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1、个人收集整理 勿做商业用途第三节 曲柄连杆机构及其检修1 曲柄连杆机构结构总述 曲柄连杆机构的功用是把燃气作用在活塞顶上的力转变为曲轴的转矩，以向工作机械输出机械能。曲柄连杆机构的主要零件可以分成三组：缸体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组。曲柄连杆机构的结构分解图如图224、225和图226所示。图2-24 曲柄连杆机构的结构分解图（1）图225 曲柄连杆机构的结构分解图（2）图2-26 曲柄连杆机构的结构分解图（3）2 曲柄连杆机构各部件的结构和工作2.1 气缸体与气缸盖2.1。1 气缸体2111 气缸体结构水冷发动机的气缸体和曲轴箱常铸成一体，可称为气缸体-曲轴箱，也可简称为气缸体。气缸体上半部
2、有一个或若干个为活塞在其中运动导向的圆柱形空腔，即为气缸.下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。发动机的各个机构和系统都装在气缸体上。雅阁F23A3 发动机的气缸体采用龙门式结构曲轴箱。整个气缸体是由铝合金铸造的，而气缸则是由铸铁制成的。图227为F23A3发动机气缸体结构。湿式铸铁缸套安装到缸体中，有径向定位及轴向定位止口。为降低发动机曲柄连杆机构的振动，气缸体下部还设有平衡轴装置.图227 F23A3发动机气缸体为了加强铝合金缸体裙部的强度,F23A3发动机在裙部增加了一个轴承盖桥。为防止弯曲，每次均应将螺栓按图2-28所示的顺序旋松1/3圈,直到将螺栓全部旋松为止。图2-28
3、 轴承盖桥螺栓的旋松顺序2112 往复惯性力的平衡常用的四缸四冲程汽车发动机，曲轴的曲拐夹角为180。其一阶往复惯性力和力矩可以自动平衡掉，而二阶往复惯性力和力矩则不能自身平衡.因其对发动机的振动影响较小,而其平衡机构的传动也最复杂，一般发动机则不考虑对它们进行平衡。广州本田雅阁轿车属于中档级轿车。它采用了双平衡轴机构对二阶往复惯性力进行了平衡。图2-29a为单缸机双轴平衡机构原理图。图229b为四冲程四缸机双轴平衡机构原理图。图230为F23A3发动机双平衡轴结构图。 (a）单缸机双轴平衡机构原理 (b） 四冲程四缸机双轴平衡机构原理图2-29 双轴平衡机构原理图2-30 F23A3发动机双
4、平衡轴结构2.1.1。3 气缸体的使用及维修 为保证发动机各缸工作的均匀性，各缸在结构尺寸上的差异要限制在一定的范围内。为此F23A3发动机在气缸体上按顺序，分别用字母A（或I）.B（或II)标出各缸的结构尺寸,见图231（a)。气缸套尺寸根据字母由左向右读，分别对应于1至4缸.其中,A或I为86.01086。020mm,B或II为86。000-86。010mm;维修极限为86.070 mm.气缸套的磨损及锥度的测量方法见图231（b），在各缸中三个平面上沿X和Y两个方向测量.气缸套第一和第三测量位置测量值之差的极限值为0。05 mm。如果任何一个气缸的测量值超过了加大尺寸气缸孔的维修极限，则
5、更换气缸体.图231 气缸套的检查缸体顶部翘曲变形的检查如图232所示，沿边缘和过中心交叉测量。最大翘曲变形量为0。07 mm。维修极限值为0.lO mm。图232气缸体翘曲变形的检查2.1。2 气缸盖气缸盖的主要功用是封闭气缸上部，并与活塞顶部和气缸壁一起形成燃烧室.气缸盖内部有冷却水套，其端面上的冷却水孔与气缸体的冷却水孔相通，以便利用循环水来冷却燃烧室等高温部分。发动机的气缸盖上有进、排气门座及气门导管孔和进、排气通道和火花塞座孔等，每缸有4个气门，2个进气门，2个排气门.F23A3发动机气缸盖是一个整体式铝合金铸件，如图2-33所示.气门沿纵向成一列布置，从而只需要一根凸轮轴即可直接驱
6、动全部进排气门，使结构简化。气缸盖上的气门座是镶嵌式结构,可以更换,气门导管同样也可以更换，但因磨损很小，所以很少需要更换.气缸盖高度为99.95100。05mm。气缸盖翘曲变形在0。05 mm与0。2 mm之间，则应修整气缸盖表面.在高度为100 mm,的基础上，最大表面修整极限为0。2 mm。气缸盖螺栓一定要按规定的顺序拆下和拧紧。图2-34（a）为气缸盖螺栓拧松顺序,图2-34(b)为气缸盖螺栓拧紧顺序。图2-33 F23A3发动机气缸盖图2-34 气缸盖螺栓拆装顺序在气缸盖安装时,必须将定位销对准.在气缸盖螺栓螺纹中施加清洁机油，以29N.m的扭矩按顺序拧紧气缸盖螺栓。如图2-35所示
7、在螺栓帽和气缸盖上作出标记，拧紧气缸盖螺栓，直到螺栓帽上的标记与气缸盖的标记(旋转螺栓90）2次对正(如果用新的气缸盖螺栓，将螺栓多旋紧90)。图2-35 气缸盖螺栓与气缸盖上的标记2。2 活塞连杆组活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆等机件组成(见图2-36)。图236 活塞连杆组2.2。1 活塞2。2.1。1 结构特点 活塞的主要作用是承受气缸中气体压力所造成的作用力，并将此力通过活塞销传给连杆，以推动曲轴旋转。活塞的顶部还与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室。 F23A3发动机采用平顶的、具有铸人钢片的铸铝活塞。布置有2道气环和1道油环，由于活塞上下受热不同，膨胀量不同，因此活塞头部的直径小
8、于裙部,即呈锥形；而因活塞销座受热时的膨胀、活塞受力引起的机械变形以及活塞在侧压力的作用下，使其沿活塞销方向的变形大于与活塞销垂直的方向，为了使正常工作状态下的活塞呈圆柱形，F23A3发动机活塞设计成其裙部断面为长轴垂直于活塞销方向的椭圆形，且随距裙部底端高度的不同，各断面上的椭圆形长短轴半径是变化的。铸人的钢片用来控制裙部热膨胀。同时减轻活塞与气缸套的偏磨，及减小活塞在侧向力换向时对气缸的“拍击”，从而减少嗓音,改善发动机工作的平顺性。2.2.1。2 使用及安装 F23A3发动机的活塞和气缸套都按直径大小分成级别,以保证活塞间隙，要求按着相对应的尺寸关系进行配对使用，即活塞的级别必须与气缸套
9、的级别相对应，两者级别不同时不能配对使用。在将活塞连杆组装配到发动机上时,活塞顶部的字母一定要与打印在机体上的各气缸的字母相对应，机体上的字母从左至右读,对应1号到4号气缸。在机体上的字母为A或I时,对应的活塞顶无字母标记;而在机体上的字母为B或II时，对应活塞顶部的字母为B。对于活塞和活塞销也是同样的规定，使用和安装时一定要注意。在活塞的顶面，标有一箭头和进气方向的标记“IN”。装配时，箭头必须指向发动机正时皮带一侧，与连杆上的标记相同。而标有“IN的一侧一定要对应气缸盖上进气口。 F23A3发动机的活塞销与活塞销座孔和连杆小头衬套孔的连接配合采用“全浮式”。即在发动机运转过程中,活塞销不仅
10、可以在连杆小头衬套孔内，还可以在销座孔内缓慢地转动，以使活塞销各部分的磨损比较均匀。由于铝活塞销座的热膨胀量大于钢活塞销。为了保证高温工作时有正常的工作间隙，在冷态装配时，活塞销与活塞销座孔为过盈配合。装配时，应先将铝活塞放在温度为70C的温箱中加热，然后将销装人。在安装时，活塞上带有凸印标记的一侧应与连杆上带有凸印标记的一侧相对应(见图2-36）。为了防止销轴向窜动而刮伤气缸壁，在活塞销座两端用卡环嵌在销座凹槽中加以轴向定位。活塞销直径为21。962-21。965mm，维修极限为21。945 mm;活塞与活塞销之间的间隙为-0.0050+0。0010mm，维修极限为0。004mm;活塞销与连
11、杆之间的间隙为0。0050。014mm，维修极限为0。019mm。2.2。2 活塞环活塞环包括气环和油环两种。2.2.2。1 气环 气环的作用是保证活塞与气缸壁间的密封,防止气缸中的高温、高压燃气大量漏入曲轴箱,同时还将活塞顶部的大部分热量传导到气缸壁，再由冷却水或空气带走。 F23A3发动机有两道气环。第一道环是桶面环，其特点是活塞环的外圆面为凸圆弧形，当桶面环随活塞上下运动时，均能与气缸壁形成楔形空间,使机油容易进入摩擦面,从而使磨损大为减少。桶面环与气缸是圆弧接触，因而对气缸表面的适应性和对活塞偏摆的适应性均较好，有利于密封.第二道环为锥面环，可以改善磨合。这种环在气缸内可向下刮油，防止
12、活塞环的向上泵油作用。当活塞环随活塞向上运动时，由于斜面的油楔作用,可使活塞环在油膜上浮起，减少磨损。装配时带有制造标记的一面必须向上。2.2.2。2 油环 油环用来刮除气缸壁上多余的机油，并在气缸壁上涂一层均匀的机油膜，这样既可以防止机油窜人气缸燃烧,又可以减小活塞、活塞环与气缸的磨损和摩擦阻力，并起到封气的辅助作用。 F23A3发动机的油环为组合式油环。上、下各为一钢片，中间为一道衬环组合而成.钢片油环作用在气缸壁上的单位面积压力高，钢片柔性好，上、下片可以互相独立且能适应气缸的不均匀磨损和活塞变形、摆动的影响，对油的密封性好，而且重量轻,但成本较高.无论是气环还是油环,装人气缸之后，都会
13、有环隙，因此安装时这些间隙要错开，以免形成通路而漏气。各环开口位置的布置如图2-37所示。其中要注意：不要将活塞环开口设置在活塞推力面处，也不将其设置在与活塞孔对应的位置上。 活塞环开口间隙数据如表22所示。图2-37 设置活塞环端隙表22 活塞环开口间隙数据厚度(高度），mm开口间隙（标准)，mm开口间隙（使用极限），mm第一气环1。20.200.350.60第二气环1.20。400.550。70油环0.200.700。802。2。3 连杆连杆的功用是将活塞承受的力传给曲轴，并从而使得活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。连杆在工作中要承受活塞销传来的气体压力、活塞连杆组往复运动的惯性力和连杆
14、大头围绕曲轴产生的旋转惯性力的作用，而且连杆本身是一个较长的杆件,因此要求连杆必须有足够的强度和刚度，并且尽量减轻重量.F23A3发动机的连杆杆身为“工字形断面,大头为平切口剖分式，下部为大头盖，用连杆螺栓将连杆盖固定在杆身上。连杆盖与连杆大头是组合镗孔的。为区分连杆大头的尺寸，在连杆的侧面压印有数字或条码，连杆轴颈的代码通常是压印在曲柄或曲柄销上。在第一缸曲拐的曲柄上标有主轴颈和连杆轴颈代码,其上的箭头指向第一缸主轴颈和连杆轴颈的代码。在装配到曲轴上时，应与打印在曲轴上的字母或条码一起来选用合适的轴瓦。轴瓦是通过标记在轴瓦边缘的色码来识别的,见图238。图2-38 轴瓦识别 在装配时，连杆杆
15、身上的标记必须指向发动机正时皮带一侧。连杆小头连同衬套上侧面钻有一集油孔，用来收集发动机运转时被激溅上来的润滑油,以便对连杆小头和活塞销的摩擦表面进行润滑.为了防止连杆大头轴瓦在工作中发生转动,在上轴瓦的端面边缘处，冲压出高于轴瓦钢背面的定位凸键，装配时，这个凸键应嵌大连杆大头的相应凹槽中。23 曲轴飞轮组 曲轴飞轮组主要由曲轴和飞轮以及其他不同功用的零件和附件组成。231 曲轴曲轴的功用是承受连杆传来的力，并由此造成绕其本身轴线的力矩.在发动机工作中，曲轴受到旋转质量的离心力、周期变化的气体压力和往复惯性力的共同作用，使曲轴承受弯曲与扭转载荷，为了保证工作可靠，要求曲轴具有足够的刚度和强度,各工作表面要耐磨而且润滑良好.图2-39为F23A3发动机曲轴，带有平衡重，应在各连杆轴颈和主轴颈的中部，分选两处测量同圆度，维修极限值为0.006mm皿；在各连杆轴颈和主轴颈的边缘测量锥度，维修极限值为0.006mm.图239 F23A3发动机曲轴 发动机工作时，曲轴经常受到离合器施加于飞轮的轴向力作用而有轴向窜动的趋势。曲轴窜动将破坏曲柄连杆机构和零件的正确相对位置，故必须用推力轴承加以限制，而在
