課題一曲柄連桿機構(gòu)

1、課題一 曲柄連桿機構(gòu)的檢測與修理一、目標(biāo)1. 了解曲柄連桿機構(gòu)修理常用工量具的使用。2. 掌握曲柄連桿機構(gòu)各零部件常見損傷形式及檢修方法。3. 掌握曲柄連桿機構(gòu)等部件、總成的安裝及調(diào)試方法。重點：曲柄連桿機構(gòu)的功用及組成難點：曲軸箱組主要機件的構(gòu)造二、實習(xí)內(nèi)容曲柄連桿機構(gòu)的功用及組成1 、功用曲柄連桿機構(gòu)是發(fā)動機的主要運動構(gòu)件。其功用是將活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動， 同時將作用于活塞為曲軸對外輸出的轉(zhuǎn)矩，以驅(qū)動汽車車輪轉(zhuǎn)動。2 、組成曲柄連桿機構(gòu)的組成：曲軸箱組、活塞連桿組和曲軸飛輪組。曲軸箱組一、功用汽缸體曲軸箱是構(gòu)成發(fā)動機的骨架，是發(fā)動機各機構(gòu)和各系統(tǒng)的安裝基礎(chǔ)，其內(nèi)、外安裝著發(fā)動

2、機的所有主要零件和附件， 承受發(fā)動機各種載荷。 因此， 曲軸箱必須要有足夠的強度和剛度。二、組成曲軸箱組主要由氣缸體、曲軸箱、氣缸蓋和氣缸墊等零件組成。（如圖 2.1 ）三、曲軸箱組主要機件的構(gòu)造1 、氣缸體結(jié)構(gòu) 水冷發(fā)動機的氣缸體和上曲軸箱常鑄成一體， 稱為氣缸體 - 軸箱，也可稱為氣缸體。 氣缸體一般用灰鑄鐵鑄成， 氣缸體上部的圓柱形空腔稱為氣缸， 下半部為支承曲軸的曲軸箱， 其內(nèi)腔為曲軸運動的空間。 在氣缸體內(nèi)部鑄有許多加強筋， 冷卻水套和潤滑油道等。氣缸體應(yīng)具有足夠的強度和剛度。形式1 ）根據(jù)氣缸體與油底殼安裝平面的位置不同， 通常把氣缸體分為一般式、 龍門式、隧道式三種形式。 （如圖

3、 2.2 ）（ 1 ） 一般式氣缸體 其特點是油底殼安裝平面和曲軸旋轉(zhuǎn)中心在同一高度。這種氣缸體的優(yōu)點是機體高度小，重量輕，構(gòu)緊湊，便于加工，曲軸拆裝方便；但其缺點是剛度和強度較差 。（ 2 ） 龍門式氣缸體 其特點是油底殼安裝平面低于曲軸的旋轉(zhuǎn)中心。它的優(yōu)點是強度和剛度都好， 能承受較大的機械負(fù)荷； 但其缺點是工藝性較差， 結(jié)構(gòu)笨重， 加工較困難。（ 3 ） 隧道式氣缸體這種形式的氣缸體曲軸的主軸承孔為整體式，采用滾動軸承，主軸承孔較大，曲軸從氣缸體后部裝入。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊、剛度和強度好，但其缺點是加工精度要求高，工藝性較差，曲軸拆裝不方便。2 ）為了能夠使氣缸內(nèi)表面在高溫下正常工作，必須

4、對氣缸和氣缸蓋進行適當(dāng)?shù)乩鋮s。冷卻方法有水冷和風(fēng)冷兩種。冷發(fā)動機的氣缸周圍和氣缸蓋中都加工有冷卻水套，并且氣缸體和氣缸蓋冷卻水套相通，冷卻水在水套內(nèi)不斷循環(huán)，帶走部分熱量，對氣缸和氣缸蓋起冷卻作用?，F(xiàn)代汽車上基本都采用水冷多缸發(fā)動機。3 ）按照氣缸的排列方式不同，氣缸體還可以分成直列式，V 型和對置式三種。（ 1 ） 直列式發(fā)動機的各個氣缸排成一列，一般是垂直布置的。單列式氣缸體結(jié)構(gòu)簡單，但發(fā)動機長度和高度較大。 一般六缸以下發(fā)動機多采用單列式。 例如捷達轎車、富康轎車、所使用的發(fā)動機均采用這種直列式氣缸體。（2 ） V 型 氣缸排成兩列，左右兩列氣缸中心線的夾角 180 °，稱為

5、V 型發(fā)動機，V 型發(fā)動機與直列發(fā)動機相比， 縮短了機體長度和高度， 但加大了發(fā)動機的寬度，且形狀較復(fù)雜，加工困難，一般用于 8 缸以上的發(fā)動機， 6 缸發(fā)動機也有采用這種形式的氣缸體。（ 3 ） 對置式 氣缸排成兩列，左右兩列氣缸在同一水平面上，稱為對置式。它的特點是高度小，總體布置方便，有利于風(fēng)冷。4 ）、按氣缸套的冷卻形式的不同，可分為干式氣缸套和濕式氣缸套兩種。（如圖 2.3 ）（ 1 ）干式氣缸套的特點是氣缸套裝入氣缸體后，其外壁不直接與水接觸，一般壁厚為 1 3mm 。（ 2 ）濕式氣缸套的特點是氣缸套裝入氣缸體后，其外壁直接與水接觸，氣缸套僅在上、下各有一圓環(huán)地帶和氣缸體接觸，壁

6、厚一般為5 9mm 。它散熱良好，冷卻均勻，加工容易，拆裝方便，但缺點是強度、剛度都不如干式氣缸套好，而且容易產(chǎn)生漏水現(xiàn)象。應(yīng)該采取一些防漏措施。曲軸箱氣缸體下部用來安裝曲軸的部位稱為曲軸箱， 曲軸箱分上曲軸箱和下曲軸箱。 上曲軸箱與氣缸體鑄成一體， 下曲軸箱用來貯存潤滑油， 并封閉上曲軸箱， 故又稱為油底殼。油底殼受力很小， 一般采用薄鋼板沖壓而成， 其形狀取決于發(fā)動機的總體布置和機油的容量。油底殼內(nèi)裝有穩(wěn)油擋板， 以防止汽車顛動時油面波動過大。 油底殼底部還裝有放油螺塞，通常放油螺塞上裝有永久磁鐵， 以吸附潤滑油中的金屬屑， 減少發(fā)動機的磨損。在上下曲軸箱接合面之間裝有襯墊，防止?jié)櫥托孤?/p>

7、。3 、氣缸蓋1 ）功用主要是封閉氣缸上部，并與活塞頂部和氣缸壁一起形成燃燒室。氣缸蓋內(nèi)也有冷卻水套， 其端面上的冷卻水孔與氣缸體的冷卻水孔相通， 以便利用循環(huán)水來冷卻燃燒室等高溫部分。2 ）結(jié)構(gòu)缸蓋上還裝有進、排氣門座，氣門導(dǎo)管孔，用于安裝進、排氣門，還有進氣通道和排氣通道等。汽油機的氣缸蓋上加工有安裝火花塞的孔，而柴油機的氣缸蓋上加工有安裝噴油器的孔。頂置凸輪軸式發(fā)動機的氣缸蓋上還加工有凸輪軸軸承孔，用以安裝凸輪軸。3 ） 形式汽油機燃燒室常見的三種形式有：半球形、楔形、盆形。（如圖 2.5 ）（ 1 ） 楔形燃燒室 楔形燃燒室結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，散熱面積小，熱損失也小，混合氣在壓縮行程中形成

8、良好的擠氣渦流運動。（ 2 ）盆形燃燒室 結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，但因氣門直徑易受限制，進、排氣效果要比半球形燃燒室差。捷達轎車發(fā)動機、奧迪轎車發(fā)動機采用盆形燃燒室。（ 3 ） 半球形燃燒室半球形燃燒室結(jié)構(gòu)較前兩種更緊湊，但因進排氣門分別置于缸蓋兩側(cè)， 使配氣機構(gòu)變得較復(fù)雜， 但由于其散熱面積小， 有利于促進燃料的完全燃燒和減少排氣中有害氣體，有利于排氣凈化，在轎車發(fā)動機上被廣泛地應(yīng)用。4 、氣缸墊氣缸墊裝在氣缸蓋和氣缸體之間， 其功用是保證氣缸蓋與氣缸體接觸面的密封， 防止漏氣，漏水和漏油。1） 要求（ 1 ）氣缸墊的材料要有一定的彈性，能補償結(jié)合面的不平度，以確保密封。（ 2 ）要有好的耐熱性、耐

9、腐性和耐壓性，在高溫高壓下不燒損或變質(zhì)。目前應(yīng)用較多的是金屬 - 石棉結(jié)構(gòu)的氣缸墊， 石棉中間夾有金屬絲或金屬屑， 且接觸處覆銅皮。 有的發(fā)動機還采用在石棉中心用編織的綱絲網(wǎng)或有孔鋼板為骨架，石棉及橡膠粘結(jié)劑壓成的氣缸墊。 （如圖 2.6 ）兩面用2 ） 安裝注意事項安裝氣缸墊時，首先要檢查氣缸墊的質(zhì)量和完好程度，所有氣缸墊上的孔要和氣缸體上的孔對齊，將光滑的一面朝向氣缸體，防止被高溫氣體沖壞。其次要嚴(yán)格按照說明書上的要求上好氣缸蓋螺栓。 擰緊氣缸蓋螺栓時， 必須由中央對稱地向四周擴展的順序分 2 3 次進行，最后一次擰緊到規(guī)定的力矩。 （ 相關(guān)視頻：第一集）活塞連桿組一、活塞1 、活塞的功用

10、及工作條件活塞的功用是承受燃燒氣體壓力，并將此力通過活塞銷傳給連桿以推動曲軸旋轉(zhuǎn)。此外，活塞頂部與氣缸蓋、氣缸壁共同組成燃燒室?；钊鞑棵Q如圖：工作條件：活塞在高溫、高壓、高速、潤滑不良的條件下工作?；钊苯优c高溫氣體接觸，瞬時溫度可達2500K以上，因此，受熱嚴(yán)重，而散熱條件又很差，所以活塞工作時溫度很高，頂部高達600 700K ，且溫度分布很不均勻；活塞頂部承受氣體壓力很大，特別是作功行程壓力最大，汽油機高達3 5MPa ，柴油機高達 6 9MPa ，這就使得活塞產(chǎn)生沖擊，并承受側(cè)壓力的作用；活塞在氣缸內(nèi)以很高的速度（ 8 12m/s）往復(fù)運動， 且速度在不斷地變化，這就產(chǎn)生了很大的慣

11、性力，使活塞受到很大的附加載荷。根據(jù)上述工作條件，活塞結(jié)構(gòu)用所用材料應(yīng)滿足下列要求：（ 1 ） 要有足夠的剛度和強度，傳力可靠；（ 2 ） 導(dǎo)熱性能好，要耐高壓、耐高溫、耐磨損；（ 3 ） 質(zhì)量小，重量輕，盡可能地減小往復(fù)慣性力。2 、活塞材料鋁合金材料基本上滿足上面的要求， 因此，活塞一般都采用高強度鋁合金， 但在一些低速柴油機上采用高級鑄鐵或耐熱鋼。3 、活塞構(gòu)造：活塞可分為三部分，活塞頂部、活塞頭部和活塞裙部。1 ）活塞頂部 形狀、位置、大小都和燃燒室的具體形式有關(guān)。其頂部形狀可分為三大類，平頂活塞、凸頂活塞、凹頂活塞。大多汽油機采用平頂活塞。平頂活塞頂部是一個平面，加工簡單，受熱面積小

12、，頂部應(yīng)力分面較為均勻，一般用在汽油機上，柴油機很少采用。凸頂活塞頂部凸起呈球頂形，其頂部強度高，起導(dǎo)向作用，有利于改善換氣過程，采用凸頂活塞， 多數(shù)是為了在不改變氣缸蓋結(jié)構(gòu)的情況下增大發(fā)動機的壓縮比。 如好波爾舍 911 系列發(fā)動機。凹頂活塞頂部呈凹陷形， 凹坑的形狀和位置必須有利于可燃混合氣的燃燒， 有雙渦流凹坑、球形凹坑、 U 形凹坑等等。 采用凹頂活塞，可以通過改變活塞頂上凹坑的尺寸來調(diào)節(jié)發(fā)動機的壓縮比。如夏利TJ370Q 。2 ）活塞頭部 活塞頭部指第一道活塞環(huán)槽到活塞銷孔以上部分。它有數(shù)道環(huán)槽，用以安裝活塞環(huán)，起密封作用，又稱為防漏部。柴油機壓縮比高，一般有四道環(huán)槽，上部三道安裝氣

13、環(huán)，下部安裝油環(huán)。 汽油機一般有三道環(huán)槽，其中有兩道氣環(huán)槽和一道油環(huán)槽，在油環(huán)槽底面上鉆有許多徑向小孔，使被油環(huán)從氣缸壁上刮下的機油經(jīng)過這些小孔流回油底殼。 第一道環(huán)槽工作條件最惡劣，溫度高，磨損嚴(yán)重， 一般應(yīng)離頂部較遠些?；钊敳课盏臒崃恐饕彩墙?jīng)過防漏部通過活塞環(huán)傳給氣缸壁，再由冷卻水傳出去。3 ）活塞裙部活塞裙部指從油環(huán)槽下端面起至活塞最下端的部分，它包括裝活塞銷的銷座孔。 活塞裙部對活塞在氣缸內(nèi)的往復(fù)運動起導(dǎo)向作用，并承受側(cè)壓力。 裙部的長短取決于側(cè)壓力的大小和活塞直徑。它的形狀應(yīng)該保證活塞在氣缸內(nèi)得到良好的導(dǎo)向，氣缸與活塞之間在任何工況下都應(yīng)該保持均勻的、適宜的間隙。間隙過大，活塞

14、敲缸；間隙過小，活塞可能被氣缸卡住。二、活塞環(huán)1 、活塞環(huán)的功用及工作條件活塞環(huán)分為氣環(huán)和油環(huán)兩種。氣環(huán)的主要功用是密封和傳熱。氣環(huán)的是保證氣缸與活塞間的密封性，防止漏氣，并且要把活塞頂部吸收的大部分熱量傳給氣缸壁， 由冷卻水帶走。 其中密封作用是主要的，因為密封是傳熱的前提。油環(huán)主要功用是起布油和刮油的作用， 下行時刮除氣缸壁上多余的機油， 上行時在氣缸壁上鋪涂一層均勻的油膜。 這樣既可以防止機油竄入氣缸燃燒掉， 又可以減少活塞、活塞環(huán)與氣缸壁的摩擦阻力，此外，油環(huán)還能起到封氣的輔助作用。2 、活塞環(huán)的工作條件活塞環(huán)在高溫、 高壓、高速和潤滑極其困難的條件下工作，尤其是第一道環(huán)最為困難，長期

15、以來， 活塞環(huán)一直是發(fā)動機上使用壽命最短的零件?；钊h(huán)工作時受到氣缸中高溫高壓燃氣的作用，溫度很高， 活塞環(huán)在氣缸內(nèi)隨活塞一起作高速運動，加上高溫下機油可能變質(zhì)，使環(huán)的潤滑條件變壞，難以保證良好的潤滑，因而磨損嚴(yán)重。另外，由于氣缸壁的錐度和橢圓度，使環(huán)受到交變應(yīng)力而容易折斷。因此，要求活塞環(huán)彈性好，強度高、耐磨損。目前廣泛采用的活塞環(huán)材料是合金鑄鐵（在優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵中加入少量銅、鉻、鉬等合金元素） ，第一道環(huán)鍍鉻，其余環(huán)一般鍍錫或磷化。其它道環(huán)大都采用鍍錫和磷化處理，以改善其磨合性。3 、氣環(huán)氣環(huán)開有切口，具有彈性，在自由狀態(tài)下不是下圓形，其外徑大于氣缸直徑，活塞環(huán)裝入氣缸后， 在自身彈力作用下環(huán)

16、外表面緊貼在氣缸壁上，形成第一密封面，高壓氣體不能通過第一密封面而泄漏，它可能通過活塞頂岸與環(huán)槽的下側(cè)面貼緊形成的第二密封面。同時，作用在環(huán)背的氣體壓力又大大加強了第一密封面的密封作用，氣環(huán)密封效果一般與氣環(huán)數(shù)量有關(guān)，汽油機一般采用2 道氣環(huán)，柴油機一般多采用3 道氣環(huán)。氣環(huán)的斷面形狀很多，最常見的有矩形環(huán)、扭曲環(huán)、錐面環(huán)、梯形環(huán)和桶面環(huán)。1 ）矩形環(huán)，斷面為矩形。其結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，易于生產(chǎn)，與氣缸壁接面積大，有利于活塞散熱。 但磨合性差， 矩形環(huán)隨活塞往復(fù)運動時， 會把氣缸壁面上的機油不斷擠入燃燒室中。產(chǎn)生 “泵油作用 ”，使機油消耗量增加，活塞頂及燃燒室壁面積炭。2 ）錐面環(huán) 環(huán)外圓面

17、為錐角很小的錐形，減小了環(huán)與氣缸壁的接觸面，提高了表面接觸壓力， 有利于磨合和密封。 活塞下行時， 便于刮油； 活塞上行時， 由于錐面的 “油楔 ”作用，錐面環(huán)滑越過氣缸壁上的油膜而不致將機油帶入燃燒室。安裝時，在環(huán)的上側(cè)面的標(biāo)有向上的記號，不能裝反。否則會引起機油上竄。3 ）扭曲環(huán) 斷面不對稱的氣環(huán)裝入氣缸后，產(chǎn)生不平衡力的作用，使活塞環(huán)發(fā)生扭曲變形， 故稱扭曲環(huán)。 在環(huán)的內(nèi)圓部分切槽或倒角的稱內(nèi)切環(huán)，在環(huán)的外圓部分切槽或倒角的稱外切環(huán)?；钊闲袝r，扭曲環(huán)在殘余油膜上浮，可以減小摩擦，減小磨損?；钊滦袝r，則有刮油效果，避免機油燒掉。同時，由于扭曲環(huán)在環(huán)槽中上、下跳動的行程縮短，可以減輕 “

18、泵油 ”的副作用。安裝時必須注意斷面形狀和方向，內(nèi)切口朝上，外切口朝下，不能裝反。4 ）梯形環(huán)斷面呈梯形，其優(yōu)點是抗粘結(jié)性好。當(dāng)活塞頭部溫度很高時，竄入第一道環(huán)槽中的機油容易結(jié)焦并將氣環(huán)粘住， 梯形環(huán)的側(cè)隙和背隙隨側(cè)壓力的方向不同而不斷地改變。將環(huán)槽中的積炭擠出去。5 ）桶形環(huán)桶面環(huán)的外圓為凸圓弧形。其密封性、磨合性及對氣缸壁表面形狀的適應(yīng)性都比較好。 當(dāng)桶面環(huán)不論上行還是下行均能形成楔油膜， 使機油容易進入摩擦面，減小磨損。4 、油環(huán)油環(huán)有普通油環(huán)和組合油環(huán)兩種。1 ）普通油環(huán)普通油環(huán)又叫整體式油環(huán)。環(huán)的外圓柱面中間加工有凹槽，槽中鉆有小孔或開切槽，當(dāng)活塞向下運動時，將缸壁上多余的機油刮下，

19、通過小孔或切槽流回曲軸箱； 當(dāng)活塞上行時， 刮下的機油仍通過回油孔流回曲軸箱。有些普通環(huán)還在其外側(cè)上邊制有倒角，使環(huán)在隨活塞上行時形成油楔，可起均布潤滑油的作用，下行刮油能力強，減少了潤滑油的上竄。2 ）組合油環(huán)組合環(huán)由上下兩片刮片和彈性襯環(huán)組成。這種油環(huán)的接觸壓力高，對氣缸壁面適應(yīng)性好，而且回油通路大，重量小，刮油效果明顯。三、活塞銷1 、活塞銷的功用及工作條件活塞銷的功用是連接活塞和連桿，并把活塞承受的力傳給連桿或相反?；钊N在高溫下承受很大的周期性沖擊負(fù)荷，其本身又作擺轉(zhuǎn)運動， 而且處于潤滑條件很差的情況下工作， 因此，要求活塞銷具有足夠的強度和剛度， 表面韌性好，耐磨性好，質(zhì)量盡可能小

20、。2 、活塞銷結(jié)構(gòu)及材料活塞銷一般都做成空心圓柱體， 采用低碳鋼和低碳合金鋼制成， 外表面經(jīng)滲碳淬火處理以提高硬度，精加工后進行磨光，有較高的尺寸精度和表面光潔度。四、連桿1 、連桿的功用連接活塞與曲軸，并把活塞承受的力傳給曲軸，使得活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。2 、連桿的組成連桿體、連桿蓋、連桿螺栓、連桿軸承等零件。連桿也可分為三個部分：即連桿小頭，連桿桿身和連桿大頭。連桿小頭與活塞銷相連。1 ）連桿小頭連桿小頭與活塞的連接方式有兩種，即全浮式和半浮式。全浮式活塞銷工作時， 在活塞銷孔和連桿小頭孔內(nèi)均可自由轉(zhuǎn)動，可保證均勻磨損。半浮式活塞銷工作時，只在活塞銷內(nèi)轉(zhuǎn)動，在小頭孔內(nèi)不轉(zhuǎn)動。

21、小頭孔不裝襯套。2 ）連桿桿身斷面為工字形，剛度大， 質(zhì)量輕、 適于模鍛。 桿身內(nèi)設(shè)有潤滑油孔。采用壓力法潤滑的連桿3 ）連桿大頭與曲軸的連桿軸頸相連，大頭有整體式和分開式兩種。一般都采用分開式，分開式又分為平切口和斜切口兩種，連桿蓋用螺栓或螺柱緊固。（如右圖）平切口分面與連桿桿身軸線垂直，汽油機多采用這種連桿。斜切口分面與連桿桿身軸線成30 60 °夾角。柴油機多采用這種連桿。連桿與連桿蓋配對加工，加工后， 在它們同一側(cè)打上配對記號，安裝時不得互相調(diào)換或變更方向。為此，在結(jié)構(gòu)上采取了定位措施。平切口定位多采用連桿螺栓定位，利用連桿螺栓中部精加工的圓柱凸臺或光圓柱部分與經(jīng)過精加工的螺栓孔來保證的。斜切口常用的定位方法有鋸齒定位、止口定位、圓銷定位、套筒定位。3、連桿安裝的注意事項1）連桿與連桿蓋配對好，不得更換或調(diào)頭。（在桿身側(cè)面打有記號） 。2）各缸連桿不得互換 （根據(jù)平衡要求， 同一發(fā)動機連