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1、任务三 曲柄连杆机构的拆装 检测及调整 一 曲柄连杆机构的作用与组成 作用 曲柄连杆机构是往复式活塞发动机实现能 量转换的主要机构 其作用是将燃气作用在活 塞顶上的压力转变为曲轴的转矩 使曲轴产生 旋转运动而对外输出动力 组成 机体组 活塞连杆组 曲轴飞轮组 1 机体组 机体组主要由汽缸盖 汽缸体 曲轴箱 汽缸套及汽缸垫 油底壳等组成 机体组组成 曲轴箱 气缸体 气缸垫 气缸盖 气缸 油道和水道 油底壳 1 气缸体与曲轴箱 1 汽缸体的构造 气缸体是发动机各机构和系统的装配基体 水冷发动机通常将气缸体与上曲轴箱铸 成一体 简称汽缸体 气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸 下半 部为支承曲轴的曲轴箱
2、其内腔为曲轴运 动的空间 在气缸体内部铸有许多加强筋 冷却水套和润滑油道等 汽缸体的结构形式 气缸体有三种结构型式 即一般式 龙门 式和隧道式 一般式气缸体 其特点是油底壳安装平面和 曲轴旋转中心在同一高度 这种气缸体的 优点是机体高度小 重量轻 结构紧凑 便于加工 曲轴拆装方便 但其缺点是刚 度和强度较差 富康ZX轿车TU3 2K发动机 夏利376Q型发动机的汽缸体属于这种结 构 龙门式气缸体 其特点是油底壳安装平面低 于曲轴的旋转中心 它的优点是强度和刚 度都好 能承受较大的机械负荷 但其缺 点是工艺性较差 结构笨重 加工较困难 桑塔纳 捷达和奥迪等发动机属于这种 结构 隧道式气缸体 这种
3、形式的气缸体曲轴的主 轴承孔为整体式 采用滚动轴承 主轴承 孔较大 曲轴从气缸体后部装入 其优点 是结构紧凑 刚度和强度好 但其缺点是 加工精度要求高 工艺性较差 曲轴拆装 不方便 黄河JN1181C13型汽车6135Q型 发动机采用这种结构 汽缸的排列方式 发动机汽缸的排列方式有三种 直列式 V 形和水平对置 2 汽缸与气缸套 汽缸体内引导活塞做往复运动的圆柱形空 腔称为汽缸 汽缸工作表面承受燃气的高 温 高压作用 且活塞在其中做高速运动 因此要求其耐高温 耐高压 耐磨损和 耐腐蚀 如果汽缸体全部采用优质耐磨材 料 则成本太高 因为除与活塞配合的汽 缸壁表面外 其他部分对耐磨性要求并不 高
4、所以现代汽车发动机广泛采用在汽缸 体内镶入气缸套 形成汽缸工作表面 这 样 气缸套可用耐磨性较好的合金铸铁或 合金钢制造 而汽缸体则用价格较低的普 通铸铁或铝合金等材料制造 根据气缸套是否与冷却液接触 气缸套有 两种结构 即干式和湿式 干式气缸套装入气缸体后 其外壁不直接 与冷却水接触 而和气缸体的壁面直接接 触 壁厚较薄 一般为1 3mm 它具有整 体式气缸体的优点 强度和刚度都较好 但加工比较复杂 内 外表面都需要进行 精加工 拆装不方便 散热不良 湿式气缸套装入气缸体后 其外壁直接与冷却水 接触 气缸套仅在上 下各有一圆环地带和气缸 体接触 壁厚一般为5 9mm 它散热良好 冷 却均匀
5、加工容易 通常只需要精加工内表面 而与水接触的外表面不需要加工 拆装方便 但 缺点是强度 刚度都不如干式气缸套好 而且容 易产生漏水现象 通常缸套下部设1 2个耐油 耐热的橡胶密封圈 大多数湿式缸套压入缸体后 其顶面高出汽缸体 上平面0 05 0 15mm 这样当紧固汽缸盖螺栓时 可将汽缸盖衬垫压得更紧 以保证汽缸更好地 密封和气缸套更好地定位 3 汽缸体的维修 汽缸体主要损伤形式有 变形 裂纹和汽 缸磨损 汽缸变形的检修 检验 修理 平面度不大于0 05mm或仅有局部不 平时 用刮到刮平 平面度误差较大时 采用平面磨床进行磨削加工 但加工量不 能过大 约0 24 0 50mm 否则影响压缩
6、比 汽缸裂纹的检修 检验 外部明显裂纹直接观察 细微和内 部裂纹进行水压试验 修理 漏水 漏油 漏气 更换 水套或 其它非重要部位的裂纹可用环氧树脂黏补 汽缸磨损的检修 磨损规律 上大下小的倒锥形 最大磨损 部位是活塞处于上止点时第一道活塞环对 应的汽缸壁位置 沿圆周方向的磨损为椭 圆形 前后磨损较大 衡量指标 圆度及圆柱度 检验 修理 2 气缸盖 汽缸盖的作用是封闭汽缸的上部 并与处 于上止点时的活塞顶部和汽缸壁共同构成 燃烧室 同时 汽缸盖也是某些零件的装 配机体 气缸盖一般采用灰铸铁或合金铸 铁铸成 铝合金的导热性好 近年来铝合 金气缸盖被采用得越来越多 曲轴主轴承盖的拆卸顺序 1 气缸
7、盖的构造 汽缸盖是发动机上最复杂的零件之一 汽 缸水套 有进 排气门座及气门导管孔和 进 排气通道 有燃烧室 火花塞座孔或 盖内部有与汽缸体相通的冷却喷油器座孔 上置凸轮轴式发动机的汽缸盖上还有用 以安装凸轮轴的轴承座 汽缸盖的结构形式 发动机汽缸盖的结构形式有两种 整体式 和分开式 燃烧室 汽油机的燃烧室是由活塞顶部及缸盖上 相应的凹部空间组成 对燃烧室有如下基 本要求 一是结构尽可能紧凑 冷却面积 要小 以减少热量损失和缩短火焰行程 二是使混合气在压缩终了时具有一定的涡 流运动 以提高混合气混合质量和燃烧速 度 保证混合气得到及时和充分燃烧 三 是表面要光滑 不易积炭 汽油机燃烧室常见的三
8、种形式 半球形燃烧室 结构紧凑 火花塞布置在 燃烧室中央 火焰行程短 故燃烧速率高 散热少 热效率高 这种燃烧室结构上 也允许气门双行排列 进气口直径较大 故充气效率较高 虽然使配气机构变得较 复杂 但有利于排气净化 在轿车发动机 上被广泛地应用 楔形燃烧室 结构简单 紧凑 散热面积 小 热损失也小 能保证混合气在压缩行 程中形成良好的涡流运动 有利于提高混 合气的混合质量 进气阻力小 提高了充 气效率 气门排成一列 使配气机构简单 但火花塞置于楔形燃烧室高处 火焰传 播距离长些 切诺基轿车发动机采用这种 形式的燃烧室 盆形燃烧室 气缸盖工艺性好 制造成本 低 但因气门直径易受限制 进 排气效
9、 果要比半球形燃烧室差 捷达轿车发动机 奥迪轿车发动机采用盆形燃烧室 3 汽缸盖罩 汽缸盖罩密封配气机构等零部件 防止灰 尘污染润滑油或灰尘进入汽缸盖上部 以 减少气门传动机构的磨损 有的罩盖上有 加机油口和曲轴箱通风管接口 气缸盖罩用铝合金铸造或薄钢板冲压制成 与气缸盖结合面加上橡胶衬垫 4 气缸垫 气缸垫装在气缸盖和气缸体之间 其功用 是保证气缸盖与气缸体接触面的密封 防 止漏气 漏水和漏油 气缸垫的材料要有一定的弹性 能补偿结 合面的不平度 以确保密封 同时要有好 的耐热性和耐压性 在高温高压下不烧损 不变形 目前应用较多的是铜皮 棉 结构的气缸垫 由于铜皮 棉气缸垫翻 边处有三层铜皮
10、压紧时较之石棉不易变 形 有的发动机还采用在石棉中心用编织 的纲丝网或有孔钢板为骨架 两面用石棉 及橡胶粘结剂压成的气缸垫 5 油底壳 用来贮存润滑油 并封闭上曲轴箱 油底壳底部还装有放油螺塞 通常放油螺 塞上装有永久磁铁 以吸附润滑油中的金 属屑 减少发动机的磨损 在上下曲轴箱 接合面之间装有衬垫 防止润滑油泄漏 6 汽缸盖的维修 主要损伤 变形 裂纹 螺纹孔损坏 2 活塞连杆组 活塞连杆组由活塞 活塞环 活塞销和连 杆组等组成 1 活塞 活塞的作用有两个 一是活塞顶部与汽 缸盖 汽缸壁共同组成燃烧室 二是承受 气体压力 并将此力通过活塞销传给连杆 推动曲轴旋转 高温 高压 高速 活塞在气缸
11、内以很高的速度 8 12m s 往复运动 2 要求 要有足够的刚度和强度 传力可靠 导热性能好 要耐高压 耐高温 耐 磨损 质量小 重量轻 尽可能地减小往 复惯性力 3 构造 活塞由顶部 头部 群部三部分 活塞顶部是燃烧室的组成部分 其形状 与燃烧室有关 一般有平顶 凹顶 秃顶 三种 活塞头部是活塞环槽以上的部分 其 作用 承受气体压力 并传递给连杆 与 活塞一起实现汽缸的密封 将活塞吸收的 热量通过活塞环传递给汽缸壁 头部切有 若干道用以安装活塞环的环槽 上面用以 安装气环 下面用以安装油环 在油环槽 底面上钻有许多径向小孔 使被油环从从 汽缸壁上刮下来的多余机油 得以经过这 些小孔流回油底
12、壳 活塞裙部是指油环槽下端面起至活塞 最下端的部分 其作用是为活塞在汽缸内 做往复运动导向和承受侧压力 2 活塞环 1 活塞环的功用 活塞环按作用不同分为气环和油环两种 两者配 合使用 气环是保证气缸与活塞间的密封性 防 止漏气 并且要把活塞顶部吸收的大部分热量传 给气缸壁 由冷却水带走 油环起布油和刮油的 作用 下行时刮除气缸壁上多余的机油 上行时 在气缸壁上铺涂一层均匀的油膜 这样既可以防 止机油窜入气缸燃烧掉 又可以减少活塞 活塞 环与气缸壁的摩擦阻力 此外 油环还能起到封 气的辅助作用 2 活塞环的结构 气环 气环的开口形状 直开口气环 斜开口气 环 梯形开口气环 气环的断面形状 矩形
13、环 断面为矩形 其结构简单 制造 方便 易于生产 应用最广 但是矩形环 随活塞往复运动时 会把气缸壁面上的机 油不断送入气缸中 这种现象称为 气环的 泵油作用 气环的泵油作用 活塞下行时 由于环与气缸壁的摩擦阻力 及环的惯性 环被压靠在环槽的上端面上 气缸壁面上的油被刮入下边隙和内边隙 活塞上行时 环又被压靠在环槽的下端面 结果第一道环背隙里的机油就进入燃烧 室 窜入燃烧室的机油 会在燃烧室内形 成积炭 造成机油的消耗量增加 另外上 窜的机油也可能在环槽内形成积炭 使环 在环槽内卡死而失去密封作用 划伤气缸 壁 油环 油环按结构分为整体式和组合式两种 3 活塞环的三隙间隙 发动机工作时 活塞
14、活塞环等都会发生 膨胀 因此 活塞环安装时应留有端隙 侧隙 背隙 3 活塞销 1 作用 是连接活塞和连杆小头 并把活塞承受的 气体压力传给连杆 2 活塞销的构造 活塞销的内孔 a 圆柱形 b 两段截锥与 圆柱组合 c两段截锥形 活塞销的连接方式有两种 全浮式和半浮式 全浮式 安装 当发动机工作时 活塞销 连杆 小头和活塞销座都有相对运动 这样 活塞销能 在连杆衬套和活塞销座中自由摆动 使磨损均匀 这种安装方式应用较广泛 半浮式 安装的特点是活塞销中部与连杆小头采 用紧固螺栓连接 活塞销只能在两端销座内作自 由摆动 而和连杆小头没有相对运动 活塞销不 会作轴向窜动 不需要锁片 小轿车上应用较多
15、4 连杆 1 连杆的作用 连杆的作用是将活塞承受的气体压力传给 曲轴 使活塞的往复运动转变成曲轴的旋 转运动 2 连杆的结构 连杆的基本结构可分为连杆小头 杆身和 连杆大头三部分 连杆小头 连杆小头孔内装有减磨的连 杆衬套 一般为青铜衬套或铁基粉末冶金 衬套 连杆衬套和活塞销之间存在运动 必须润滑 其润滑方式有两种 一种是在 连杆小头和衬套上开集油孔集油槽 靠收 集曲轴旋转时飞溅起来的机油来润滑 另 一种是在连杆杆身内钻润滑油道 通过连 杆轴颈的油道得到有压力的润滑油进行润 滑 杆身 连杆杆身通常做成 工 字形断面 以求在满足强度和刚度要求的前提下尽 量减轻其质量 连杆大头 连杆大头与曲轴的连
16、杆轴颈 相连 为便于安装 连杆大头一般做成剖 分式的 被分开的部分称为连杆盖 借特 制的连杆螺栓紧固在连杆大头上 连杆大头按剖分面的方向可分为平切口和 斜切口两种 平切口连杆盖与连杆的定位 多采用连杆螺栓定位 斜切口分面与连杆 杆身轴线成30 60 夹角 最常见的是45 夹角 常用的定位方法有锯齿定位 圆销 定位 套筒定位和止口定位 3 V形发动机连杆 a 并列连杆 b 主副连杆 c 叉形连杆 5 连杆轴承 连杆大头孔内装有瓦片式滑动轴承 简称 连杆轴瓦 轴瓦分上 下两个半片 目前 多采用薄壁钢背轴瓦 在其内表面浇铸有 耐磨合金层 耐磨合金层具有质软 容易 保持油膜 磨合性好 摩擦阻力小 不易 磨损等特点 耐磨合金常采用的有巴氏合 金 铜铝合金 高锡铝合金 连杆轴瓦上制有定位凸键 供安装时嵌入 连杆大头和连杆盖的定位槽中 以防轴瓦 前后移动或转动 有的轴瓦上还制有油孔 安装时应与连杆上相应的油孔对齐 曲轴飞轮组主要由曲轴 飞轮 扭转减震 器 曲轴带轮以及正时链轮 或齿轮 等 组成 1 曲轴 作用 将活塞连杆组传来的气体作用力转 变为曲轴的旋转力矩对外输出 并驱动发 动机的配气机构及其他
