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1、学习情景二 曲柄连杆机构的 构造与维修,一、功用: 将燃料燃烧时产生的热能转变为活塞往复运动的机械能,再转变为曲轴旋转运动而对外输出动力。,任务一 曲柄连杆机构结构,知识链接：,二、组成：,机体组,曲轴飞轮组,活塞连杆组,曲柄连杆机构的组成,三、曲柄连杆机构的工作环境,高温:最高可达 2500。 高压:最高可达 3-5MPa。 高速:最高可达 3000-6000 r/min。 化学腐蚀：可燃混合气和燃烧废气直接接触机件。,四、曲柄连杆机构的受力分析,曲柄连杆机构在高压下作高速变速运动，因此它所受的力是很复杂的，主要有气体作用力P 、运动质量惯性力Pj 、离心力Pc 、相对运动件接触表面的摩擦力
2、F等。,1、 气压力：气压力的集中力P分解为侧压力NP和SP， SP分解为RP和TP，RP使曲轴主轴颈处受压，TP为周向产生转矩的力。,(1)作功行程：侧压力NP向左，活塞的左侧面压向气缸壁，左侧磨损严重,NP,SP,P,RP,TP,SP,(2)压缩行程：侧压力NP向右，活塞的右侧面压向气缸壁，右侧磨损严重,结论： 在工作循环的任何行程中，气体作用力的大小都是随着活塞的位移而变化的。沿气缸方向上各处的磨损是不均匀的；同样，气缸壁沿圆周方向的磨损也是不均匀的。,往复惯性力Pj：活塞在上半行程时，惯性力都向上，下半行程时，惯性力都向下。在上下止点活塞运动方向改变，速度为零，加速度最大，惯性力也最大
3、；在行程中部附近，活塞运动速度最大，加速度为零，惯性力也等于零。,Pj,2、往复惯性力：是指活塞组件和连杆小头在气缸中作往复直线运动所产生的惯性力，其大小与机件的质量及加速度成正比，其方向总与加速度的方向相反。,大小：与机件的质量及加速度成正比； 方向：总是与加速度的方向相反。 规律：当活塞向下运动时,前半程是加速运动,惯性力向上;后半程是减速运动,惯性力向下。同理,活塞向上运动时,前半程是加速运动,惯性力向下。,离心惯性力PC：旋转机件的圆周运动产生离心惯性力，方向背离曲轴中心向外。离心力加速轴承与周颈的磨损，也引起发动机振动而传到机体外。,Pc,3、离心力：是指偏离曲轴轴线的曲柄、曲柄销和
4、连杆大头绕曲轴轴线作圆周运动产生的旋转惯性力。其方向沿曲柄半径向外，大小与曲柄半径、旋转部分的质量和曲轴转速有关。,4、摩擦力F：指相互运动件之间的摩擦力，它是造成配合表面磨损的根源。,1、功用：发动机各机构和系统的装配基体。承受高温高压气体作用力，有足够的刚度和强度。,任务二 机体组结构及维修,3、组成： 气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖、气缸垫组成。,气缸体,作用: 主体骨架 支撑运动机件 安装所有附件 要求: 1.足够的刚度和强度 2.耐磨、耐热、耐腐蚀 3.结构紧凑、轻巧 4.良好的冷却性能,构造 圆柱形空筒，外面制有水套。曲轴箱上有主轴承座孔，还有主油道和分油道。,气缸体的类型
5、：(按气缸排列形式) （1）直列式：多用于六缸以下的发动机。 （2） V型：缩短了发动机的长度和高度，多用于八缸以上的发动机。 （3）对置式：是V型的特殊形式。,一般式,气缸体的类型：(按气缸体与油底壳安装平面的位置),龙门式,特点：简单紧凑、高度小、重量轻、便于加工、拆装方便；缺点：强度和刚度差。 应用：中小型发动机。,特点：刚度和强度好、承受负荷大、密封简单可靠。但结构笨重、加工困难、工艺性较差。 应用：如CA6102、EQ6100-1、桑塔纳JV 、捷达EA827、福康TU 、奥迪等发动机。,隧道式,特点：结构紧凑、刚度和强度好。但加工精度要求高，工艺性较差、曲轴拆装不便。 应用：大负荷
6、柴油机。,材料,一般用优质灰铸铁、球墨铸铁或铝合金铸造，现代轿车采用铝合金机体的较多。也可在铸铁中加入镍、钼、铬、磷等等少量合金元素提高气缸的耐磨性。考虑到材料上的经济性，现代汽车广泛采用镶缸套来形成气缸工作表面。,气缸套,干式气缸套,湿式气缸套,特点： 1)壁厚较薄(1mm-3mm); 2)与缸体承孔过盈配合； 3)不易漏水漏气。,特点： 1)壁厚较厚（5mm-9mm）； 2)散热效果好； 3)易漏水漏气； 4)易穴蚀,湿式缸套定位： 1）径向：上下两个凸出的、与气缸体间为动配合的圆环带A和B。 2）轴向：利用缸套上部凸缘与缸体相应的台阶。,4、密封： 1）上部：缸套顶部高出缸体0.05mm
7、-0.15mm。,2）下部：13个耐热耐油的橡胶密封圈。,无缸套式：不镶任何气缸套的机体，在机体上直接加工出气缸。,优点：机体的尺寸小，质量轻，刚度大，工艺性好。 缺点：造价高。 轿车：红旗CA 488-3、捷达EA827、上海桑塔纳JV 、福康TU 、夏利TJ376Q、宝马V6等型发动机采用合金铸铁无气缸套式的机体。,6、缸套的磨损,1、磨损最大位置-缸套上止点。 原因：活塞换向；爆发燃烧的压力、温度最高，破坏油膜；进气流对缸壁局部冷却及未雾化的燃油颗粒对油膜的破坏，强化了局部缸壁的“冷激”效应；进气中的灰尘在此处缸壁上的附着量较多，加剧了磨损；活塞在此处承受的测向压力大，润滑状况较差。 随
8、着温度降低，磨损也在减小。汽缸中部磨损较小。,2）若曲轴轴向间隙过大，活塞偏缸、缸体变形等故障就会改变气缸的磨损规律，使最大磨损出现在气缸中部或下部。,气缸盖,作用：封闭气缸形成燃烧室,材料：铸铁、铝合金,捷达轿车缸盖,缸盖内部有冷却水套，其端面上的冷却水孔与气缸体上端面的冷却水孔相通，以利用循环水来冷却燃烧室等高温部分。有进排气门座及气门导管孔和进排气通道，有燃烧室、火花塞座孔（汽油机）或喷油器座孔（柴油机）还有安装凸轮轴的轴座孔。,结构,工作条件及要求,工作条件：高温、高压及化学腐蚀。 要求：足够的强度和刚度，良好的冷却。,分类,单体气缸盖：在多缸发动机的一列中，只覆盖一个气缸的气缸盖，称
9、为单体气缸盖。（V型、对置式）能覆盖部分或两个以上气缸的称为块状气缸盖。（612Q柴油机，三缸一盖） 整体气缸盖：能覆盖全部气缸的气缸盖则称为整体气缸盖。采用整体气缸盖可以缩短气缸中心距和发动机的总长度，其缺点是刚性较差。（CA 6102、夏利TJ 376Q 发动机）,铝合金缸盖的优缺点,优点：导热好，散热快，有利于提高压缩比，密度小，重量轻便于降低整车质量。 缺点：刚度低，使用中容易变形。,燃烧室,由活塞顶及缸盖上相应的凹部组成的空间,七、气缸垫,安装在缸盖与缸体之间，保证缸盖与缸体之间的密封，防止漏气，漏水和漏油。,要求耐高压、耐高温、耐腐蚀、有一定弹性。,材料：金属石棉垫、多层金属片。,
10、安装要求:,缸体、缸盖均为铸铁时: 缸垫光滑面朝向气缸体(翻边向上)。,缸体为铸铁，缸盖为铝合金时: 光滑面朝向气缸盖(翻边向下) 。,八、油底壳,贮存机油、封闭曲轴箱,薄钢板冲压或铝合金铸造,磁性放污螺塞,明锐1.8T 发动机油底壳,TFSI的油底壳共分为三层： 上层油底壳由铝合金制造，和缸体固定在一起，并由密封胶将四周进行密封。上层油底壳主要用来安装机油泵，同时也可以加强缸体。 中层油底壳由塑料制成，主要是为了防止汽车在颠簸路面上机油的过度晃动。 下层油底壳由钢板冲压而成，它主要用于存放机油。机油的放油螺栓固定在其下部。,实车链接：,九、发动机的支承,一般有三点支承和四点支承两种。,螺旋线
11、方式,对角线方式,拆装要点：,保证气缸垫安装后均匀平整地夹紧在气缸体和气缸盖之间。,拆卸：从四周向中央对称地分2-3次依次进行。,装复：由中央向四周对称扩展的顺序分24次进行，最后一次拧紧至规定的力矩值。,上海桑塔纳,发动机缸盖拧紧力矩,一汽捷达,富康,一汽奥迪,铝合金缸盖：最后须在发动机冷态下拧紧； 铸铁气缸盖：最后须在发动机热态下拧紧。,机体组的维修：,一、曲柄连杆机构的检修：,1、缸体、缸盖和气缸套的检修： 1）气缸体裂纹的检修：350-400KPa水压试验 2）气缸体变形的检修： A、缸体、缸盖平面度的检验：厚薄规和刀形样板尺法。 沿AA、A1A1、BB、 B1B1、CC、C1C1 方
12、向用厚薄规在 每隔50mm处测平 面与样板尺的间隙。,A,A,A1,A1,B,B1,B,B1,C,C1,C1,C,塞入厚薄规的最大厚度值即平面度误差,气缸体上平面的平面度误差标准：在任意位置，每5050平方毫米的范围内均应不大于0.05mm。全长小于等于600mm的气缸体，其平面度误差不大于015mm；全长大于600mm的铸铁气缸体，其平面度误差不大于0.25mm；全长大于600mm的铝合金气缸体，其平面度误差不大于0.35mm。 气缸盖平面度要求：全长上应不大于0.10mm,在lOOmm长度上应不大于0.03mm。 如超过平面度允许值，应予以修理。,B、主轴承承孔直径、圆度和圆柱度检测 工具
13、：内径量表。 方法：将轴承盖（包 括原调整垫片）按原 位装回气缸体主轴承 座上，并按规定扭矩 拧紧轴承盖紧固螺母。 然后用内径量表分别 沿各承孔的圆周侧35 点,测出各孔的直径和 圆度误差,再轴向移动 量缸表,选择三处分别 测出各孔轴的圆柱度 误差。,C、主轴承孔同轴度的检测 工具：曲轴承孔同轴度误差检验仪。 方法：以气缸体前后端两主轴承孔为基准，用曲轴承孔同轴度误差检验仪进行，每个承孔轴向测三处，取其最大值，标定方向，做好记录，最后换算出同轴度误差，一般不大于0.15mm。,D、气缸轴心线与主轴承承孔轴心线垂直度的检测 工具：气缸轴线对曲轴轴线垂直度检验仪。 方法：略。气缸与主轴承承孔垂直度
14、一般不大于0.03/100mm。在全长范围内不大于0.05mm。,若缸体或缸盖变形，可采用铣削或铲销的方法进行修复，但加工量不大于1mm，燃烧室容积不小于95%,E、气缸磨损的检测 外观检查：检查气缸的机械损伤、表面质量和化学腐蚀程度等 用内径量 表检测气 缸的最大 磨损量、 圆度误差 和圆柱度 误差。,气缸磨损的检查,圆度误差：汽油机0.05mm；柴油机0.0625mm。,气缸磨损的检查,圆柱度误差：汽油机0.20mm；柴油机0.25mm。,杆式气缸量规/量缸表,量缸表,百分表,主要用于测量制件的尺寸和位置误差,百分表,分度值为0.01mm 测量范围为0-3、0-5、0-10mm,百分表的工
15、作原理,将被测尺寸引起的测杆微小直线移动变为指针在刻度盘上的转动,百分表,气缸的测量,1.安装、校对量缸表,（1）用游标卡尺测量气缸直径，根据气缸直径，选择适当的测量接杆及固定螺母，旋入量缸表杆下端，使接杆与活动测杆的总长度略大于所测气缸的直径，并将量缸表即百分表装在表杆的上端。,（2）校准千分尺，并将其尺寸调到标准缸径尺寸，如CA6100的标准缸径为l0160mm。,（3）将量缸表的测杆插入千分尺，旋转接杆，调节接杆伸出长度；同时观察表针，使表针指示在2mm附近，将固定螺母拧紧。为使测量正确,重复校零一次。,2.测量方法,(1)使用量缸表,一手拿住隔热套,另一只托住管子下部靠近本体的地方。,
16、(2)将校对后的量缸表活动测杆在平行于曲轴轴线方向和垂直与曲轴轴线方向等两方位,沿气缸轴线方向上、中、下取三个位置,共测六个数值。上面一个位置一般定在活塞在上止点时,位于第一道活塞环气缸壁处,约距气缸上端15 mm。下面一个位置一般取在气缸套下端以上10 mm左右处,该部位磨损最小。,(3)测量时,便量缸表的活动测杆同气缸轴线保持垂直,才能测量准确。当前后摆动量缸表表针指示到最小数字时,即表示活动测杆已垂直于气缸轴线。,3.读数方法,(1)百分表表盘刻度为100指针在圆表盘上转动一格为0.01 mm,转动一圈为1 mm;小指针移动一格为1 mm。,(2)测量时，当表针顺时针方向离开“0”位，表示缸径小于尺寸的缸径，它是标准缸径与表针离开“0”位格数的差；若表针逆时针方向离开“0”位，表示缸径大于标准尺寸的缸径,它是标准缸径与表针离开“0”位格数之和。,(3)若测量时,小针移动超过1mm,则应在实际测量值中加上或减去1mm。,气缸磨损的修理,气缸磨损程
