曲柄连杆机构是活塞式内燃机进行热功转换的主要机构。它的功用是实现工作循环，完成能量转换，以曲轴旋转的形式向外输出动力。曲柄连杆机构由机体零件组、活塞连杆组、曲轴飞轮组三部分所组成。
(一)机体零件组
机体组包括气缸体、曲轴箱、气缸套、气缸盖、气缸垫等零部件。
1、气缸体和曲轴箱
机体为气缸体、气缸水套和曲轴箱形成一体的部件，但也有些机型的机体与曲轴箱分为两个部件，以紧固件相连接，例160系列柴油机。机体是内燃机用以安装各主要零部件的基体，保证运动零件的正常运转。常见的机体有以下几类：
（1）卧式单缸机机体
（2）立式单缸机机体
（3）立式多缸机机体
机体一般用HT15-32、HT20-40灰铸铁铸造，它不是易损件，常见的损坏情况为水冷机型在冬季严寒气温时被冻裂和连杆螺栓断裂导致连杆击破曲轴箱壁，在这种情况下才需要更换气缸体。在单缸柴油机上以机件零件形式供应，在多缸机上因需要配套的主轴承盖、凸轮轴衬套、主轴承螺栓、气缸盖螺栓等零件，故一般均以气缸体机械合件的形式提供，否则无法保证主轴孔等的尺寸精度。
2、气缸套和封水圈
气缸内壁与活塞顶部、气缸盖底面共同构成燃烧工作容积，因而承受燃烧气体的高温与压力。气缸内壁对活塞的往复运动起导向作用，同时也受到两者间的相对高速运动产生的摩擦，因而对材质有较高的要求。
在水冷内燃机中气缸套根据其外表面是否与冷却水直接接触，可分为干式缸套和湿式缸套两种；在风冷内燃机中空气直接冷却气缸，在气缸外壁铸有散热片以增大散热面积，达到有效、均匀的冷却。
湿式气缸套较厚，刚性较好，与缸体间形成水道，其下端通常以耐热的橡胶封水圈来密封，防止冷却水泄漏。湿式气缸套外表面直接与冷却水接触，散热好、拆装方便，在一般柴油机都采用这种结构。
干式气缸套直接与缸体接触，一般为钢质薄壁气缸套，壁厚为2.5～3.5毫米，内表面镀铬，其硬度高，减磨性好，与气缸体之间为滑动配合，用手轻压带转就可装入。气缸套是易损件，为提高其使用寿命，多选用合金铸铁如高磷铸铁（含磷量0.3%～0.8%），其耐磨性好但性脆。中硼铸铁（含硼量约0.03%～0.08%）是一种为克服高磷铸铁性脆的新材料，有更好的耐磨性。当气缸套磨损过大或磨损不均匀形成椭圆度和锥度时会产生漏气，需要及时更换。
3、气缸盖和气缸垫
（1）气缸盖
它位于气缸的上部，密封气缸并形成燃烧室顶面，承受高的燃气压力和温度，并经没它传出部分燃烧产生的热量。气缸盖内布置有进气和排气的通道、进气门、排气门及气门导管。水冷发动机气缸盖内布置有冷却水道，风冷发动机气缸盖上布置有散热片。有些柴油机气缸盖上清寒布置有分开式的燃烧室。气缸盖还有装置喷油器（柴油机）或火花塞（汽油机）的孔位。水冷发动机气缸盖一般均由HT20-40、HT25-47灰铸铁铸造，风冷发动机气缸盖则用铝合金浇铸或压铸。
气缸盖是一个复杂的部件，以东方红-802拖拉机的4125A4型柴油机为例，它可以有以下几种形式出现：
1）气缸盖零件
零件号75.01.401-2D。
2）气缸盖机械合件部件号75.01.022-2，指在气缸盖零件上加上需要工艺保证的零件，如堵头螺塞，用以连接喷油器、进排气管、摇臂支座等的又头螺栓，气门导管，进出水口等的合件。
3）气缸盖附带气门总成部件号75.01.021-2B，指在气缸盖机械合件的基础上再加上经过研磨配合的进排气门、气门弹簧、气门弹簧座及弹簧锁卡，即是加了气门的气缸盖。
4）气缸盖总成
部件号4125A4.01.001，指在气缸盖附带气门总成的基础上再加上摇臂轴合件、气门摇臂总成、气门室盖合件、通气管总成，也即是包括除了喷油器和进排气管以外的所有零件。
在订货及销售中常见的是第三种气缸盖附带气门总成。原因是在气缸盖损坏需要更换时，第四种中很多零件都可以使用不需要更换，而第二种又缺少研磨配套好的气门，所以一般都购买第三种形式的气缸盖。 在其它机型的气缸盖订货时，一般也多采用订气缸盖附带气门总成的方式，这样可以保证气缸盖气门口（或气门座）与气门的密闭及气门导管的配合。
气缸盖常见的损坏情况是气缸盖冻裂；在两个气门座之间，气缸盖水套积水垢过多冷却效果不好布烧裂；长期工作后气缸兽底平面不平度超差过大。在这些情况下需要更换气缸盖。
（1）气缸垫
气缸盖和机体之间装有气缸垫用以保证燃烧室的密封，防止高温高压燃气的泄漏，同时密封润滑油和冷却水的通道。气缸垫应有足够的强度、弹性、抗腐蚀性，拆装方便能重复使用。气缸垫用耐热石棉板外包0.25毫米左右的紫铜皮，在油、水的通孔周围用紫铜皮卷边加强。气缸垫具有一定的弹性，能补偿结合面的不平度与粗糙度，保持好的密封性。风冷柴油机的气缸垫结构简单为一片圈形薄铜片。
（2）气缸盖螺栓及螺母气缸盖螺栓及螺母用来夹紧气缸盖、压空气缸垫并有防止气缸盖平面长期在高温情况下工作容易发生翘曲变形的作用。气缸盖螺栓为非标准件，采用优质中碳钢或合金钢并经调质处理的高强度螺栓、螺母。气缸盖螺栓有较大的预紧力（铁牛-55C、东方红-802为180～210牛.米；195型柴油机为245牛.米；汽车发动机为98～118牛.米），故拧紧螺母时必须按生产厂使用说明书的规定，用扭力扳手并按气缸盖螺母坚固顺序（多缸机由中心向两端，单缸机按对角线方向）分2～3次逐步拧紧气缸盖螺母。在风冷发动机上，广泛采用贯穿长螺栓（螺栓贯穿气缸盖、气缸套拧在曲轴箱上），但其拧紧力矩没有水冷发动机那样大，如长春AX100型摩托车发动机为18～28牛.米；嘉陵JH70型、雅马哈CY80型摩托车发动机为8～12牛.米，如过紧则会损坏气缸盖。
（二）活塞连杆组
活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、活塞销挡圈、连杆、连杆轴瓦、连杆螺栓、连杆螺母、保险铁丝（钢片）等组成。
1、活塞
活塞是内燃机的重要配件，属于容易磨损的零件（易损件）。活塞在高温（2000摄试度左右）、高压（8.8兆帕左右）燃烧气体的作用下，在气缸内进行往复直线运动。它的顶面承受燃气压力；环带部用以装置活塞环（气环和油环）；销座部用以装配活塞销，将燃气压力通过它传递给连杆；裙部在活塞往复直线运动中起导向作用，并承受侧压力。装配时裙部与缸套之间，必须保持一定的间隙以防止活塞受热膨胀后在气缸套内卡死，装配间隙以S195型柴油机为例为0.19～0.255毫米，当间隙因磨损增大到极限值0.42毫米时或裙部有较大面积的拉损且痕深在0.1毫米以上时应更换活塞。在多缸机上活塞连杆还需要按重量配套装配，在同一台柴油机必须装用同一重量组的活塞和同一重量组的连杆，以保证各缸间运动惯量的平衡，减小扭振。在4125A型及135型柴油机上同一重量组的活塞，其重量偏差不超过10克。活塞重量用两个数字表示，活塞的材料用铸造铝硅合金。
2、活塞环
活塞环基本外形为一矩形断面的开口圆环。活塞环和活塞一起密封燃烧室，将活塞的热量传导到气缸套，使气缸壁面的润滑油分布均匀和防止窜泄，另外活塞环还对活塞起支承作用，使其在往复运动中稳定、平顺。
按作用的不同，活塞环分为气环和渍环两大类。
（1）气环
主要用以密封和导热，安装在活塞环带区的上部，一般有三道气环，第一道气环直接与高温高压气体接触，工作条件恶劣，环的磨损也最严重，为此，常在第一道气环表面镀上多孔铬层，用以保存润滑油提高耐磨性。
（2）油环
其作用是将气缸壁上多余的润滑油刮下，防止窜入燃烧室，并使气缸壁上的润滑油分布均匀，改善润滑条件。油环布置在气环的下方，一般有一或二道油环。常用的油环有普通油环和组合油环。
为了防止活塞环受热膨胀卡死拉损气缸，当活塞环装入气缸后，活塞环开口处应保留一定的间隙，这个间隙称为“开口间隙”，其大小与气缸直径有关，一般为0.25～0.8毫米，当活塞环磨损开口间隙增大到2～3毫米时就需要更换新活塞环。环与环槽之间在高度方向的间隙，称为侧隙，一般为0.04～0.15毫米，以防止活塞环受到热膨胀被卡在环槽中；侧隙过大，密封不好，还会增加气环的泵油作用。
活塞环的材料要求耐磨和具有弹性，一般用灰铸铁或合金铸铁制造。订货及使用时要注意活塞环材料与气缸套材料的相互配合，使这对摩擦副更为耐用。
3、活塞销
活塞销用以连接活塞与连杆，它承受活塞运动时的往复惯性力和燃气压力，并传递给连杆。活塞销为中空圆柱体，一般采用20号低碳钢或15铬、20铬等铬合金钢制造。为了满足活塞销外表面硬而耐磨、内部韧而抗冲击的要求，销的外表面需进行渗碳处理并抛光，渗碳导深度0.8～1.2毫米。活塞销与活塞销与活塞销座孔为紧配合，一般装配方法为将活塞在热油中加温到80～100摄试度，然后再压入活塞销。 4、连杆、连杆衬套、连杆螺栓及螺母
连杆用以连接活塞和曲轴，并将活塞的往复运动变成曲轴的旋转运动。其结构可分为小头、大头和杆身三个部分。连杆小头压装有连杆衬套，连杆杆身断面呈“工”字形，既减轻重量，又保证强度。连杆大头剖分成两半，可拆部分称连杆盖，两者配对加工，同一侧打有配对号，用连杆螺栓拧紧。连杆杆身大头部分与连杆盖的剖分形式通常有两种。常用的是平切口形式，这种形式的大头面加工方便、刚性好；另一种是斜切口剖分面的形式，主要是为了在加粗曲柄销的同时又通过气缸抽出活塞连杆组，常用的斜切口连杆有S195、495A、4135等型柴油机的连杆。连杆或连杆螺栓的断裂往往造成击破曲轴箱或整机破坏的重大事故。因而，连杆材料一般选用具有较高强度和冲击韧性的45号、40铬钢材锻造、加工制成。在多缸机中为不影响各缸间运动惯量的平衡，成组的连杆重量差不允许大于15克。在商品供应中，连杆以连杆总成的方式供应，不允许拆散。维修配套时，应按同一重量组选购连杆总成。
连杆杆身与连杆盖由连杆螺栓拧紧，连杆螺栓为高强度专用螺栓，其材料与加工精度均优于普通螺栓。连杆螺栓在安装时应有足够的预紧力，以防止松动，中部有定位带作为连杆身与连杆盖的定位，螺纹部钻有孔供穿保险铁丝用，也有用保险钢片、开口销固定连杆螺母的。连杆螺栓、螺母的材料一般用35铬钼，40铬等中碳合金钢制造。连杆螺栓为重要零件，绝对不允许用普通螺栓代用。
连杆小头是在活塞销上作摆运动的，在小头上压入连杆衬套以减少运动摩擦。连杆衬套一般用锡青铜或铜基粉末冶金制造。
5、连杆轴瓦
连杆大头和连杆盖同装有分开式的滑动轴承（轴瓦），轴瓦上有油孔或油槽，具有保持油膜、减少摩擦阻力的作用。连杆轴瓦几乎全为滑动轴承（AK-10及摩托车二冲程汽油机采用滚柱轴承），其结构简单、成本低、工作性能稳定。连杆轴瓦目前广泛应用的为双金属薄壁轴瓦，瓦背是一层柔性钢带，以一定的过盈量装入轴承座孔和轴瓦壁厚精度保证，安装后不再刮配，轴瓦互换性好，便于维修和大量生产。在钢质瓦内侧表面有一层高锡铝基合金。配合曲轴轴颈尺寸的修磨，例如4125A型柴油机曲轴可修磨四次，制造厂也相应生产供配套用的加厚尺寸轴瓦。
（三）曲轴飞轮组
曲轴飞轮组包括曲轴、飞轮、正时齿轮、曲轴皮带轮、曲轴轴瓦等零部件。
曲轴的功用是将由活塞连杆组传来的燃气压力转变为扭矩，以旋转的形式输出，并带动内燃机的其它运动机构。曲轴受到燃气压力和往复、旋转运动的质量惯性力及其力矩的作用，受力情况复杂。因此，对曲轴的强度、刚度、硬度、韧性和制造精度都有较高的要求。从其结构上看又有整体曲轴与组合曲轴；单缸曲轴与多缸曲轴之分。从制造方法上又有铸造曲轴与锻造曲轴之分；在材质上又有钢曲轴与球墨铸铁曲轴之分。常见的几种曲轴形式分述如下：
（1）单缸机曲轴
（2）多缸机曲轴
（3）组合曲轴
2、飞轮
在发动机的工作循环中，只有一个冲程作功，飞轮的功用就是把传到曲轴上的一部分能量储存起来，用以克服进气、压缩、排气冲程中的阻力，使曲轴旋转均匀，并能克服发动机短时间超负荷工作，飞轮还有便于起动及输出功率的作用。
飞轮现曲轴装配，应进行动平衡校正，否则在高速旋转时由于质量不平衡产生的离心力，将引起发动机振动。固定飞轮时，必须按规定的拧紧力矩拧紧飞轮固定螺栓（螺母），并用锁片锁紧以防止松动脱落。飞轮的外缘上有热压的起动齿圈，供发动机起动用。为了便于对发动机进行维修调整，飞轮上还该有表示活塞上止点、供油提前角、点火时间、气门开闭时间等记号。
3、曲轴轴瓦（主轴承）
主轴承有滑动轴承和滚动轴承两种型式。R175A、175F及4135等型柴油机选用滚动轴承，一般柴油机及汽油机多选用滑动轴承。滑动轴承的结构型式有整体式圆筒形（轴套）和剖分式瓦片形（轴瓦）两种。
（1）部分式平轴瓦多缸机主轴瓦常用这种型式，一副主轴瓦分为两片，有环形油槽和通孔者为上瓦片，装在气缸体主轴承座孔内，无油槽者为下瓦片，装在主轴承盖孔内，轴瓦的一侧都有凸台，安装时嵌入轴承座凹口内，以防止瓦片转动或轴向窜动。
（2）卷筒压边轴瓦该轴瓦为圆筒状翻边轴瓦，S195型柴油机采用这种型式主轴瓦。轴瓦内有油槽，并钻有油孔，内侧及翻边的外侧覆以减磨轴承合金。
（3）轴套圆筒状轴瓦。轴瓦内有油槽，并钻有油孔。
（4）止推环半圆环形片，一侧覆以减磨合金，止推环的下片中部的外侧有一凸尾，安装时嵌入轴承盖槽内以防止止推环转动。止推环起到控制曲轴轴向间隙的作用。
（5）整体式止推轴承部分式双翻边主轴瓦，LR100系列柴油机采用这种型式。一副主轴瓦分为上下两片，上片有油槽及油孔装在气缸体主轴太阳光座孔内，下片无油槽装在主轴承盖孔内。内侧及翻边的外侧覆以减磨轴承合金。
主轴瓦及止推环广泛使用双金属薄壁轴瓦，瓦背为柔性钢带，上覆有一层高锡铝基合金。配合曲轴的修复，磨小后曲轴主轴颈可选用加厚轴瓦使用，轴瓦的尺寸标记印在轴瓦背上，使用时应与有相同标记的曲轴配套使用。
在订货和销售时应注意标准尺寸与加厚尺寸的主轴瓦，在供应多缸机主轴瓦时一般应成套供应（有宽、窄轴瓦及止推环）。
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