汽車發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與維修 課件 4.3 活塞連桿組的構(gòu)造與檢修

活塞連桿組的構(gòu)造與檢修本節(jié)內(nèi)容CONTENTS活塞連桿組的構(gòu)造01活塞連桿組的檢修0201一、活塞連桿組的構(gòu)造1.活塞2.活塞環(huán)3.活塞銷4.連桿5連桿軸承功用：承受氣缸中的氣體壓力，并將此力通過活塞銷傳給連桿，以推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。工作條件：高溫：頂部溫度達(dá)600K-700K。高壓：汽油機(jī)3-5MPa，柴油機(jī)6-9MPa。高速：3000-6000r/min。受力復(fù)雜：氣體壓力、慣性力等。（一）活塞一、活塞連桿組的構(gòu)造要求：足夠的剛度和強(qiáng)度；良好的導(dǎo)熱性和耐磨性；質(zhì)量小，熱膨脹系數(shù)?。慌c缸壁摩擦系數(shù)小。材料：鋁合金（Si-Cu-Mg）成型方法：鑄造；鍛造（強(qiáng)度更高，制造成本較高）。一、活塞連桿組的構(gòu)造（一）活塞基本結(jié)構(gòu)：可分為頂部、頭部、裙部三部分。一、活塞連桿組的構(gòu)造（一）活塞—（1）基本結(jié)構(gòu)①活塞頂部：是燃燒室的組成部分，形狀有平頂、凸頂、凹頂、成型頂。一、活塞連桿組的構(gòu)造產(chǎn)生擾流利于燃燒增大壓縮比

F1賽車特殊要求工藝簡(jiǎn)單（一）活塞—（1）基本結(jié)構(gòu)②活塞頭部：活塞環(huán)槽以上的部分?；钊^部作用承受氣體壓力，并傳給連桿；與活塞環(huán)一起實(shí)現(xiàn)氣缸的密封；將活塞頂所吸收的熱量通過活塞環(huán)傳導(dǎo)到氣缸壁上。一、活塞連桿組的構(gòu)造（一）活塞—（1）基本結(jié)構(gòu)②活塞頭部活塞頭部構(gòu)造：頭部切有若干用以安裝活塞環(huán)的環(huán)槽。汽油機(jī)一般有2-3道環(huán)槽。上面1-2道用以安裝氣環(huán)，下面1道用以安裝油環(huán)，油環(huán)槽底面上鉆有許多徑向小孔。活塞頭部問題：活塞環(huán)槽的磨損，特別是第一道環(huán)槽溫度較高，其磨損更為嚴(yán)重。一、活塞連桿組的構(gòu)造（一）活塞—（1）基本結(jié)構(gòu)②活塞頭部活塞頭部措施：可在鋁合金活塞環(huán)槽部位鑄入由耐熱合金鋼制造的環(huán)槽護(hù)圈；還可以在第一道環(huán)槽上面切出較環(huán)槽窄的隔熱槽。一、活塞連桿組的構(gòu)造（一）活塞—（1）基本結(jié)構(gòu)③活塞裙部：油環(huán)槽下端以下部分?；钊共孔饔茫簽榛钊跉飧變?nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向；承受側(cè)壓力?；钊共恳螅阂欢ǖ拈L(zhǎng)度；足夠的面積。一、活塞連桿組的構(gòu)造（一）活塞—（1）基本結(jié)構(gòu)③活塞裙部活塞裙部基本形狀：薄壁圓筒，上部有活塞銷座孔。全裙式:圓筒為完整的。拖板式:沿銷座孔軸線方向（不受作用力的兩側(cè)）的裙部切去一部分以減輕重量。一、活塞連桿組的構(gòu)造（一）活塞—（1）基本結(jié)構(gòu)④活塞銷座：位于活塞裙部的上部。活塞銷座作用：安裝活塞銷，將活塞頂部氣體作用力經(jīng)活塞銷傳給連桿?；钊N座結(jié)構(gòu)：厚壁圓筒，銷座孔內(nèi)有安放彈性卡環(huán)的卡環(huán)槽。一、活塞連桿組的構(gòu)造（一）活塞—（1）基本結(jié)構(gòu)①整個(gè)活塞的熱膨脹量大于氣缸的膨脹，使配合間隙變小。(原因：溫度、膨脹系數(shù))②活塞頭部的膨脹大于裙部，且自上而下膨脹量由大而小。(原因：溫度、壁厚)③裙部圓周方向向近似橢圓形變化，長(zhǎng)軸在沿活塞銷座孔軸線方向。(原因：側(cè)壓力、金屬堆積)這樣將造成活塞與氣缸壁的間隙發(fā)生變化。一、活塞連桿組的構(gòu)造（一）活塞—（2）變形規(guī)律①預(yù)先在冷態(tài)下把活塞加工成裙部斷面以活塞銷軸線方向?yàn)槎梯S的橢圓。一、活塞連桿組的構(gòu)造（一）活塞—（3）針對(duì)活塞變形采取的結(jié)構(gòu)措施②活塞頭部的直徑制成上小下大的階梯形或截錐形，或?qū)⒒钊共恐瞥缮闲∠麓蟮慕劐F形?；蚧钊共孔龀勺儥E圓桶形，橢圓度由下而上逐漸增大。一、活塞連桿組的構(gòu)造（一）活塞—（3）針對(duì)活塞變形采取的結(jié)構(gòu)措施階梯型截錐型錐型裙部③裙部開有橫向的隔熱槽，以減小活塞裙部的受熱量。④裙部開有縱向的膨脹槽，使裙部具有彈性。（只適應(yīng)負(fù)荷不大的汽油機(jī)）一、活塞連桿組的構(gòu)造（一）活塞—（3）針對(duì)活塞變形采取的結(jié)構(gòu)措施一、活塞連桿組的構(gòu)造（一）活塞—（3）針對(duì)活塞變形采取的結(jié)構(gòu)措施⑤雙金屬活塞——在鋁合金活塞裙部或銷座內(nèi)嵌鑄入鋼片，限制活塞裙部的膨脹量（恒范鋼片式、筒形鋼片式、自動(dòng)調(diào)節(jié)式）。⑥有的活塞將銷座附近裙部外表制成凹陷（0.5-1mm)。按功用分類：氣環(huán)——用于氣缸的密封、導(dǎo)熱。油環(huán)——用來刮除氣缸壁上多余的機(jī)油。此外，油環(huán)也起到封氣的輔助作用。工作條件：①高溫②高壓③高速④潤滑困難要求：好的耐磨性、耐熱性、磨合性、導(dǎo)熱性；高的強(qiáng)度、沖擊韌性和足夠的彈性。材料：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）（二）活塞環(huán)一、活塞連桿組的構(gòu)造（二）活塞環(huán)◆活塞環(huán)間隙一、活塞連桿組的構(gòu)造開口間隙△1：又稱為端隙，是活塞環(huán)裝入氣缸后，該環(huán)在上止點(diǎn)時(shí)環(huán)的兩端頭的間隙。（0.25-0.50mm）【注意】：一道環(huán)開口位置應(yīng)避開作功行程受壓面，各環(huán)位置錯(cuò)開。（二）活塞環(huán)◆活塞環(huán)間隙一、活塞連桿組的構(gòu)造側(cè)隙△2：又稱邊隙，是指活塞環(huán)裝入活塞后，環(huán)高方向上與活塞環(huán)槽之間的間隙。背隙△3：是活塞及活塞環(huán)裝入氣缸后，活塞環(huán)背面（內(nèi)圓柱面）與活塞環(huán)槽底部間的間隙。（二）活塞環(huán)—（1）氣環(huán)一、活塞連桿組的構(gòu)造①功用：密封、導(dǎo)熱。②氣環(huán)的密封原理彈力F1形成第一密封面；氣體壓力形成第二密封面；竄入背隙的氣體產(chǎn)生背壓力F2形成對(duì)第一密封面的第二次密封。（二）活塞環(huán)—（1）氣環(huán)一、活塞連桿組的構(gòu)造③氣環(huán)的切口形狀：切口間隙過大，則漏氣嚴(yán)重，使發(fā)動(dòng)機(jī)功率減?。婚g隙過小，活塞環(huán)受熱膨脹后就可能卡死或折斷。（二）活塞環(huán)—（1）氣環(huán)一、活塞連桿組的構(gòu)造④活塞環(huán)的泵油作用：原因：側(cè)隙和背隙的存在。后果：燃燒室形成積炭，機(jī)油消耗增加，且環(huán)槽中形成積炭使環(huán)卡死失去密封作用，甚至折斷活塞環(huán)。（二）活塞環(huán)—（1）氣環(huán)一、活塞連桿組的構(gòu)造⑤氣環(huán)的斷面形狀：為了加強(qiáng)密封、加速磨合、減小泵油以及改善潤滑，在結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)了許多不同斷面形狀的氣環(huán)。注意：安裝方向（二）活塞環(huán)—（1）油環(huán)一、活塞連桿組的構(gòu)造功用：刮除氣缸壁上多余的潤滑油。（二）活塞環(huán)—（1）油環(huán)一、活塞連桿組的構(gòu)造結(jié)構(gòu)型式：◆普通油環(huán)◆組合油環(huán)（二）活塞環(huán)—（3）活塞銷一、活塞連桿組的構(gòu)造功用：連接活塞和連桿小頭，將活塞承受的氣體作用力傳給連桿。工作條件：高溫、周期性沖擊載荷、潤滑條件差（一般靠飛濺潤滑）。要求：有足夠的強(qiáng)度和剛度，質(zhì)量盡可能小，以及有良好的耐磨性和耐沖擊韌性。材料：低碳鋼或低碳含金鋼，經(jīng)滲碳或淬火處理而成。（二）活塞環(huán)—（3）活塞銷一、活塞連桿組的構(gòu)造①結(jié)構(gòu)：活塞銷通常做成空心圓柱體，其內(nèi)孔形狀有：圓柱形、兩段截錐形、組合形。（二）活塞環(huán)—（3）活塞銷一、活塞連桿組的構(gòu)造②活塞銷的連接方式：◆全浮式：活塞銷能在連桿小頭襯套孔和活塞銷座孔中自由轉(zhuǎn)動(dòng)?！舭敫∈剑轰N與座孔和小頭，一處固定，一處浮動(dòng)。（二）活塞環(huán)—（4）連桿一、活塞連桿組的構(gòu)造功用：將活塞承受的力傳給曲軸，從而使得活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。工作條件：承受周期性變化的氣體作用力、慣性力。要求：有足夠的剛度和強(qiáng)度；質(zhì)量小。材料：優(yōu)質(zhì)中碳鋼或中碳合金鋼。（二）活塞環(huán)—（4）連桿一、活塞連桿組的構(gòu)造①結(jié)構(gòu)：連桿小頭、桿身、連桿大頭（包括連桿蓋）。（二）活塞環(huán)—（4）連桿一、活塞連桿組的構(gòu)造大頭的切口型式：平切口、斜切口。斜切口連桿的定位：止口、套筒、鋸齒。（二）活塞環(huán)—（4）連桿一、活塞連桿組的構(gòu)造②V形發(fā)動(dòng)機(jī)左右兩列對(duì)應(yīng)的氣缸連桿是共同接在一個(gè)連桿軸頸上的，它有三種形式：并列連桿式、主副連桿式、叉形連桿式。（二）活塞環(huán)—（5）連桿軸承一、活塞連桿組的構(gòu)造功用：又叫連桿軸瓦（俗稱小瓦），裝于連桿大頭內(nèi)，保護(hù)軸頸和大頭孔。工作條件：交變載荷、高速摩擦、低速大負(fù)荷時(shí)潤滑困難、潤滑油變質(zhì)帶來腐蝕。要求：足夠的強(qiáng)度；良好的減磨性；良好的耐腐蝕性。（二）活塞環(huán)—（5）連桿軸承一、活塞連桿組的構(gòu)造①結(jié)構(gòu)：由鋼背和減摩層組成的分開式薄壁軸承。鋼背由1-3mm的低碳鋼制成，減摩層是澆鑄在鋼背內(nèi)圓上厚0.3-0.7mm的薄層減摩合金（如巴氏合金、銅鋁合金、高錫鋁合金等）。一、機(jī)體組的構(gòu)造復(fù)習(xí)與思考1、活塞環(huán)的泵油作用可以加強(qiáng)對(duì)氣缸上部的潤滑，因此是有益的。2、活塞裙部的膨脹槽一般開在面對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)前方的右側(cè)。3、采用全浮式活塞銷，無論在裝配時(shí)還是在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，活塞銷均能在活塞銷座孔中自由轉(zhuǎn)動(dòng)。4、采用雙金屬活塞是為了提高活塞剛度。02二、活塞連桿組的檢修1.活塞的選配2.活塞環(huán)選配3.活塞銷的選配4.連桿的檢修5.連桿襯套的修復(fù)6.活塞連桿組的裝配活塞連桿組的修理主要包括二、活塞連桿組的檢修（1）活塞、活塞環(huán)、活塞銷的選配；（2）連桿的檢驗(yàn)與校正；（3）活塞連桿組的裝配。（一）活塞的選配—（1）活塞的耗損二、活塞連桿組的檢修◆活塞環(huán)槽的磨損；◆活塞裙部的磨損；◆活塞銷座孔的磨損；◆活塞刮傷；◆活塞頂部的燒蝕；◆活塞脫頂（即活塞頭部與裙部分離）。（一）活塞的選配—（2）活塞的選配二、活塞連桿組的檢修按修理尺寸法修復(fù)氣缸或活塞發(fā)生異常損壞時(shí),須視情選配活塞,選配時(shí)遵守下列規(guī)定：①根據(jù)氣缸的修理尺寸選配同一修理尺寸和同一分組尺寸的活塞。②同一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)必須選用同一廠牌的活塞,以保證材料、性能、重量、尺寸的一致性。③活塞裙部的錐度、橢圓度應(yīng)符合規(guī)定的技術(shù)要求。④活塞與氣缸的間隙正常。（一）活塞的選配—（3）配缸間隙的檢查二、活塞連桿組的檢修測(cè)量活塞裙部尺寸（二）活塞環(huán)的選配—（1）活塞環(huán)的耗損二、活塞連桿組的檢修◆活塞環(huán)的磨損；◆彈性減弱；◆折斷。（二）活塞環(huán)的選配—（2）活塞環(huán)的選配二、活塞連桿組的檢修活塞環(huán)選配時(shí)，以氣缸的修理尺寸為依據(jù)，同一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)選用與氣缸和活塞修理尺寸等級(jí)相同的活塞環(huán)。（二）活塞環(huán)的選配—（3）活塞環(huán)的檢驗(yàn)二、活塞連桿組的檢修對(duì)活塞環(huán)的要求：①與氣缸、活塞修理尺寸一致；②具有規(guī)定的彈力以保證氣缸的密封性；③環(huán)的漏光度、端隙、側(cè)隙、背隙應(yīng)符合原廠設(shè)計(jì)規(guī)定。（二）活塞環(huán)的選配—（3）活塞環(huán)的檢驗(yàn)二、活塞連桿組的檢修①活塞環(huán)的彈力檢驗(yàn)活塞環(huán)彈力是指活塞環(huán)端隙達(dá)到規(guī)定值時(shí)，作用在活塞環(huán)上的徑向力。（二）活塞環(huán)的選配—（3）活塞環(huán)的檢驗(yàn)二、活塞連桿組的檢修②活塞環(huán)的漏光度檢驗(yàn)：活塞環(huán)的漏光度檢驗(yàn)旨在檢測(cè)環(huán)的外圓表面與缸壁的接觸和密封程度。（二）活塞環(huán)的選配—（3）活塞環(huán)的檢驗(yàn)二、活塞連桿組的檢修③活塞環(huán)“三隙”的檢驗(yàn)：端隙、側(cè)隙、背隙的測(cè)量端隙的測(cè)量側(cè)隙的測(cè)量（二）活塞環(huán)的選配—（3）活塞環(huán)的檢驗(yàn)二、活塞連桿組的檢修③活塞環(huán)“三隙”的檢驗(yàn)：端隙、側(cè)隙、背隙的測(cè)量為測(cè)量方便，背隙常以槽深與環(huán)厚之差來表示。將環(huán)落入環(huán)槽底，用深度游標(biāo)尺測(cè)出環(huán)外圓柱面沉入環(huán)岸的數(shù)值。背隙的測(cè)量（三）活塞銷的選配—（1）活塞銷的耗損二、活塞連桿組的檢修磨損（三）活塞銷的選配—二、活塞連桿組的檢修（2）活塞銷與連桿襯套及活塞銷座孔配合磨損狀況檢查①用千分尺測(cè)量活塞銷外徑。（三）活塞銷的選配—二、活塞連桿組的檢修（2）活塞銷與連桿襯套及活塞銷座孔配合磨損狀況檢查②用百分表測(cè)量活塞銷座孔及連桿襯套內(nèi)徑。（三）活塞銷的選配—（3）活塞銷的選配二、活塞連桿組的檢修選配活塞銷的原則是:同一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)選用同一廠牌、同一修理尺寸的成組活塞銷，活塞銷表面應(yīng)無銹蝕和斑點(diǎn)，表面粗糙度≤0.8um，圓柱度誤差≤0.0025mm,質(zhì)量差在10g范圍內(nèi)。為了適應(yīng)修理的需要，活塞銷設(shè)有四級(jí)修理尺寸：+0.04mm、+0.08mm、+0.12mm、+0.16mm，每組尺寸差0.0025mm分為四組，可以根據(jù)活塞銷座和連桿襯套的磨損程度來選擇相應(yīng)修理尺寸的活塞銷。（三）活塞銷的選配—（4）活塞銷座孔的修理二、活塞連桿組的檢修采用修理尺寸法修理時(shí)，活塞銷與銷座孔的配合要求，一般通過對(duì)活塞銷座孔的鉸削和鏜削來實(shí)現(xiàn)；連桿襯套更換并進(jìn)行鉸（鏜）削，使之與新的活塞銷配合間隙達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。近年來，不提倡用鉸削方法對(duì)活塞銷座孔及連桿襯套進(jìn)行修復(fù)，而是活塞銷與銷座和連桿襯套采用分組選配。由于相鄰兩組的直徑差只有0.0025mm,通常難以測(cè)量而用涂色標(biāo)記加以識(shí)別。裝配時(shí),只要活塞銷與活塞銷座和連桿襯套涂色標(biāo)記相同即可。（四）連桿的檢修—（1）連桿常見損傷二、活塞連桿組的檢修◆連桿變形；◆連桿小端襯套的磨損；◆連桿大端與下蓋結(jié)合平面的損傷。（四）連桿的檢修—（2）連桿的檢驗(yàn)與修理二、活塞連桿組的檢修（四）連桿的檢修—（2）連桿的檢驗(yàn)與修理二、活塞連桿組的檢修①連桿變形的檢驗(yàn)：測(cè)量結(jié)果分析：●正直：三點(diǎn)規(guī)的三個(gè)測(cè)點(diǎn)都與檢驗(yàn)器平板接觸。（四）連桿的檢修—（2）連桿的檢驗(yàn)與修理二、活塞連桿組的檢修①連桿變形的檢驗(yàn)：測(cè)量結(jié)果分析：●彎曲：三點(diǎn)規(guī)的上測(cè)點(diǎn)與平板接觸，而下兩測(cè)點(diǎn)不與平板接觸，且與平板間隙相等；或下兩測(cè)點(diǎn)接觸而上測(cè)點(diǎn)與平板不接觸；則表明連桿彎曲。這時(shí)用厚薄規(guī)測(cè)得的測(cè)點(diǎn)與平板間的間隙值，即為連桿在100mm長(zhǎng)度上的彎曲度值。連桿彎曲程度不得大于0.05mm/100mm。（四）連桿的檢修—（2）連桿的檢驗(yàn)與修理二、活塞連桿組的檢修①連桿變形的檢驗(yàn)：測(cè)量結(jié)果分析：●扭曲：只有一個(gè)下測(cè)點(diǎn)與平板接觸，另一個(gè)下測(cè)點(diǎn)與平板的間隙為上測(cè)點(diǎn)與平板間隙的兩倍。這時(shí)下測(cè)點(diǎn)與平板的間隙即為連桿在100mm長(zhǎng)度上的扭曲度數(shù)值。連桿扭曲程度不得大于：0.05mm／100mm。（四）連桿的檢修—（2）連桿的檢驗(yàn)與修理二、活塞連桿組的檢修①連桿變形的檢驗(yàn)：測(cè)量結(jié)果分析：●彎扭并存：一個(gè)下測(cè)點(diǎn)與平板接觸，但另一個(gè)下測(cè)點(diǎn)的間隙不等