汽车构造教案上.doc

一、 自我介绍
二、 点名
三、 导语：汽车已经成为我们日常生活中不可替代的重要交通工具，下面我们就来介绍下汽车的发展史。
四、 正课
§0。1总论
一、汽车发展史话
·1769～1918：告别马车和蒸汽车，汽车时代开始
·1769年：2缸蒸汽机动力车，排量62升,最高车速4km/h。
·1886年：从德国人卡尔。本茨制造的以汽油为动力的三轮车开始，人类真正进入汽车时代。同时,戴姆勒展示了自己的第一辆4轮车。
·1919～1945:汽车史的黄金时代，汽车进入工业化大生产阶段
·1946～1969：经历了战后恢复期，汽车成为工业国家的主导产业，加速了汽车的平民化
·1970~1989年：石油危机,废气污染,导致小型车的大发展
·1990～至今：安全、环保成为主题,汽车更多应用电子技术,信息时代的人类仍离不开汽车
二、中国汽车工业发展状况
·建国初期25年(1953～1978)：“缺重少轻，轿车基本空白”，文革使汽车工业连续８年(1970～1977）停滞不前，1978年汽车产量为14。9万辆。
·改革开放后15年（1978～1993)：汽车工业进入大发展阶段,1985年提出要把汽车工业作为支柱产业的方针,1987年确定了发展轿车工业来振兴我国汽车工业的战略，确定了轿车一汽、二汽、上海三大基地及天津、北京、广州三小基地。1993年汽车产量为129。7万辆跃居世界第12位。
·新的发展时期（1994年以后)：1994年颁布《汽车工业产业政策》，作为指导我国汽车工业发展的纲领，汽车工业的目标：2010年汽车产量达600万辆，成为国民经济的支柱产业；从与国外联合开发逐步走向成熟的自主开发;制定政策鼓励个人购买汽车,为轿车的普及做好准备.届时，我国将步入世界汽车工业强国的行列。
三、汽车的分类
按用途分
1．运输汽车
·根据GB3730。1—88的规定,运输汽车可分为轿车、客车和货车等,并按照汽车的主要特征参数分级：轿车按照发动机工作容积、客车按照车辆总长度、货车按照汽车的总质量。见表0—1。
2．特种运输汽车
·特种用途汽车:商业售货车、医疗救护车、公安消防车、环卫环保作业车、市政建设工程作业车、农牧副渔作业车、石油地质作业车、机场作业车等，
·竞赛汽车：F1方程式赛、拉力赛
·娱乐汽车：旅游汽车、高尔夫球场专用车、海滩游玩汽车等
表0—1  运输汽车分级
（1）轿车:载送2～9个乘员，主要供私人用的汽车
分级
发动机工作容积/L
示      例
微型
普通级
中级
中高级
高级
≤1。0
1。0～1。6
1.6～2.5
2。5～4。0
〉4.0
奥拓、夏利TJ7100、福莱尔
捷达王、富康988、羚羊7130
桑塔纳2000、奥迪100、红旗CA7220
丰田皇冠、奔驰300、别克新世纪
卡迪拉克、林肯、奔驰S600、奥迪A6
（2）客车：载送9个以上乘员，供公共服务用汽车
分级
车辆总长度/m
示      例
微型
轻型
中型
大型
特大型
≤3。5
3。5~7
7～10
10～12
铰接式客车与双层客车
松花江HF6350、天津大发
解放CA6440、金杯RZH114L
四平SPK6900、金华BK6820LPG
黄海DD6112H、上海SK6115KHP2
上海SK6142铰接式客车、金陵JLY6121双层客车
（3）货车：载送货物的运输汽车
分级
汽车总质量/t
示      例
微型
轻型
中型
重型
≤1.8
1。8～6
6～14
>14
福田微卡、小卡、轻卡
北京BJ1041、跃进NJ1060、江铃JX1030DS
解放1091、1092、东风1090E
黄河1171、斯太尔重型汽车
按动力装置类型分类
1．活塞式内燃机汽车
·通常分为汽油车、柴油车，代用燃料:合成液体石油、液化石油气(LPG）、压缩天然气（CNG)，醇类等。
2．电动汽车
·以电动机为驱动机械,以蓄电池为能源的车辆。
3．复合车
·有发动机和蓄能器两套动力源，克服了电动车续驶里程短和车速低的缺点以及内燃机汽车油耗大和排放污染严重的缺点。
4．燃气轮机汽车
·1964年燃气轮机汽车以648.71km/h创造当时陆上车辆(靠车轮驱动)速度最高世界记录（不依靠喷气驱动）.
5．喷气式汽车
·依靠航空发动机或火箭发动机以及特殊燃料，并以喷气反作用力驱动的轮式汽车,1997年以1227。73（超过声速)创造陆上车辆速度最高世界记录。
四、国产汽车产品型号编制规则
·按照国标9417-88,国产汽车型号应能表明汽车的厂牌、类型和主要特征参数等。该型号由拼音字母和阿拉伯数字组成，包括首部、中部、尾部.
·首部-—企业代号，如CA代表一汽，EQ代表二汽,SH代表上海等。
·中部—-由4位数字组成，分为首位、中间两位和末位数字三部分。其含义见课本表0—4。
·尾部——专用汽车分类或变型车与基本型的区别，如X表示厢式汽车、G表示罐式汽车等.
·示例：
·CA1092表示一汽货车,总质量9t，末位2表示在原车型CA1091上改进型。
·CA7226L表示一汽轿车，发动机排量2.2升,6表示安装6缸发动机的车型,L表示加长型
小结：汽车的分类和国产汽车产品型号编制规则
作业：CA7226L这个型号的汽车的具体参数是什么？
一、 讲解上次课的作业
二、 复习：汽车的分类和国产汽车产品型号编制规则
三、 导语：上次课介绍了汽车的发展史、分类和汽车的分类和国产汽车产品型号编制规则，那么汽车的具体构造是怎么样的呢，下面我们一起来学习下.
四、 正课
§0.2汽车的基本构造和行驶原理
一、汽车总体构造的组成部分
·汽车通常由发动机、底盘、车身、电器设备四个部分组成.
1．发动机
·使供入其中的燃料燃烧而发出动力。广泛应用往复活塞式内燃机，一般由机体、曲柄连杆机构、配气机构、供给系、冷却系、润滑系、点火系（汽油机）、起动系等部分组成.
2．底盘
·接受发动机的动力，使汽车运动并按驾驶员的操纵正常行驶.包括:
·传动系：将发动机的动力传给驱动车轮,包括离合器、变速器、传动轴、主减速器及差速器、半轴、驱动桥等部件.
·行驶系：使汽车各总成及部件安装在适当的位置，对全车起支承作用，以保证汽车正常行驶。包括车架、车身、悬架、车轮等部件
·转向系：使汽车按驾驶员选定的方向行驶，由转向操纵装置、转向器、转向传动装置组成,有的汽车还带有动力转向装置。
·制动系：使汽车减速或停车,并保证驾驶员离去后汽车能可靠地停驻。包括供能装置、控制装置、传动装置和制动器。
3．车身
·是驾驶员工作及容纳乘客和货物的场所，由本体、内外装饰和车身附件等组成。
4．电器设备
·由电源、发动机起动系和点火系、照明和信号装置、空调、仪表和报警系统、辅助电器及现代汽车电子技术等组成。
二、汽车的总体布置形式
·按发动机相对于各总成的位置，汽车有下列几种布置形式:
1．发动机前置后轮驱动(FR）
·传统布置形式，大多数货车、部分轿车和客车采用.
2．发动机前置前轮驱动（FF）
·大多数轿车盛行。
3．发动机后置后轮驱动（RR）
·大、中型客车盛行，少数轿车也采用。
4．发动机中置后轮驱动（MR)
·方程式赛车和大多数跑车采用，少数大、中型客车也采用。
5．全轮驱动（nWD）
·越野汽车特有的布置形式,通常发动机前置，在变速器之后的分动器将动力分别输送给全部驱动轮。
三、汽车的主要参数
1．汽车的质量参数
包括了整车装备质量、最大载重质量、最大总质量和最大轴载质量。
2．汽车结构尺寸参数
包括了车长L、车宽B、车高H、轴距L1、L2、轮距A、前悬S1、后悬S2、最小离地间隙C、接近角和离去角。
3．汽车性能参数
包括了最高车速、最大爬坡度、最小转弯半径、平均燃油消耗量、驱动方式.
四、汽车行驶基本原理
1．驱动力的产生
2．汽车的行驶阻力
包括滚动阻力Ff、空气阻力Fw、上坡阻力Fi和加速阻力Fj
3．附着力与附着条件
五、 现代汽车技术的发展与应用
小结以上内容
作业：练习册相应章节
一、 讲解上次课作业
二、 复习上次课内容
三、 导语:我们了解了汽车大致构造，下面我们就从汽车的心脏，动力的源泉发动机的构造讲起.
四、 正课
§1.1发动机类型、一般构造及基本术语
一、 汽车发动机的类型、
1、 根据使用燃料不同可以分为汽油机和柴油机
2、 根据一个工作循环内活塞的行程数不同可以分为四冲程发动机和二冲程发动机。
3、 根据冷却方式不同可以分为水冷式发动机和风冷式发动机.
4、 根据进气状态的不同可以分成增压式发动机和非增压式发动机.
二、 发动机的一般构造
1—凸轮轴 2-摇臂 3 —排气门 4—火花塞 5—电控喷油器 6-燃油滤清器 7—电动燃油泵 8-燃油箱 9—点火线圈组件 10—燃油压力调节阀 11—进气门 12—水温传感器 13—爆振传感器 14-进气管 15—进气温度传感器 16-节气门 17-节气门传感器 18—空气滤清器 19-空气质量计 20-控制单元（ECU） 21—冷却水套 22-发动机转速传感器 23-点火开关 24—蓄电池 25-起动马达 26—飞轮 27—油底壳 28—机油 29—曲轴 30-连杆 31—曲轴皮带轮 32-传动皮带 33-气缸 34-排气三元催化转化器 35—氧传感器 36-活塞 37—凸轮轴皮带轮
三、 基本术语
图1-2 四冲程汽油机基本结构简图
1-气缸 2-活塞 3-连杆 4-曲轴 5-气缸盖 6-进气门 7-进气道 8-电控喷油器 9-火花塞 10-排气门 11-排气道

（1）四冲程发动机：活塞在上、下止点间往复移动四个行程(相当于曲轴旋转了两周），完成进气、压缩、作功、排气一个工作循环的发动机就称为四冲程发动机。
四个行程中,只有一个行程作功，造成曲轴转速不均匀，工作振动大。所以在曲轴后端安装了一个质量较大的飞轮，作功时飞轮吸收储存能量，其余三个行程则依靠飞轮惯性维持转动。
(2）冲程与活塞行程：
冲程：指发动机的类型；
行程S：指活塞在上、下两个止点之间距离；
气缸工作容积Vs：一个活塞在一个行程中所扫过的容积.
式中 Vs-—工作容积（m3）;
D——气缸直径（mm）；
S——活塞行程（mm)。
发动机的排量Vst:一台发动机所有气缸工作容积之和。
式中 Vst——发动机的排量（L）;
i——气缸数.
（3)压缩行程的作用
一是提高进入气缸内混合气的压力和温度(压缩终了的气缸内气体压力可达0。6~1。2MPa，温度达600K～700K），为混合气迅速着火燃烧创造条件;
二是可以有效提高发动机的燃烧热效率η。由热力学第一定律
当混合气被压缩程度提高时,发动机混合气燃烧所达到的最高温度（T1）升高,而排气的温度（T2）降低，导致热效率提高。
1860年，法国人Lenoir（勒努瓦）研制成功的世界第一台内燃机,没有压缩行程,热效率仅4。5％；1876年,德国人奥托(Otto）制造出第一台四冲程内燃机，采用压缩行程，虽然压缩比只有2.5，但热效率却提高到12％，有力地证明了科学是第一生产力这个真理.
压缩比ε：气缸内气体被压缩的程度.
式中 Va——气缸总容积（活塞处于下止点时，活塞顶部以上的气缸容积）；
Vc——气缸燃烧室容积（活塞处于上止点时,活塞顶部以上的容积）。
现代汽油机压缩比一般为7～11，如广州本田雅阁2。4 i—VTEC发动机压缩比为9。7，而3.0V6-VTEC发动机压缩比则为10。
发动机压缩比也不能过高,否则会导致压缩终了温度和压力升高,汽油机产生爆震燃烧，热负荷、机械负荷、噪音和振动加大,起动困难.
小结以上内容
作业:四冲程发动机一个工作循环有哪四个冲程?
一、 讲解上次课的作业
二、 复习上次课的内容
三、 导语：我们了解了发动机的基本术语后，那么它是怎么产生动力来驱动汽车前进的呢？
四、 正课
§1.2发动机工作原理
一、四冲程发动机:活塞在上、下止点间往复移动四个行程(相当于曲轴旋转了两周),完成进气、压缩、作功、排气一个工作循环的发动机就称为四冲程发动机.
行程名称
曲轴转角
活塞行向
进气门
排气门
进气
0º～180º
↓
开
关
压缩
180º～360º
↑
关
关
作功
360º～540º
↓
关
关
排气
540º～720º
↑
关
开
图1-4 四冲程发动机示功图
四个行程中,只有一个行程作功，造成曲轴转速不均匀，工作振动大.所以在曲轴后端安装了一个质量较大的飞轮,作功时飞轮吸收储存能量，其余三个行程则依靠飞轮惯性维持转动。
1。示功图
将四冲程发动机在一个工作循环里气缸内气体压力随气缸工作容积或曲轴转角变化的关系以座标图表示，得到图1—4所示的发动机示功图。
由示功图可以看到发动机一个工作循环里工作状态的变化，检查判断发动机性能优劣。发动机特征点参数随机型、结构等有所不同，一般范围如表1—2所示。
表1-2 发动机特征点参数

进气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
汽油机
P
0。075～0。09
0。6～1.2
3～5
0.3～0。5
T
370～400
600~700
2200～2800
1300～1600
柴油机
P
0。08~0。09
3。5~4。5
6~9
0.2~0。4
T
300~370
750～1000
2000～2500
1200～1500
注：P—气缸内气体压强（MPa）;T—气缸内气体温度(K）
二、四冲程柴油机结构特点与工作原理
结构特点：没有火花塞，喷油器直接安装在气缸顶向气缸内喷油（图1-5).
工作原理:进气行程进入气缸的是纯空气，而不是可燃混合气；在压缩行程末，喷油器向气缸喷入高压柴油，由于气缸的高温高压作用，柴油迅速着火燃烧,使气体急剧膨胀，推动活塞作功.其着火方式属于压燃式，而不是汽油机的点燃式。
燃料:柴油，粘度高,不易挥发，自燃点低,不会产生爆燃.为了使柴油可靠着火,提高发动机燃烧热效率，柴油机的压缩比汽油机高得多，一般为16～22，所以其最高燃烧压力也比汽油机高，工作也比汽油机粗暴.
柴油机与汽油机比较（表1—3）:
表1—3 柴油机与汽油机比较
性 能
汽 油 机
柴 油 机
着火方式
点燃
压燃
燃油消耗
高
低
热效率
30%左右
40％左右
工作平稳性
柔和
粗暴
发动机转速
高（4000～6000 r/min）
低（2500~3000r/min）
升功率
大
小
起动性
易
难
制造维修成本
低
高
比质量
小
大
使用寿命
短
长
排放
CO 、HC大,NOX、黑烟少
CO 、HC小,NOX、黑烟多
柴油机的转速也在不断提高，奔驰V230轿车柴油机,最高转速可达6000r/min。
小结以上内容
作业：练习册相应章节
一、 讲解上次课作业
二、 复习四冲程汽油和柴油发动机的工作原理
三、 导语：我们知道了四冲程发动机的工作原理，那么为了更好的完成发动机的各个工作循环,延长发动机使用寿命，我们还有一些装置来辅助完成各个工作循环，下面我们就来学习下。
四、 正课
§1。3发动机总体构造及型号编制规则
一、 发动机总体构造
在一个机体上安装一个机构（曲柄连杆机构)和六大系统（换气系统、燃料供给系统、润滑系统、冷却系统、点火系统和起动系统）,如表1-9和图1—9所示.柴油机则为五大系统，没有点火系统。
表1—9 发动机总体组成
名 称
功 用
主 要 部 件
机体组件
发动机的骨架,支承着发动机的所有零部件
机体、气缸、气缸盖、气缸垫等
曲柄连杆机构
将活塞顶的燃气压力转变为曲轴的转矩,输出机械能
活塞、连杆、曲轴、飞轮等
换气系统
按照发动机要求，定时开闭进、排气门， 吸入干净空气，排除废气
空气滤清器、进排气管系、配气机构（气门组件、凸轮轴、驱动机构）、排气消音器等
燃料供给系统
按照发动机要求，定时、定量供给所需要的燃料
汽油机：汽油箱、输油泵、滤清器、压力调节器、各种传感器、电控喷油器、电控单元等;(旧汽油机采用化油器）
柴油机:柴油箱、输油泵、滤清器、高压油泵、调速器、喷油器等
点火系统
按规定的时刻，准时点燃汽油机气缸内的可燃混合气
蓄电池、点火开关、点火线圈组件、传感器、电控装置、火花塞等
润滑系统
润滑、减摩、延长寿命、密封、清洁、冷却、防锈蚀
油底壳、机油泵、机油滤清器、机油压力表、机油道等
冷却系统
保持发动机在适宜的温度下工作
冷却水泵、风扇、节温器、散热器、冷却水道等
起动系统
起动发动机
蓄电池、起动开关、起动马达等
二、 国产内燃机型号编制规则
地方、企业代号
系列符号
换代标志
首 部
结构特征符号
用途特征符号
区分符号
后 部
尾部
冲程符号（E表示二冲程，四冲程不标）
缸径（以直径mm整数表示）
气缸布置形式
缸数符号
中 部
符号
含义
无符号
多缸直列
及单缸
V
V型
P
平卧形

符号
含义
无符号
水冷
F
风冷
N
凝气冷却
S
十字头式
Z
增压
ZL
增压中冷
DZ
可倒转

符号
含义
无符号
通用型
T
拖拉机用
M
摩托车用
G
工程机械
Q
车用
J
铁路机车
D
发电机组
C
船用主机，
右机基本型
CZ
船用主机，
左机基本型
Y
农用运输车
L
林业机械

根据国家标准GB725—91规定，我国内燃机型号由以下四个部分组成：
型号示例
4100Q--四缸、直列、四冲程、缸径100mm、水冷、汽车用。
1E65F--单缸、二冲程、缸径65mm、风冷、通用型。
12V135ZG——12缸、V型、四冲程、缸径135mm、水冷、增压、工程机械用.
小结以上内容
作业：练习册相应章节
一、 讲解上次课作业
二、 复习上次课的内容。
三、 导语：我们知道内燃机的能量转化机构是曲柄连杆机构，我们就应该对这个主要机构的具体构造有个深入了解,下面我们就来学习曲柄连杆机构.
四、 正课
§2.1～2。2机体组
一、 概述
曲柄连杆机构一般由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组三部分组成。
二、 机体组
气缸体结构:气缸、曲轴支乘孔、曲轴箱（曲轴运动的空间）、加强筋、冷却水套、润滑油道等。
图2-5 气缸体
1-曲轴支乘孔 2-机体 3-气缸 4--水道
图2-6 气缸套
a)干式气缸套 b)湿式气缸套
1-机体 2-气缸套 3-水套 4-密封圈
气缸:是是燃烧作功的场所.为了节省贵金属材料,降低成本，方便维修，现代汽车广泛采用镶入缸体内的气缸套（图2-6）。
气缸套：有干式气缸套和湿式气缸套两类。
干式气缸套:外壁不直接与冷却水接触，而和气缸体的壁面直接接触，壁厚一般为1～3mm.它强度和刚度都较好，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.
图2-7 风冷发动机
1-散热片 2-气缸
湿式气缸套: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，但其强度、刚度不如干式气缸套好,而且容易产生漏水现象,所以常加橡胶密封圈4等防止漏水，使用和维修时应密切注意，否则将产生冷却液漏入油底壳的严重后果.
风冷发动机(图2—7)：在气缸体和气缸盖外表面铸有许多散热片,以增加散热面积，其结构简单，但冷却效果差。
气缸体结构形式（按气缸体与油底壳安装平面的位置不同分)（图2—8）：
（1） 一般式气缸体：油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度。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;但刚度和强度较差。
（2) 龙门式气缸体：油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心.优点是强度和刚度都好，能承受较大的机械负荷；但工艺性较差，结构笨重，加工较困难。
（3) 隧道式气缸体：曲轴的主轴承孔为整体式，主轴承孔较大，曲轴从气缸体后部装入。优点是结构紧凑、刚度和强度好;但加工精度要求高，工艺性较差,曲轴拆装不方便。
气缸盖
作用：气缸盖（图2-9）从上部密封气缸,与活塞顶部和气缸壁一起构成燃烧室。
材料：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越来越多。
类型：分单体式气缸盖、块状气缸盖和整体式气缸盖三种.
单体式气缸盖只覆盖一个气缸，块状气缸盖能覆盖部分（二个以上）气缸，整体式气缸盖能覆盖所有气缸.
结构：形状复杂，水套、进、排气门座和气门导管孔孔，火花塞孔或喷油器孔、凸轮轴轴承孔（顶置凸轮轴式)、燃烧室。
汽油机燃烧室结构形式（三种）（图2-10)：
图2-10 汽油机燃烧室
a) 半球形燃烧室 b) 楔形燃烧室 c) 浴盆形燃烧室
(1) 半球形燃烧室：它是横剖面呈半球形的一种燃烧室。其结构紧凑、复杂，火花塞布置在燃烧室中央，火焰行程短,燃烧速率高，散热少，热效率高.可采用4气门结构，充气效率高，排气净化好,在轿车发动机上广泛应用.
（2) 楔形燃烧室：是横剖面呈楔形的燃烧室，其结构简单、紧凑，散热面积小，热损失小；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。但火花塞置于楔形燃烧室高处，火焰传播距离长，爆燃倾向变大；而且存在较大激冷面，容易形成有害HC排放.
（3)浴盆形燃烧室：是横剖面呈倒浴盆形的燃烧室，结构简单，制造成本低。但不够紧凑,散热面积大，热损失大，火焰传播距离长,爆燃倾向大 。
气缸垫(图2—11）
作用:保证气缸盖与气缸体接触面的密封，防止漏气、漏水和漏油.
结构:目前应用较多的是铜皮——石棉结构的气缸垫，其翻边处有三层铜皮，压紧时不易变形.有的气缸垫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。有的采用实心有弹性的金属片作为气缸垫,以适应发动机强化要求。
图2-11 气缸垫
安装注意:光滑的一面朝向气缸体,否则容易被高压气体冲坏.气缸垫上的孔要和气缸体上的孔对齐.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.
油底壳
油底壳主要作用是装润滑油。
发动机的支承
发动机的支承是把发动机固定在车架上紧固件。
小结以上内容
作业：练习册相应章节
一、 讲解上次课作业
二、 复习上次课内容
三、 导语：上次课我们学习了机体组的构造，我们今天来学习活塞连杆组.
四、 正课
§2。3.1活塞连杆组
一、活塞连杆组件（图2-12）由活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆轴瓦等组成，。
1.活塞
图2-12 活塞连杆组件
1－活塞 2－活塞环 3－活塞销 4－连杆 5－连杆螺栓 6－连杆盖 7－连杆轴瓦
由顶部、头部和裙部三部分组成（图2—13)。
图2-14 活塞顶部形状
a)平顶活塞 b) 凸顶活塞 c) 凹顶
a)
b)
c)
图2-13 活塞的结构
1－活塞顶部 2－活塞头部 3－活塞裙部

（1）活塞顶部：有平顶、凸顶和凹顶三种（图2-14)。
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。
凸顶活塞的顶部凸起，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形成和燃烧.凹顶的大小还可以用来调节发动机的压缩比.凹顶通常有方形凹坑、ω形凹坑、双涡流凹坑、球形凹坑等。
图2-15 活塞顶部记号
有些活塞顶打有各种记号(图2-15）,用以显示活塞及活塞销的安装和选配要求,应严格按要求进行。
(2)活塞头部(防漏部)：活塞头部指第一道活塞环槽到活塞销孔以上的部分。它有数道环槽，用以安装活塞环.为了提高第一道环槽的耐热和耐磨性，有的在第一道环槽部位铸入耐热合金钢护圈。
 （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。活塞裙部对活塞在气缸内的往复运动起导向作用,并承受气体侧压力.
为了使活塞在正常工作温度下与气缸壁保持比较均匀的间隙，以免在气缸内卡死或加大局部磨损,必须在冷态下预先把活塞裙部加工成不同的形状（图2—16）.
图2-16 活塞裙部结构之一
a) 裙部椭圆 b) 锥形 c) 阶梯形 d) 桶形
b)

c)

d)

a)

1)预先将活塞裙部加工成椭圆形,椭圆的长轴方向与销座垂直。
2)预先将活塞裙部做成锥形、阶梯形或桶形.
图2-17 活塞裙部结构之二
a）裙部开槽 b）拖板式活塞 c）裙部铸恒范钢
b)
c)
a)
3)预先在活塞裙部开槽（图2—17a）。在裙部开横向的隔热槽，可以减小活塞裙部的受热量；在裙部开纵向膨胀槽,可以补偿裙部受热后的变形量.槽的形状有“T”形或“Π"形。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。通常柴油机活塞受力大，裙部一般不开槽。
4）拖板式活塞（图2-17b)。在许多高速汽油机上，为了减轻活塞重量，把裙部不受侧压力的两边切去一部分或开孔，以减小惯性力，减小销座附近的热变形量,称拖板式活塞。该结构裙部弹性好，质量小，活塞与气缸的配合间隙较小。
图2-18 活塞销孔偏置结构
e-偏移量
5）裙部铸恒范钢（图2—17c）.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铸入热膨胀系数低的恒范钢片。恒范钢为低碳铁镍合金,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）活塞销孔偏置结构(图2—18）.有些高速汽油机的活塞销孔中心线偏离活塞中心线平面,向作功行程中受侧压力的一方偏移了1～2mm.这种结构可使活塞在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。在安装时要注意，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。
2.活塞环
活塞环是具有弹性的开口环，有气环和油环之分。
气环的作用：密封、传热。
油环作用：布油、刮油、封气、传热。
图2-19 气环密封原理
（1）气环结构原理（图2—19）: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，另一方面，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。汽油机一般采用2道气环,柴油机一般采用3道气环。
  气环的断面形状很多,常见的有矩形环、扭曲环、锥面环、梯形环和桶面环(图2-20）.
图2-20 气环的断面形状
a) 矩形环 b)锥面环 c)正扭曲内切环 d)梯形环 e)桶面环
1)矩形环:其断面为矩形，结构简单，制造方便,易于生产,应用最广。但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（图2-21）.这种现象称为”气环的泵油作用".
a)
b)
图2-21 矩形环泵油作用
a)活塞下行 b)活塞上行

2）锥面环（图2—20b）:其断面呈锥形，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.
图2-22 扭曲环作用原理
a) 矩形环 b) 扭曲环
3）扭曲环(图2—20c、d)：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，外侧作用力合力F1(图2—22b）与内侧作用力合力F2之间有一力臂e，产生了扭曲力矩,使活塞环发生扭曲变形。活塞上行时，扭曲环在残余油膜上“浮过”,可以减小摩擦和磨损.活塞下行时，则有刮油效果，避免机油上窜。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。
4）梯形环（图2—20e)：其断面呈梯形,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。缺点是加工困难,精度要求高.
5）桶面环(图2-20f)：桶面环的外圆为凸圆弧形。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(图2—23）。
图2-23 油环
a) 普通油环 b) 组合油环
1-刮油钢片 2-轴向衬环 3－径向衬环
1） 普通油环
2）组合式油环：它由上下数片刮油钢片1与中间的扩胀器组成。扩胀器由轴向衬环2和径向衬环3组成，轴向衬环产生轴向弹力，径向衬环产生径向弹力，使刮油钢片紧紧压向气缸壁和活塞环槽。刮油钢片1表面镀铬，很薄，对气缸的比压力大，刮油效果好；而且数片刮油钢片彼此独立，对气缸壁面适应性好;回油通路大，重量轻。近年来汽车发动机上越来越多地采用了组合式油环。缺点主要是制造成本高。
小结以上内容
作业：练习册对应章节
一、 讲解上次课作业
二、 复习上次课内容
三、 导语：上次课我们讲解了活塞和活塞环，这次我们把剩下的活塞销和连杆的构造讲解一下
四、 正课
§2.3.2活塞销和连杆
一、活塞销
作用：连接、传力.
连接配合方式：与活塞销座孔及连杆小头衬套孔的连接配合有全浮式和半浮式两种方式（图2—25）。
图2-25 活塞销的连接方式
a) 全浮式 b) 半浮式
1-连杆小头 2-连杆衬套 3-活塞销 4-活塞销座 5-卡环
全浮式：指当发动机工作时，活塞销、连杆小头和活塞销座都有相对运动,使磨损均匀。活塞销两端装有卡环5,进行轴向定位。由于铝活塞热膨胀量比钢大，为了保证高温工作时活塞销与活塞销座孔有正常间隙(0。01~0。02mm），在冷态时为过渡配合,装配时，应先把铝活塞加热到一定程度，再把活塞销装入.
半浮式: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，不需要卡环，小轿车上应用较多.
4.连杆
功用：连接活塞与曲轴,将活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动。
结构：连杆小头、连杆杆身、连杆大头（图2-26）。
连杆小头:连杆衬套（青铜） （半浮式活塞销没有）.
图2-26 连杆的结构
1-连杆衬套 2-连杆小头 3-连杆杆身 4-连杆螺钉 5-连杆大头 6-连杆轴瓦 7-连杆盖 8-连杆轴瓦凸键 9-凹槽
连杆杆身: “工”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，杆身中部制有连通大、小头的油道。
连杆大头：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（图2-27）。
图2-27 连杆大头
a)平分式 b) 斜分式
1-连杆装配标志 2-机油喷孔 3-连杆盖装配标志
平分—-分面与连杆杆身轴线垂直（图2—27a)，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.
斜分——分面与连杆杆身轴线成300~60°夹角（图2-27b）。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。斜切口的连杆盖安装时应注意方向。
连杆盖与连杆的定位: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3,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图2-28 分开式连杆大头定位方法
a) 锯齿定位 b)圆销定位 c)套筒定位 d)止口定位
圆柱凸台或光圆柱部分与经过精加工的螺栓孔来保证(图3—26）.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（图3-28）。
连杆螺栓:采用优质合金钢，并经精加工和热处理特制而成,损坏后绝不能用其它螺栓来代替。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。
图2-29 连杆轴瓦
1-钢背 2-油槽 3-定位凸键 4-减磨合金层
连杆轴瓦（图2—29）：
分上、下两个半片。瓦上制有定位凸键.
轴瓦材料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、铜铝合金和高锡铝合金.
V型发动机叉形连杆:有如下三种形式(图2—30）:
图2-30 叉形连杆
a) 并列式 b) 主副式 c) 叉式
（1）并列式：相对应的左右两缸连杆并列安装在同一连杆轴颈上。
（2）主副式：一列气缸为主连杆，直接安装在连杆轴颈上，另一列连杆为副连杆，铰接在主连杆大头（或连杆盖）上的两个凸耳之间。
（3）叉式：左右对应的两列气缸连杆中,一个连杆大头做成叉形，跨于另一个连杆厚度较小的大头两端。
小结以上内容
作业：练习册上对应章节
一、讲解上次课的作业
二、复习上次课内容
三、导语：活塞连杆组得到转化机械能后就传递给曲轴飞轮组，那么曲轴飞轮组构造是怎么样的呢？
四、正课
§2。4曲轴飞轮组
2.3。2 曲轴飞轮组件
曲轴飞轮组件主要由曲轴、飞轮和一些附件组成（图2-31）。
图2-31 曲轴飞轮组件
1-曲轴皮带轮 2-曲轴正时齿轮皮带轮 3-曲轴链轮 4-曲轴前端 5-曲轴主轴颈 6-曲柄臂 7-曲柄销（连杆轴颈） 8-平衡重块 9-转速传感器脉冲轮 10-飞轮 11-主轴瓦 12-主轴承盖 13-螺母 14-止推垫片 15-主轴瓦 16-止推垫片
1。曲轴
材料：一般用中碳钢或中碳合金钢模锻而成。轴颈表面经高频淬火或氮化处理，并经精磨加工.
结构:主轴颈、曲柄销(连杆轴颈)、曲柄臂、平衡重块等组成。
支承方式(图2—32）:
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.
图2-33 曲轴受力与平衡
a) 受力 b) 惯性力平衡

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,主轴承载荷较大，但缩短了曲轴