曲柄連桿機構的功用是將燃料燃燒時產生的熱能轉變?yōu)闄C械能，通過連桿將活塞的往復運動變?yōu)榍S的旋轉運動而對外輸出動力。曲柄連桿機構由機體組(主要包括汽缸體、曲軸箱、油底殼、汽缸套、汽缸蓋和汽缸墊等不動件)、活塞連桿組(主要包括活塞、活塞環(huán)、活塞銷和連桿等運動件)和曲軸飛輪組(主要包括曲軸、飛輪、扭轉減振器和平衡軸等機構)三部分組成。
　　2.1.2 受力分析
　　曲柄連桿機構是在高溫、高壓、高速以及有化學腐蝕的條件下工作的。發(fā)動機做功時，汽缸內的最高溫度可達2500K以上，最高壓力可達5～9MPa，汽車發(fā)動機轉速在3000～6000r/min時，則活塞每秒鐘要經過100～200個行程，其線速度是很大的。此外，汽缸、汽缸蓋、活塞等部件還將受到化學腐蝕。
　　由于曲柄連桿機構是在高壓下作變速運動，曲柄連桿機構主要承受氣體壓力、往復慣性力、旋轉運動件的離心力以及相對運動件接觸表面的摩擦力。
　　(1)氣體壓力
　　在每個工作循環(huán)的四個行程中，氣體壓力始終存在。進氣、排氣兩行程中氣體壓力較小，對機件影響不大，做功和壓縮行程中的氣體壓力影響較大。
　　在做功行程中，氣體壓力是推動活塞向下運動的力。這時，燃燒氣體壓力直接作用在活塞的頂部(圖2-1(a))。當活塞所受總力Fp傳到活塞銷上，可分解為Fp1和Fp2，分力Fp1通過活塞銷傳給連桿，并沿連桿方向作用在曲柄銷上;Fp1又可分為兩個分力FR和FS，分力FR沿曲柄方向使曲軸主軸頸與主軸承間產生壓緊力;分力FS對曲軸形成轉矩T，推動曲軸旋轉;分力Fp2把活塞壓向汽缸壁，形成活塞與缸壁間的側壓力，有使機體翻倒的趨勢，故機體下部的兩側應支撐在車架上。
　　在壓縮行程中，氣體壓力是阻礙活塞向上運動的阻力。這時作用在活塞頂?shù)臍怏w總壓力F′p也可以分解為兩個分力F′p1和F′p2(圖2-1(b))，F(xiàn)′p1又分解為F′R、F′S。F′R使曲軸主軸頸與主軸承間產生壓緊力，F(xiàn)′S對曲軸造成一個旋轉阻力矩T′，企圖阻止曲軸旋轉;F′p2、F′p1因連桿的左右搖擺運動，在活塞銷和曲軸軸頸的表面以及兩者的支撐表面上的壓力和作用點不斷變化，造成各處磨損不均勻。同樣，汽缸壁沿圓周方向的磨損也不均勻。
　　
　　圖2-1 氣體壓力作用情況示意圖
　　(2)往復慣性力與離心力
　　當活塞和連桿小頭在汽缸中作往復直線運動時，速度很高，而且數(shù)值在不斷變化。當活塞從上止點向下止點運動時，其速度變化規(guī)律是：從零開始，逐
　　漸增大，臨近中間達到最大值，然后又逐漸減小至零。也就是說，當活塞向下運動時，前半行程是加速運動，慣性力向上，以Fj表示(圖2-2(a));后半行程是減速運動，慣性力向下，以F′j表示(圖2-2(b))。
　　同理，當活塞向上時，前半行程慣性力向下，后半行程慣性力向上。活塞、活塞銷和連桿小頭的質量越大，曲軸轉速越高，則往復慣性力也越大。它使曲柄連桿機構的各零件和所有軸頸受周期性的附加載荷，加快軸承的磨損;未被平衡的變化著的慣性力傳到汽缸體后，還會引起發(fā)動機的振動。
　　在工作循環(huán)的任何行程中，氣體作用力的大小都是隨著活塞的位移而變化的，偏離曲軸軸線的曲柄、曲柄銷和連桿大頭繞曲軸軸線旋轉，產生旋轉慣性力，即離心力，其方向沿曲柄半徑向外，其大小與曲柄半徑、旋轉部分的質量及曲軸轉速有關。曲柄半徑長，旋轉部分質量大，曲軸轉速高，則離心力大。如圖2-2所示，離心力Fc在垂直方向的分力Fcy與往復慣性力Fj方向總是一致的，因而加劇了發(fā)動機的上、下振動;而水平方向分力Fcx則使發(fā)動機產生水平方向的振動。離心力使連桿大頭的軸瓦和曲柄銷、曲軸主軸頸及其軸承受到又一附加載荷，增加了它們的變形和磨損。
　　
　
　　圖2-2 往復慣性力和離心力作用情況示意圖
　　(3)摩擦力
　　在任何一對互相壓緊并作相對運動的零件表面之間，必定存在摩擦力，其最大值決定于上述各種力對摩擦面形成的正壓力和摩擦系數(shù)。
　　上述各種力作用在曲柄連桿機構和機體的各有關零件上，使它們受到壓縮、拉伸、彎曲和扭轉等不同形式的載荷。為了保證工作可靠，減少磨損，在結構上必須采取相應的措施。

                

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