發(fā)動機機械系統(tǒng)構(gòu)造與拆裝課件：曲柄連桿機構(gòu)的構(gòu)造與維修

汽車發(fā)動機構(gòu)造與維修

曲軸連桿機構(gòu)的構(gòu)造與維修曲柄連桿機構(gòu)是發(fā)動機的重要組成部分,是發(fā)動機工作的主體。曲柄連桿機構(gòu)的主要作用是將活塞的往復運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動,整個機構(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。概述知識目標：1）能夠說出曲柄連桿機構(gòu)的功用及其組成。2）能夠說出曲軸連桿機構(gòu)主要部件的結(jié)構(gòu)及工作原理。

3）能夠說出曲柄連桿機構(gòu)的主要檢修內(nèi)容和方法。技能目標：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。學習目標素質(zhì)目標：1）培養(yǎng)良好的職業(yè)道德和工匠精神。2）培養(yǎng)安全意識和團隊協(xié)作精神；

3）培養(yǎng)自我管理和自主學習的能力學習目標曲柄連桿機構(gòu)認知任務一

客戶趙先生駕駛一輛2018款別克威朗轎車,早晨起動車輛后,發(fā)動機艙會發(fā)出刺耳的響聲,隨后響聲會慢慢減弱。維修技師檢查后發(fā)現(xiàn)響聲來自發(fā)動機氣缸體內(nèi)部,可能是活塞敲缸引起。為了確定故障原因,需對曲柄連桿機構(gòu)做進一步檢查。作為汽車維修技師,請仔細查看服務顧問提供的汽車問診表,并針對故障進行后續(xù)處理。問題導入問題導入

一、曲柄連桿機構(gòu)的功用

曲柄連桿機構(gòu)是內(nèi)燃機實現(xiàn)工作循環(huán),完成能量轉(zhuǎn)換的傳動機構(gòu),用來傳遞力和改變運動方式。

曲柄連桿機構(gòu)的功用有以下幾點：

1）將氣體的壓力變?yōu)榍S的轉(zhuǎn)矩。

2）將活塞的往復運動變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動。

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

曲柄連桿機構(gòu)主要由機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組三部分組成，如圖2-1-1所示。知識學習1、機體組

機體組是發(fā)動機的支架,是曲柄連桿機構(gòu)、

配氣機構(gòu)和發(fā)動機各系統(tǒng)主要零部件的裝配基體,其內(nèi)外安裝著發(fā)動機的主要零部件和附件，其剖面示意如圖2-1-2所示。知識學習

活塞連桿組

機體組

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

活塞連桿組是發(fā)動機的傳動件,其功用是將活塞的往復運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動，對外輸出轉(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。知識學習圖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動力的機構(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齒輪等。知識學習圖2-1-4曲軸飛輪組的結(jié)構(gòu)a)整體圖b)分解圖三、曲柄連桿機構(gòu)的工作條件和受力分析

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

發(fā)動機在工作循環(huán)的4個行程中，氣體壓力始終存在。

2、往復慣性力和離心力

做往復運動的物體，當運動速度變化時，將產(chǎn)生往復慣性力。物體繞某一中心做旋轉(zhuǎn)運動時，就產(chǎn)生離心力。曲柄連桿機構(gòu)中活塞做往復直線運動、曲軸做旋轉(zhuǎn)運動，故這兩種力都存在。如圖2-1-5所示。知識學習3、摩擦力

曲柄連桿機構(gòu)中相互接觸的表面做相對運動時都存在磨損，其大小與正壓力和摩擦因數(shù)成正比，其方向總是與相對運動的方向相反。如圖2-1-6所示為一個磨損的活塞。知識學習圖2-1-5往復慣性力和離心力圖2-1-6磨損的活塞

判斷題1）曲柄連桿機構(gòu)是發(fā)動機的重要組成部件，是往復活塞式發(fā)動機將機械能轉(zhuǎn)換為熱能的主要機構(gòu)。（）

2）曲柄連桿機構(gòu)主要由機體組、活塞連桿組、曲軸飛輪組組成。（）3）發(fā)動機活塞的往復運動是勻速運動。（）

4）氣缸內(nèi)最高溫度可達2500K以上。（）5）曲柄連桿機構(gòu)主要承受氣體作用力、往復慣性力、離心力及摩擦力。（）課堂練習機體組的拆裝與檢查任務二

客戶趙先生駕駛一輛2018款別克威朗轎車,近端時間內(nèi)，發(fā)現(xiàn)機油消耗量明顯增加。經(jīng)4S店維修技師檢測及路試檢查，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致機油泄漏。為了確定故障原因,需對機體組做進一步檢測。作為汽車維修技師,請仔細查看服務顧問提供的汽車問診表,并針對故障進行后續(xù)處理。問題導入問題導入

一、機體組的結(jié)構(gòu)機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)動機，其機體組還包括干式或濕式氣缸套。知識學習

氣缸蓋圖2-2-1機體組結(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,用于分離機油和廢氣,廢氣通過氣缸蓋罩的曲軸箱通風管及進氣道進入氣缸。氣缸蓋罩結(jié)構(gòu)如圖2-2-2所示。知識學習圖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。知識學習圖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。知識學習圖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)動機的主要骨架,其上部使用螺栓連接氣缸蓋,下部安裝油底殼,中部是發(fā)動機的主要部分,即氣缸內(nèi)部有供機油通過的油道和供冷卻液循環(huán)的水套等。一般發(fā)動機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。知識學習圖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。知識學習圖2-2-7氣缸套形式6、油底殼

油底殼的主要作用是儲存機油并封閉曲軸箱。如圖2-2-8所示。知識學習圖2-2-8油底殼

二、氣缸蓋拆裝注意事項

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

2）拆卸氣缸蓋前，需要預先把氣、排氣歧管拆除；

3）拆卸氣缸蓋前，需要預先把正時帶、凸輪軸和挺柱拆除；

4）在拆卸和安裝氣缸蓋螺栓時，必須嚴格按照如圖2-2-9、圖2-2-10操作。知識學習圖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，必須嚴格按照維修手冊上要求的緊固力矩和角度來緊固氣缸蓋螺栓（第一遍緊固至30N·m,最后一遍用EN-45059量表再緊固240°)。

6）安裝氣缸墊時要特別小心，防止損壞氣缸墊導致機油和冷卻液泄漏。

7）操作完畢后，需要按照環(huán)保要求處理使用過的汽油和廢舊零件。知識學習三、機體組的檢修

以2018款別克威朗轎車為例進行相關(guān)檢查操作。

發(fā)動機機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。所有這些損傷都會影響發(fā)動機的技術(shù)性能指標、工作可靠性和耐久性,因此,在檢修過程中應認真檢驗,及時發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。知識學習圖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）氣缸蓋罩上設有機油加油加注孔，便于添加機油。（）

2）氣缸墊應具有足夠的強度，并且要耐壓，耐熱和耐腐蝕。（）3）風冷發(fā)動機的氣缸蓋有整體式、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）對于氣缸的磨損檢測，用同一橫截面上不同方向測得的最大與最小直徑差值的一半作為圓柱度誤差。（）課堂練習活塞連桿組的拆裝與檢查任務三

客戶趙先生駕駛一輛2018款別克威朗轎車,在行駛過程中排氣管會有冒藍煙現(xiàn)象。維修技師檢測及路試檢查后發(fā)現(xiàn)活塞環(huán)損壞,因此造成燒機油,應更換活塞環(huán)。作為汽車維修技師,請仔細查看服務顧問提供的汽車問診表,并針對故障進行后續(xù)處理。問題導入問題導入

一、活塞

1、活塞的作用

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

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。知識學習圖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),用來密封活塞與氣缸壁之間的間隙,防止審氣,同時使活塞往復運動順暢。

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)的間隙知識學習三、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,并將活塞往復運動變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動。

2、活塞銷的工作條件和結(jié)構(gòu)

知識學習

連桿的性能要求是具有足夠的剛度和強度,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。知識學習圖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，需要預先把油底殼、前密封法蘭和機油泵拆除；

2）拆裝活塞連桿組前，需要預先將待拆活塞連桿組轉(zhuǎn)動至下止點位置；

3）需要敲擊活塞或連桿時，只能使用橡膠錘或木棒；

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

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

6）每安裝完一個活塞連桿組后，需要轉(zhuǎn)動曲軸觀察活塞運動狀況和曲軸轉(zhuǎn)動阻力。知識學習六、活塞連桿組的檢修（具體參見課本第46頁）知識學習

判斷題1）發(fā)動機工作中，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行清除。（）5）一般發(fā)動機上裝有二道油環(huán)和一道氣環(huán)。（）課堂練習曲軸飛輪組的拆裝與檢查任務四

客戶趙先生駕駛一輛2018款別克威朗轎車,穩(wěn)定行駛時無異?，F(xiàn)象,但突然加速或減速時,發(fā)動機艙內(nèi)會發(fā)出低沉、鈍重、連續(xù)的“喧、喧”的金屬敲擊聲,嚴重時還伴有發(fā)動機振動現(xiàn)象。維修技師檢測及路試檢查后發(fā)現(xiàn)響聲部位靠近曲軸箱,且機油壓力明顯降低,初步判斷可能是曲軸軸承配合間隙過大引起的。為了確定故障原因,需對曲軸飛輪組做進一步檢測。作為汽車維修技師,請仔細查看服務顧問提供的汽車問診表,并針對故障進行后續(xù)處理。問題導入問題導入

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。知識學習圖2-4-1曲軸的結(jié)構(gòu)3、曲拐布置和多缸發(fā)動機的工作順序

各曲拐的相對位置或曲拐布置取決于氣缸數(shù)、氣缸排列方式和發(fā)動機的工作順序,當氣缸數(shù)和氣缸排列形式確定之后,曲拐布置就只取決于發(fā)動機的工作順序。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),其作用是保護主軸頸及主軸承孔。同時,為避免曲軸發(fā)生軸向?qū)弰?需裝設有推力軸承,如圖2-4-2所示。知識學習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，避免發(fā)動機與曲軸發(fā)生共振，現(xiàn)代汽車發(fā)動機多在曲軸前端的傳動帶輪內(nèi)裝有扭轉(zhuǎn)減振器，如圖

2-4-3所示。知識學習圖2-4-2曲軸軸承的結(jié)構(gòu)圖2-4-3帶扭轉(zhuǎn)減振器的傳動帶輪2、曲軸扭轉(zhuǎn)減振器的結(jié)構(gòu)

汽車發(fā)動機常用的扭轉(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。知識學習圖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

飛輪通過中心螺栓孔連接曲軸,發(fā)動機起動時