2.2　曲柄连杆机构

2.2.1　曲柄连杆机构基本知识

细节一：曲柄连杆机构的作用

曲柄连杆机构为内燃机实现工作循环，完成能量转换的传动机构，用来传递力以及改变运动方式。工作中，曲柄连杆机构在做功行程中将活塞的往复直线运动转变成曲轴的旋转运动，对外输出动力，而其他三个行程中，又将曲轴的旋转运动转变为活塞的往复直线运动。通过它把燃料燃烧后发出的热能转化为机械能。总的来说曲柄连杆机构是发动机用来产生并传输动力的机构。

细节二：曲柄连杆机构的组成

曲柄连杆机构主要由机体组、活塞连杆组及曲轴飞轮组三部分组成。

（1）机体组主要包括：气缸盖、气缸衬垫、气缸体、气缸套、曲轴箱及油底壳等机件。

（2）活塞连杆组主要包括：活塞、活塞环、活塞销及连杆等机件。

（3）曲轴飞轮组主要包括：曲轴、飞轮和扭转减振器等机件。

细节三：曲柄连杆机构的受力分析

发动机工作时，曲柄连杆机构直接和高温高压的气体接触，曲轴的旋转速度又非常快，活塞往复运动的线速度很大，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且润滑困难。可见，曲柄连杆机构的工作条件非常恶劣，它要承受高温、高压、高速及化学腐蚀作用。

因为曲柄连杆机构是在高压下做变速运动，所以它在工作中的受力情况很复杂，其中主要有气体压力p、运动质量的往复惯性力pj、旋转运动件的离心惯性力pc和相对运动件的接触表面所产生的摩擦力F等，如图2-27所示。

（1）气体压力p　在每个工作循环的四个行程中，始终存在着气体压力。但在进气、排气两个行程中的气体压力较小，对机件影响较小，故这里主要分析做功和压缩两个行程中气体的作用力，如图2-28和图2-29所示。

气体压力p的集中力pp分解为侧压力Np与Sp，Sp分解为Rp与Tp，Rp使曲轴主轴颈处受压，Tp是周向产生转矩的力。做功行程：侧压力Np向左，活塞的左侧面压向气缸壁，左侧磨损较严重。压缩行程：侧压力Np向右，活塞的右侧面压向气缸壁，右侧磨损较严重。

（2）往复惯性力pj　活塞在上半行程时，惯性力均向上，下半行程时，惯性力均向下。在上下止点活塞运动方向改变，速度等于零，加速度最大，惯性力最大；在行程中部附近，活塞运动速度最大，加速度为零，惯性力也为零，如图2-30所示。

（3）离心惯性力pc　旋转机的圆周运动产生离心惯性力，方向背离曲轴中心向外。离心力加速轴承和轴颈的磨损，也引起发动机振动而传到机体外，如图2-31所示。

（4）摩擦力F　指相互运动件之间的摩擦力，它是造成配合表面磨损的主因，如图2-32所示。

上述各种力作用在曲柄连杆机构与机体的各有关零件上，使其产生压缩、拉伸、弯曲及扭转等不同形式的变形，因此，为了保证工作可靠、降低磨损，在结构上必须采取相应的措施。