汽车技术构造教程——机体组

曲柄连杆机构机体组来自曲柄连杆机构的受力分析
当内燃机工作时，在曲柄连杆机构中作用着以下诸 力：
(1)气缸中气体压力； (2)运动件质量的惯性力； (3)外界负荷对内燃机的阻力； (4)相对运动件表面的摩擦力等。 以上各力中摩擦力比其他力小得多，故在进行受力
分析时一般不予考虑。
曲柄连杆机构的受力分析
气体作用力 Fp
结构 ：安装喷油器，进，排气门，以及进，排气门驱动 机构。内部布置有进，排气道，冷却水腔，螺栓孔道。
工作条件 ：高温高压燃气作用 ；螺栓预紧力作用，压缩 应力，弯曲应力和热应力。
要求 ：有足够的强度和刚度 ；保证结合面的良好密封 。 材料 ：
铸铝：导热性好，重量轻，铸造工艺性好；热膨胀系数大， 容易变形，价格高，用于小型高速机。
气缸的结构形式
气缸的结构形式有三种，无气缸套式、干 气缸套式和湿气缸套式：
1、不镶嵌任何气缸套的缸体，在缸体上直接加工 出气缸（耐磨铸铁，多孔镀铬）
2、缸体的气缸套座孔内压入或装入干式气缸套， 缸套不直接和冷却水接触。
3、气缸套外表面直接和冷却液接触
气缸盖
功用：封闭气缸，与活塞和气缸套一起组成燃烧室，气缸 盖为最复杂的零件之一。
铸铁：抗高温性好，铸造工艺好，价格低。 铸钢：抗拉强度高，韧性好，高温强度好，不容易产生疲劳
裂纹，工艺性差。
气缸盖的结构
单体式气缸盖 ：每缸一盖 整体式气缸盖 分块式汽缸盖 双层底结构的汽缸盖 （解决机械负荷与热负荷的
矛盾。 ）
加一中隔板，厚度较大，增加刚性。 底板可以减薄，减小温差，热应力减小。 保证铸造质量的前提下，底板与中隔板距离要尽量
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（3）油底壳的结构
油底壳
归纳总结
1．机体组零件的构造及工作原理。 2．机体组零件进行拆装与检修。
布置作业
1、书面作业完成习题册的内容。 2、预习活发动机各个机构和系统的装配基体， 并由它来保持发动 机各运动件相互之间的准确位置关系。 （2）气缸体的材料 气缸体一般用高强度灰铸铁或铝合金铸造， 在现代轿车发动机上 越来越多地采用铝合金气缸体。
（3）气缸体的构造
1）发动机气缸的排列方式基本上有三种: 直列式、V 列式和水平对 置式。
各气缸排成一直列的称为直列式气缸，其特点是气缸体的宽度小， 而高度和长度大， 一般只用于六缸以下的发动机。
两列气缸排列成V 形的称为V 列式气缸，其特点是气缸体宽度大， 而长度和高度小，但气缸体的刚度大，质量和外形尺寸较小。
两列气缸水平相对排列的称为对置式气缸，其特点是重心低， 而且水平对置式发动机的平衡性好， 气缸体由左、右两个机体用螺 栓紧固在一起。
机体组
教学目标
1．掌握机体组零件的构造及工作原理。 2．能够对机体组零件进行拆装与检修。
教学重难点
学习重点 掌握机体组零件的构造及工作原理 学习难点 能够对机体组零件进行拆装与检修
一、机体组的构造
1．气缸盖罩
2．气缸盖
（1） 气缸盖的功用 用来封闭气缸的上部, 并与活塞顶部和气缸壁共同构成燃 烧室。 （2）气缸盖的材料 一般采用优质灰铸铁、合金铸铁或铝合金铸造。 （3）气缸盖的结构 汽车发动机气缸盖的结构形式有两种: 整体式和分开式。
2）发动机气缸的结构形式有三种: 无气缸套式、干气缸套式和湿 气缸套式。
无气缸套式气缸体
有气缸套式气缸体 a)干气缸套式 b)湿气缸套式
3）发动机曲轴箱的结构形式有三种: 一般式、龙门式和隧道式。

（2）功用: 起封闭及防尘作用。 （3）材料:一般为薄钢板冲压 而成。
四、气缸垫
1、气缸垫
（1）位置：机体顶面与气缸盖底面之间的密封件。 （2）作用：是保持气缸密封不漏气，保持由机体流向气缸盖的冷 却液和机油不泄漏其实物。
注：发动机大修时须更换气缸垫。 一定不可以装反。
四、气缸垫
（3）分类： 金属—石棉衬垫、 金属—复合材料衬垫 全金属衬垫等多种。
金属－复合材料
金属－石棉衬垫 全金属
五、油底壳
1、油底壳
油底壳是曲轴箱下半部，称为下曲轴箱
（1）作用：防止杂质进入，并收集和储存润
滑油，散去部分热量，防止润滑油氧化。
（2）材料：由薄钢板冲压而成，内部装有稳
油挡板，避免颠簸时造成震荡激溅。
（3）放油螺丝：有磁吸力，去除铁屑。
不可弄丢垫片。
稳油挡板 放油螺丝
1、机体组有哪些部件组成？ 2、各部件都有什么作用？
课后作业
轴承座
汽缸 机滤座孔
二、气缸体
1、种类
一般式
油底壳安装平面 和曲轴旋转中心
在同一高度。
龙门式 油底壳安装平 面低于曲轴的
旋转中心。
隧道式 汽缸体上曲轴 的主轴承孔为
整体式。
二、气缸体
2、气缸套结构型式
气缸套有整体式气缸套、湿式气缸套、干式气缸套气缸套等。 整体式气缸套与缸体整体连铸一次成型，散热性能好，被现代轿
二、气缸体
水冷发动机汽缸体和 上曲轴箱铸成一体，称为 汽缸体曲轴箱，也可称为 汽缸体。
汽缸体曲轴 箱（也称为
汽缸体）
汽缸体 上曲轴箱
作用：是发动机各机构和系统的装配基体
二、气缸体
汽缸体上部设有 汽缸和水道，下部设 有安装曲轴的轴承座， 也就是下曲轴箱，在 汽缸体侧面还设有安 装辅助装置的座孔。

0.05~0.15mm
密封： 上部：缸套顶面高出缸体 0.05mm～0.15mm，当气缸 盖螺栓拧紧后，缸套与缸体 凸台接合处、缸套与缸垫接 合处，承受较大的压紧力。
车辆工程教研室
第二章
机体组及曲柄连杆机构
下部：1～3个耐热耐油的橡胶密封圈
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第二章

机体组及曲柄连杆机构
二 气缸盖与气缸衬垫 ⒈ 气缸盖
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第二章
机体组及曲柄连杆机构
（4）偏臵销座 1、定义：活塞销座朝向承受作功侧压力的一面（图示左侧） 偏移1mm～2mm。 2、作用：减轻活塞换向时对气缸壁的敲击。
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第二章
机体组及曲柄连杆机构
3、原理：因销座偏臵，在接近 上止点时，作用在活塞销座轴 线以右的气体压力大于左边， 使活塞倾斜，裙部下端提前换 向。而活塞在越过上止点，侧 压力反向时，活塞才以左下端 接触处为支点，顶部向左转（ 不是平移），完成换向。可见 偏臵销座使活塞换向分成了两 步，第一步是在气体压力较小 时进行，且裙部弹性好，有缓 冲作用；第二步虽气体压力大 ，但它是个渐变过程。为此， 两步过渡使换向冲击力大为减 弱。 车辆工程教研室
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第二章 机体组及曲柄连杆机构 五 作用在曲柄连杆机构和机体的各有关 零件上的力有：
P
气体作用力，运动质量 往复惯性力和离心力，摩 擦力。

F
Pj
PC
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第二章
机体组及曲柄连杆机构
1、 气压力：气压力P的集中力PP分解为侧 压力NP和SP， SP分解为RP和TP，RP使曲轴 主轴颈处受压，TP为周向产生转矩的力。 (1)作功行程：侧压力 NP向左，活塞的左侧 面压向气缸壁，左侧 磨损严重

3、气缸体磨损检测要求
1）气缸直径每100mm要求；圆度偏差≤0.05～0.065mm,圆柱度偏差 ≤0.175～0.25mm。 2）气缸直径磨损≤0.20mm（以最大直径为准）。修理尺寸确定：除标 准外，一般四级修理尺寸，以0.25mm为一级（每级加大0.25，即二级为 0.50、三级为0.75,四为为1.00）。同一缸体的各个气缸均为同一级修理 尺寸，以最大直径为准。 3）在同一横截面内取值，圆度偏差为（最大直径—最小直径）/2 4）在气缸壁任意一处取值，圆柱度偏差为（最大直径—最小直径）/2 注：对汽油机，气缸直径的圆度偏差≤0.05mm，圆柱度误差≤0.20mm； 对柴油机气直径的圆度偏差≤0.175mm，圆柱度误差≤0.25mm。 例 纵横
气缸壁位置，而该位置以上几乎无磨损，形成明显的
“缸肩”。
2）气缸沿圆周方向的磨损形成不规则的椭圆形，其
最大的磨损部位主要是主推力方向的一面。
2、气缸的检测：气缸的磨损程度一般用圆度和圆柱度 表示，也有以标准尺寸和最大尺寸的差值来衡量。 1） 圆度误差：指同一截面上磨损的不均匀性，用同 一截面上不同方向测得的最大直径与最小直径的差值 之半作为圆度误差。 2）圆柱度误差：指沿气缸轴线的方向截面上磨损的 不均匀性，用被测气缸表面任意方向所测得的最大直 径与最小直径差值之半作为圆柱度误差。 注：在测量时，测量部位的选择很重要，在气缸体上 部距气缸上平面10mm处，气缸中部和气缸下部距缸套 下口10mm处的三个截面，按纵向和横向两个方向分别 测量 气缸直径。
3）修复后对燃烧室容积的影响 减少容积不得 小于标准的5%同台发动机各缸不大于平均值 4%。
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实训： 气缸盖、气缸体变形检查 （数据仅供参考） 检查气缸体上平面，将钢板尺放在工作平面上，用塞尺配合 在6个位置上测量最大的间隙，要求：不平度每50X50mm2 范围内≤0. 05 mm，纵向≤0. 20mm，横向≤0. 05mm。 气缸盖平面度要求：全长上应不大于0.1mm，在100mm长 度上应不大于0.03mm。

F Pj
第二密封面
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汽车构造
2.2 气环的断面形状
a)矩形环；b)锥形环；c)内切口扭曲环； d)外切口扭曲环；e)梯形环；f )桶形环
.
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汽车构造
2.3 矩形环的泵油作用
.
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汽车构造
2.4 油环 1 槽孔式油环
.
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汽车构造
2 组合式
1-钢片；2-衬簧；3-径向衬簧；4-轴向衬簧；5-活塞
.
28
汽车构造
3、气缸垫的维修 气缸垫常见损伤是烧蚀。部位一般在水道孔、油道孔与
气缸孔之间，导致油、水、气相互渗透，致使发动机不能 正常工作。气缸垫损坏后只能更换。 4、气缸垫的安装
气缸垫安装时，应注意将卷边朝向易修整的接触面或硬 平面。如气缸盖和气缸体同为铸铁时，卷边应朝向气缸盖 （易修整）；当气缸盖为铝合金，气缸体为铸铁时，卷边 应朝向气缸体（硬平面）。换用新的气缸垫时，有标记 （“OPEN”、“TOP”——顶部的意思）的一面朝向气 缸盖，如所示。
A、根据气缸直径的尺寸，选择合适的接杆，装入量缸 表的下端，并使伸缩杆有1～2mm的压缩量。
B、将量缸表的测杆伸入到气缸中的相应部位，微微摆 动表杆，使测杆与气缸中心线垂直，量缸表指示的最小读 数即为正确的气缸直径。用量缸表在上部A向测量，旋转 表盘使“0”刻度对准大表针，然后将测杆在此截面上旋转 90°，此时表针所指刻度与“0”位刻度之差的1/2即为该 截面的圆度误差。
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汽车构造
3）气缸磨损的检验 在进行测量时，测
量部位的选择很重要， 气缸的测量位置如图 所示，在气缸体上部 距气缸上平面10mm 处，气缸中部和气缸 下部距缸套下口 10mm处的三个截面， 按A、B两个方向分别 测量气缸的直径。

机体组---气缸垫
机体组---气缸垫
机体组---气缸垫
气缸垫
1、作用：气缸垫用来保证气缸体与气缸盖结合面间的密封，防止
漏气、漏水、漏油等。
2、目前应用较多的有以下几种气缸垫
（1）金属——石棉气缸垫。石棉中间夹有金属丝或金属屑，且外覆铜
皮或钢皮，在缸口、水孔和油道口周围采用卷边加固，以防被高温燃气 烧坏。这种气缸垫有很好的弹性和耐热性，能重复使用，但强度较差。
4、损伤：破裂、变型、 漏油以及放油螺栓滑扣等
• 谢谢！ຫໍສະໝຸດ 气缸盖的作用：是封闭气缸上部，并与活
桑塔纳轿车发动机气缸盖
气缸盖的构造
（1）气缸盖的结构形式
式。 整体式气缸盖是指多缸发动机的多个气缸共用一个缸 盖。整体式缸盖结构紧凑，零件数少，可缩短气缸中心距 和发动机总长度，制造成本低。当气缸数不超过6个，气缸 直径小于105mm时，均采用整体式气缸盖。 分开式气缸盖是指一个、两个或三个气缸共用一个缸 盖。这种结构刚度较高，变形小，易于实现对高温高压燃 气的有效密封，同时易于实现发动机产品的系列化。但气 缸盖零件数增多会使气缸中心距增大，一般用在缸径较大 的发动机上。
作用：气缸体是发动机各个机构和系统的装配基
气缸体的构造
（1）气缸体的结构型式 气缸体有三种结构型式，即平底式、龙门式和隧道式， 如下图所示。
气缸体的构造
（2）气缸的排列方式 发动机气缸排列方式基本上有三种：直列式、V型和对 置式、W型如下图所示。
W 型
（3）气缸的冷却方式：水冷式、风冷式
气缸体的材料应用：灰铸铁、球墨铸铁、合金铸铁等。 气缸体的主体损伤及检测：主要表现为缸体的 上平面变型、外壳破裂等。 其故障现象及检测、维修方法可参考“气缸盖” 篇，基本相同。

机体组
主要内容
机体（※） 气缸盖（※）
发动机支承（了解） 机体组的功用
发动机的支架 各机构与系统装配
机体 在气缸盖密封下形
成燃烧室 机体与气缸盖内水
套—冷却系统 机体与气缸盖内油
道—润滑系统
本章课程任务
气缸体的结构形式及特点：3种 气缸的排列方式及特点： 3种 气缸的结构形式（气缸套）：3种 气缸盖的结构型式：3种 汽油机燃烧室及特点：3种 柴油机燃烧室及特点：2类4种
铝合金缸体
气缸表面多孔镀铬，提 高耐磨性
（2）干气缸套式机体
特点
与缸体紧配合 不与冷却水接触 合金铸铁离心铸造：2~3mm 精密拉伸钢制缸套：
1.0~1.5mm
优点
机体刚度大 气缸中心距小 质量轻 加工工艺简单
缺点
传热较差 温度不均易变形
干气缸套式机体
（3）湿气缸套式机体
（4）气缸W型式
➢大众W12
➢由两个夹角为 15°的VR6发动机， 以72°的夹角组成
➢它拥有5.6升的 排量
4. 气缸的结构形式（※）
无气缸套 有气缸套
干式气缸套 湿式气缸套
（1）无气缸套式机体
优点：
缩短气缸中心距，减小 机体尺寸质量
机体刚度大、工艺性好
缺点：
耐磨合金铸铁 成本高
只覆盖一个气缸 缸体较大发动机常采用
块状式
能覆盖部分气缸（两个以上） 缸体较大发动机常采用
➢保时捷911 GT3
气缸对置式
➢厂商指导价：165万 ➢长/宽/高： 4435/1770/1275(mm) ➢油耗：13.6(L/100km) ➢排量：3.6(L) ➢发动机型式：水平对置6缸 ➢最大功率：280/7400 ➢最大扭矩：385/5000 ➢压缩比：11.7:1 ➢缸径：100 (mm) ➢冲程：76.4 (mm)

主要内容：
♦ 气缸体与气缸盖变形的检修 ♦ 气缸体与气缸盖裂纹的检修 ♦ 气缸的磨损与修理
气缸体与气缸盖的主要耗损：
◆气缸体上下平面的翘曲变形； ◆气缸体和气缸盖裂纹； ◆气缸的磨损。
1、气缸体与气缸盖翘曲变形的检修
（1）平面度检验：
1-直尺；2-塞尺；3-气缸盖。
1、气缸体与气缸盖翘曲变形的检修
◆V形： V型发动机气缸排成两列，左右两列气
缸中心线的夹角γ＜ 180o，这种形式的气 缸体一般用于六缸以上的发动机。
（2）气缸的排列型式
◆W形： 看上去与V型结构很相
似，但与V型结构相比，每 一侧的活塞数增加了一倍。
这种发动机结构非常紧 凑，较小的尺寸却有较大的 动力。
（2）气缸的排列型式
◆斜置式： 它很像直列式发动机，但整个缸体是
横截面上测量若干直径，取测得的最大直 径与最小直径之差的一半作为该截面的圆 度误差。并取几个横截面的圆度误差中最 大值作为该零件的圆度误差。
（2）气缸磨损程度的衡量指标
圆柱度误差： 二点法测量圆柱度误差是按测量圆度
的方法，连续测量若干个横截面，然后取 各截面内所测得的所有读数中最大与最小 读数差值之半，作为该零件的圆柱度误差。
缸套的型式（干式、湿式）：
干式气缸套：
外壁不直接与冷却水接触，而是和气 缸体的壁面直接接触。
气缸套的壁厚一般为 l-3mm。采用过 盈配合。 优点：不易漏气、漏水，气缸体强度和刚
度好不存在穴蚀，缸距小； 缺点：修理更换不便，散热差。
湿式气缸套：
外壁与冷却水直接接触，气缸套壁厚一般为 5-9mm。 径向定位：缸套的外表面有两个突出的圆环带A
和B，分别称为上支承定位带和下支 承密封带。 轴向定位：利用上端的凸缘C。 优点：气缸体上没有密封的水套，铸造方便，容 易拆卸，冷却效果也较好。 缺点：气缸体的刚度差，易漏气、漏水，存在穴 蚀。