發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械系統(tǒng)構(gòu)造與拆裝課件：曲柄連桿機(jī)構(gòu)的構(gòu)造與維修

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與維修

曲軸連桿機(jī)構(gòu)的構(gòu)造與維修曲柄連桿機(jī)構(gòu)是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部分,是發(fā)動(dòng)機(jī)工作的主體。曲柄連桿機(jī)構(gòu)的主要作用是將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),整個(gè)機(jī)構(gòu)主要由氣缸蓋、氣缸體、活塞、連桿、曲軸和飛輪等主要零件組成。概述知識(shí)目標(biāo)：1）能夠說(shuō)出曲柄連桿機(jī)構(gòu)的功用及其組成。2）能夠說(shuō)出曲軸連桿機(jī)構(gòu)主要部件的結(jié)構(gòu)及工作原理。

3）能夠說(shuō)出曲柄連桿機(jī)構(gòu)的主要檢修內(nèi)容和方法。技能目標(biāo)：1）

能夠完成氣缸蓋的拆裝檢修及氣缸體的檢修工作。

2）能夠完成活塞連桿組的拆裝及檢修工作。

3）能夠完成曲軸飛輪組的拆裝及檢修工作。學(xué)習(xí)目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)：1）培養(yǎng)良好的職業(yè)道德和工匠精神。2）培養(yǎng)安全意識(shí)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神；

3）培養(yǎng)自我管理和自主學(xué)習(xí)的能力學(xué)習(xí)目標(biāo)曲柄連桿機(jī)構(gòu)認(rèn)知任務(wù)一

客戶趙先生駕駛一輛2018款別克威朗轎車,早晨起動(dòng)車輛后,發(fā)動(dòng)機(jī)艙會(huì)發(fā)出刺耳的響聲,隨后響聲會(huì)慢慢減弱。維修技師檢查后發(fā)現(xiàn)響聲來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體內(nèi)部,可能是活塞敲缸引起。為了確定故障原因,需對(duì)曲柄連桿機(jī)構(gòu)做進(jìn)一步檢查。作為汽車維修技師,請(qǐng)仔細(xì)查看服務(wù)顧問(wèn)提供的汽車問(wèn)診表,并針對(duì)故障進(jìn)行后續(xù)處理。問(wèn)題導(dǎo)入問(wèn)題導(dǎo)入

一、曲柄連桿機(jī)構(gòu)的功用

曲柄連桿機(jī)構(gòu)是內(nèi)燃機(jī)實(shí)現(xiàn)工作循環(huán),完成能量轉(zhuǎn)換的傳動(dòng)機(jī)構(gòu),用來(lái)傳遞力和改變運(yùn)動(dòng)方式。

曲柄連桿機(jī)構(gòu)的功用有以下幾點(diǎn)：

1）將氣體的壓力變?yōu)榍S的轉(zhuǎn)矩。

2）將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

3）把燃燒作用在活塞頂上的力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的轉(zhuǎn)矩，并輸出機(jī)械能。二、曲柄連桿機(jī)構(gòu)的組成

曲柄連桿機(jī)構(gòu)主要由機(jī)體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組三部分組成，如圖2-1-1所示。知識(shí)學(xué)習(xí)1、機(jī)體組

機(jī)體組是發(fā)動(dòng)機(jī)的支架,是曲柄連桿機(jī)構(gòu)、

配氣機(jī)構(gòu)和發(fā)動(dòng)機(jī)各系統(tǒng)主要零部件的裝配基體,其內(nèi)外安裝著發(fā)動(dòng)機(jī)的主要零部件和附件，其剖面示意如圖2-1-2所示。知識(shí)學(xué)習(xí)

活塞連桿組

機(jī)體組

曲軸飛輪組圖2-1-1曲柄連桿機(jī)構(gòu)的組成圖2-1-2機(jī)體組剖面示意圖2、活塞連桿組

活塞連桿組是發(fā)動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)件,其功用是將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，對(duì)外輸出轉(zhuǎn)矩。如圖2-1-3所示?；钊B桿組主要包括活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿和連桿軸承等。知識(shí)學(xué)習(xí)圖2-1-3活塞連桿組的結(jié)構(gòu)a)整體圖b)分解圖3、活塞連桿組

曲軸飛輪組的功用是將活塞連桿組傳來(lái)的壓力轉(zhuǎn)變成曲軸飛輪組的旋轉(zhuǎn)力,為汽車的行駛和其他需要?jiǎng)恿Φ臋C(jī)構(gòu)輸送轉(zhuǎn)矩。如圖2-1-4所示。曲軸飛輪組主要包括曲軸、飛輪、曲軸帶輪和曲軸正時(shí)齒輪等。知識(shí)學(xué)習(xí)圖2-1-4曲軸飛輪組的結(jié)構(gòu)a)整體圖b)分解圖三、曲柄連桿機(jī)構(gòu)的工作條件和受力分析

曲柄連桿機(jī)構(gòu)是在高溫（氣缸內(nèi)最高溫度可達(dá)2500K以上）、高壓（最高壓力可達(dá)5~9MPa）、高速（最高轉(zhuǎn)速可達(dá)4000~6000r/min）及有化學(xué)腐蝕的條件下工作的，其工作條件相當(dāng)惡劣，主要承受氣體作用力、往復(fù)慣性力、離心力及摩擦力。1、氣體作用力

發(fā)動(dòng)機(jī)在工作循環(huán)的4個(gè)行程中，氣體壓力始終存在。

2、往復(fù)慣性力和離心力

做往復(fù)運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)運(yùn)動(dòng)速度變化時(shí)，將產(chǎn)生往復(fù)慣性力。物體繞某一中心做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，就產(chǎn)生離心力。曲柄連桿機(jī)構(gòu)中活塞做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)、曲軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，故這兩種力都存在。如圖2-1-5所示。知識(shí)學(xué)習(xí)3、摩擦力

曲柄連桿機(jī)構(gòu)中相互接觸的表面做相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)都存在磨損，其大小與正壓力和摩擦因數(shù)成正比，其方向總是與相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反。如圖2-1-6所示為一個(gè)磨損的活塞。知識(shí)學(xué)習(xí)圖2-1-5往復(fù)慣性力和離心力圖2-1-6磨損的活塞

判斷題1）曲柄連桿機(jī)構(gòu)是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部件，是往復(fù)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為熱能的主要機(jī)構(gòu)。（）

2）曲柄連桿機(jī)構(gòu)主要由機(jī)體組、活塞連桿組、曲軸飛輪組組成。（）3）發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)是勻速運(yùn)動(dòng)。（）

4）氣缸內(nèi)最高溫度可達(dá)2500K以上。（）5）曲柄連桿機(jī)構(gòu)主要承受氣體作用力、往復(fù)慣性力、離心力及摩擦力。（）課堂練習(xí)機(jī)體組的拆裝與檢查任務(wù)二

客戶趙先生駕駛一輛2018款別克威朗轎車,近端時(shí)間內(nèi)，發(fā)現(xiàn)機(jī)油消耗量明顯增加。經(jīng)4S店維修技師檢測(cè)及路試檢查，發(fā)現(xiàn)氣缸蓋與氣缸體結(jié)合位置有漏油現(xiàn)象，可能是氣缸墊損壞導(dǎo)致機(jī)油泄漏。為了確定故障原因,需對(duì)機(jī)體組做進(jìn)一步檢測(cè)。作為汽車維修技師,請(qǐng)仔細(xì)查看服務(wù)顧問(wèn)提供的汽車問(wèn)診表,并針對(duì)故障進(jìn)行后續(xù)處理。問(wèn)題導(dǎo)入問(wèn)題導(dǎo)入

一、機(jī)體組的結(jié)構(gòu)機(jī)體組主要由氣缸蓋罩、

氣缸蓋、氣缸墊、氣缸體、曲軸箱、油底殼等零件組成，如圖2-2-1所示。鑲有氣缸套的發(fā)動(dòng)機(jī)，其機(jī)體組還包括干式或濕式氣缸套。知識(shí)學(xué)習(xí)

氣缸蓋圖2-2-1機(jī)體組結(jié)構(gòu)

氣缸墊

曲軸箱

氣缸體1、氣缸蓋罩

氣缸蓋罩安裝在氣缸蓋上面,用于遮蓋和密封氣缸蓋,通常采用塑料制成,以減輕汽車重量。有的氣缸蓋罩內(nèi)部還裝有油氣分離器,用于分離機(jī)油和廢氣,廢氣通過(guò)氣缸蓋罩的曲軸箱通風(fēng)管及進(jìn)氣道進(jìn)入氣缸。氣缸蓋罩結(jié)構(gòu)如圖2-2-2所示。知識(shí)學(xué)習(xí)圖2-2-2氣缸蓋罩結(jié)構(gòu)2、氣缸蓋

氣缸蓋的主要作用是封閉氣缸體上部，并與活塞頂部和氣缸壁一起構(gòu)成燃燒室。氣缸蓋工作在高溫、高壓條件下，一般采用灰鑄鐵、合金鑄鐵、鑄鋁等材料制造。氣缸蓋的結(jié)構(gòu)如圖2-2-3所示。知識(shí)學(xué)習(xí)圖2-2-3氣缸蓋的結(jié)構(gòu)3、氣缸墊

氣缸墊安裝在氣缸蓋與氣缸體之間,它的作用是保證氣缸蓋與氣缸體間的密封，防止漏氣、漏水和漏油。氣缸墊安裝位置及外形如圖2-2-4、2-2-5所示。知識(shí)學(xué)習(xí)圖2-2-4氣缸墊的安裝位置圖2-2-5氣缸墊外形結(jié)構(gòu)4、氣缸體

氣缸體是發(fā)動(dòng)機(jī)的主要骨架,其上部使用螺栓連接氣缸蓋,下部安裝油底殼,中部是發(fā)動(dòng)機(jī)的主要部分,即氣缸內(nèi)部有供機(jī)油通過(guò)的油道和供冷卻液循環(huán)的水套等。一般發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體和曲軸箱常鑄成一體,統(tǒng)稱氣缸體,如圖2-2-6所示。知識(shí)學(xué)習(xí)圖2-2-6氣缸體結(jié)構(gòu)5、氣缸套

缸套有干式氣缸套和濕式氣缸套兩種,如圖2-2-7所示。其中,干式氣缸套外表面不直接與冷水接觸,其壁厚一般為1~3mm。氣缸套外表面與其裝配,的氣缸體內(nèi)表面采用過(guò)盈配合;濕式氣缸套外表面直接與冷卻液接觸，冷卻效果好。其壁厚比干式氣缸套厚,一般為5~9mm。知識(shí)學(xué)習(xí)圖2-2-7氣缸套形式6、油底殼

油底殼的主要作用是儲(chǔ)存機(jī)油并封閉曲軸箱。如圖2-2-8所示。知識(shí)學(xué)習(xí)圖2-2-8油底殼

二、氣缸蓋拆裝注意事項(xiàng)

以2018款別克威朗轎車為例：1）拆卸氣缸蓋前，需要預(yù)先把相關(guān)電氣元件的插接器脫開(kāi)；

2）拆卸氣缸蓋前，需要預(yù)先把氣、排氣歧管拆除；

3）拆卸氣缸蓋前，需要預(yù)先把正時(shí)帶、凸輪軸和挺柱拆除；

4）在拆卸和安裝氣缸蓋螺栓時(shí)，必須嚴(yán)格按照如圖2-2-9、圖2-2-10操作。知識(shí)學(xué)習(xí)圖2-2-9氣缸蓋螺栓拆卸順序圖2-2-10氣缸蓋螺栓緊固順序5）在緊固氣缸蓋螺栓時(shí)，必須嚴(yán)格按照維修手冊(cè)上要求的緊固力矩和角度來(lái)緊固氣缸蓋螺栓（第一遍緊固至30N·m,最后一遍用EN-45059量表再緊固240°)。

6）安裝氣缸墊時(shí)要特別小心，防止損壞氣缸墊導(dǎo)致機(jī)油和冷卻液泄漏。

7）操作完畢后，需要按照環(huán)保要求處理使用過(guò)的汽油和廢舊零件。知識(shí)學(xué)習(xí)三、機(jī)體組的檢修

以2018款別克威朗轎車為例進(jìn)行相關(guān)檢查操作。

發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體組的主要損傷形式有氣缸蓋及氣缸體裂紋、各接合面的翹曲變形或其他部件的變形、氣缸磨損、氣缸墊燒蝕擊穿等。所有這些損傷都會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)性能指標(biāo)、工作可靠性和耐久性,因此,在檢修過(guò)程中應(yīng)認(rèn)真檢驗(yàn),及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題。知識(shí)學(xué)習(xí)圖2-2-9氣缸蓋螺栓拆卸順序圖2-2-10氣缸蓋螺栓緊固順序

判斷題1）氣缸蓋罩上設(shè)有機(jī)油加油加注孔，便于添加機(jī)油。（）

2）氣缸墊應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，并且要耐壓，耐熱和耐腐蝕。（）3）風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋有整體式、分體式和單體式三種。（）

4）根據(jù)氣缸體與油底殼安裝平面位置的不同，通常把氣缸體分為一般式、龍門式、隧道式三種。（）5）對(duì)于氣缸的磨損檢測(cè)，用同一橫截面上不同方向測(cè)得的最大與最小直徑差值的一半作為圓柱度誤差。（）課堂練習(xí)活塞連桿組的拆裝與檢查任務(wù)三

客戶趙先生駕駛一輛2018款別克威朗轎車,在行駛過(guò)程中排氣管會(huì)有冒藍(lán)煙現(xiàn)象。維修技師檢測(cè)及路試檢查后發(fā)現(xiàn)活塞環(huán)損壞,因此造成燒機(jī)油,應(yīng)更換活塞環(huán)。作為汽車維修技師,請(qǐng)仔細(xì)查看服務(wù)顧問(wèn)提供的汽車問(wèn)診表,并針對(duì)故障進(jìn)行后續(xù)處理。問(wèn)題導(dǎo)入問(wèn)題導(dǎo)入

一、活塞

1、活塞的作用

活塞的作用是承受氣缸的氣體壓力,并將此力通過(guò)活塞銷傳給連桿,以推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)并對(duì)外輸出動(dòng)力。

2、活塞的工作條件和材料

3、活塞的結(jié)構(gòu)

活塞的基本結(jié)構(gòu)可分為頂部、頭部和裙部，如圖2-3-1所示。知識(shí)學(xué)習(xí)圖2-3-1活塞的結(jié)構(gòu)二、活塞環(huán)

活塞環(huán)安裝在活塞環(huán)槽內(nèi),用來(lái)密封活塞與氣缸壁之間的間隙,防止審氣,同時(shí)使活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)順暢。

活塞環(huán)包括氣環(huán)和油環(huán),如圖2-3-2所示。1、活塞環(huán)的結(jié)構(gòu)

2、活塞環(huán)的工作條件及其材料選用3、活塞環(huán)的間隙知識(shí)學(xué)習(xí)三、活塞銷1、活塞銷的作用

2、活塞銷的工作條件和結(jié)構(gòu)3、活塞銷的連接方式

活塞銷與活塞銷座孔的連接方式有全浮式和半浮式兩種。四、連桿

1、連桿的作用

連桿是活塞與曲軸連接的部件,其作用是將活塞承受的力傳給曲軸,并將活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

2、活塞銷的工作條件和結(jié)構(gòu)

知識(shí)學(xué)習(xí)

連桿的性能要求是具有足夠的剛度和強(qiáng)度,重量輕,一般使用中碳鋼或中碳合金鋼模鍛而成,也有一些是采用球墨鑄鐵制造的。

3、連桿的結(jié)構(gòu)

連桿由連桿桿身、

連桿軸承蓋、

連桿螺栓和連桿軸承等零件組成,連桿體與連桿蓋分為連桿小頭、連桿桿身和連桿大頭3部分。如圖2-3-2所示。知識(shí)學(xué)習(xí)圖2-3-2連桿的結(jié)構(gòu)五、活塞銷

以2018款別克威朗轎車為例：

1）拆卸活塞連桿組前，需要預(yù)先把油底殼、前密封法蘭和機(jī)油泵拆除；

2）拆裝活塞連桿組前，需要預(yù)先將待拆活塞連桿組轉(zhuǎn)動(dòng)至下止點(diǎn)位置；

3）需要敲擊活塞或連桿時(shí)，只能使用橡膠錘或木棒；

4）取出活塞連桿組后，應(yīng)將連桿軸承蓋、螺栓螺母及連桿軸承按原位裝回，并檢查連桿的裝配標(biāo)記及序號(hào)；

5）安裝活塞環(huán)時(shí)，將活塞環(huán)開(kāi)口相互錯(cuò)位120°，不要重合，且避免活塞銷座及其垂直部分；

6）每安裝完一個(gè)活塞連桿組后，需要轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸觀察活塞運(yùn)動(dòng)狀況和曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)阻力。知識(shí)學(xué)習(xí)六、活塞連桿組的檢修（具體參見(jiàn)課本第46頁(yè)）知識(shí)學(xué)習(xí)

判斷題1）發(fā)動(dòng)機(jī)工作中，活塞承受氣缸中氣體的壓力，并將此壓力傳給連桿，以便推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。（）

2）活塞銷座以上的部分是活塞裙部。（）3）活塞環(huán)槽的磨損通常發(fā)生在高度方向上，第一道活塞環(huán)槽磨損最嚴(yán)重。（）

4）活塞頂部積炭可用刮刀清除，活塞環(huán)槽內(nèi)的積炭，可用折斷的舊活塞磨制成合適的形狀進(jìn)行清除。（）5）一般發(fā)動(dòng)機(jī)上裝有二道油環(huán)和一道氣環(huán)。（）課堂練習(xí)曲軸飛輪組的拆裝與檢查任務(wù)四

客戶趙先生駕駛一輛2018款別克威朗轎車,穩(wěn)定行駛時(shí)無(wú)異?，F(xiàn)象,但突然加速或減速時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)會(huì)發(fā)出低沉、鈍重、連續(xù)的“喧、喧”的金屬敲擊聲,嚴(yán)重時(shí)還伴有發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)現(xiàn)象。維修技師檢測(cè)及路試檢查后發(fā)現(xiàn)響聲部位靠近曲軸箱,且機(jī)油壓力明顯降低,初步判斷可能是曲軸軸承配合間隙過(guò)大引起的。為了確定故障原因,需對(duì)曲軸飛輪組做進(jìn)一步檢測(cè)。作為汽車維修技師,請(qǐng)仔細(xì)查看服務(wù)顧問(wèn)提供的汽車問(wèn)診表,并針對(duì)故障進(jìn)行后續(xù)處理。問(wèn)題導(dǎo)入問(wèn)題導(dǎo)入

一、曲軸1、曲軸的作用

曲軸的主要作用是將活塞連桿組傳來(lái)的氣體作用力轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)力矩,傳給底盤的傳動(dòng)系統(tǒng)。

2、曲軸的結(jié)構(gòu)

曲軸主要由曲軸前端、曲軸后端、主軸頸、連桿軸頸和曲柄臂組成，如圖2-4-1所示。知識(shí)學(xué)習(xí)圖2-4-1曲軸的結(jié)構(gòu)3、曲拐布置和多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序

各曲拐的相對(duì)位置或曲拐布置取決于氣缸數(shù)、氣缸排列方式和發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序,當(dāng)氣缸數(shù)和氣缸排列形式確定之后,曲拐布置就只取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序。4、曲軸的工作條件和材料選用

曲軸是在周期性變化的氣體壓力、

往復(fù)慣性力及其力矩的共同作用下工作的,承受彎曲和扭轉(zhuǎn)交變載荷。

二、曲軸軸承

1、曲軸軸承的功用

曲軸軸承也稱為主軸承,裝在缸體的主軸承孔內(nèi),其作用是保護(hù)主軸頸及主軸承孔。同時(shí),為避免曲軸發(fā)生軸向?qū)弰?dòng),需裝設(shè)有推力軸承,如圖2-4-2所示。知識(shí)學(xué)習(xí)2、曲軸軸承的結(jié)構(gòu)

曲軸軸承和連桿軸承的材質(zhì)相同,分為上、下兩片。三、曲軸扭轉(zhuǎn)減振器1、曲軸扭轉(zhuǎn)減振器的作用

為了消除曲軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，避免發(fā)動(dòng)機(jī)與曲軸發(fā)生共振，現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)多在曲軸前端的傳動(dòng)帶輪內(nèi)裝有扭轉(zhuǎn)減振器，如圖

2-4-3所示。知識(shí)學(xué)習(xí)圖2-4-2曲軸軸承的結(jié)構(gòu)圖2-4-3帶扭轉(zhuǎn)減振器的傳動(dòng)帶輪2、曲軸扭轉(zhuǎn)減振器的結(jié)構(gòu)

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)常用的扭轉(zhuǎn)減振器為摩擦式扭轉(zhuǎn)減振器,主要有橡膠式扭轉(zhuǎn)減振器和硅油式扭轉(zhuǎn)減振器兩種。目前使用較多的是橡膠摩擦式曲軸扭轉(zhuǎn)減振器,其結(jié)構(gòu)如圖2-4-4所示。知識(shí)學(xué)習(xí)圖2-4-4橡膠摩擦式曲軸扭轉(zhuǎn)減振器的結(jié)構(gòu)

曲軸帶輪

摩擦盤曲軸帶輪輪轂

橡膠環(huán)四、飛輪1、飛輪的作用

飛輪通過(guò)中心螺栓孔連接曲軸,發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)