通的冷卻水套，應(yīng)有進(jìn)、排氣門座及氣門導(dǎo)管

孔和進(jìn)、排氣通道，有燃燒室、火花塞座孔(汽油機(jī))或噴油器座孔(柴油機(jī))，上置

凸輪軸式發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋上還有用以安裝凸輪軸的軸承座。

分類：

在多缸發(fā)動(dòng)機(jī)中，只覆蓋一個(gè)氣缸的氣缸蓋，稱為單體氣缸蓋；

能覆蓋部分(兩個(gè)以上)氣缸的稱為塊狀氣缸蓋；

能覆蓋全部氣缸的氣缸蓋則稱為整體氣缸蓋。

特點(diǎn)：

采用整體氣缸蓋可以縮短氣缸中心距和發(fā)動(dòng)機(jī)的總長(zhǎng)度，其缺點(diǎn)是剛性較差，

在受熱和受力后容易變形而影響密封；損壞時(shí)須整個(gè)更換。整體式氣缸蓋多用于缸

徑小于105mm的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上。缸徑較大的發(fā)動(dòng)機(jī)常采用單體氣缸蓋或塊狀氣缸

蓋。由于氣缸蓋形狀復(fù)雜，

材料：一般都采用灰鑄鐵或合金鑄鐵鑄成，CA6102型發(fā)動(dòng)機(jī)采用銅鉬低合金

鑄鐵鑄造的整體式氣缸蓋；目前，鋁合金鑄造的缸蓋，有取代鑄鐵的趨勢(shì)，如桑塔

納、捷達(dá)、富康等轎車發(fā)動(dòng)機(jī)均采用鋁合金材料鑄造而成的整體式氣缸蓋。因鋁的

導(dǎo)熱性比鑄鐵好，有利于提高壓縮比，以適應(yīng)高速高負(fù)荷強(qiáng)化汽油機(jī)散熱及提高壓

縮比的需要。鋁合金氣缸蓋的缺點(diǎn)是剛度低，使用中容易變形。

2．燃燒室

汽油機(jī)的燃燒室是由活塞頂部及缸蓋上相應(yīng)的凹部空間組成。對(duì)燃燒室有如下

基本要求：一是結(jié)構(gòu)盡可能緊湊，充氣效率要高，以減小熱量損失及縮短火焰行程；

二是使混合氣在壓縮終了時(shí)具有一定渦流運(yùn)動(dòng)，以提高混合氣燃燒速度，保證混合

氣得到及時(shí)和充分燃燒；三是表面要光滑，不易積炭。

汽油機(jī)常用燃燒室形狀有以下幾種，如圖2-10所示：

(1)楔形燃燒室(圖2-10a)結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、緊湊。在壓縮終了時(shí)能形成擠氣渦流，

因而燃燒速度較快，經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性較好。解放CA6102型發(fā)動(dòng)機(jī)均采用楔形燃燒

室。

(2)盆形燃燒室(圖2-10b)結(jié)構(gòu)也較簡(jiǎn)單、緊湊。捷達(dá)EAll3型發(fā)動(dòng)機(jī)采用了這

種燃燒室。

(3)半球形燃燒室(圖2—10c)結(jié)構(gòu)較前兩種更緊湊。但因進(jìn)排氣門分別置于缸蓋

兩側(cè)，故使配氣機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜。但由于其散熱面積小，有利于促進(jìn)燃料的完全燃燒

和減少排氣中的有害氣體，對(duì)排氣凈化有利。富康轎車發(fā)動(dòng)機(jī)就采用了這種燃燒室。

3氣缸墊

氣缸蓋與氣缸體之間置有氣缸蓋襯墊，又稱氣缸床。

功用是填補(bǔ)氣缸體與缸蓋結(jié)合面上的微觀孔隙，保證結(jié)合面處有良好的密封

性，進(jìn)而保證燃燒室的密封，防止氣缸漏氣和水套漏水。

分類：

金屬—石棉氣缸墊

石棉中間夾有金屬絲或金屬屑，且外覆銅皮或鋼皮。水孔和燃燒室周圍另用鑲

邊增強(qiáng)，以防被高溫燃?xì)鉄龎?，這種氣缸墊壓緊厚度為1.2~2mm，有很好的彈性和

耐熱性，能重復(fù)使用，但強(qiáng)度較差，厚度和質(zhì)量也不均勻。

實(shí)心金屬片氣缸墊，這種氣缸墊多用在強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)上，故轎車和賽車上較多采

用這種氣缸墊。這種氣缸墊由單塊光整冷軋低碳鋼板制成，很多強(qiáng)化的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)

采用實(shí)心的金屬片作為氣缸蓋襯墊，例如,紅旗轎車發(fā)動(dòng)機(jī)即采用所示的鋼板襯

墊。這種襯墊在需要密封的氣缸孔和水孔、油孔周圍沖壓出一定高度的凸紋，利用

凸紋的彈性變形實(shí)現(xiàn)密封。

有的發(fā)動(dòng)機(jī)采用在石棉中心用編織的鋼絲網(wǎng)(圖1-11c)或有孔鋼板(沖有帶毛刺

小孔的鋼板)(圖2—11d)為骨架，兩面用石棉及橡膠粘結(jié)劑壓成的氣缸蓋襯墊。近

年來，國(guó)內(nèi)正在試驗(yàn)采用膨脹石墨作為襯墊的材料。

有的發(fā)動(dòng)機(jī)采用了較先進(jìn)的加強(qiáng)型無石棉氣缸墊結(jié)構(gòu)，在氣缸口密封部位采用

五層薄鋼板組成，并設(shè)計(jì)成正圓形，沒有石棉夾層，從而消除了氣囊的產(chǎn)生，在油

孔和水孔處均包有鋼護(hù)圈以提高密封性。CA6102Q發(fā)動(dòng)機(jī)就采用了這種氣缸墊，

安裝氣缸蓋襯墊時(shí)，應(yīng)注意安裝方向。一般是襯墊卷邊的一面朝氣缸蓋，光滑面朝

氣缸體安裝：也可根據(jù)標(biāo)記或文字要求進(jìn)行安裝，如襯墊上的文字標(biāo)記"TOP"表示

朝上，“FRONT"表示朝前。

4．氣門室罩

在氣缸蓋上部有一起到封閉和密封作用的氣門室罩，如圖2—12所示，氣門

室罩結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，一般用薄鋼板沖壓而成，上設(shè)有加注機(jī)油用的注油孔。氣門室

罩與氣缸蓋之間設(shè)有一密封墊。

2.2.3油底殼

油底殼主要作用是貯存機(jī)油和封閉曲軸箱，同時(shí)也可起到機(jī)油散熱作用。油底

殼一般采用薄鋼板沖壓而成，其形狀取決于發(fā)動(dòng)機(jī)總體結(jié)構(gòu)和機(jī)油容量，有些發(fā)動(dòng)

機(jī)油底殼采用鋁合金鑄造而成，在底部還鑄有相應(yīng)的散熱片，以利于散熱。為保證

發(fā)動(dòng)機(jī)縱向傾斜時(shí)機(jī)油泵仍能吸到機(jī)油，油底殼中部做得較深，并在最深處裝有放

油塞,有的放油塞是磁性的，能吸集機(jī)油中的金屬屑，以減少發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)零件的磨

損。油底殼內(nèi)還設(shè)有擋油板，防止汽車振動(dòng)時(shí)油面波動(dòng)過大。

5.發(fā)動(dòng)機(jī)的支承

發(fā)動(dòng)機(jī)一般通過氣缸體和飛輪殼或變速器殼支承在車架上，發(fā)動(dòng)機(jī)的支承方法，

一般有三點(diǎn)支承和四點(diǎn)支承兩種，

2.3活塞連桿組

活塞組和連桿組組成活塞連桿組。

活塞組主要由活塞、活塞環(huán)和活塞銷組成，連桿組由連桿體、連桿蓋、連桿軸

瓦和連稈螺栓等組成。如圖2－15所示。

一、活塞

1．活塞的功用：

一是活塞頂部與氣缸蓋、氣缸壁共同組成燃燒室。

二是承受氣體壓力，并將此力通過活塞銷傳給連桿，以推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。

2．活塞的工作環(huán)境：

活塞是在高溫、高壓、高速、潤(rùn)滑不良和散熱困難的條件下工作；

由于活塞頂部直接與高溫燃?xì)饨佑|，燃?xì)獾淖罡邷囟瓤蛇_(dá)2500K以上。因此，

活塞的溫度也很高，其頂部的溫度通常高達(dá)600~700K。高溫一方面使活塞材料的

機(jī)械強(qiáng)度顯著下降，另一方面會(huì)使活塞的熱膨脹量增大，容易破壞活塞與其相關(guān)零

件的配合。

活塞頂部在作功行程時(shí)，承受著燃?xì)獾膸в袥_擊性的高壓力。對(duì)于汽油機(jī)活塞，

瞬時(shí)壓力最大值可達(dá)3~5MPa。對(duì)于柴油機(jī)活塞，其最大值可達(dá)6~9MPa，采用增

壓時(shí)則更高。高壓還將導(dǎo)致活塞的側(cè)壓力更大，從而加速活塞外表面的磨損，增加

活塞變形量。

一般汽車用汽油機(jī)轉(zhuǎn)速為4000~6000r／min，活塞在氣缸中的平均速度可達(dá)

8~12m／s，其瞬間速度會(huì)更高。由受力分析可知，活塞運(yùn)動(dòng)速度的大小和方向在

不斷地變化，會(huì)引起很大的慣性力，使曲柄連桿機(jī)構(gòu)的各零件和軸承承受附加的載

荷。

活塞承受的氣壓力和慣性力是呈周期性變化的，因此，活塞的不同部分會(huì)受到

交變的拉

伸、壓縮或彎曲載荷；并且由于活塞各部分的溫度極不均勻，活塞內(nèi)部將產(chǎn)生一定

的熱應(yīng)力，從而引起活塞的變形、磨損等各種損壞。

由于活塞直接與高溫燃?xì)饨佑|，同時(shí)還受周期性變化的氣體壓力和慣性力的作

用，要求活塞具有足夠的剛度和強(qiáng)度，良好的導(dǎo)熱性和耐磨性，質(zhì)量要小，以保持

最小的慣性力，熱膨脹系數(shù)小和導(dǎo)熱性好，活塞與缸壁間較小的摩擦系數(shù)等。

目前廣泛采用的活塞材料是鋁合金，

如桑塔納發(fā)動(dòng)機(jī)所用的活塞是由Si-Cu·Mg過共晶鋁合金鑄造的。相比較鋁

合金活塞具有質(zhì)量小(約為同樣結(jié)構(gòu)的鑄鐵活塞的50％~70％)，導(dǎo)熱性好(約為鑄鐵

的3倍)的優(yōu)點(diǎn)。鋁合金活塞缺點(diǎn)是熱膨脹系數(shù)較大，在溫度升高時(shí)，強(qiáng)度和硬度

下降較快。一般要在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，機(jī)械加工或熱處理上采取措施加以彌補(bǔ)。近年來柴

油機(jī)的活塞又啟用灰鑄鐵材料，以發(fā)揮其成本低、耐熱性好、膨脹系數(shù)小的優(yōu)勢(shì)。

新設(shè)計(jì)的灰鑄鐵活塞的質(zhì)量比鋁合金的還輕，活塞結(jié)構(gòu)采取薄頂、楔形單銷座、只

在側(cè)壓力的方向保留裙部、噴油冷卻等措施。

3.活塞的基本構(gòu)造可分

頂部，頭部和裙部三部分，如圖2-16所示。

（1）活塞頂部分類

平頂活塞優(yōu)點(diǎn)是吸熱面積小，制造工藝簡(jiǎn)單。

凹頂活塞有些汽油機(jī)為了改善混合氣形成和燃燒而采用凹頂活塞(圖2—17b)。

凹坑的大小還可以用來調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比。

凸頂活塞二沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)通常采用凸頂活塞(圖2-17c)。

柴油機(jī)的活塞頂部為與柴油機(jī)混合氣的形成或與燃燒要求相適應(yīng)，常常設(shè)有各

種各樣的凹坑?；钊敳繎?yīng)力求光潔。

（2）活塞頭部

活塞頭部是指活塞最下一道環(huán)槽以上部分包括火力岸和環(huán)帶部分。

作用：承受氣體壓力，并將力通過活塞銷座、銷傳給連桿；同時(shí)與活塞環(huán)一起

實(shí)現(xiàn)氣缸的密封；將活塞頂所吸收的熱量通過活塞環(huán)傳導(dǎo)到氣缸壁上。

環(huán)槽的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)：頭部切有若干道用以安裝活塞環(huán)的環(huán)槽。汽油機(jī)一般有

2~3道環(huán)槽，上面1~2道用以安裝氣環(huán)，下面一道用以安放油環(huán)。在油環(huán)槽底面上

鉆有許多徑向小孔，油環(huán)從氣缸壁上刮下來的多余機(jī)油，得以經(jīng)過這些小孔流回油

底殼。

頂環(huán)槽以上的部分稱作火力岸。汽油機(jī)的火力岸高度較柴油機(jī)小很多，這是為

了使活塞頂，以最短的距離從活塞環(huán)傳走以降低頂部溫度并可防止高溫爆燃?；钊?/p>

頭部相對(duì)活塞其他部分做得較厚，以便于熱量從活塞頂經(jīng)活塞環(huán)傳給氣缸的冷卻壁

面上，從而防止活塞頂部的溫度過高。

活塞頭部切有若干道用以安裝活塞環(huán)的環(huán)槽。轎車用汽油機(jī)由于轉(zhuǎn)速較高，大

都采用二道氣環(huán)和一道油環(huán)的結(jié)構(gòu)。并向一道氣環(huán)一道油環(huán)方向探索。轎車用柴油

機(jī)活塞由于轉(zhuǎn)速不斷提高．也從三通氣環(huán)一道油環(huán)發(fā)展到二道氣環(huán)一道油環(huán)的配置

方案。

鋁合金材料硬度的下降，再加上活塞環(huán)與環(huán)槽的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在強(qiáng)化的柴油機(jī)中，

活塞工作過程中，隨著熱負(fù)荷的增加．更加速了環(huán)槽的磨損，頂環(huán)槽會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重磨

損和熱裂紋。為了保護(hù)和加強(qiáng)活塞環(huán)槽，可在鋁合金活塞環(huán)槽部位鑄入由耐熱材料

制造的環(huán)槽護(hù)圈，以增強(qiáng)環(huán)槽的耐磨性如圖2-18所示。采用奧氏體鑄鐵護(hù)圈后，

環(huán)槽的壽命可以提高3~10倍。

活塞裙部活塞裙部是指油環(huán)槽下端以下部分。其作用是為活塞在氣缸內(nèi)作往

復(fù)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)

向和承受側(cè)壓力。

作用：活塞在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形和熱變形。所謂機(jī)械變形是指活塞在氣體

壓力和側(cè)壓力的作用下，其裙部直徑在活塞銷軸線方向上增大，而熱變形

FpFp2

是指活塞銷座處金屬堆積，并在受熱后膨脹致使裙部直徑在活塞銷軸線方向增加。

這兩種變形的最后結(jié)果就是活塞工作時(shí)產(chǎn)生機(jī)械變形和熱變形。活塞裙部橫斷面變

成長(zhǎng)軸在活塞銷軸線方向上的橢圓，如圖2—19所示。

橢圓作用：為了使活塞在正常溫度下與氣缸壁間保持有比較均勻的間隙，以免

在氣缸內(nèi)卡死或引起局部磨損，必須預(yù)先在冷態(tài)下把活塞加工成其裙部斷面為長(zhǎng)軸

垂直于活塞銷方向的橢圓形。為了減少銷座附近處的熱變形量，有的活塞將銷座附

近的裙部外表面制成下陷0．5mm～1．0mm。

活塞沿軸線方向溫度分布和質(zhì)量分布都不均勻。

為了使鋁合金活塞在工作狀態(tài)(熱態(tài))下接近一個(gè)圓柱形，有的活塞將其頭部的

直徑制成上小下大的截錐形或階梯形(圖2-20)，或?qū)⒒钊共恐瞥缮闲∠麓蟮慕劐F

形。有的活塞為了更好的適應(yīng)其熱變形，使活塞裙部制成變橢圓

即在裙部的不同部位其橢圓度不同，橢圓度由下而上逐漸增大，即裙部橫截面

越往上越扁，在活塞上下運(yùn)動(dòng)時(shí)易形成“油楔”能保證裙部有良好的潤(rùn)滑條件及較

高的承載能力。

裙部的分類

活塞裙部要有一定的長(zhǎng)度和足夠的面積，以保證可靠導(dǎo)向和減輕磨損。裙部的

基本形狀為一薄壁圓筒，若該圓筒為完整的稱為全裙式。

許多高速發(fā)動(dòng)機(jī)為了減小活塞質(zhì)量，在活塞不受作用力的兩側(cè)，即沿銷座孔軸

線方向的裙部切去一部分，形成拖鞋式裙部，這種結(jié)構(gòu)的活塞裙部彈性較好，可以

減小活塞與氣缸的裝配間隙。如圖2-21所示。

“n”形槽(圖2-22c)或“T”形，如圖2-22a、b所示。作用：

其中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?gòu)念^部

到裙部的傳熱，從而使裙部的熱膨脹量減少。橫槽還可兼作油孔?？v槽使裙部具有

彈性，從而使冷態(tài)下的裝配間隙得以盡可能小，而在熱態(tài)下又因切槽的補(bǔ)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(shí)應(yīng)注意使縱槽位

于作功行程中不承受側(cè)壓力的裙部面上，即從發(fā)動(dòng)機(jī)前面向后看的右面?？v槽與活

塞底面不垂直，可以防止活塞在運(yùn)動(dòng)中劃傷氣缸壁?？v槽一般不開到裙底，以免過

分削弱裙部的剛度。

恒范鋼片式、筒形鋼片式為了限制活塞裙部的膨脹量，目前在汽車上廣泛采用

雙金屬活塞。根據(jù)其結(jié)構(gòu)和作用原理不同，雙金屬活塞可分為恒范鋼片式、筒形鋼

片式等。

鑄鋁活塞的裙部有的鑲鑄圓筒式鋼片，如圖2-23所示。這是在澆鑄時(shí)，將鋼

筒夾在鋁合金中，由于鋁合金的膨脹系數(shù)大于鋼，冷卻后位于鋼筒外的鋁合金就緊

壓在鋼筒上，使外層鋁合金的收縮量受到鋼筒的阻礙而減小，同時(shí)產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力(鋁

合金為拉應(yīng)力，鋼筒為壓應(yīng)力)。鋼筒內(nèi)側(cè)鋁合金層由于與鋼筒沒有金屬結(jié)合，就

無阻礙地向里收縮，在二者之間形成一道“收縮縫隙”。當(dāng)溫度升高時(shí)，內(nèi)層合金

的膨脹先要清除“收縮縫隙”，而后推動(dòng)鋼筒外脹，外層合金與鋼筒的膨脹則首先

要消除預(yù)應(yīng)力，從而減小了活塞的膨脹量。

在活塞銷座中鑲鑄恒范鋼片的活塞，恒范鋼是含鎳33％~36％的合金鋼，其線

膨脹系數(shù)僅為鋁合金的1／10左右，以“恒范鋼片”來牽制活塞裙部的熱膨脹。圖

2-24所示為鑲鑄恒范鋼片的活塞的結(jié)構(gòu)。

優(yōu)點(diǎn)：

采取了上述結(jié)構(gòu)措施以后，活塞裙部與氣缸壁之間的冷態(tài)裝配間隙便可減小，

使發(fā)動(dòng)機(jī)不產(chǎn)生冷“敲缸”現(xiàn)象。對(duì)于新裝配的活塞裙部和氣缸表面，為了改善其

磨合性，通常都對(duì)活塞裙部進(jìn)行表面處理。汽油機(jī)鑄鋁活塞的裙部外表面鍍錫；柴

油機(jī)鑄鋁活塞的裙部外表面磷化；對(duì)于鍛鋁活塞，在裙部的外表面上可涂以石墨。

活塞裙部的銷孔是用以安裝活塞銷的，位于活塞裙部的上部，為厚壁圓筒結(jié)構(gòu)，

用以安裝活塞銷。故活塞銷座的作用是將活塞頂部氣體作用力經(jīng)活塞銷傳給連桿。

銷座通常有肋片與活塞內(nèi)壁相連，以提高其剛度。銷座孔內(nèi)接近外端面處車有安放

彈性鎖環(huán)的鎖環(huán)槽，鎖環(huán)用來防止活塞銷在工作中發(fā)生軸向竄動(dòng)。加工時(shí)，銷座孔

要求有很高的精度，并與活塞銷進(jìn)行分組選配，以達(dá)到高精度的配合，銷座孔的尺

寸分組通常用色漆標(biāo)于銷座孔下方的外表面。銷孔的中心線一般位于活塞中心線的

平面內(nèi)，但有些高速汽油機(jī)的銷孔中心線偏離活塞中心線平面，如圖2-31所示。

圖中銷孔軸線向在作功行程中受側(cè)向力的一面偏移了一段距離e(一般為l~2mm)，

這是為了防止活塞在越過上死點(diǎn)時(shí)發(fā)生“敲缸”現(xiàn)象，從而降低噪聲。但這種活塞

偏置的結(jié)構(gòu)，卻使裙部?jī)啥说募饨秦?fù)荷增大，引起這些部位的磨損或變形增大，這

就要求活塞與缸壁的間隙盡可能地減小。

2.3.2活塞環(huán)

一、.活塞環(huán)的分類：

氣環(huán)、油環(huán)

1、氣環(huán)又稱壓縮環(huán)，其作用

（1）活塞與氣缸壁間的密封，防止氣缸中的高溫、高壓燃?xì)獯罅柯┤肭S

箱，

（2）還將活塞頂部的熱量傳導(dǎo)到氣缸壁，再由冷卻水或空氣帶走。

（3）一般發(fā)動(dòng)機(jī)上每個(gè)活塞裝有2~3道氣環(huán)。

2、油環(huán)的作用:

油環(huán)用來刮除氣缸壁上多余的機(jī)油，并在氣缸壁上布上一層均勻的油膜.樣既

可以防止機(jī)油竄入氣缸燃燒，又可以減小活塞、活塞環(huán)與氣缸的磨損和摩擦阻力。

此外，油環(huán)也起到密封的輔助作用。通常發(fā)動(dòng)機(jī)有1~2道油環(huán)。

3、工作環(huán)境：

活塞環(huán)是在高溫、高壓、高速以及潤(rùn)滑困難的條件下工作的。它的運(yùn)動(dòng)情況很

復(fù)雜，

一方面與缸壁間有相對(duì)高速的滑動(dòng)摩擦。

另一方面由于活塞環(huán)對(duì)活塞環(huán)槽側(cè)面的上下撞擊。高溫使環(huán)的彈力下降，潤(rùn)滑

變壞。

尤其第一環(huán)工作條件最為惡劣。故活塞環(huán)是發(fā)動(dòng)機(jī)所有零件中工作壽命最短

的。

當(dāng)活塞環(huán)磨損、損壞或失效時(shí)，將出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)困難，功率不足，曲軸箱內(nèi)

壓力升高，通風(fēng)系統(tǒng)嚴(yán)重冒煙，機(jī)油消耗增大，排氣冒藍(lán)煙，燃燒室、活塞等表面

嚴(yán)重積炭等不良狀況。

4、活塞環(huán)常用的材料：

目前汽車上廣泛應(yīng)用的是合金鑄鐵(在優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵中加入少量銅、鉻、鉬等合

金元素)。

第一環(huán)承受著很大的沖擊負(fù)荷，因此要求材料除了有好的耐磨性、耐熱性、磨

合性、導(dǎo)熱性以外，還應(yīng)有高的強(qiáng)度、沖擊韌性和足夠的彈性。一些發(fā)動(dòng)機(jī)的第一

道氣環(huán)，甚至所有氣環(huán)，其外圓柱表面一般都鍍上多孔性鉻或噴鉬，以減緩活塞環(huán)

和氣缸的磨損。

多孔性鉻層硬度高，并能貯存少量機(jī)油，以改善潤(rùn)滑條件，使環(huán)的使用壽命提

高2~3倍。其余氣環(huán)還可鍍錫或磷化處理，以改善磨合性能。

在高速?gòu)?qiáng)化的柴油機(jī)上，還可以采用鋼片環(huán)來提高彈力和沖擊韌性。用粉末冶

金的金屬陶瓷和聚四氟乙烯制造的活塞環(huán)也在國(guó)外試用。

5、活塞的三隙：如圖2-26所示。

端隙又稱為開口間隙，是活塞環(huán)2裝入氣缸1后，該環(huán)在上止點(diǎn)時(shí)環(huán)的兩端頭

的間隙或活塞環(huán)在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)內(nèi)兩端頭的間隙。一般為0．25~0．50mm之間。如圖2-26

所示。

1

側(cè)隙又稱邊隙，是指活塞環(huán)裝入活塞后，其側(cè)面與活塞環(huán)槽3之間的間隙。

第一環(huán)因工作溫度高，一般為0．04~0．10mm；其他環(huán)一般為0．03~0．07mm。

油環(huán)的側(cè)隙較小，一般為0．025~0．07mm。如圖2-26所示。

2

背隙是活塞及活塞環(huán)裝入氣缸后，活塞環(huán)內(nèi)圓柱面與活塞環(huán)槽底部間的間隙，

一般為0．5~lmm，油環(huán)的背隙較氣環(huán)大，目的是增大存油間隙，以利于減壓泄油。

如圖2-26所示。

3

6．氣環(huán)的密封原理

活塞環(huán)在自由狀態(tài)時(shí)不是圓環(huán)形，其外形尺寸比氣缸內(nèi)徑大些，因此，它隨活

塞一起裝入氣缸后，便產(chǎn)生彈力F而緊貼在氣缸壁上，形成第一密封面。

1

使燃?xì)獠荒芡ㄟ^環(huán)與氣缸的接觸面之間的間隙。活塞環(huán)在燃?xì)鈮毫ψ饔孟?，?/p>

緊在環(huán)槽的下端面上，形成第二密封面。

于是燃?xì)獗憷@流到環(huán)的背面，并發(fā)生膨脹，其壓力下降。同時(shí)，燃?xì)鈮毫?duì)環(huán)

背的作用力F使環(huán)更緊地貼在氣缸壁上形成對(duì)第一密封面的第二次密封，如圖2

2

－27所示。

燃?xì)鈴牡谝坏罋猸h(huán)的切口漏到第二道氣環(huán)的上平面時(shí)壓力已有所降低的，又把

這道氣環(huán)壓貼在第二環(huán)槽的下端面上。于是，燃?xì)庥掷@流到這個(gè)環(huán)的背面，再發(fā)生

膨脹，其壓力又進(jìn)一步降低。如此繼續(xù)進(jìn)行下去。從最后一道氣環(huán)漏出來的燃?xì)猓?/p>

其壓力和流速已經(jīng)大大減小，因而泄漏的燃?xì)饬恳簿秃苌倭?，各環(huán)氣體壓力遞減情

況如圖2-28所示。因此，為數(shù)很少的幾道切口相互錯(cuò)開的氣環(huán)所構(gòu)成的“迷宮式”

封氣裝置，就足以對(duì)氣缸中的高壓燃?xì)膺M(jìn)行有效的密封。通常汽油機(jī)設(shè)有2道氣環(huán)，

而柴油機(jī)由于壓縮比高，常設(shè)有3道氣環(huán)，通常在保證密封的前提下，應(yīng)該盡可能

減少環(huán)數(shù)。

氣缸內(nèi)的燃?xì)饴┤肭S箱的主要通路是活塞環(huán)的切口，因此，切口的形狀和裝

入氣缸后的間隙大小對(duì)于漏入曲軸箱的燃?xì)饬坑幸欢ㄓ绊憽?/p>

切口間隙過大，則漏氣嚴(yán)重，使發(fā)動(dòng)機(jī)功率減??；間隙過小，活塞環(huán)受熱膨脹

后就可能卡死拆斷。切口間隙值一般為0．25～0.8mm。氣環(huán)的切口形狀如圖2-29

所示?；钊h(huán)的切口是直角形切口工藝性好，如圖2-29a所示；活塞環(huán)的切口是階

梯形切口的密封性較好，但工藝性較差，如圖2-29b所示；活塞環(huán)的切口是斜切口

形狀，斜角一般為30°或45°，其密封作用和工藝性均介于前二者之間，如圖2-29c

所示，但其銳角部位在套裝入活塞時(shí)容易折損；二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)活塞環(huán)的切口為帶銷

釘槽的切口如圖2-29d所示。壓配在活塞環(huán)槽中的銷釘，是用來防止活塞環(huán)在工作

中繞活塞中心線轉(zhuǎn)動(dòng)的。

二、．氣環(huán)的種類

氣環(huán)的斷面形狀有多種如圖2-30所示。矩形環(huán)斷面(圖2-30a)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造

方便、散熱性好。扭曲環(huán)（圖2－30c、d）目前在發(fā)動(dòng)機(jī)上得到廣泛的應(yīng)用，它在

安裝時(shí)，必須注意環(huán)的斷面形狀和方向，應(yīng)將其內(nèi)圓切槽向上，外圓切槽向下，不

能裝反。

錐面環(huán)（圖2—30b）可以改善環(huán)的磨合，這種環(huán)在氣缸內(nèi)向下滑動(dòng)時(shí)刮油，

向上滑動(dòng)時(shí)由于斜面的油楔作用，環(huán)可在油膜上浮起，減少磨損。

梯形環(huán)(圖2-30e)的主要作用是使得當(dāng)活塞受側(cè)壓力的作用而改變位置時(shí)，環(huán)

的側(cè)隙相應(yīng)發(fā)生變化，使沉積在環(huán)槽中的結(jié)焦被擠出，避免了環(huán)被粘在環(huán)槽中而引

起折斷。在作功行程中，作用在梯形環(huán)上的燃?xì)庾饔昧Φ膹较蚍至?，，加?qiáng)了

PP1

環(huán)的密封作用。因此，梯形即使在彈力喪失一些的情況下，仍能與氣缸貼合良好，

延長(zhǎng)了環(huán)的使用壽命。它的主要缺點(diǎn)是上、下兩面的精磨工藝比較復(fù)雜。這種環(huán)常

用于熱負(fù)荷較高的柴油機(jī)的第一環(huán)。

桶面環(huán)(圖2-30f)是近年來興起的一種新型結(jié)構(gòu)，目前已普遍地在強(qiáng)化柴油機(jī)中

用作第一環(huán)。其特點(diǎn)是活塞環(huán)的外圓面為凸圓弧形。當(dāng)桶面環(huán)上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，均能與

氣缸壁形成楔形空間，使機(jī)油容易進(jìn)入摩擦面，從而使磨損大為減少。桶面環(huán)與氣

缸是圓弧接觸，故對(duì)氣缸表面的適應(yīng)性和對(duì)活塞偏擺的適應(yīng)性均較好，有利于密封。

它的缺點(diǎn)是凸圓弧表面加工較困難。

三、．氣環(huán)的泵油現(xiàn)象

矩形環(huán)斷面的氣環(huán)隨活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)把氣缸壁上的機(jī)油不斷送人氣缸

中。這種現(xiàn)象稱為“氣環(huán)的泵油作用”，其泵油原理如圖2-31所示?；钊滦袝r(shí)，

由于環(huán)與缸壁之間的摩擦阻力以及環(huán)本身的慣性，環(huán)將壓靠著環(huán)槽的上端面。缸壁

上的機(jī)油就被刮入下邊隙與背隙內(nèi)。當(dāng)活塞上行時(shí)，環(huán)又壓靠著環(huán)槽的下端面上，

結(jié)果第一道環(huán)背隙里的油就進(jìn)入氣缸中，如此反復(fù)，結(jié)果就像油泵的作用一樣，將

缸壁的機(jī)油最后壓入燃燒室。

為了消除或減少有害的泵油作用，除在氣環(huán)的下面裝有油環(huán)外，廣泛采用非矩形

斷面的扭曲環(huán)(圖2-30c、d)。扭曲環(huán)是在矩形的內(nèi)圓上邊緣或外圓下邊緣切去一部

分。將這種環(huán)隨同活塞裝入氣缸時(shí)，由于環(huán)的彈性內(nèi)力不對(duì)稱作用產(chǎn)生明顯的斷

面傾斜，其作用原理如圖2-32所示。活塞環(huán)裝入氣缸后，其外側(cè)拉伸應(yīng)力的合力

F內(nèi)側(cè)壓縮應(yīng)力的合力F有一力臂e，于是產(chǎn)生了扭曲力矩M。它使環(huán)外圓周扭

12

曲成上小下大的錐形，從而使環(huán)的邊緣與環(huán)槽的上下端面接觸，提高了表面接觸

應(yīng)力，防止了活塞環(huán)在環(huán)槽內(nèi)上下竄動(dòng)而造成的泵油作用，同時(shí)增加了密封性。

扭曲環(huán)還易于磨合，并有向下刮油的作用。扭曲環(huán)目前在發(fā)動(dòng)機(jī)上得到廣泛的應(yīng)

用。它在安裝時(shí)，必須注意環(huán)的斷面形狀和方向，應(yīng)將其內(nèi)圓切槽向上，外圓切

槽向下，不能裝反。

四、油環(huán)

1.分類及特點(diǎn)：

油環(huán)分為普通油環(huán)和組合油環(huán)兩種，

如圖2-33所示。普通油環(huán)的結(jié)構(gòu)(圖2-33a)，一般是用合金鑄鐵制造的。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。組合環(huán)

(圖2-33b)由上、下刮片和產(chǎn)生徑向、軸向彈力作用的襯簧組成。這種油環(huán)刮片很

薄，對(duì)氣缸壁的比壓大，刮油作用強(qiáng)；上下刮片各自獨(dú)立，對(duì)氣缸的適應(yīng)性好；質(zhì)

量小；回油通路大。因此，組合油環(huán)在高速發(fā)動(dòng)機(jī)上得到較廣泛的應(yīng)用。一般活塞

上裝有1~2道油環(huán)。采用兩道油環(huán)時(shí)，下面一道多安置在活塞裙部的下端。

油環(huán)的刮油作用如圖2-34所示。無論活塞下行還是上行，油環(huán)都能將氣缸壁

上多余的機(jī)油刮下來經(jīng)活塞上的回油孔流回油底殼。

2.3.3活塞銷

1.活塞銷的功用和特點(diǎn)：

連接活塞和連桿小頭，將活塞承受的氣體作用力傳給連桿。

活塞銷在高溫下承受很大的周期性沖擊載荷，潤(rùn)滑條件差，因而要求活塞銷有

足夠的剛度和強(qiáng)度，表面耐磨，質(zhì)量盡可能小。為此，活塞銷通常做成空心圓柱體。

2.材料：

活塞銷的材料一般用低合金滲碳鋼(15Cr或16MnCr5)。對(duì)高負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)則采用

滲氮鋼。先經(jīng)表面滲碳或滲氮處理以提高表面硬度，并保證心部具有一定的沖擊韌

性，然后進(jìn)行精磨和拋光。

3.分類：

活塞銷根據(jù)形狀有如下幾種(圖2-35。直通圓柱形孔和圓錐形孔的活塞銷(圖

2-34a、b)，質(zhì)量較??；中間或單側(cè)封閉的活塞銷(圖2-35、d)適用于二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，

此種結(jié)構(gòu)可以避免掃氣損失；內(nèi)部有塑料芯的鋼套銷(圖2-35e)用于要求不高的汽

油機(jī)；成型銷(圖2-34f)用于增壓發(fā)動(dòng)機(jī)。

活塞銷與活塞銷座孔和連桿小頭襯套一般多采用全浮式連接配合，即在發(fā)動(dòng)機(jī)

運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，活塞銷不僅可以在連桿小頭襯套孔內(nèi)，還可以在銷座孔內(nèi)緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng),

如圖-36所示?；钊N磨損比較均勻。由于鋁合金的活塞銷座的熱膨脹量大于鋼活

塞銷，為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)有合適的工作間隙(0．01～0．02mm)，在冷態(tài)

裝配時(shí)活塞銷與活塞銷座孔為過渡配合。裝配時(shí)，應(yīng)先將鋁活塞放在溫度為70～

90℃的水或油中加熱，再將銷裝入。為了防止活塞銷工作時(shí)軸向竄動(dòng)而刮傷氣缸壁，

在活塞銷座兩端用卡環(huán)嵌在銷座凹槽中加以軸向定位。

2.3.4連桿

1.連桿的功用

將活塞承受的力傳給曲軸，推動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S

的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

2.要求：

連桿在工作時(shí)承受活塞銷傳來的氣體作用力、活塞連桿組往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性力

和連桿大頭繞曲軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)慣性力的作用。這些力的大小和方向都是周期性

變化的。這就使連桿承受壓縮、拉抻和彎曲等交變載荷。因此要求連桿質(zhì)量盡可能

小、有足夠的剛度和強(qiáng)度。

3.組成：

連桿一般用中碳鋼或合金鋼經(jīng)模鍛或輥鍛而成，然后經(jīng)機(jī)械加工和熱處理。連桿由

小頭1、桿身10和大頭3(包括連桿蓋6)三部分組成，如圖2-37所示。

連桿小頭用來安裝活塞銷，以連接活塞?；钊N為全浮式的連桿小頭孔內(nèi)裝有

青銅襯套或鐵基粉末冶金襯套，工作時(shí)，活塞銷和襯套之間應(yīng)有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，為了保

證其潤(rùn)滑，在小頭和襯套上鉆出集油孔12或銑出集油槽用來收集發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)被

飛濺上來的機(jī)油，以便潤(rùn)滑。有的發(fā)動(dòng)機(jī)連桿小頭采用壓力潤(rùn)滑，在連桿桿身內(nèi)鉆

有縱向的壓力油通道。

連桿桿身通常做成“工”字形斷面，以求在強(qiáng)度和剛度足夠的前提下減輕質(zhì)量。

連桿大頭與曲軸的連桿軸頸相連，為便于安裝，連桿大頭一般做成剖分式的，

被分開的部分稱為連桿蓋，用連桿螺栓緊固在連桿大頭上。連桿蓋與連桿大頭是組

合加工的，為了防止裝配時(shí)配對(duì)錯(cuò)誤，在同一側(cè)刻有配對(duì)記號(hào)。大頭孔表面有很高

的光潔度，以便與連桿軸瓦(或滾動(dòng)軸承)緊密貼合。連桿大頭上還銑有連桿軸瓦的

定位凹坑。有的連桿大頭連同軸瓦還鉆有直徑l~1.5mm小油孔，從中噴出機(jī)油以加

強(qiáng)配氣凸輪與氣缸壁的飛濺潤(rùn)滑。

4.分類：

（1）連桿大頭按剖分面的方向可分為平切口和斜切口兩種。

平切口連桿的剖分面垂直于連桿軸線，如圖2-38b所示。一般汽油機(jī)連桿大頭

尺寸都小于氣缸直徑，可以采用平切口。柴油機(jī)的連桿，由于受力較大，其大頭的

尺寸往往超過氣缸直徑。為使連桿大頭能通過氣缸，便于拆裝，一般采用斜切口連

桿，如圖2-38a所示。

斜切口式連桿的大頭剖分面與連桿軸線成30°~60°(常用45°)夾角。平切口的連

桿蓋與連桿的定位，是利用連桿螺栓上精加工的圓柱凸臺(tái)或光圓柱部分，與經(jīng)過精

加工的螺栓孔來保證的。斜切口連桿在工作中受到慣性力的拉伸，在切口方向也有

一個(gè)較大的橫向分力。因此在斜切口連桿上必須采用可靠的定位措施。

（2）斜切口連桿常用的定位方法有：

止口定位(圖2-39a)優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是定位不大可靠，只能單向定位，

對(duì)連桿蓋止口向外變形或連桿大頭止口向內(nèi)變形均無法防止。

套筒定位(圖2-39b)是在連桿蓋的每一個(gè)螺栓孔中壓配一個(gè)剛度大，而且剪

切強(qiáng)度高的短套筒。它與連桿大頭有精度很高的配合間隙，故裝拆連桿蓋時(shí)也很方

便。它的缺點(diǎn)是定位套筒孔的工藝要求高，若孔距不夠準(zhǔn)確，則可能因過定位(定

位干涉)而造成大頭孔嚴(yán)重失圓，此外，連桿大頭的橫向尺寸也必然因此而加大。

鋸齒定位(圖2-39c)這種定位方式的優(yōu)點(diǎn)是鋸齒接觸面大，貼合緊密，定位

可靠，結(jié)構(gòu)緊湊。缺點(diǎn)是對(duì)齒節(jié)距公差要求嚴(yán)格，否則連桿蓋裝在連桿大頭上時(shí)，

中間會(huì)有幾個(gè)齒脫空，不僅影響連桿組件的剛度，并且連桿大頭孔也會(huì)立即失圓。

5.V形發(fā)動(dòng)機(jī)由于左右兩缸的連桿裝在同一個(gè)曲柄銷上，故其結(jié)構(gòu)隨安裝布置

而不向，V形發(fā)動(dòng)機(jī)的連桿布置有如下三種形式：

(1)并列式連桿布置(圖3—40a)。兩個(gè)相同的連桿一前—后并列的安裝往同一個(gè)

曲柄銷上，這種連桿可以通用，結(jié)構(gòu)與單列式發(fā)動(dòng)機(jī)的連桿相同，只是大頭寬度—

般要稍小一些。這種布只因左右氣缸要在軸向錯(cuò)開—段距離．致使發(fā)動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)度增

加，曲軸的長(zhǎng)度增加，剛度降低。

(2)主副連桿布置形式(3－40b)。它是左右兩缸中，一缸采用主連桿(圖3—40b)

中為右缸采用主連桿。它的大頭與曲柄銷相配裝。而另一缸采用副連扦，它的大頭

與主連桿上的大頭(或連桿蓋)上的兩個(gè)凸耳用銷作鉸鏈連接。這種結(jié)構(gòu)的連桿在同

一個(gè)平面上運(yùn)動(dòng)，故氣缸中心線位于一平面內(nèi)，發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)度不增加。缺點(diǎn)是連桿不

能互換。

(3)叉形造桿布置形式(圖3—40c)。左右兩列氣缸的對(duì)應(yīng)兩個(gè)連桿中，一個(gè)連桿

的大頭做成叉形，跨于另一個(gè)連桿的厚度較小的片形大頭兩端。叉形連桿式布置的

優(yōu)點(diǎn)是：兩列氣缸中的活塞連桿組的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同；左右對(duì)應(yīng)的兩氣缸軸心線不需

要在曲軸軸向上錯(cuò)位。其缺點(diǎn)是叉形連桿大頭結(jié)構(gòu)和制造工藝比較復(fù)雜，而且大頭

的剛度也較低。

轎車v形發(fā)動(dòng)機(jī)大都采用并列連桿布置形式。

連桿螺栓是一個(gè)經(jīng)常承受交變載荷的重要零件，一般采用韌性較高的優(yōu)質(zhì)合金

鋼或優(yōu)質(zhì)碳素鋼鍛制或冷鐓成型。連桿大頭的兩部分用連桿螺栓緊固在一起，連桿

大頭安裝時(shí)，必須緊固可靠。連桿螺栓必須以原廠規(guī)定的擰緊力矩，分2-3次均勻

地?cái)Q緊。為防止工作時(shí)自動(dòng)松動(dòng)，必須用其他鎖緊裝置緊固，以防止工作時(shí)自動(dòng)松

動(dòng)。常采用鎖止裝置，如開口銷、雙螺母、螺紋表面鍍銅、自鎖螺母、防松膠等。

現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)用連桿軸承是由鋼背和減摩層組成的分開式薄壁軸承。鋼背由厚

l~3mm的低碳鋼制成，是軸承的基體，減摩層是由澆鑄在鋼背內(nèi)圓上厚為0．3~0．7

mm的薄層減摩合金制成,減摩合金具有保持油膜，減少摩擦阻力和易于磨合的作

用。為適應(yīng)連桿軸承的工作條件，要求減摩合金有足夠的疲勞強(qiáng)度，有良好的抗咬

性、順應(yīng)性、嵌藏性，有足夠的結(jié)合強(qiáng)度和良好的耐磨性。如圖2-41所示。

目前汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的軸承減摩合金主要有白合金(巴氏合金)、銅鉛合金和鋁基合

金，其中巴氏合金軸承的疲勞強(qiáng)度較低，只能用于負(fù)荷不大的汽油機(jī)，而銅鉛合金

或高錫鋁合金軸承均具有較高的承載能力與耐疲勞性。含錫量20％以上的高錫鋁

合金軸承，在汽油機(jī)和柴油機(jī)上均得到廣泛應(yīng)用。

連桿軸承的背面應(yīng)有很高的光潔度。半個(gè)軸承在自由狀態(tài)下并不是半圓形即，

R>R

l2

當(dāng)它們裝入連桿大頭孔內(nèi)時(shí)，又有過盈，故能均勻地緊貼在大頭孔壁上及連桿

蓋上，具有很好的承受載荷和導(dǎo)熱的能力。這樣可以提高其工作可靠性和延長(zhǎng)使用

壽命。為了防止連桿軸承在工作中發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)或軸向移動(dòng)，在兩個(gè)連桿軸承的剖分面

上，分別沖壓出高于鋼背面的兩個(gè)定位凸唇。裝配時(shí)，這兩個(gè)凸唇分別嵌入在連桿

大頭和連桿蓋上的相應(yīng)凹槽中。在連桿軸承內(nèi)表面上還加工有油槽，用以貯油，保

證可靠潤(rùn)滑。當(dāng)薄壁軸承使用中減摩性能變壞，間隙過大時(shí)，應(yīng)直接更換新軸承。

2.4曲軸飛輪組

一、組成：

曲軸飛輪組主要由曲軸、飛輪、扭轉(zhuǎn)減振器、皮帶輪、正時(shí)齒輪(或鏈條)等組

成。如圖2-42所示是曲軸飛輪組的總體結(jié)構(gòu)。

二、曲軸

1.曲軸的功用

是承受連桿傳來的力，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)榕ぞ?，然后通過飛輪輸出，另外，還用來

驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)及其他輔助裝置(如發(fā)電機(jī)、風(fēng)扇、水泵、轉(zhuǎn)向油泵等)。

在發(fā)動(dòng)機(jī)工作中，曲軸承受周期性變化的氣體壓力、旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的離心力和往復(fù)

慣性力以及它們的力矩的共同作用，使曲軸承受彎曲與扭轉(zhuǎn)載荷，產(chǎn)生疲勞應(yīng)力狀

態(tài)。為了保證工作可靠，因此要求曲軸具有足夠的剛度和強(qiáng)度，各工作表面要求耐

磨而且潤(rùn)滑良好，還必須有很高的動(dòng)平衡要求。

2.曲軸的結(jié)構(gòu)

曲軸一般由前端(自由端)、主軸頸、曲柄、平衡重、連桿軸頸(曲柄銷)和后端(動(dòng)

力輸出)組成。由一個(gè)連桿軸頸、和它左右主軸頸組成一個(gè)曲拐。

曲軸的曲拐數(shù)取決于氣缸的數(shù)目和排列方式。直列式發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的曲拐數(shù)等于氣

缸數(shù)；V型發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的曲拐數(shù)等于氣缸數(shù)的一半。

按照曲軸的主軸頸數(shù)；可以把曲軸分為全支承曲軸和非全支承曲軸兩種。在相

鄰的兩個(gè)曲拐之間，都設(shè)置一個(gè)主軸頸的曲軸，稱為全支承曲軸(圖2-43a)；否則

稱為非全支承曲軸(圖2-43b)。設(shè)氣缸數(shù)為i，則全支承的主軸頸數(shù)為：i十1。主軸

頸數(shù)少于此數(shù)者都稱為非全支承的軸。全支承曲軸的優(yōu)點(diǎn)是可以提高曲軸的剛度，

并且可減輕主軸承的載荷。其缺點(diǎn)是曲軸長(zhǎng)度較長(zhǎng)使發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體長(zhǎng)度增加。

直列式發(fā)動(dòng)機(jī)的全支承曲軸，其主軸頸總數(shù)(包括曲軸前端和后端的主軸頸)比

氣缸數(shù)多一個(gè)；V型發(fā)動(dòng)機(jī)的全支承曲軸，其主軸頸總數(shù)比氣缸數(shù)的一半多一個(gè)。

上海桑塔納、一汽奧迪100型轎車均采用全支承曲軸。柴油機(jī)也多采用全支承曲軸，

這是因?yàn)槠漭d荷較大的緣故。

3．曲軸的材料

曲軸一般都采用優(yōu)質(zhì)中碳鋼(如45號(hào)鋼)或中碳合金鋼(如45Mn2、40Cr等)模

鍛。為了提高曲軸的耐磨性，其主軸頸和連桿軸頸表面上均需高頻淬火或氮化，例

如，上海桑塔納發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸采用優(yōu)質(zhì)50號(hào)中碳鋼模鍛而成。有部分發(fā)動(dòng)機(jī)采用了

高強(qiáng)度的稀土球墨鑄鐵鑄造曲軸，但這種曲軸必須采用全支承以保證剛度。

4．曲軸的構(gòu)造

多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸一般做成整體式的(參看圖2-42)。連桿大頭為整體式的某些

小型汽油機(jī)或采用滾動(dòng)軸承作為曲軸主軸承的發(fā)動(dòng)機(jī)，必須采用組合式曲軸，即將

曲軸的各部分分段加工，然后組合成整個(gè)曲軸，其主軸承可為滾動(dòng)軸承，相應(yīng)地氣

缸體必須是隧道式的(參看圖2-3c)。轎車發(fā)動(dòng)機(jī)多為整體式曲軸。

有些曲軸的曲柄銷和主軸頸做成空心的其目的是為減小質(zhì)量和離心力，如圖

2-44所示。主軸頸、曲柄銷和軸瓦上都鉆有徑向油孔，這些油孔由斜向的油道相連

6。這樣機(jī)油就可以進(jìn)入主軸頸和曲柄銷的工作表面進(jìn)行潤(rùn)滑。當(dāng)曲柄銷上的油孔

與連桿大頭上的油孔對(duì)準(zhǔn)時(shí)，機(jī)油可以從中噴出，對(duì)配氣機(jī)構(gòu)和氣缸壁進(jìn)行飛濺潤(rùn)

滑。

平衡重的作用是平衡連桿大頭，連桿軸頸和曲柄等產(chǎn)生的離心慣性力及其力

矩，有時(shí)也平衡活塞連桿組的往復(fù)慣性力及其力矩，以使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。并且還

可減小曲軸軸承的負(fù)荷。四缸以上的直列發(fā)動(dòng)機(jī)，雖從整體來說，其慣性力及其力

矩是平衡的，但曲軸局部卻受彎矩作用，如圖2—45a所示。圖中慣性力F=F=F=F，

1234

M=M，所以整體上曲軸受力和力矩是平衡的。但從局部上看，1、2缸曲軸和3、

1-23-4

4缸曲軸分別受彎矩M和M的作用，兩個(gè)力矩給曲軸造成了彎曲負(fù)荷，會(huì)

1-23-4

造成曲軸彎曲并加重軸承的負(fù)荷。為了減輕主軸承負(fù)荷、改善其工作條件，一般都

在曲柄的相反方向上設(shè)置平衡重，分別在曲柄的背面設(shè)置平衡重使其產(chǎn)生的力矩與

上述慣性力矩M、M相平衡(圖2—45b)。

1-23-4

為平衡曲軸的離心力和離心力矩，有時(shí)還用來平衡一部分活塞連桿組的往復(fù)慣

性力。對(duì)于四缸、六缸、八缸和十二缸發(fā)動(dòng)機(jī)，如圖2-46所示，由于曲拐是對(duì)稱

布置的，往復(fù)慣性力和離心力是平衡的，從整體上看能相互抵消。但曲軸的局部確

受到彎矩的作用。圖2-46序號(hào)6所示，部分曲柄設(shè)置平衡重，如果曲軸支承剛度

好，也可不設(shè)置平衡重,CA6102型發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸不設(shè)平衡重。

有的平衡重與曲軸制成一體,如圖2-46所示。有的單獨(dú)制成后再用螺栓固定在

曲軸上，稱為裝配式平衡重如圖2-47所示。曲軸不論有無平衡重，都要求進(jìn)行動(dòng)

平衡試驗(yàn)，對(duì)不平衡的曲軸常在其偏重一側(cè)鉆孔，除去些質(zhì)量。

曲軸前端是第一道主軸頸之前的部分，其上裝有驅(qū)動(dòng)配氣凸輪軸的正時(shí)齒輪，

或正時(shí)齒形皮帶輪，或鏈輪，驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇和水泵的皮帶輪7以及推力片3等如圖2－

48所示。為了防止機(jī)油沿曲軸軸頸外漏，在曲軸前端上有一個(gè)甩油盤，隨著曲軸

旋轉(zhuǎn)，當(dāng)被齒輪擠出和甩出來的機(jī)油落到盤上時(shí)，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。即使還有少量機(jī)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，甩油盤的外斜面應(yīng)向后，如果

裝錯(cuò)，效果將適得其反。即使還有少量機(jī)油落到甩油盤前面的曲軸軸段上，也被壓

配在齒輪室蓋上的油封擋住。為了減小扭振而裝有減振器，在中、小型發(fā)動(dòng)機(jī)的曲

軸前端還裝有起動(dòng)爪，以便必要時(shí)用人力轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸，使發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。

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(圖2-49)。為防

止機(jī)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?；赜吐菁y可以是

梯形的或矩形的，其螺旋方向應(yīng)為右旋?；赜吐菁y的工作原理如圖2-50。當(dāng)曲軸旋

轉(zhuǎn)時(shí)，流到回油螺紋槽中的機(jī)油也被帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。因?yàn)闄C(jī)油本身有粘性，所以受到機(jī)

體后蓋孔壁的摩擦阻力F。F可分解為平行于螺紋的分力F和垂直于螺紋的分

rrr1

力F。機(jī)油在F的作用下，順著螺紋槽道被推送向前，流回油底殼。

r2r1

4．曲軸軸向定位

為阻止車輛行駛時(shí)，離合器經(jīng)常結(jié)合與分離和帶錐齒輪驅(qū)動(dòng)時(shí)施加于曲軸上的

軸向力以及在上、下坡行駛或突然加速、減速出現(xiàn)的軸向力作用而有軸向竄動(dòng)的趨

勢(shì)，曲軸軸向竄動(dòng)將破壞曲柄連桿機(jī)構(gòu)各零件的正確相對(duì)位置，曲軸必須有軸向定

位，以保證曲柄連桿機(jī)構(gòu)的正常工作，但也應(yīng)允許曲軸受熱后能自由膨脹。曲軸作

為轉(zhuǎn)動(dòng)件，必須與其固定件之間有一定的軸向間隙。曲軸軸向定位是通過止推裝置

實(shí)現(xiàn)的，只能有一處設(shè)置軸向定位裝置。

止推裝置有翻邊軸瓦、止推片、止推環(huán)和軸向止推滾珠軸承等多種形式如圖2

—51a、b、c、d。

翻邊軸瓦(圖2—51a)放在曲軸的某一主軸承內(nèi)，靠翻邊軸瓦兩外側(cè)表面的減摩

合金層(與軸瓦內(nèi)表面的合金層相同)減低與軸頸端面相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦阻力并可擋

住曲軸的左、右竄動(dòng)。翻邊軸瓦工藝復(fù)雜，成本高，現(xiàn)巳很少采用。

止推片(圖2—51b)是外側(cè)有減摩合金層的半環(huán)狀鋼片，裝在機(jī)體或主軸承蓋的

槽內(nèi)為防止止推片的轉(zhuǎn)動(dòng)，止推片上有凸起卡在槽內(nèi)，止推片用4片，也可用2片。

當(dāng)止推裝置放在曲軸第一主軸頸(曲軸自由端)上時(shí)，可采用兩個(gè)帶有減摩合金

層的止推鋼環(huán)的形式(圖2—51c)。因?yàn)樗蓮那S端部直接套入主軸頸上。為防止

止推轉(zhuǎn)動(dòng)，止推環(huán)上有止轉(zhuǎn)銷孔與主軸承蓋上的止轉(zhuǎn)銷相配合。安裝止椎環(huán)時(shí)鋼背

應(yīng)面向機(jī)體與軸承蓋。

止推片與止推環(huán)廣泛用于內(nèi)燃機(jī)曲軸止推。

5．曲軸徑向密封

曲軸徑向密封環(huán)安放在曲軸的自由端(前端)和飛輪端(功率輸出端)。其作用是

防止內(nèi)燃機(jī)機(jī)體內(nèi)的機(jī)油外溢和水(汽)與灰塵進(jìn)入機(jī)體內(nèi)。

典型的車用內(nèi)燃機(jī)曲軸徑向密封環(huán)如圖2－52所示，由金屬保持架1，橡膠密

封體12和拉力彈簧圈11三部分組成。橡膠密封體的幾何形狀及尺寸必須精心設(shè)計(jì)

與制造。它與曲軸軸頸的密封寬度，即密封唇，為0．1~0．2mm，空氣側(cè)密封角β

約為25o，油側(cè)密封角α比外側(cè)角約大20o。拉簧作用平面與密封剩余邊的外偏距離，

即彈簧杠桿臂，h＝0．05~1mm。

保護(hù)唇的作用是防止水(或汽)與灰塵進(jìn)入機(jī)體內(nèi)。平時(shí)，它處于閉合狀態(tài)。當(dāng)

曲軸受熱時(shí)，保護(hù)唇張開，使保護(hù)唇與密封唇之間不會(huì)出現(xiàn)負(fù)壓。橡膠密封體靠自

身的彈力與拉簧的拉力將密封唇壓在曲鈾軸頸上，以保證—定的徑向密封力。

當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)油通過密封處的環(huán)隙流向機(jī)體內(nèi),反之則不能。密封環(huán)裝反不

但不能密封，反而往外泵油。密封環(huán)除了密封作用外，它還能在接觸處動(dòng)態(tài)積存機(jī)

油，起到冷卻與自潤(rùn)滑作用。常用的橡膠密封體有硅橡膠氟橡膠和密封性能更佳的

聚四氟乙烯(PTFE)徑向密封環(huán)。

6．多曲拐的布置

曲軸的形狀和各曲拐的相對(duì)位置取決于缸數(shù)、氣缸排列方式和發(fā)火次序。在安

排多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)火次序時(shí)，應(yīng)使連續(xù)作功的兩缸相距盡可能遠(yuǎn)，以減輕主軸承的

載荷，同時(shí)避免可能發(fā)生的進(jìn)氣重疊現(xiàn)象(即相鄰兩缸進(jìn)氣門同時(shí)開啟)以免影響充

氣；發(fā)火間隔應(yīng)力求均勻，在發(fā)動(dòng)機(jī)完成一個(gè)工作循環(huán)的曲軸轉(zhuǎn)角內(nèi)，每個(gè)氣缸應(yīng)

作功一次，而且各缸發(fā)火的間隔時(shí)間(以曲軸轉(zhuǎn)角表示，稱為發(fā)火間隔角)應(yīng)力求均

勻。對(duì)缸數(shù)為i的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)而言，發(fā)火間隔角為720o／i時(shí)，即曲軸每轉(zhuǎn)720o

／i時(shí)，就應(yīng)有一缸作功，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。

常用的多缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲拐布置和發(fā)火次序如下：

四沖程直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)火次序——發(fā)火間隔角應(yīng)為720o／4=180o。其曲拐布

置如圖2-53所示，四個(gè)曲拐布置在同一平面內(nèi)。發(fā)火次序有兩種可能的排列法，

即1—2—4—3或1—3--4—2，它們的工作循環(huán)如表2-1、2-2所示。

四沖程直列六缸發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)火次序——發(fā)火間隔角應(yīng)為720o／6=120o。這種曲拐

布置如圖2-54所示，六個(gè)曲拐分別布置在三個(gè)平面內(nèi)，各平面夾角為1200。曲拐

的具體布置有兩種方案，第一種發(fā)火次序是：1—5—3—6--2--4，這種方案應(yīng)用較

普遍，國(guó)產(chǎn)汽車的六缸發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火次序都用這種，其工作循環(huán)在表2-3列出，另

一種發(fā)火次序是：1--4--2--6—3—5。

四沖程V型八缸發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)火次序——缸數(shù)i=8，所以發(fā)火間隔角應(yīng)為720o／

8=90o。V型發(fā)動(dòng)機(jī)左右兩列中相對(duì)應(yīng)的一對(duì)連桿共用一個(gè)曲拐。，所以V型八缸機(jī)

只有四個(gè)曲拐，其布置可以與四缸機(jī)一樣，四個(gè)曲拐布置在同一平面內(nèi)，也可以布

置在兩互相錯(cuò)開90~的平面內(nèi)，如圖2-55所示，這樣可使發(fā)動(dòng)機(jī)得到更好的平衡性。

發(fā)火次序?yàn)?—8—4--3—6--5—7—2，其工作循環(huán)如表2-4所示。

2.4.2曲軸扭轉(zhuǎn)減振器

在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中，連桿作用在曲軸上的力呈周期性變化。這樣就會(huì)使質(zhì)量

較小的曲拐相對(duì)于質(zhì)量較大的飛輪有扭轉(zhuǎn)擺動(dòng)(曲拐轉(zhuǎn)速較飛輪轉(zhuǎn)速忽快忽慢)，這

就是曲軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。當(dāng)這種扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的自振率頻與連桿傳來的呈周期性變化的激

振頻率成整數(shù)倍關(guān)系時(shí)，曲軸便會(huì)產(chǎn)生共振。這種現(xiàn)象既損失發(fā)動(dòng)機(jī)的功率