将活塞往复运动转变为曲轴旋转运动，从而使气缸内的燃气压力转变为曲轴的扭矩向外输出机械能的机构。由活塞组、连杆组、曲轴飞轮组等运动件组成（图）。由于它支承在气缸体上，并须与气缸和气缸盖联合工作方能实现能量转换，因此这部分零件也可并入该机构中。

柴油机的曲柄连杆机构

由活塞、活塞环、活塞销及其固定件组成。活塞直接承受高温高压燃气的作用，一般由铝合金制成。汽油机的活塞顶部多为平顶，柴油机则多有凹坑，其形状与燃烧室型式有关。活塞上部装有活塞环以密封高温高压的燃气，防止泄漏。活塞裙部在活塞运动时起导向作用并承受侧向压力。为了避免工作时产生拉缸或敲缸，活塞裙部与气缸之间应有适当的间隙。由于活塞受热和受气体压力作用后，裙部发生变形，因此有的活塞裙部加工成椭圆形，长轴在垂直于活塞销的方向，使工作变形后仍能保持圆形；有的活塞裙部沿纵向作成锥形或桶形，使工作受热时上下间隙相同，裙部与气缸贴合良好。活塞环包括气环和油环，共2～4道，材料多为合金铸铁。气环用于防止气缸内的燃气漏入曲轴箱；油环主要用于气缸刮油和导油，同时有密封燃气作用。油环对气缸壁的压力要适当，回油要畅通，否则机油消耗量会增加。活塞销是活塞与连杆的连接件，安装在活塞销孔内，常用弹簧锁环等防止活塞销轴向位移。

包括连杆、连杆轴瓦和连杆螺栓。连杆将活塞组与曲轴相连接。杆身断面多为“工”字形。连杆小头通过活塞销与活塞相连，内有衬套。连杆大头内孔装有连杆轴瓦，与曲轴的曲柄销连接。大头通常剖分成两半，用连杆螺栓紧固。

用于对外输出功率并驱动配气机构及其他辅助设备。曲轴承受连杆传来的气体压力、往复运动质量的惯性力、旋转惯性力以及工作中产生的弯曲和扭转振动，因此对其强度和刚度要求较高。曲轴主轴承有滑动轴承与滚动轴承两种，整体式曲轴多用滑动轴承，组合式曲轴有的采用滚动轴承。为了平衡曲柄连杆机构旋转的惯性力，在曲轴曲柄上与曲柄销相反的方向装有平衡重，而有的平衡重与曲柄制成一体。飞轮为铸铁圆盘，用螺钉固定在曲轴后端接盘上。飞轮具有较大的转动惯量，可储存和放出能量，起着调节曲轴转速变化和稳定转速的作用。

气缸套的内壁对活塞运动起导向作用，在运动中受高温高压燃气的作用所产生热应力和机械应力而磨损。气缸套磨损后可更换，便于维修。柴油机多采用湿式气缸套，其外壁直接与冷却水接触，上部多利用凸缘底面与气缸体支承面压紧密封，下部通常用2～3道耐油耐热的橡胶密封环密封；有些内燃机采用干式气缸套或无缸套结构。

气缸盖及气缸垫用于密封气缸，气缸盖并与活塞顶组成燃烧室。气缸盖借高强度螺栓压紧在气缸体上。

气缸体是内燃机的骨架，具有足够的刚度。它是曲柄连杆机构和其他机构的安装基础。气缸套装在缸套安装孔内，主轴承座用来支承曲轴。气缸体内设有冷却水和机油的通路，二冲程内燃机的气缸体上还有换气通道。