2023年4月19日发(作者：霍曼门业)第二章 曲柄连杆机构
学习目标：
通过本章的学习，你应该能够解答如下几个问题：
1、曲柄连杆机构有哪些零件组成？其功用是什么？
2、汽油机的燃烧室有那几种？有何特点？
3、试述气缸体的三种形式及特点。
4、铝合金活塞预先做成椭圆形、锥形或阶梯形，为什么？
5、什么是矩形环的泵油作用？有什么危害？
6、什么是发动机的点火顺序？什么是发动机的作功间隔角？
7、曲轴扭转减振器起什么作用？
学习内容：
一、概述
二、机体组
三、活塞连杆组——活塞
四、活塞连杆组——活塞环
五、活塞连杆组——活塞销
六、活塞连杆组——连杆
七、曲轴飞轮组
第一节 概述
功用：曲柄连杆机构是内燃机实现工作循环，完成能量转换的传动机构，用来传递力和改变运
动方式。工作中，曲柄连杆机构在作功行程中把活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动，对外
输出动力，而在其他三个行程中，即进气、压缩、排气行程中又把曲轴的旋转运动转变成活塞
的往复直线运动。总的来说曲柄连杆机构是发动机借以产生并传递动力的机构。通过它把燃料
燃烧后发出的热能转变为机械能。
工作条件：发动机工作时，曲柄连杆机构直接与高温高压气体接触，曲轴的旋转速度又很高，
活塞往复运动的线速度相当大，同时与可燃混合气和燃烧废气接触，曲柄连杆机构还受到化学
腐蚀作用，并且润滑困难。可见，曲柄连杆机构的工作条件相当恶劣，它要承受高温、高压、
高速和化学腐蚀作用。
组成：曲柄连杆机构的主要零件可以分为三组，机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组。
机体是构成发动机的骨架，是发动机各机构和各系统的安装基础，其内、外安装着发动机
的所有主要零件和附件，承受各种载荷。因此，机体必须要有足够的强度和刚度。机体组主要
由气缸体、曲轴箱、气缸盖和气缸垫等零件组成。
1. 气缸体
水冷发动机的苹果平板如何分屏
气缸体和上曲轴箱常铸成一体，称为气缸体——
曲轴箱，也可称为气缸体。气缸体一般用灰铸铁铸成，气缸体上部
的圆柱形空腔称为气缸，下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲
轴运动的空间。在气缸体内部铸有许多加强筋，冷却水套和润滑油
道等。
气缸体应具有足够的强度和刚
度，根据气缸体与油底壳安装平面
的位置不同，通常把气缸体分为以
下三种形式。
(1) 一般式气缸体 其特点是油底壳安装平面和曲轴旋转中心在
同一高度。这种气缸体的优点是机体高度小，重量轻，结构紧凑，
便于加工，曲轴拆装方便；但其缺点是刚度和强度较差
(2) 龙门式气缸体 其特点是油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心。它的优点是强度和刚度都
好，能承受较大的机械负荷；但其缺点是工艺性较差，结构笨重，加工较困难。
(3) 隧道式气缸体 这种形式的气缸体曲轴的主轴承孔为整体式，采用滚动轴承，主轴承孔较大，
曲轴从气缸体后部装入。其优点是结构紧凑、刚度和强度好，但其缺点是加工精度要求高，工
艺性较差，曲轴拆装不方便。
为了能够使气缸内表面在高温下正常工作，必须对气缸和气缸盖进行适当地冷却。冷却方
法有两种，一种是水冷，另一种是风冷。水冷发动机的气缸周围和气缸盖中都加工有冷却水套，
并且气缸体和气缸盖冷却水套相通，冷却水在水套内不断循环，带走部分热量，对气缸和气缸
盖起冷却作用。
现代汽车上基本都采用水冷多缸发动机，对于多缸发动机，气缸的排列形式决定了发动机
外型尺寸和结构特点，对发动机机体的刚度和强度也有影响，并关系到汽车的总体布置。按照
气缸的排列方式不同，气缸体还可以分成单列式，V型和对置式三种。
(1) 直列式
发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布置的。单列式气缸体结构简单，加工容易，但发动
机长度和高度较大。一般六缸以下发动机多采用单列式。例如捷达轿车、富康轿车、红旗轿车
所使用的发动机均采用这种直列式气缸体。有的汽车为了降低发动机的高度，把发动机倾斜一
个角度。
(2) V型
气缸排成两列，左右两列气缸中心线的夹角＜180，称为V型发动机，V型发动机与直列发
动机相比，缩短了机体长度和高度，增加了气缸体的刚度，减轻了发动机的重量，但加大了发
动机的宽度，且形状较复杂，加工困难，一般用于8缸以上的发动机，6缸发动机也有采用这种
形式的气缸体。
(3) 对置式
气缸排成两列，左右两列气缸在同一水平面上，即左右两列气缸中心线的夹角 ＝180，
称为对置式。它的特点是高度小，总体布置方便，有利于风冷。这种气缸应用较少。
气缸直接镗在气缸体上叫做整体式气缸，整体式气缸强度和刚度都好，能承受较大的载荷，
这种气缸对材料要求高，成本高。如果将气缸制造成单独的圆筒
形零件(即气缸套)，然后再装到气缸体内。这样，气缸套采用耐
磨的优质材料制成，气缸体可用价格较低的一般材料制造，从而
降低了法国汤姆逊公司
制造成本。同时，气缸套可以从气缸体中取出，因而便于
修理和更换holiday
，并可大大延长气缸体的使用寿命。气缸套有干式气
缸套和湿式气缸套两种。
干式气缸套的特点是气缸套装入气缸体后，其外壁不直接与冷却
水接触，而和气缸体的壁面直接接触，壁厚较薄，一般为1～3mm。
它具有整体式气缸体的优点，强度和刚度都较好，但加工比较复杂，内、外表面都需要进行精
加工，拆装不方便，散热不良。
湿式气缸套的特点是气缸套装入气缸体后，其外壁直接与冷却水接触，气缸套仅在上、下
各有一圆环地带和气缸体接触，壁厚一般为5～9mm。它散热良好，冷却均匀，加工容易，通常
只需要精加工内表面，而与水接触的外表面不需要加工，拆装方便，但缺点是强度、刚度都不
如干式气缸套好，而且容易产生漏水现象。应该采取一些防漏措施。
2. 曲轴箱
气缸体下部用来安装曲轴的部位称为曲轴箱，曲轴箱分上曲轴箱和下曲轴箱。上曲轴箱与
气缸体铸成一体，下曲轴箱用来贮存润滑油，并封闭上曲轴箱，故又称为油底壳图。油底壳受
力很小，一般采用薄钢板冲压而成，其形状取决于发动机的总体布置和机油的容量。油底壳内
装有稳油挡板，以防止汽车颠动时油面波动过大。油底壳底部还装有放油螺塞，通常放油螺塞
上装有永久磁铁，以吸附润滑油中的金属屑，减少发动机的磨损。在上下曲轴箱接合面之间装
有衬垫，防止润滑油泄漏。
3. 气缸盖
气缸盖安装在气缸体的上面，从
上部密封气缸并构成燃烧室。它经常
与高温高压燃气相接触，因此承受很
大的热负荷和机械负荷。水冷发动机
的气缸盖内部制有冷却水套，缸盖下
端面的冷却水孔与缸体的冷却水孔
相通。利用循环水来冷却燃烧室等高
温部分。
缸盖上还装有进、排气门座，气门导管孔，用于安装进、排气门，还有进气通道和排气通
道等。汽油机的气缸盖上加工有安装火花塞的孔，而柴油机的气缸盖上加工有安装喷油器的孔。
顶置凸轮轴式发动机的气缸盖上还加工有凸轮轴轴承孔，用以安装凸轮轴。
气缸盖一般采用灰铸铁或合金铸铁铸成，铝合金的导热性好，有利于提高压缩比，所以近年
来铝合金气缸盖被采用得越来越多。
气缸盖是燃烧室的组成部分，燃烧室的形状对发动机的
工作影响很大，由于汽油机和柴油机的燃烧方式不同，其气
缸盖上组成燃烧室的部分差别较大。汽油机的燃烧室主要在
气缸盖上，而柴油机的燃烧室主要在活塞顶部的凹坑。这里
只介绍汽油机的燃烧室，而柴油机的燃烧室放在柴油供给系
里介绍。
汽油机燃烧室常见的三种形式
(1) 半球形燃烧室
半球形燃烧室结构紧凑，火花塞布置在燃烧室中央，火焰行程短，故燃烧速率高，散热少，热
效率高。这种燃烧室结构上也允许气门双行排列，进气口直径较大，故充气效率较高，虽然使
配气机构变得较复杂，但有利于排气净化，在轿车发动机上被广泛地应用。
(2) 楔形燃烧室
楔形燃烧室结构简单、紧凑，散热面积小，热损失也小，能保证混合气在压缩行程中形成良好
的涡流运动，有利于提高混合气的混合质量，进气阻力小，提高了充气效率。气门排成一列，
使配气机构简单，但火花塞置于楔形燃烧室高处，火焰传播距离长些，切诺基轿车发动机采用
这种形式的燃烧室。
(3) 盆形燃烧室
盆形燃烧室，气缸盖工艺性好，制造成本低，但因气门直径易受限制，进、排气效果要比半球
形燃烧室差。捷达轿车发动机、奥迪轿车发动机采用盆形燃烧室。
4. 气缸垫
气缸垫装在气缸盖和气缸体之间，其功用是保证气缸盖与气缸体接触面的密封，防止漏气，漏
水和漏油。
气缸垫的材料要有一定的弹性，能补偿结合面的不平度，
以确保密封，同时要有好的耐热性和耐压性，在高温高压
下不烧损、不变形。目前应用较多的是铜皮——棉结构的
气缸垫，由于铜皮——棉气缸垫翻边处有三层铜皮，压紧
时较之石棉不易变形。有的发动机还采用在石棉中心用编
织的纲丝网或有孔钢板为骨架，两面用石棉及橡胶粘结剂压成的气缸垫。
安装气缸垫时，首先要检查气缸垫的质量和完好程度，所有气缸垫上的孔要和气缸体上的孔对
齐。其次要严格按照说明书上的要求上好气缸盖螺栓。拧紧气缸盖螺栓时，必须由中央对称地
向四周扩展的顺序分2～3次进行，最后一次拧紧到规定的力矩。
小结
通过本节的学习，你应该能够解答如下几个问题：
1、曲柄连杆机构有哪些零件组成？其功用是什么？
2、汽油机的燃烧室有那几种？有何特点？
3、试述气缸体的三种形式及特点。
4、发动机镶入气缸套有优点？什么是干式气缸套？什么是湿式气缸套？采用湿式气缸套是如
何防止漏水？
5、气缸盖衬垫的功用有哪些？它应满足哪些要求？目前汽车上常用的有那几种型式？安装气
缸盖衬垫应注意什么？
活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆轴瓦等组成，如图。
活塞
功用：活塞的功用是承受气体压力，并通过活塞销传给连杆驱使曲轴
旋转，活塞顶部还是燃烧室的组成部分。 工作条件：活塞在高温、
高压、高速、润滑不良的条件下工作。活塞直接与高温气体接触，瞬
时温度可达2500K以上，因此，受热严重，而散热条件又很差，所以
活塞工作时温度很高，顶部高达600～700K，且温度分布很不均匀；
活塞顶部承受气体压力很大，特别是作功行程压力最大，汽油机高达
3～5MPa，柴油机高达6～9MPa，这就使得活塞产生冲击，并承受侧
压力的作用；活塞在气缸内以很高的速度(8～12m/s)往复运动，且速
度在不断地变化，这就产生了很大的惯性力，使活塞受到很大的附加载荷。活塞在这种恶劣的
条件下工作，会产生变形并加速磨损，还会产生附加载荷和热应力，同时受到燃气的化学腐蚀
作用。
要求：(1) 要有足够的刚度和强度，传力可靠；
(2) 导热性能好，要耐高压、耐高温、耐磨损；
(3) 质量小，重量轻，尽可能地减小往复惯性力。
铝合金材料基本上满足上面的要求，因此，活塞一般都采用高强度铝合金，但在一些低速柴油
机上采用高级铸铁或耐热钢。
构造：活塞可分为三部分，活塞顶部、活塞头部和活塞裙部。
1 活塞顶部
活塞顶部承受气体压力，它是燃烧室的组成部分，其形状、位置、
大小都和燃烧室的具体形式有关，都是为满足可燃混合气形成和
燃烧的要求，其顶部形状可分为四大类，平顶活塞、凸顶活塞、
凹顶活塞和成型顶活塞。
平顶活塞顶部
是一个平面，结
构简单，制造容
易，受热面积
小，顶部应力分
布较为均匀，一
般用在汽油机
上，柴油机很少
采用。
凸顶活塞顶部凸起呈球顶形，其顶部强度高，起导向作用，有利于改善换气过程，二行程汽油
机常采用凸顶活塞。
凹顶活塞顶部呈凹陷形，凹坑的形状和位置必须有利于可燃混合气的燃烧，有双涡流凹坑、球
形凹坑、U形凹坑等等。
2 活塞头部
活塞头部指第一道活塞环槽到活塞销孔以上部分。它有数道环槽，用以安装活塞环，起密封作
用，又称为防漏部。柴油机压缩比高，一般有四道环槽，上部三道安装气环，下部安装油环。
汽油机一般有三道环槽，其中有两道气环槽和一道油环槽，在油环槽底面上钻有许多径向小孔，
使被油环从气缸壁上刮下的机油经过这些小孔流回油底壳。第一道环槽工作条件最恶劣，一般
应离顶部较远些。
活塞顶部吸收的热量主要也是经过防漏部通过活塞环传给气缸壁，再由冷却水传出去。总之，
活塞头部的作用除了用来安装活塞环外，还有密封作用和传热作用，与活塞环一起密封气缸，
防止可燃混合气漏到曲轴箱内，同时还将(70～80)%的热量通过活塞环传给气缸壁。
3 活塞裙部
活塞裙部指从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，它包括装活塞销的销座孔。活塞裙部对活
塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受侧压力。裙部的长短取决于侧压力的大小和活塞直
径。所谓侧压力是指在压缩行程和作功行程中，作用在活塞顶部的气体压力的水平分力使活塞
压向气缸壁。压缩行程和作功行程气体的侧压力方向正好相反，由于燃烧压力大大高于压缩压
力，所以，作功行程中的侧压力也大大高于压缩行程中的侧压力。活塞裙部承受侧压力的两个
侧面称为推力面，它们处于与活塞销轴线相垂直的方向上。
结构特点：（1）预先做成椭圆形：
为了使裙部两侧承受气体压力并与气缸保持小而安全的间隙，要求活塞在工作时具有正确的圆
柱形。但是，由于活塞裙部的厚度很不均匀，活塞销座孔部分的金属厚，受热膨胀量大，沿活
塞销座轴线方向的变形量大于其他方向。另外，裙部承受气体侧压力的作用，导致沿活塞销轴
向变形量较垂直活塞销方向大。这样，如果活塞冷态时裙部为圆形，那么工作时活塞就会变成
一个椭圆，使活塞与气缸之间圆周间隙不相等，造成活塞在气缸内卡住，发动机就无法正常工
作。因此，在加工时预先把活塞裙部做成椭圆形状。椭圆的长轴方向与销座垂直，短轴方向沿
销座方向。这样活塞工作时趋近正圆。
（2）预先做成阶梯形、锥形：
活塞沿高度方向的温度很不均匀，活塞的温度是上部高、下部低，膨胀量也相应是上部大、
下部小。为了使工作时活塞上下直径趋于相等，即为圆柱形，就必须预先把活塞制成上小下大
的阶梯形、锥形。
（3）活塞群部开槽：
为了减小活塞裙部的受热量，通常在裙部开横向的隔热槽，为了补偿裙部受热后的变形量，
裙部开有纵向的膨胀槽。槽的形状有"T"形或""形槽。横槽一般开在最下一道环槽的下面，裙
部上边缘销座的两侧(也有开在油环槽之中的)，以减小头部热量向裙部传递，故称为隔热槽。
竖槽会使裙部具有一定的弹性，从而使活塞装配时与气缸间具有尽可能小的间隙，而在热态时
又具有补偿作用，不致造成活塞在气缸中卡死，故将竖槽称为膨胀槽。裙部开竖槽后，会使其
开槽的一侧刚度变小，在装配时应使其位于作功行程中承受侧压力较小的一侧。柴油机活塞受
力大，裙部一般不开槽。
（4）有些活塞为了减轻重量，在裙部开孔或把裙部不受侧压力的两边切去一部分，以减小惯性
力，减小销座附近的热变形量，形成拖板式活塞或短活塞，拖板式结构裙部弹性好，质量小，
活塞与气缸的配合间隙较小，适用于高速发动机。
（5）为了减小铝合金活塞裙部的热膨胀量，有些汽油机活塞在活塞裙部或销座内嵌入钢片。恒
范钢片式活塞的结构特点是，由于恒范钢为含镍33%～36%的低碳铁镍合金，其膨胀系数仅为铝
合金的1/10，而销座通过恒范钢片与裙部相连，牵制了裙部的热膨胀变形量。
（6）有的汽油机上，活塞销孔中心线是偏离活塞中心线平面的，向作功行程中受主侧压力的一
方偏移了1～2mm。这种结构可使活塞在从压缩行程到作功行程中较为柔和地从压向气缸的一面
过渡到压向气缸的另一面，以减小敲缸的声音。在安装时，这种活塞销偏置的方向不能装反，
否则换向敲击力会增大，使裙部受损。
活塞环是具有弹性的开口环，有气环和油环之分。
功用：气环是保证气缸与活塞间的密封
性，防止漏气，并且要把活塞顶部吸收的大
部分热量传给气缸壁，由冷却水带走。其中
密封作用是主要的，因为密封是传热的前提。
如果密封性不好，高温燃气将直接从气缸表
面流入曲轴箱。这样不但由于环面和气缸壁
面贴合不严而不能很好散热，而且由于外圆
表面吸收附加热量而导致活塞和气环烧坏；
油环起布油和刮油的作用，下行时刮除气缸
壁上多余的机油，上行时在气缸壁上铺涂一
层均匀的油膜。这样既可以防止机油窜入气
缸燃烧掉，又可以减少活塞、活塞环与气缸
壁的摩擦阻力，此外，油环还能起到封气的
辅助作用。
工作条件：活塞环在高温、高压、高速和润
滑极其困难的条件下工作，尤其是第一道环最为困难，长期以来，活塞环一直是发动机上使用
寿命最短的零件。活塞环工作时受到气缸中高温高压燃气的作用，温度很高(特别是第一道环温
度可高达600K)，活塞环在气缸内随活塞一起作高速运动，加上高温下机油可能变质，使环的润
滑条件变坏，难以保证良好的润滑，因而磨损严重。另外，由于气缸壁的锥度和椭圆度，活塞
环随活塞往复运动时，沿径向会产生一张一缩运动，使环受到交变应力而容易折断。因此，要
求活塞环弹性好，强度高、耐磨损。目前广泛采用的活塞环材料是合金铸铁(在优质灰铸铁中加
入少量铜、铬、钼等合金元素)，第一道环镀铬，其余环一般镀锡或磷化。
1 气环
气环开有切口，具有弹性，在自由状态下外径大于气缸直径，它与活塞一起装入气缸后，
外表面紧贴在气社团活动策划
缸壁上，形成第一密封面，被封闭的气体不能通过环周与气缸之间，便进入了
环与环槽的空隙，一方面把环压到环槽端面形成第二密封面，同时，作用在环背的气体压力又
大大加强了第一密封面的密封作用，气环密封效果一般与气环数量有关，汽油机一般采用2道
气环，柴油机一般多采用3道气环。
气环的断面形状很多，最常见的有矩形环、扭曲环、锥面环、梯形环和桶面优秀志愿者事迹
环。
① 矩形环
断面为矩形，其结构简单，制造方便，易于生产，应用最广。但是矩形环随活塞往复运动时，
会把气缸壁面上的机油不断送入气缸中。这种现象称为"气环的泵油作用" 。
活塞下行时，由于环与气缸壁的摩擦阻力及环的惯性，环被压靠在环槽的上端面上，气缸
壁面上的油被刮入下边隙和内边隙；活塞上行时，环又被压靠在环槽的下端面。结果第一道环
背隙里的机油就进入燃烧室，窜入燃烧室的机油，会在燃烧室内形成积炭，造成机油的消耗量
增加，另外上窜的机油也可能在环槽内形成积炭，使环在环槽内卡死而失去密封作用，划伤气
缸壁，甚至使环折断，可见泵油作用是很有害的，必须设法消除。为了消除或减少有害的泵油
作用，除了在气环的下面装有油环外，广泛采用了非矩形断面的扭曲环。
② 扭曲环是在矩形环的内圆上边缘或外圆下边缘切去一部分，使断面呈不对称形状，在环的内
圆部分切槽或倒角的称内切环，在环的外圆部分切槽或倒角的称外切环。装入气缸后，由于断
面不对称，产生不平衡力的作用，使活塞环发生扭曲变形。活塞上行时，扭曲环在残余油膜上
浮，可以减小摩擦，减小磨损。活塞下行时，则有刮油效果，避免机油烧掉。同时，由于扭曲
环在环槽中上、下跳动的行程缩短，可以减轻"泵油"的副作用。目前被广泛地应用于第2道活
塞环槽上，安装时必须注意断面形状和方向，内切口朝上，外切口朝下，不能装反。
③ 锥面环 断面呈锥形，外圆工作面上加工一个很小的锥面(0.5～1.5)，减小了环与气缸
壁的接触面，提高了表面接触压力，有利于磨合和密封。活塞下行时，便于刮油；活塞上行时，
由于锥面的"油楔"作用，能在油膜上"飘浮"过去，减小磨损，安装时，不能装反，否则会引起
机油上窜。
④ 梯形环 断面呈梯形，工作时，梯形环在压缩行程和作功行程随着活塞受侧压力的方向不同
而不断地改变位置，这样会把沉积在环槽中的积炭挤出去，避免了环被粘在环槽中而折断。可
以延长环的使用寿命。但是主要缺点是加工困难，精度要求高。
⑤ 桶面环 桶面环的外圆为凸圆弧形，是近年来兴起的一种新型结构。当桶面环上下运动时。
均能与气缸壁形成楔形空间，使机油容易进入摩擦面，减小磨损。由于它与气缸呈圆弧接触，
故对气缸表面的适应性和对活塞偏摆的适应性均较好，有利于密封，但凸圆弧表面加工较困难。
2 油环 油环有普通油环和组合油环两种。
① 普通油环 普通油环又叫整体式油环。环的外圆柱面中
间加工有凹槽，槽中钻有小孔或开切槽，当活塞向下运动时，
将缸壁上多余的机油刮下，通过小孔或切槽流回曲轴箱；当活
塞上行时，刮下的机油仍通过回油孔流回曲轴箱。有些普通环
还在其外侧上边制有倒角，使环在随活塞上行时形成油楔，可
起均布润滑油的作用，下行刮油能力强，减少了润滑油的上窜
② 组合式油环 组合环由上下两片侧轨环与中间的扩胀器组
成，侧轨环用镀铬钢片制成，扩胀器的周边比气缸内圆周略大一些，可装侧轨环紧紧压向气缸
壁。这种油环的接触压力高，对气缸壁面适应性好，而且回油通路大，重量小，刮油效果明显。
图2-24右侧所示的组合环由三个刮油钢片和两个弹性衬环组成，它具有上述组合环的优点。近
年来汽车发动机上越来越多地采用了组合式油环。它的缺点主要是制造成本高。
活塞销
活塞销的功用是连接活塞和连杆小头，并把活塞承受的气体压力传给连杆。
活塞销在高温下周期地承受很大的冲击载荷，其本身又作摆转运动，而且处于润滑条件很差的
情况下工作，因此，要求活塞销具有足够的强度和刚度，表面韧性好，耐磨性好，重量轻。所
以活塞销一般都做成空心圆柱体，采用低碳钢和低碳合金钢制成，外表面经渗碳淬火处理以提
高硬度，精加工后进行磨光，有较高的尺寸精度和表面光洁度。
活塞销的内孔有三种形状：a 圆柱形；b 两段截锥与一段圆柱组合；c两段截锥形。
圆柱形孔结构简单，加工容易，但从受力角度分析，中间部分应力最大，两端较小，所以这种
结构质量较大，往复惯性力大；为了减小质量，减小往复惯性力，活塞销做成两段截锥形孔，
接近等强度梁，但孔的加工较复杂；组合形孔的结构介于二者之间。
活塞销与活塞销座孔及连杆小头衬套孔的连接配合有两种方式："全浮式"安装和"半浮式"
安装。
"全浮式"安装，当发动机工作时，活塞销、连杆小头和活塞销座都
有相对运动，这样，活塞销能在连杆衬套和活塞销座中自由摆动，
使磨损均匀。为了防止全浮式活塞销轴向窜动刮伤气缸壁，在活塞
销两端装有档圈，进行轴向定位。由于活塞是铝活塞，而活塞销采
用钢材料，铝比钢热膨胀量大。为了保证高温工作时活塞销与活塞
销座孔为过渡配合。装配时，先把铝活塞加热到一定程度，然后再
把活塞销装入，这种安装方式应用较广泛。
"半浮式"安装的特点是活塞中部与连杆小头采用紧固螺栓连接，活塞销只能在两端销座内作自
由摆动，而和连杆小头没有相对运动。活塞销不会作轴向窜动，不需要锁片。小轿车上应用较
多。
连杆的功用是连接活塞与曲轴。连杆小头通过活塞销与活塞相连，连杆大头与曲轴的连杆轴
颈相连。并把活塞承受的气体压力传给曲轴，使活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动。
连杆工作时，承受活塞顶部气体压力和惯性力的作用，而这些
力的大小和方向都是周期性变化的。因此，连杆受到的是压缩、拉
伸和弯曲等交变载荷。这就要求连杆强度高，刚度大，重量轻。连
杆一韩语输入
般都采用中碳钢或合金钢经模锻或辊锻而成，然后经机加工和
热处理，连杆分为三个部分：即连杆小头1，连杆杆身2和连杆大
头3(包括连杆盖)。连杆小头与活塞销相连。
对全浮式活塞销，由于工作时小头孔与活塞销之间有相对运
动，所以常常在连杆小头孔中新学期的打算作文
压入减磨的青铜衬套。为了润滑活塞
销与衬套，在小头和衬套上铣有油槽或钻有油孔以收集发动机运转
时飞溅上来的润滑油并用以润滑。有的发动机连杆小头采用压力润
滑，在连杆杆身内钻有纵向的压力油通道。采用半浮式活塞销是与连杆小头紧配合的，所以小
头孔内不需要衬套，也不需要润滑。
连杆杆身通常做成"I"字形断面，抗弯强度好，重量轻，大圆弧过渡，且上小下大，采用压
力法润滑的连杆，杆身中部都制有连通大、小头的油道。
连杆大头与曲轴的连杆轴颈相连，大头有整体式和分开式两种。一般都采用分开式，分开
式又分为平分和斜分两种。
平分——分面与连杆杆身轴线垂直，汽油机多采用这种连杆。因为，一般汽油机连杆大头
的横向尺寸都小于气缸直径，可以方便地通过气缸进行拆装，故常采用平切口连杆。
斜分——分面与连杆杆身轴线成30～60夹角。柴油机多采用这种连杆。因为，柴油机压
缩比大，受力较大，曲轴的连杆轴颈较粗，相应的连杆大头尺寸往往超过了气缸直径，为了使
连杆大头能通过气缸，便于拆装，一般都采用斜切口，最常见的
是45夹角.
把连杆大头分开可取下的部分叫连杆盖，连杆与连杆盖配对加
工，加工后，在它们同一侧打上配对记号，安装时不得互相调换
或变更方向。为此，在结构上采取了定位措施。平切口连杆盖与
连杆的定位多采用连杆螺栓定位，利用连杆螺栓中部精加工的圆
柱凸台或光圆柱部分与经过精加工的螺栓孔来保证的。斜切口连
杆常用的定位方法有锯齿定位、圆销定位、套筒定位和止口定位。
连杆盖和连杆大头清唱好听的歌
用连杆螺栓连在一起，连杆螺栓在工作中承受很大的冲击力，若折断或松脱，
将造成严重事故。为此，连杆螺栓都采用优质合金钢，并精加工和热处理特制而成。安装连杆
盖拧紧连杆螺栓螺母时，要用扭力板手分2～3次交替均匀地拧紧到规定的扭矩，拧紧后还应可
靠的锁紧。连杆螺栓损坏后绝不能用其它螺栓来代替。
连杆轴瓦——为了减小摩擦阻力和曲轴连杆轴颈的磨损，连杆大头孔内装有瓦片式滑动轴承，
简称连杆轴瓦。轴瓦分上、下两个半片，目前多采用薄壁钢背轴瓦，在其内表面浇铸有耐磨合
金层。耐磨合金层具有质软，容易保持油膜，磨合性好，摩擦阻力小，不易磨损等特点。耐磨
合金常采用的有巴氏合金，铜铝合金，高锡铝合金。连杆轴瓦的背面有很高的光洁度。半个轴
瓦在自由状态下不是半圆形，当它们装入连杆大头孔内时，又有过盈，故能均匀地紧贴在大头
孔壁上，具有很好的承受载荷和导热的能力，并可以提高工作可靠性和延长使用寿命。
连杆轴瓦上制有定位凸键，供安装时嵌入连杆大头和连杆盖的定位槽中，以防轴瓦前后移动或
转动，有的轴瓦上还制有油孔，安装时应与连杆上相应的油孔对齐。
V型发动机左右两侧对应两个气缸的连杆是装在曲轴的一个连杆轴颈上的，称为叉形连杆。
小结
通过本节的学习，你应该能够解答如下几个问题：
1、铝合金活塞预先做成椭圆形、锥形或阶梯形，为什么？
2、扭曲环装入气缸中为什么会产生扭曲效果？它有何优点？装配时应注意什么？
3、连杆的功用是什么？它有几种结构形式?有何安装标记？
4、活塞环功用是什么？
5、简述气环的密封原理。
6、什么是矩形环的泵油作用？有什么危害？
曲轴飞轮组主要由曲轴、飞轮和一些附件组成。
1. 曲轴
曲轴是发动机最重要的机件之一。它与连杆配合将作用
在活塞上的气体压力变为旋转的动力，传给底盘的传动机构。
同时，驱动配气机构和其它辅助装置，如风扇、水泵、发电机等。
工作时，曲轴承受气体压力，惯性力及惯性力矩的作用，受力大而且受力复杂，并且承受交
变负荷的冲击作用。同时，曲轴又是高速旋转件，因此，要求曲轴具有足够的刚度和强度，具
有良好的承受冲击载荷的能力，耐磨损且润滑良好。
曲轴一般用中碳钢或中碳合金钢模锻而成。为提高耐磨性和耐疲
劳强度，轴颈表面经高频淬火或氮化处理，并经精磨加工，以达
到较高的表面硬度和表面粗糙度的要求。
曲轴一般由主轴颈，连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端等组
成。一个主轴颈、一个连杆轴颈和一个曲柄组成了一个曲拐，曲
轴的曲拐数目等于气缸数(直列式发动机)；V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。
主轴颈是曲轴的支承部分，通过主轴承支承在曲轴箱的主轴承座中。主轴承的数目不仅与发动
机气缸数目有关，还取决于曲轴的支承方式。曲轴的支承方式一般有两种，一种是全支承曲轴，
另一种是非全支承曲轴。
全支承曲轴：曲轴的主轴颈数比气缸数目多一个，即每一个连杆轴颈两边都有一个主轴颈。
如六缸发动机全支承曲轴有七个主轴颈。四缸发动机全支承曲轴有五个主轴颈。这种支承，曲
轴的强度和刚度都比较好，并且减轻了主轴承载荷，减小了磨损。柴油机和大部分汽油机多采
用这种形式。
非全支承曲轴：曲轴的主轴颈数比气缸数目少或与气缸数目相
等。这种支承方式叫非全支承曲电饭锅煮绿豆汤
轴，虽然这种支承的主轴承载荷
较大，但缩短了曲轴的总长度，使发动机的总体长度有所减小。
有些汽油机，承受载荷较小可以采用这种曲轴型式。
曲轴的连杆轴颈是曲轴与连杆的连接部分，通过曲柄与主轴颈相
连，在连接处用圆弧过渡，以减少应力集中。直列发动机的连杆
轴颈数目和气缸数相等。V型发动机的连杆轴颈数等于气缸数的
一半。
曲柄是主轴颈和连杆轴颈的连接部分，断面为椭圆形，为了平衡惯性力，曲柄处铸有(或紧固有)
平衡重块。平衡重块用来平衡发动机不平衡的离心力矩，有时还用来平衡一部分往复惯性力，
从而使曲轴旋转平稳。
曲轴前端装有正时齿轮，驱动风扇和水泵的皮带轮以及起动爪等。为了防止机油沿曲轴轴颈外
漏，在曲轴前端装有一个甩油盘，在齿轮室盖上装有油封。曲轴的后端用来安装飞轮，在后轴
颈与飞轮凸缘之间制成档油凸缘与回油螺纹，以阻止机油向后窜漏。
曲轴的形状和曲拐相对位置(即曲拐的布置)取决于气缸数、气缸排列和发动机的发火顺序。安
排多缸发动机的发火顺序应注意使连续作功的两缸相距尽可能远，以减轻主轴承的载荷，同时
避免可能发生的进气重叠现象。作功间隔应力求均匀，也就是说发动机在完成一个工作循环的
曲轴转角内，每个气缸都应发火作功一次，而且各缸发火的间隔时间以曲轴转角表示，称为发
火间隔角。四行程发动机完成一个工作循环曲轴转两圈，其转角为720，在曲轴转角720内
发动机的每个气缸应该点火作功一次。且点火间隔角是均匀的，因此四行程发动机的点火间隔
角为720/i，(i为气缸数目)，即曲轴每转720/i，就应有一缸作功，以保证发动机运转平
稳。
(1) 四缸四行程发动机的发火顺序和曲拐布置：
四缸四行程发动机的发火间隔角为720/4＝180，曲轴每转半圈(180)作功一次平凡的美
，四个缸的
作功行程是交替进行的，并在720内完成，因此，可使曲轴获得均匀的转速，工作平稳柔和。
对于每一个气缸来说，其工作过程和单缸机的工作过程完全相同，只不过是要求它按照一定的
顺序工作，即为发动机的工作顺序，也叫作发动机的发火顺序。可见，多缸发动机的工作顺序(发
火顺序)就是各缸完成同名行程的次序。四缸发动机四个曲拐布置在同一平面内。1，4缸在上，
2，3缸在下，互相错开180，其发火顺序的排列只有两种可能，即为1-3-4-2或为1-2-4-3，
两种工作顺序的发动机工作循环表分别见表2-1和表2-2。
四行程直列六缸发动机发火间隔角为 720/6=120，六个曲拐分别布置在三个平面内，
一种发火顺序是1-5-3-6-2-4，国产汽车的六缸直列发动机都用这种，其工作循环表见表2-3。
另一种发火顺序是1-4-2-6-3-5。
（3） 四行程V型八缸发动机的发火顺序，四行程V型八缸发动机的发火间隔角为
720/8=90，V型发动机左右两列中对应的一对连杆共用一个曲拐，所以V型八缸发动机只有
四个曲拐。曲拐布置可以与四缸发动机相同，四个曲拐布置在同一平面内，也可以布置在两个
互相错开90的平面内，使发动机得到更好地平衡。发火顺序为1-8-4-3-6-5-7-2。其工作循
环表见表2-4。
2. 飞轮
飞轮的主要功用是用来贮存作功行程的能量，用于克服进气、压缩和排气行程的阻力和其它阻
力，使曲轴能均匀地旋转。飞轮外缘压有的齿圈与起动电机的驱动齿轮啮合，供起动发动机用；
汽车离合器也装在飞轮上，利用飞轮后端面作为驱动件的摩擦面，用来对外传递动力。
飞轮是高速旋转件，因此，要进行精确地平衡校准，平衡性能要好，达到静平衡和动平衡。飞
轮是一个很重的铸铁圆盘，用螺栓固定在曲轴后端的接盘上，具有很大的转动惯量。飞轮轮缘
上镶有齿圈，齿圈与飞轮紧配合，有一定的过盈量。
在飞轮轮缘上作有记号(刻线或销孔)供找压缩上止点用(四缸发动机为1缸或4缸压缩上止
点；六缸发动机为1缸或6缸压缩上止点)。当飞轮上的记号与外壳上的记号对正时，正好是压
缩上止点。奥迪100飞轮上有－"0"标记。
飞轮与曲轴在制造时一起进行过动平衡实验，在拆装时为了不破坏它们之间的平衡关系，
飞轮与曲轴之间应有严格不变的相对位置。通常用定位销和不对称布置的螺栓来定位。
3. 曲轴扭转减振器
曲轴是一种扭转弹性系统，其本身具有一定的自振频率。在发动机工作过程中，经连杆传
给连杆轴颈的作用力的大小和方向都是周期性变化的，所以曲轴各个曲拐的旋转速度也是忽快
忽慢呈周期性变化。安装在曲轴后端的飞轮转动惯量最大，可以认为是匀速旋转，由此造成曲
轴各曲拐的转动比飞轮时快时慢，这种现象称之为曲轴的扭转振动。当振动强烈时甚至会扭断
曲轴。扭转减振器的功用就是吸收曲轴扭转振动的能量，消减扭转振动，避免发生强烈的共振
及其引起的严重恶果。一般低速发动机不易达到临界转速。但曲轴刚度小、旋转质量大、缸数
多及转速高的发动机，由于自振频率低，强迫振动频率高，容易达到临界转速而发生强烈的共
振。因而加装扭转减振器就很有必要。
小结
通过本节的学习，你应该能够解答如下几个问题：
1、什么是发动机的点火顺序？什么是发动机的作功间隔角？
2、曲轴扭转减振器起什么作用？
3、曲轴前后端的防漏措施有哪些？
4、曲轴上的平衡重有什么作用？为什么有的曲轴上没有平衡重？
