第3章 曲軸連桿機構的結構與維修

1、主 編 丁鳴朝 幻燈制作 馮玉芹 李 剛 中等職業(yè)學校教學用書（汽車運用與維修專業(yè)） 第三章 l曲柄連桿機構結構概述 l曲柄連桿機構的功用是把燃氣作用在活 塞頂上的力轉變?yōu)榍S的轉矩，在發(fā)動 機工作時使熱能轉換成為機械能而對外 輸出。由于它們工作在高溫、高壓、高 速的苛刻條件下，其主要零部件極易遭 受損傷，而本部分一旦出現(xiàn)故障，將會 使發(fā)動機的正常運轉遭受到嚴重影響。 l3.1 活塞連桿組的結構與檢修 l3.1.1 活塞的結構與檢修 l發(fā)動機活塞由頂部、頭部和裙部三部分 組成。頂部形狀與選用的燃燒室類別有 關，汽油機一般多采用平頂式?；钊^ 部制有環(huán)槽用于裝配活塞環(huán)；裙部有安 裝活塞銷的座孔。

2、為適應材料熱脹冷縮 的需要，活塞在軸向呈上小下大的圓錐 形，徑向呈橢圓形。 l活塞的常見損傷有：頂部燒損、脫頂； 裙部裂損、拉毛或粘結；環(huán)槽磨損等多 種。 l發(fā)動機大修時，應根據(jù)氣缸的修理尺寸 選配同級活塞。選配時應注意同一臺發(fā) 動機應配用整套活塞，禁止拆套選用； 氣缸搪磨加工和活塞連桿組裝時均需測 量、調(diào)修活塞與氣缸壁之間的配合間隙。 l3.1.2 活塞環(huán)的結構與檢修 l活塞環(huán)裝置在活塞頭部的環(huán)槽內(nèi)，有氣 環(huán)和油環(huán)兩種。氣環(huán)的斷面形狀有多種 ， 常見的有矩形環(huán)、錐形環(huán)、梯形環(huán)、桶 形環(huán)、扭曲環(huán)等。當代汽車多采用鋼帶 組合式油環(huán) 。它由兩片相互獨立的刮片 和一個彈性良好的鋼絲襯環(huán)組成，襯環(huán) 的

3、彈力作用使兩個刮片分別向上和向下 壓向活塞環(huán)槽端面，形成端面密封，從 而大大地減少了竄油量 。 l活塞環(huán)長期在高溫下工作，潤滑條件差。 隨著磨損加劇，彈力逐漸減弱，開口間 隙、側隙增大，導致氣缸密封性變壞， 產(chǎn)生漏氣竄油現(xiàn)象，使發(fā)動機功率降低， 油料消耗增多。實踐證明，活塞環(huán)使用 壽命比氣缸使用壽命要短，因此要掌握 正確的換環(huán)時機。發(fā)動機大修時，應選 用與氣缸、活塞同一級別的活塞環(huán)。 l為了保證活塞環(huán)與活塞環(huán)槽、氣缸的良好配合， 在選配活塞環(huán)時，應做好活塞環(huán)彈力、活塞環(huán) 側隙、活塞環(huán)開口間隙、活塞環(huán)背隙、活塞環(huán) 漏光度等項目的檢查、檢測。 l安裝活塞環(huán)時，要注意使第一道環(huán)端面上的 “RN”標記

4、，第二道環(huán)端面上的“R”標記朝向 活塞頂部，并且將環(huán)的開口按圖示的位置錯開， 最后在活塞環(huán)表面涂以清潔的潤滑油，方可將 活塞裝入氣缸。 活塞環(huán)開口間隙和側隙的檢測 l3.1.3 活塞銷的結構與檢修 l活塞銷是將活塞與連桿小頭裝配在一起的 圓管形空心連接銷。按發(fā)動機工作時活塞 銷的運動狀態(tài)，分為全浮式和半全浮式兩 種安裝形式?；钊N在高溫下承受很大的 周期性沖擊載荷，且潤滑條件較差，所以 容易磨損。當活塞銷與活塞銷座孔或連桿 襯套磨損加劇后，發(fā)動機將出現(xiàn)異響故障。 l活塞銷的選配：發(fā)動 機大修中更換活塞銷 時，應選擇標準尺寸， 測量活塞銷直徑，如 圖所示。 l活塞銷與座孔、襯套 的配合采用基軸制

5、。 用鉸削加工的方法保 證孔與其配合的公差。 1、活塞銷與活塞銷 座孔的配合： 將活塞在水或油中 加熱至80100。 用拇指用力推活塞 銷，如圖所示。活 塞銷能在稍有阻力 或無阻力的狀態(tài)下 平滑移動。 l活塞銷與連桿襯套的配合視配合形式不 同而不同。對全浮式活塞銷，要求二者 有稍微間隙的過渡配合。半浮式活塞銷 與連桿襯套為過盈配合，。裝配活塞和 連桿時，應將連桿前側記號和活塞頂端 的前側記號保持同一方向。安裝活塞銷 時，應使用專用的修理工具和臺式油壓 機將活塞銷壓入。 l3.1.4 連桿的結構與檢修 l連桿的結構：連桿小頭的孔內(nèi)裝有青銅襯套與 活塞銷連接 ，連桿大頭與曲軸上連桿軸頸相連 接。為

6、了裝配需要，連桿大頭做成可分開的兩 半，上半部與桿身成一體，下半部稱連桿蓋用 螺栓將其連接。柴油機的連桿，由于受力較大， 其大頭的尺寸超過氣缸直徑，為使連桿大頭能 通過氣缸便于拆裝，采用斜切口結構。連桿大 頭在安裝時，必須按規(guī)定的力矩分次均勻擰緊， 防止工作時自動松動。 l連桿的損傷及檢修：連桿在工作中承受 氣體壓力和往復慣性力產(chǎn)生的交變載荷， 易使桿身彎曲，扭曲；或使大、小頭內(nèi) 孔出現(xiàn)失圓、錐形，連桿螺栓、連桿大 頭或桿身斷裂，從而造成發(fā)動機破壞的 事故。因此在維修時，應對連桿進行認 真地檢查與校正。 l連桿彎曲與扭曲的檢驗、校正一般在連 桿校正器上進行。 l連桿襯套的修配： l連桿校正之后

7、，應檢查連桿小頭襯套的磨損情況。當 襯套磨損超過使用限度時，應按修理尺寸進行小頭襯 套的鏜削或鉸削，壓入具有0.100.20mm過盈的新 襯套。鏜削連桿小頭襯套的圓柱度及直徑圓度誤差應 不大于0.01mm。 l襯套內(nèi)徑磨損的修理方法取決于活塞銷的尺寸，當使 用加大尺寸的活塞銷時，襯套可鉸削或鏜削到同級加 大尺寸；當活塞銷直徑比原活塞銷直徑小時，可以不 更換活塞銷，而間隙超過允許值時，需要更換新襯套。 l當襯套抱住活塞銷或由于沖擊載荷較大，使 襯套產(chǎn)生塑性變形而破壞襯套與連桿小頭孔 的緊度時，襯套在連桿小頭孔內(nèi)就會轉動， 使襯套外徑及連桿小頭孔磨損。襯套外徑磨 損時，必須換用新襯套。 l壓出舊襯

8、套和壓入新襯套，最好用合適的沖 頭在臺壓機上進行，壓入時連桿與襯套必須 放正，不得偏斜。壓入前應對連桿小頭口修 整除去毛邊，以免劃傷襯套；壓入時，應注 意連桿小頭油孔要對齊。 鉸削時，將鉸刀夾在虎鉗上，一 手托住連桿大頭并均勻用力扳轉， 一手把住小頭并向下略施壓力， 如圖3.24所示，確保連桿軸線垂 直于鉸刀軸線，以防鉸偏襯套。 當鉸削到用手掌力能將活塞銷推 入襯套1/31/2時停鉸，用木錘 將活塞銷打入襯套內(nèi)，夾在臺鉗 上左右扳動連桿，如圖3.25所示。 然后壓出活塞銷，視襯套的壓痕 適當修刮。 l 將活塞銷涂以機油， 對經(jīng)過鏜削加工的襯 套，因其光潔度高， 接觸面好，應能用大 拇指把銷子推

9、入襯套 內(nèi)，并無間隙感覺。 對于用鉸刀鉸削的襯 套，能用手掌把銷子 推入襯套，則其配合 松緊度符合要求。 l 活塞銷涂以機油，并裝入連桿襯套內(nèi)，然后 把銷子夾在鉗口墊銅皮的虎鉗上（夾持力不能 過大，以防變形影響檢驗效果），先沿活塞銷 方向扳動連桿，應無間隙感覺；在襯套兩端加 熱機油扳動時，銷與襯套間不應產(chǎn)生“氣泡”； 轉動連桿時，連桿應能隨手圓滑轉動。 l對于鉸削的襯套，把連桿置于與水平面成75 時能停住，用手輕輕敲打時，連桿應借自身重 量徐徐下降，則配合符合要求。 l檢驗活塞銷與連桿襯套的配合時，如有間隙感 覺或連桿下降太快，這表明配合太松；如有 “氣泡”產(chǎn)生，表明有喇叭口或間隙過大。遇 此

10、情況不要勉強使用，應選用同級中直徑較大 的銷子進行試配，或更換襯套重新鉸配。若配 合過緊應加以修刮。 l在檢驗銷與襯套松緊度的同時，還應檢查接觸 面的情況，接觸印痕應星點分布均勻，輕重一 致，接觸面達到75%以上為合適。當配合緊度 和接觸面都達到要求后，再裝復使用。 l活塞連桿組的零件經(jīng)檢驗合格后，即可進行組 裝。組裝前應對零件進行清洗，并用壓縮空氣 吹干。 l活塞與連桿組裝時，要注意正確的安裝方向， 不得錯亂?；钊瓦B桿通常都有裝配標記。活 塞上的標記一般為一個小箭頭或邊緣缺口，箭 頭應朝前（向皮帶盤）。汽油機活塞的膨脹槽 開在做功行程側壓力較小的左側?；钊敳窟€ 標有所屬氣缸號。連桿安裝位

11、置的要求是，澆 鑄標記須朝前（向皮帶盤）。 l活塞與連桿組裝后，還應在連桿校驗儀 上檢驗活塞軸線對連桿大頭軸承孔的垂 直度。檢驗時，將連桿大頭軸承孔套裝 在校驗儀的軸上，用厚薄規(guī)分別測量活 塞頂部前、后方向的邊緣與平板的間隙， 若保持一致即可，其公差為0.050.08mm。 否則應檢修再次進行組裝。 l向活塞上安裝活塞環(huán)時，應使用專用工 具，并注意各道環(huán)的類形、規(guī)格和安裝 方向。鍍鉻的活塞環(huán)一般在第1道，增強 環(huán)的耐磨性；內(nèi)缺口或內(nèi)倒角的扭曲環(huán) 安裝方向應朝上；外缺口或外倒角的朝 下。否則會使機油大量進入燃燒室。 l活塞環(huán)的端部側面有裝配標記“O”、 “T1”、“T2、“R”、“TOP”等記號

12、的， 此端須朝向活塞頂部 l3.2 曲軸飛輪組的結構與檢修 l曲軸飛輪組的作用是把連桿傳來的作用力轉變?yōu)槔@曲 軸中心軸線轉動的轉矩，再經(jīng)飛輪傳給汽車傳動系。 l3.2 .1 曲軸的結構與檢修 l曲軸多采用中、高碳鋼鍛造而成。曲軸通過若干主軸 頸支承在缸體的主軸座孔內(nèi)，通過連桿軸頸和連桿相 連，曲柄臂連接著主軸頸和連桿軸頸，為了抵消離心 力，在曲軸臂上配有平衡重。在曲軸的前端，有驅動 凸輪軸的正時齒輪；為了驅動水泵、交流發(fā)電機等設 備，曲軸上還裝有皮帶輪，后端裝有飛輪 。 為了使?jié)櫥蛷闹鬏S承流入連桿軸承，在曲軸中 還開有油道。 l在發(fā)動機工作過程中，曲軸由于受力和 工作條件復雜，除軸頸磨損外，

13、還會出 現(xiàn)曲軸彎曲、扭曲變形，裂紋或折斷等 損傷。因此在修理曲軸時，必須進行檢 驗，查明曲軸有無裂紋、變形及磨損程 度如何。 l曲軸裂紋可用磁力或熒光探傷法及油浸 錘擊法等多種方法進行檢查。 l曲軸在使用過程中，由于主軸承間隙過 大，工作中受到?jīng)_擊；發(fā)動機爆震或突 然加大負荷使曲軸過分受振動；少數(shù)缸 不工作或軸承松緊度不一致使曲軸受力 不均勻，這些原因都會造成曲軸的彎曲 和扭曲變形 。曲軸彎曲一般是由于中間 軸頸受負荷和振動較大，而使得彎曲變 形在中間主軸頸處反映比較明顯。 l曲軸主軸頸和連桿軸頸的磨損在軸向何徑向都是 不均勻的。軸頸磨損后，通常使用外徑千分尺測 量 軸頸上兩個正截面上的四個直

14、徑，其圓度、 圓柱度誤差超過極限時，應在曲軸磨床上進行磨 削修理，必要時應予以表面淬硬處理，以保證軸 頸的耐磨性。曲軸主軸頸和連桿軸頸光磨后，應 符合下列要求：軸頸的圓柱度允許值不超過 0.005mm，表面粗糙度的Ra最大允許值為0.4m， 軸頸應留1.52mm的內(nèi)圓角，油孔應有 1mm45的倒角，并去掉毛刺。 軸承內(nèi)經(jīng)測量時，必須將軸承螺栓擰緊到規(guī)定 力矩。 l曲軸軸承在使用中除了自然磨損外，還 會因油路堵塞或潤滑油供油量不足而產(chǎn) 生半干摩擦甚至干摩擦，引起過熱而使 軸瓦熔化或脫落 。當軸頸與軸承配合間 隙超過使用極限或軸瓦發(fā)生嚴重損傷以 及發(fā)動機進行大修時，都需要重新選配 軸瓦。選配時要求

15、遵循按軸頸尺寸選配 軸承的原則。 l 安裝曲軸軸承時，要 注意將帶有油孔和油槽 的軸承裝在上端（軸承 座內(nèi)），不帶油孔和油 槽的軸承裝在下端（軸 承蓋內(nèi)），以保持軸承 潤滑良好，延長其使用 壽命。軸承的安裝如圖 所示。 l安裝曲軸止推墊圈時，應將有油槽的一 面朝向曲軸旋轉面如圖所示 l安裝曲軸軸承蓋時，應將軸承蓋上的箭 頭標記朝向發(fā)動機前端如圖所示 l曲軸軸承必須按規(guī)定力矩和順序擰緊， 其擰緊順序如圖所示 l現(xiàn)代汽車六缸以上發(fā)動機的曲 軸上都裝有扭轉減振器，目前 較新結構的四缸發(fā)動機也裝有 減振器。橡膠式減振器的曲軸 皮帶盤與慣性環(huán)之間用橡膠接 合，利用橡膠的彈性來吸收振 動。豐田發(fā)動機曲軸扭

16、轉減振 器如右圖所示 。減振器總成無 法分解，若減振效果不良，應 更換減振器總成。 l更換扭轉減振器可用錘敲入或采用專用工具安 裝。通常應使減振器深入靠向擋油盤和正時鏈 輪。如果有疑慮，可先裝水泵和帶輪，然后將 減振器敲入，直至其帶輪與水泵帶輪對齊。建 議采用專用工具安裝，因為用錘敲擊減振器會 在曲軸推力軸承上產(chǎn)生應力。如果必須用錘敲， 最好將缸體立起來并支承曲軸。 l有些減振器與曲軸不是過盈配合，因此，必須 在減振器后面發(fā)動機的螺栓上裝一個大墊圈， 否則，減振器會飛掉造成損壞或傷害事故。 l為了防止機油從曲軸前、后端流出來， 在曲軸前、后端裝有橡膠架式油封，這 種結構的油封效果比較好。 l安

17、裝曲軸油封時，應使用專用工具，并 在油封上涂以干凈的機油，然后按工藝 規(guī)范要求緊固螺栓 l3.2 .2 飛輪的結構與檢修 l飛輪安裝在曲軸后端的突緣上，采用灰 鑄鐵制造，呈圓盤狀，其輪緣通常做得 寬而厚，具有足夠的轉動慣量。飛輪輪 緣上壓裝有一個齒圈，與起動機的驅動 齒輪嚙合時起動發(fā)動機。有的飛輪的后 表面上，刻有第一缸活塞位于上止點時 所對應的刻線標記，以方便檢查和調(diào)整 配氣和點火正時 。 l飛輪常見的損壞是齒圈的磨損、打壞及離合器摩擦片 接觸的工作面磨損和起槽。 l（1）飛輪齒圈的更換 l齒圈與起動機齒圈在起動發(fā)動機時產(chǎn)生碰撞，或兩齒 輪嚙合不良，容易造成牙齒磨損和損傷。 l齒輪牙齒如單面

18、磨損，可將齒圈翻過來使用。齒圈兩 面均嚴重磨損超過齒長的1/3，應更換齒圈。飛輪與 齒圈是過盈裝配，拆裝齒圈時，應進行加溫。加熱至 623673K，進行墊壓配合。齒圈與飛輪配合過盈為 0.300.60mm。 l飛輪端面跳動量的檢修 l用帶架千分表檢查飛輪端面跳動量，端面跳動 量應不超過0.15mm，檢查方法如圖所示。如果 超過使用限度應予以修磨或更換飛輪。 l飛輪端面若磨損、起槽或有波浪形，應精車光磨， 磨削量不得大于1.0mm。 l當需更換飛輪或齒圈或離合器總成時，應進行曲 軸、飛輪、離合器總成組件的動平衡檢驗。 l將飛輪安裝到曲軸上時， l應按圖示順序， l分幾次均勻 l地擰緊螺栓。 l3.3 曲軸連桿機構的常見故障 l曲軸連桿機構各零件配合副表面會隨著 汽車行駛里