第二章 曲柄连杆机构.doc

第二章 曲柄连杆机构（理论16学时，实训6学时）学习目标 了解曲柄连杆机构的功用和受力情况； 掌握机体组中各个零件的作用、材料、结构特点； 掌握连杆组中各个部件的作用、材料、结构特点； 掌握曲轴飞轮组中各个部件作用、材料、结构特点； 掌握曲柄连杆机构各部件的检修方法及常见的故障现象；讲授内容：由气缸体曲轴箱组、活塞连杆组、曲轴飞轮组三部分组成。工作环境：高温、高压、高速、化学腐蚀。受力分析：气体压力（侧压力）、惯性力、离心力、摩擦力等。因此在结构和选材上必须采取相应的措施。一、 气缸体曲轴箱组：1.气缸体：一般为铸铁，但也有铝合金（便于散热、减轻重量）。三种形式：平分式：便于加工，刚度小，多用于中小型发动机。龙门式：刚度较高，加工不易，大中型发动机。隧道式：刚度最大，拆装困难，大型柴油机用（要求曲轴能拆装）。2.气缸套：用来引导活塞作往复直线运动。干式：外表面不直接与冷却水接触，而是直接在缸体上做水道，冷却效果差，壁薄，13mm。湿式：外表面直接与冷却水接触，冷却效果好。易漏水、漏气等。壁厚59mm。汽车发动机气缸排列形式基本上的三种：单列式（直列式）、V型、对置式。3.气缸盖用来密封气缸，与气缸壁、活塞顶部构成燃烧室。其有单体气缸盖、块状气缸盖、整体气缸盖三种形式。整体气缸盖多用于缸径小于105mm的汽油发动机上，其可以缩短气缸中心距和发动机长度，但刚性较差，易变形，影响密封，帮拆装时一定要注意：装：从中间向两边对角分两到三次拧紧；拆：从两边向中间对角分两到三次拧松。对燃烧室的要求：1）结构尽可能紧凑，冷却面积小；2）在压缩终了时具有一定的涡流运动。常见形状有：楔形：紧凑、形成涡流盆形：紧凑、形成涡流，但气门尺寸受限制；半球形：最好，但加工困难，配气机构复杂；L形：不紧凑，已淘汰。4.气缸垫装在气缸盖与气缸体之间，起密封作用。结构：课本75页安装要求：包边朝易加工平面；包边朝较硬的平面。5.油底壳贮存润滑油、密封发动机。内有稳油挡板、磁性放油螺塞。安装油底壳方法同气缸盖。二、活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆组成。 1.活塞：作往复直线运动，产生很大的惯性力，为了减小惯性力，故采用铝合金制作。分为：顶部：有平顶、凹顶、凸顶三种，其中平顶应用最多。头部：有多道活塞环槽，环槽底部径向开有小孔，回油。裙部：有活塞销座孔，卡环槽。裙部一般不作成正圆形，而是长轴垂直于活塞销轴线的椭圆形，因为在热态下：活塞销方向变形大，其一、活塞销处材料多，热量大；其二、活塞销处强度弱，易变形。另外考虑到活塞上部温度高、变形大，故活塞一般做成上小下大的锥形。此外裙部还开有槽：横向槽-隔热槽（切断从活塞头部向裙部传输热流的部分通道）纵向槽-膨胀槽（增加裙部的弹性，热态下切槽起补偿作用，以防活塞在缸中卡死）开槽时在槽的两端钻圆形不孔，以防应力集中。2.活塞环： 气环：密封、传热油环：涂油膜“迷宫式防漏系统” 、切口尽量错开。三隙：端隙、侧隙、背隙。解释泵油作用，故活塞环有好几种断面形状：矩形环锥形环梯形环扭曲环：正扭曲环：内切、朝上安装、装第一道环。反扭曲环：外切、朝下安装、装第二、三道环。组合式油环：钢制刮片+衬簧3.活塞销：用来连接活塞和连杆小头，将活塞承受的气体力传给连杆。 中空、等截面（或等强度-变截面）、全浮式（或半浮式）装配时用热水。 4.连杆：分为小头、杆身、大头三部分。讲解其具体结构：“工”字形断面油道平切口、斜切口（柴油机用，因为受力大，其大头尺寸往往大于气缸直径，便于拆装）。连杆轴承（轴瓦）-减磨材料朝前记号三、曲轴飞轮组：由曲轴、飞轮、扭转减振器、皮带轮、正时齿轮等组成。1.曲轴：主轴颈、连杆轴颈、曲轴臂、平衡块、前端轴、后端轴组成。曲拐：一个连杆轴颈+两边的曲轴臂（曲柄）+两边的主轴颈全支承曲轴：每个连杆轴颈两侧都加工出主轴颈者。非全支承曲轴：连杆轴颈制成中空，为了减小旋转部分的质量。曲轴轴向定位：原因：是因为离合器施加于飞轮的轴向力作用而有轴向窜动的趋势。只能有一处定位！措施：止推垫圈。曲轴形状与曲拐相对位置取决于气缸数、气缸排列方式和作功顺序等因素。2.飞轮：贮存能量，将动力传给离合器。动平衡：拆装时应注意。具体措施：不对称螺孔，不同直径的固定螺栓或定位销。上止点/1-6记号。3.扭转减振器：周期性的作用力反复冲击在连杆轴颈上，产生扭转振动，导致共振。摩擦式减振器。四、气缸压缩压力的检测：（气缸密封性的检测）测量步骤：1.将发动机运转至正常水温；2.节气门、阻风门全开；3.拆下火花塞（柴油机拆喷油器）；4.用起动机带动曲轴运转35秒，转速等于150180r/min；5.各缸测量两次以上，取平均值。测量结果与课本第585页表对照。结果分析：1.大于标准值，说明增大；为什么？2.小于标准值，加注2030ml机油，再测： 1)若没什么变化，气门处、气缸垫等漏气； 2)若有升高，气缸、活塞、活塞环处磨损过大； 3)相邻两缸均很低，气缸垫穿透。 五、气缸盖的检修检测： 1.裂纹：进、排气门座之间； 2.变形：下平面的平面度误差，整个平面要求不大于0.20mm。 检查方法：直尺、塞尺。修理： 1.裂纹：胶粘结法、焊修法、堵漏法。 2.变形：铣下平面（加工量不大于1mm，使燃烧室容积不小于95%）或用手工推磨（砂轮）。气门导管的修理：主要检查与气门杆的配合间隙；气门座的修理：气门座松动或密封带耗损或气门下沉过多。镶气门座的方法：利用热胀冷缩的原理（液氮、加热）气缸盖修竣后，要求燃烧室容积不小于原厂规定的95%；各燃烧室间容积差不得大于4ml。 六、气缸体的检修1.损伤：1）变形：应力集中、产生的力过大，修理过程中赞成（如拆盖时螺栓顺序错）。2）裂纹：冷却水结冰、碰撞等外力、残余应力。3）上平面螺纹损伤：扭力太大、拧入深度不足。2.检验：1）基准面的检查：上下平面的高度；第一道、二道主轴承盖结合面至下平面的距离。2）上平面的平面度检查：用直尺、塞尺检查。3）主轴承座孔、凸轮轴座孔检查：圆度、圆柱度、同轴度检查：圆度：同一截面，max-min除以2；圆柱度：不同截面，max-min除以2；同轴度：用标准心棒看是否能转动。4）裂纹的检查：用水压试验或气压试验。气缸体报废的条件：轴承孔出现裂纹；缸体出现严重破裂；修理尺寸达到尽头； 上平面加工量过大。气缸的磨损：1.规律：轴向：上大下小，最大磨损处-上止点时第一道环对应处；横向：椭圆形；进气门对面附近；2.原因：机械磨损；腐蚀磨损；磨料磨损。3.气缸的测量：讲述量缸表的使用；计算圆度、圆柱度的方法；若汽油机：圆度大于0.05mm，圆柱度大于0.175mm 柴油机：圆度大于0.063mm，圆柱度大于0.25mm应进行镗缸修理。修理尺寸的确定：气缸磨损超过允许的限度时，应确定气缸的修理尺寸，并选配与气缸修理尺寸同级的活塞、活塞环。气缸修理尺寸一般分为六级，每级+0.25mm。镗缸时应留有一定的加工余量，一般为0.20mm。（最大直径+加工余量）与表对照，得出修理尺寸。七、活塞连杆组的检修： 1.活塞的选配：损伤：磨损-环槽处磨损最大，导致泵油能力提高，密封性下降。 活塞销座孔处（由于往复惯性力的作用，导致活塞销响）。 刮伤：间隙小、润滑差、杂质； 烧蚀：长期超负荷工作或爆燃； 脱顶：环端隙、侧隙太小，砂眼，温度高等；选配：成套选配，同一尺寸、同一厂牌；每一个修理尺寸级别中又分为若干组，直径相差0.010.015mm。修理尺寸级别代号打印在活塞的顶部。2.活塞销：常温下是过盈配合，工作时变成间隙配合，可转动-磨损均匀。发动机大修时应更换活塞销。与座孔处的配合可通过铰销、镗销、滚压等办法来实现。但进口汽车不提倡铰销或刮销，而是对活塞销、销座、连杆衬套采用分组选配（同时更换、以同一颜色为一组）。3.活塞环的选配：环的耗损主要是活塞环的磨损、弹性减弱和折断等。由于高温、润滑条件差等原因，导致环磨损，弹力下降，端隙、侧隙增大。一般活塞环的磨损要比气缸的大修极限快，故大修之间需更换一、二次活塞环。为适应发动机修理的要求，环一般有六级加大的修理尺寸（七种环）。环的检验：弹性检验：活塞环弹性检验仪。漏光检验：方法；要求：开口处左右300不得漏光。 漏光不得多于两处，且每处弧长的角度不大于25度。总和不大于450。漏光缝隙不大于0.03mm。三隙检查：略。4.连杆的检修：损伤：弯扭检测：连杆校验仪。（实训课中讲授）。修理：先校扭、后校弯。八、曲轴飞轮组的检修1.曲轴：损伤：磨损：各主轴颈的最大磨损靠近连杆轴颈一侧；而连杆轴颈的最大磨损部位在主轴颈一侧。（由气体压力、活塞连杆组往复惯性力、离心力合成）擦伤、烧伤：杂质、缺油弯曲、扭曲：使用不当、修理不当、个别缸长期不工作。 （影响到配气正时、点火正时）裂纹：应力集中所致（必须更换曲轴）。检测：裂纹：磁力探伤、浸油敲击法。弯曲：修理：当曲轴有裂纹、隐伤或扭曲较大时或曲轴磨削的修理尺寸达到尽头时，必须更换曲轴。曲轴的校正：冷压校正。2.曲轴轴承：损伤：磨损、刮伤、烧伤、疲劳剥落。选择轴承概括为：根据轴颈选轴承，轴承长宽符合标准，背面光滑凸点好，弹性合适。直接选配、不刮瓦、不加垫是现代曲轴轴承的修理特点。轴承间隙（径向）的检查方法：1）手感；2）内外孔径之差；3）放软金属。曲轴轴向间隙检查：百分表、塞尺。3.飞轮的检修：损伤：齿圈的磨损和断齿。检修：更换或换