曲柄連桿機構構造與維修

第一頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日概述機體組的構造與工作原理機體組的檢修活塞連桿組的構造與工作原理活塞連桿組的檢修曲軸飛輪組的構造與工作原理曲軸飛輪組的檢修曲柄連桿機構常見故障診斷與排除2023/5/31第二頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日目錄概述機體組活塞連桿組曲軸飛輪組2023/5/31第三頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日§2-1概述一、功用 將燃料燃燒時產(chǎn)生的熱能轉變?yōu)榛钊鶑瓦\動的機械能，再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。二、組成1、機體組2、活塞連桿組3、曲軸飛輪組2023/5/31第四頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日三、工作條件承受機械載荷：1、氣體壓力、慣性力、離心力、摩擦力2、汽車行駛中產(chǎn)生的沖擊力。2023/5/31第五頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日§2-2機體組一、機體組組成：曲軸箱氣缸體氣缸墊氣缸蓋氣缸油道和水道油底殼2023/5/31第六頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日二、機體組各主要部件的構造與作用

（一）、氣缸體與曲軸箱1、氣缸體: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——曲軸箱。2、氣缸體的分類：

汽車發(fā)動機氣缸體簡圖2023/5/31第七頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日名稱性能應用

一般式（平分式）機體高度小、重量輕、結構緊湊，便于加工拆卸。剛度和強度差。492Q汽油機，90系列柴油機。龍門式強度和剛度較好。工藝性差、結構笨重、加工困難。捷達轎車、富康轎車、桑塔納轎車隧道式結構緊湊、剛度和強度好。難加工、工藝性差、曲軸拆卸不方便。負荷較大的柴油機上。油底殼安裝平面和曲軸旋轉中心在同一高度。油底殼安裝平面低于曲軸的旋轉中心。氣缸體上曲軸的主軸承孔為整體式。（1）按氣缸體與油底殼安裝平面位置不同分為

2023/5/31第八頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日（2）根據(jù)冷卻方式不同1、水冷2、風冷散熱片風冷氣缸體和氣缸蓋2023/5/31第九頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日（3）根據(jù)氣缸的排列方式結構簡單、加工容易，但發(fā)動機長度和高度較大。縮短了機體的長度和高度，增加了剛度，減輕了發(fā)動機的重量；形狀復雜，加工困難。2023/5/31第十頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日高度小，總體布置方便。對置氣缸式發(fā)動機2023/5/31第十一頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日（4）整體式氣缸體和鑲嵌式氣缸體1、整體式氣缸體：氣缸直接鏜在氣缸體上。2、鑲嵌式氣缸體：氣缸套鑲嵌到氣缸體內的氣缸。類型構造性能及應用整體式氣缸直接鏜在氣缸體上強度和剛度好，能承受大負荷。成本高。鑲嵌式用耐磨優(yōu)質材料制成氣缸套，再裝到一般材料制成的氣缸體內。降低了制造成本，便于修理和更換氣缸套，延長了氣缸體的使用壽命。2023/5/31第十二頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日（5）干式缸套和濕式缸套名稱特點示意圖干式缸套外壁不直接與冷卻水接觸。壁厚1~3mm。濕式缸套外壁直接與冷卻水接觸。壁厚5~9mm。強度和剛度都較好，加工復雜，拆裝不便，散熱不良。散熱良好、冷卻均勻、加工容易。強度和剛度不如干缸套，易漏水。性能如何？2023/5/31第十三頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日二、曲軸箱1、概念：曲軸箱：氣缸體下部用來安裝曲軸的部分。2、結構：上軸箱與氣缸體鑄成一體下軸箱貯存潤滑油（油底殼）3、材料：薄鋼板沖壓桑塔納發(fā)動機油底殼2023/5/31第十四頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日三、氣缸蓋（一）、功用：密封氣缸的上部，與活塞、氣缸等共同構成燃燒室。（二）、工作條件：由于接觸溫度很高的燃氣，所以承受的熱負荷很大。材料：灰鑄鐵或合金鑄鐵，鋁合金（散熱好）。2023/5/31第十五頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日氣缸墊氣缸蓋氣缸蓋罩襯墊安裝火花塞2023/5/31第十六頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日（三）、燃燒室名稱特點示意圖應用半球形結構緊湊、火焰行程段、燃燒速率高、熱損失小、熱效率高桑塔納夏利富康楔形結構簡單、緊湊、散熱面積小、熱損失少；火花塞置于燃燒室最高處，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x長北京切諾基盆形工藝性好、成本低、進排氣效果不如半球形燃燒室捷達奧迪2023/5/31第十七頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日四、氣缸墊1、功用：安裝在氣缸蓋和氣缸體之間，保證氣缸蓋與氣缸體接觸面的密封，防止漏氣、漏水和漏油。2、材料：要有彈性、耐熱性、耐壓性（銅、鋼復合）3、安裝時注意上下方向2023/5/31第十八頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日§2-3活塞連桿組氣環(huán)油環(huán)活塞銷活塞連桿連桿螺栓連桿軸瓦連桿蓋2023/5/31第十九頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日（一）活塞1、功用：承受氣體壓力，并通過活塞銷和連桿驅使曲軸旋轉。2、工作環(huán)境： 高溫、散熱條件差；頂部工作溫度高達600~700K，且分布不均勻；高速，線速度達到10m/s，承受很大的慣性力?；钊敳砍惺茏罡呖蛇_3~5MPa（汽油機）的壓力，使之變形，破壞配合聯(lián)結。3、材料： 鋁合金：質量小導熱性好；灰鑄鐵4、活塞應具備的特點A剛度和強度應足夠大，傳力可靠。B導熱性能好，耐高壓、高溫、磨損C質量較小，盡可能減少往復慣性力2023/5/31第二十頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日5、結構（1）活塞頂部功用：是燃燒室的組成部分，主要作用承受氣體壓力。2023/5/31第二十一頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日活塞頂分類形狀示意圖平頂凸頂凹頂結構簡單、制造容易、受熱面積小、應力分布較均勻，多用在汽油機上。凸起呈球狀、頂部強度高，起導向作用、有利于改善換氣過程。凹坑的形狀、位置必須有利于可燃混合氣的燃燒；提高壓縮比，防止碰氣門。2023/5/31第二十二頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日（2）活塞頭部位置：第一道活塞槽與活塞銷孔之間的部分。氣環(huán)槽油環(huán)槽工作條件最惡劣，應離頂部遠些。

功能：1、安裝活塞環(huán)、與活塞環(huán)一起密封氣缸，

2、防止可燃混合氣漏到曲軸箱內，

3、將頂部吸收的熱量通過活塞環(huán)傳給氣缸壁。作用：活塞銷孔2023/5/31第二十三頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日（3）活塞裙部位置：從油環(huán)槽下端面起至活塞最下端的部分，包括銷座孔。作用：對活塞在氣缸內的往復運動起導向作用，并承受側壓力，防止破壞油膜。2023/5/31第二十四頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日裙部表面的保護1）鍍錫特點：油膜破壞時，起潤滑作用；又可加速磨合作用。2）涂石墨(柴油機）特點：易脆斷可加速磨合，對自身潤滑。3）表面粗糙化特點：有規(guī)律的粗糙化，可加速磨合，溝谷可存機油潤滑。2023/5/31第二十五頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日（4）活塞形狀工作時，活塞受熱膨脹，由于銷座方向的金屬材料較多，所以膨脹量較大。所以在生產(chǎn)時先將活塞制成橢圓形，短軸在銷座軸方向。銷座方向裙部受側壓力的作用，導致活塞發(fā)生變形工作時向里變形桶形不受壓力的部分，去掉后可以減輕質量。2023/5/31第二十六頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日制造時變形后第二十七頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日開槽活塞（汽油機）絕熱槽膨脹槽圓槽2023/5/31第二十八頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日（二）活塞環(huán)是具有彈性的開口環(huán)，分為氣環(huán)和油環(huán)。一、工作條件：高溫、高壓、高速、潤滑極困難。平均壽命：6萬公里二、活塞環(huán)：1、氣環(huán)作用：保證氣缸與活塞間的密封性，防止漏氣，并把活塞頂部吸收的大部分熱量傳給氣缸壁，再由冷卻水將其帶走。切口氣環(huán)2023/5/31第二十九頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日活塞環(huán)安裝三隙側隙背隙端隙第三十頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日氣環(huán)的密封第三十一頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日氣環(huán)的泵油作用2023/5/31第三十二頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日氣環(huán)的泵油作用

第三十三頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日氣環(huán)的泵油作用

第三十四頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日氣環(huán)的泵油作用演示2023/5/31第三十五頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日氣環(huán)斷面形狀：形狀特點示意圖矩形環(huán) 結構簡單、制造方便、易于生產(chǎn)、應用面廣扭曲環(huán)斷面不對稱，受力不平衡，使活塞環(huán)扭曲錐面環(huán)減少了環(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。梯形環(huán)加工困難，精度要求高桶面環(huán)外圓為凸圓弧形2023/5/31第三十六頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日2、油環(huán)種類普通油環(huán)組合式油環(huán)示意圖刮油片軸向襯環(huán)徑向襯環(huán)刮油片2023/5/31第三十七頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日油環(huán)的刮油作用2023/5/31第三十八頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日（三）活塞銷1、作用：連接活塞和連桿小頭，并把活塞承受的氣體壓力傳遞給連桿。2、構造：活塞銷的內孔形狀有圓柱形，兩段截錐形，以及兩段截錐與一段圓柱的組合形。2023/5/31第三十九頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日3、活塞銷的連接方式連桿活塞銷全浮式半浮式2023/5/31第四十頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日偏置銷座1、定義：活塞銷座朝向承受作功側壓力的一面（圖示左側）偏移1mm～2mm。2、作用：減輕活塞換向時對氣缸壁的敲擊。

第四十一頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日3、原理：因銷座偏置，在接近上止點時，作用在活塞銷座軸線以右的氣體壓力大于左邊，使活塞傾斜，裙部下端提前換向。而活塞在越過上止點，側壓力反向時，活塞才以左下端接觸處為支點，頂部向左轉（不是平移），完成換向。第四十二頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日活塞銷的偏置使活塞從壓縮行程到作功行程柔和的從氣缸的一邊過渡到另一邊，減少敲缸的聲音。

第四十三頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日（四）連桿1、作用：連接活塞與曲軸，并把活塞承受的氣體壓力傳給曲軸，使活塞的往復運動變成曲軸的旋轉運動。連桿組件分解圖2023/5/31第四十四頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日2、構造（1）、小頭：用來安裝活塞銷，以連接活塞。（2）、桿身：常做成“工”字形斷面。（3）、大頭：與曲軸的連桿軸頸相連。大頭一般做成分開式，即連桿體大頭和連桿蓋。第四十五頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日3、V型發(fā)動機連桿的布置形式并列式主副式叉式2023/5/31第四十六頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日

（1）、并列式優(yōu)點：連桿可以通用，兩列氣缸的活塞連桿組運動規(guī)律相同。缺點：兩列氣缸軸心線沿曲軸軸向錯開一段距離，使曲軸長度增加，剛度降低。（2）、主副連桿式

優(yōu)點：減小了發(fā)動機的軸向尺寸；缺點：主副連桿不能互換，運動規(guī)律和受力不同。（3）、叉型連桿式

優(yōu)點：運動規(guī)律相同缺點：結構復雜，工藝性差，剛度較低。第四十七頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日連桿大頭及連桿瓦第四十八頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日4、連桿軸瓦定位凸鍵油槽潤滑減磨合金層2023/5/31第四十九頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日（1）、作用：保護連桿軸頸及連桿大頭孔。（2）、組成：由鋼背和減磨層組成。鋼背由1mm～3mm的低碳鋼制成。減磨層為0.3mm～0.7mm的減磨合金，層質較軟能保護軸頸。第五十頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日（3）.減磨層材料①、白合金（巴氏合金）：減磨性能好，但機械強度低，且耐熱性差。常用于負荷不大的汽油機。②、銅鉛合金：機械強度高，承載能力大，耐熱性好。多用于高負荷的柴油機。但其減磨性能差。

③、鋁基合金：有鋁銻鎂合金、低錫鋁合金和高錫鋁合金三種。第五十一頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日1）鋁銻鎂合金和低錫鋁合金：械性能好，負載能力強，但其減磨性能差。主要用于柴油機。2)高錫鋁合金：具有較好的機械性能和減磨性能，廣泛應用于柴油機和汽油機。第五十二頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日連桿大頭的連接形式平分式斜分式2023/5/31第五十三頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日切口形式：第五十四頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日§2-4曲軸飛輪組一、曲軸飛輪組的組成起動爪正時齒輪主軸瓦皮帶輪扭轉減振器飛輪飛輪螺栓曲軸2023/5/31第五十五頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日二、曲軸飛輪組各主要部件的構造與作用

（一）、曲軸1、功用：把活塞連桿組傳來的氣體壓力轉變?yōu)榕ぞ貙ν廨敵觥＿€用來驅動發(fā)動機的配氣機構及其他各種輔助裝置。2、工作條件：受氣體壓力、慣性力、慣性力矩。承受交變載荷的沖擊。2023/5/31第五十六頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日3、曲軸的分類全支承：相鄰曲拐間都有主軸頸。非全支承：相鄰曲拐間不都有主軸頸。第五十七頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日曲軸的支承方式優(yōu)點缺點應用全支承曲軸提高曲軸的剛度和彎曲強度，減輕主軸承的載荷曲軸的加工表面增多，主軸承數(shù)增多，使機體加長柴油機一般多采用此種支撐方式非全支承曲軸縮短了曲軸的長度，使發(fā)動機總體長度有所減小主軸承載荷較大承受載荷較小的汽油機可以采用此種方式概念：在相鄰的兩個曲拐之間都設置一個主軸頸的曲軸，稱為全支承曲軸，否則稱為非全支承曲軸。第五十八頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日4、結構：前端軸連桿軸頸曲軸軸頸后端軸平衡重曲拐曲拐：由一個連桿軸頸和它兩端曲柄及主軸頸構成。曲柄2023/5/31第五十九頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日（1）平衡重第六十頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日5、曲軸的軸向定位功用：保證曲柄連桿機構在曲軸受軸向力時能夠正常工作。軸向定位措施：1.翻邊軸瓦2.止推片3.止推環(huán)4.止推軸承第六十一頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日桑塔納轎車發(fā)動機曲軸飛輪組2023/5/31第六十二頁，共七十頁，編輯于2023年，星期日6、曲拐的布置（1）一般規(guī)律1）各缸的作功間隔要盡量均衡，以使發(fā)動機運轉平穩(wěn)。2）連續(xù)作功的兩缸相隔盡量遠些，最好是在發(fā)動機的前半部和后半部交替進行。3）V型發(fā)動機左右氣缸盡量交替作功。