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【车辆工程专业知识】曲柄连杆机构基本结构图解
曲柄连杆机构（crank train） 发动机的主要运动机构。其功用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，同时将作用于活塞上的力转变为曲轴对外输出的转矩，以驱动汽车车轮转动。曲柄连杆机构由活塞组、连杆组和曲轴、飞轮组等零部件组成。
曲柄连杆机构由活塞连杆组、曲轴飞轮组等两部分组成，其功用：一是实现运动的转换；二是实现能量的传递。
活塞连杆组基本结构
活塞连杆组的功用 ：
是把燃气作用在活塞顶的压力销和连杆传给曲轴，实现运动方式的转变和能量的传递。
活塞连杆的组成：
它主要由活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆瓦等组成。
活塞
1、活塞的功用：
是承受燃气压力，并将此力通过活塞销、连杆、曲轴和飞轮对外做功；封闭汽缸，形成燃烧室；吸入、压缩和排出气体，传出部分热量，以及将活塞的侧向力传给汽缸壁。
2、活塞的构造：
活塞大多采用铝合金制造，其结构如图所示，分顶部、防漏部、销座部和裙部。
3、活塞类型：
活塞按其顶部不同有平顶、凸顶和凹顶三种。
4、汽缸间隙：
活塞在工作中存在着沿高度方向的越上温度越高的温度梯度和越上向膨胀量越大的膨胀梯度。因此，活塞均制成裙部下端为大径的锥状。活塞最大直径与汽缸内径之差称汽缸壁间隙，因活塞上下有锥度，截面是椭圆，活塞最大直径在裙部下端侧压力方向。汽缸间隙柴油机为（0.0013～0.0027）D，汽油机为0.0005D左右。为在不改变加工精度条件下，提高活塞与汽缸的配合精度，二者按尺寸分组法装配。
为便于选配和安装，在活塞顶还制有尺寸、重量分组和安装箭头等标志。同组活塞重量差不大于12g。
提示：目前，一些汽油机为防止活塞换向时产生拍击和磨损，使活塞销孔中心线与活塞轴线不相交，向侧压方向偏移1～2mm。因此，这种活塞安装时，要注意安装朝前标志（CA6102、EQ6100-1、492QA型汽油机均偏移1mm）。
活塞环：
活塞环是一个具有开口的弹性圆环，一般用优质灰铸铁、铌合金铸铁和球墨铸铁制成。活塞环有气环和油环两种。气环的作用是：密封和导热；油环的作用是：刮油和布油。
1、气环： 根据截面形状不同有多种，如图所示。
矩形环
也叫平环，多用于柴油机第一道环，为增长使用寿命，其表面多采用多孔镀铬，铬耐磨，多孔可贮油改善润滑条件。
锥形环
其断面为梯形，此环装入汽缸后与缸壁呈线接触，比压大，易磨合，具有布油和刮油作用。安装时有方向性，要求内倒角朝上，外倒角朝下。
扭曲环
在矩形断面的内侧或外侧去除部分金属，也称内切口和外切口。此环装入汽缸后产生扭转，具有锥形环一样的作用，被广泛用于二、三道环，安装时要注意方向，内切口朝上，外切口朝下，装反烧机油冒兰烟。梯形环：其断面呈梯形。环槽也制成梯形断面，环在环槽中内外移动时，环在环槽中的间隙发生变化，将槽中的焦状油挤出，防止焦环故障。
桶形环
其表面呈桶形。装入汽缸壁呈线接触，活塞在上、下止点换向运动时，产生倾斜，桶形环将沿缸壁滚动，且活塞上、下运动时均有油楔作用，所以，此种环易磨合、磨损小，现被广泛用做内燃机的第一道环，如LR－6105T8型柴油机和CA6102型汽油机第一道便是。
2、油环：
油环有两种：一是整体式油环，二是组合式油环。目前，多数内燃机用组合式油环，如图所示。图中（b）是两片一簧式组合油环，弹簧既是径向弹簧又是轴向弹簧。其轴向弹力将上、下刮片压向环槽，径向弹力增强刮片对缸壁的压力。ДТ－75拖拉机的柴油机A－41、EQ6100－I型汽油机均用此环。安装时，应先安撑簧片，立面朝外，对接的上、下切口在内，然后再装上、下两片刮片环，且三者的开口互相错开，有些车型采用三片二簧式组合油环（安装时注意片环开口位置。
图中所示的组合环是三片双簧式组合油环，由上两片刮片环、下一片刮片环、轴向强力环和径向强力环组成。轴向强力环将上、下刮片环压向环槽，径向强力环将刮片环压向汽缸壁。这种环的弹力很强且不易下降。因此，该环性能佳、寿命长。
环装入汽缸后切口间隙称为 端间隙，其作用是防止环受热膨胀后卡缸造成断环。但端间隙也不能过大，过大会失掉弹力，密封不良。端间隙第一道环最大，依次减小。柴油机第一道环为0.4±0.1mm；第二道环为0.35±0.1mm；第三道环为0.25±0.1mm，当端间隙超出3mm时应更换环，汽油机要求略小些。
环装入环槽中，环的一边贴紧环槽一侧，另一侧留有的间隙称为 边间隙。其作用是防止活塞和环受热后环被环槽夹住失去弹力。边间隙也是上大下小，一般第一、二道环是0.18mm～0.22mm最大不能超过0.6mm；第三道为0.08 mm～0.13mm，最大不能超过0.5mm。过大会使活塞环泵油增加、烧机油。
活塞销
活塞销的材料一般用低碳优质钢或低碳合金钢，表面经渗碳淬火或氰化处理后，进行精加工，使其具有较高的强度、刚度和耐磨性。为减轻重量活塞销制成中空的短管。
提示：活塞销与活塞、连杆的连接一般都采用全浮式，以便使其磨损均匀。为防止活塞销轴向窜动，在活塞销的座孔两端卡簧槽中装有弹性卡簧。由于活塞销和销孔是摆动摩擦，油膜不易形成，所以其配合间隙较小，活塞销与铜套间隙一般是0.025 mm～0.048mm，活塞销与座孔的配合一般采用过渡配合。
连杆
连杆一般采用中碳钢或中碳铬钢模锻、调质、机械加工而成。
大端的剖分面有两种：一是平分式，二是斜切式。斜切式剖分面一般与杆身中线成45°或60°夹角，其目的是减少分解后的大端横向尺寸，便于活塞连杆组向汽缸中的安装。斜切后会使连杆螺栓产生剪切应力，为此，必须使连杆大端盖有可靠的定位，其主要定位方法有：锯齿形定位、止口定位和空心圆柱销定位等多种。连杆大端是配对加工的，没有互换性，也不可翻转180°安装，故在其侧面打有配对和重量分组记号。端盖一般用两根连杆螺栓紧固，大端为平分式的一般用螺栓外圆柱面定位，连杆螺栓或螺母必须可靠锁定。否则，产生松动就会酿成重大机械事故。其锁定方法有：锁片法、开口销法、锥螺纹法、螺母开槽法、螺纹镀层法以及采用高强度精制螺栓、螺母的扭矩法等。锥螺纹上大下小，不得装反。为防止连杆瓦转动和轴向窜动，在大端剖分面处加工有定位舌槽与瓦片上的凸舌相配合。
曲轴飞轮组
曲轴
曲轴的功用是将连杆传来的力变为扭矩输出做功，并驱动配气机构和其它附属设备。曲轴的曲拐数取决于气缸的数目和排列方式。直列式发动机曲轴的曲拐数等于气缸数；V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。按照曲轴的主轴颈数，可以把曲轴分为全支承曲轴和非全支曲轴；按照曲轴是否为一体的，可将曲轴分为组合式和整体式两种。曲轴一般用优质碳钢、合金钢锻压或用球墨铸铁铸造成形，再经精细加工而制成。下图为四缸机曲轴的基本结构。
曲轴的平衡：
由于发动机工作转速较高，作为高速旋转元件的曲轴必须进行动平衡处理，如四缸、六缸机等采取曲柄对称布置的方式来平衡往复惯性力、离心力及其产生的力矩。而一缸、三缸机无法采用曲柄对称布置，则采用在连杆轴颈相对侧增加平衡重的方式进行平衡。
连杆瓦、主轴瓦和止推瓦
轴瓦一般是在钢背上浇铸或轧压合金层制成。轴瓦合金层有铅青铜、巴氏合金、铝合金等。目前，多用铝合金，因其材质较软又有保持油膜的性能，对轴颈有保护作用。 止推瓦有两种形式，一种是整体翻边瓦，另一种是半圆止推片的，分夹在主轴瓦的两侧，并用稳钉或凸肩销定位，以防止转动。
飞 轮
飞轮的功用是在发动机做功冲程时贮存能量，在其它冲程放出能量使发动机运转均匀，并能帮助发动机克服暂时超负荷；传递动力；起动时引入动力。如图所示，飞轮在外圆端部压装有启动用的齿圈，外圆表面刻有上止点记号或加工有上止点对位孔。飞轮的后端面是离合器的摩擦表面，在内侧圆周上加工有定位孔和与曲轴接盘连接的螺栓孔。
