曲轴构造解析ppt课件

第四节曲轴飞轮组 组成 曲轴 飞轮 扭转减振器 皮带轮 正时齿轮或链轮等 EQ6100Q 1型发动机曲轴飞轮分解图 起动爪 起动爪锁紧垫圈 扭转减震器 带轮 挡油片 定时齿轮 半圆键 主轴承上下轴瓦 中间轴瓦 止推片 螺柱 润滑脂嘴 螺母 齿环 圆柱销 一 六气缸活塞处在上止点时的记号 钢球 桑塔纳2000时代超人轿车AJR发动机曲轴飞轮组零件分解图 曲轴带轮 曲轴正时齿形带轮 曲轴链轮 驱动油泵 止推片 主轴承下轴瓦 转速传感器脉冲轮 飞轮 飞轮齿圈 曲轴正时齿形带轮 凸轮轴正时齿形带轮 正时齿形带 水泵齿形带轮 张紧轮 一 曲轴 一 功用1 将作用在活塞顶上的燃气压力转变为曲轴转矩输出给汽车传动系 2 驱动配气机构及其它附属装置 二 曲轴的工作条件和要求 1 工作条件 承受周期性变化的气体压力 往复惯性力 离心力以及由此产生的扭矩 弯矩的共同作用 2 要求 1 足够的刚度 疲劳强度和冲击韧性 2 各工作表面润滑良好 耐磨 3 旋转惯性力系达到良好的平衡 离心力合力及其合力矩为零时称为完全平衡 亦称动平衡 三 材料及工艺 1 多采用优质中碳钢或中碳合金钢如铬镍钢 18CrNi5 铬铝钢 34CrAl16 模锻而成 其主轴颈和曲柄销工作表面均需高频淬火或氮化 再经过精磨 其轴颈圆角过渡处不经淬火 采用滚压强化工艺 以提高疲劳强度 优点是机械疲劳强度高 轴颈直径可以较细 发动机结构紧凑 但表面加工质量要求高 否则 容易引起应力集中 2 过去 国产的许多发动机采用高强度的稀土球墨铸铁铸造曲轴 优点是制造成本低 铸铁比钢的耐磨性 抗扭振性好 但发动机体积庞大 四 曲轴的基本组成 五 曲轴的结构特点 3 曲轴后端6 功率输出端 3 V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半 整体式曲轴 1 曲轴前端3 自由端 3 前端轴 左 右主轴颈1 组成的曲拐 2 连杆轴颈 曲柄销 2 若干个由曲柄销2 左 右曲柄5 包括平衡块4 1 主轴颈 4 平衡块 5 曲柄 6 后端凸缘 1 曲轴的曲拐数取决于气缸的数目和排列形式 2 直列式发动机曲轴的曲拐数等于气缸数 5 定位螺栓 4 曲柄 六 曲轴的基本分类 组合式曲轴 6135柴油机 可分为整体式曲轴和组合式曲轴 1 3 滚动轴承 2 连接螺栓 前端轴 连杆轴颈 曲轴轴颈 后端轴 平衡重 曲拐 曲拐 由一个连杆轴颈和它两端曲柄及主轴颈构成 曲柄 1 整体式曲轴刚性好 现代汽车发动机多采用模锻而成的中碳钢或中碳合金钢整体式曲轴 以追求汽车发动机结构紧凑 2 组合式曲轴用于稀土球墨铸铁铸造的曲轴 特点是制造成本低 便于系列化 为减轻质量和离心力 为保证刚度要求 轴颈直径较粗 有时将曲柄销和主轴颈做成空心的 可兼做润滑油道 七 曲轴的支承 1 在相邻曲拐之间都设置一个主轴颈的曲轴 称为全支承曲轴 优点 曲轴刚性好 不易弯曲 缺点 缸心距加大 机体加长 制造成本增加 柴油机多用全支承曲轴 2 主轴颈数等于或少于连杆轴颈数者称为非全支承曲轴 优缺点与全支承曲轴恰好相反 多用于中小功率的汽油机 3 曲轴上有贯穿主轴颈 曲柄和连杆轴颈的油道 以便润滑主轴颈和连杆轴颈 4 曲柄和平衡重 曲柄是用来连接主轴颈和连杆轴颈的 平衡重的作用是平衡各机件产生的离心惯性力及其力矩 平衡重 平衡重的作用是平衡连杆大头 连杆轴颈和曲柄等产生的离心惯性力和离心力矩 以及平衡活塞连杆组的往复惯性力极其力矩 以使发动机运转平稳 还可以减小曲轴轴承的负荷 平衡重有的与曲轴制成一体 有的单独制成零件 再用螺栓固定于曲柄上 形成装配式平衡重 有些刚度较大的全支承曲轴没有平衡重 第一道主轴颈之前的部分 装有驱动其他装置的机件 正时齿轮4 5 曲轴前端 扭转减振器等 带轮7 及起动爪8 止推垫片3 甩油盘5 油封6 驱动风扇和水泵 带轮 滑动推力轴承 正时齿轮 起动爪 油封 甩油盘 止推垫片 用来安装止推垫圈 曲轴正时齿轮 起动抓 挡油圈 皮带轮 扭转减震器 回油螺纹的螺旋方向应为右旋 当曲轴旋转时 机油也被带动旋转 因为机油有粘性 所以受到机体后盖孔壁的摩擦阻力Fr 回油螺纹的封油原理 8 主轴承盖 6 曲轴后端 最后一道主轴颈之后的部分 一般在其后端为安装飞轮的法兰盘 曲轴前 后端的封油原理 常用的防漏装置有甩油盘 填料油封 自紧油封和回油螺纹等 一般发动机都采用复合式防漏装置 由甩油盘与其它一至二种防漏装置组成 曲轴前端甩油盘的外斜面应朝外 当被齿轮挤出和甩出的润滑油落到甩油盘上时 沿壁面流回油底壳中 Fr可分解为平行于螺纹的分力Fr1和垂直于螺纹的分力Fr2 机油在Fr1的作用下 顺着螺纹槽道流回机油盘 曲轴后端的结构 6100 1 轴承座 曲轴箱体 2 甩油盘 3 回油螺纹 4 飞轮 5 飞轮螺栓 螺母 6 曲轴凸缘盘 7 填料油封 轴向 推力 轴承用于限制曲轴的轴向窜动 发动机工作时 曲轴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 保证曲柄连杆机构各零件正确的相对位置 但曲轴受热膨胀时 又应允许其自由伸长 故曲轴上的轴向定位装置必须有 但只能设于一处 通常设在中间主轴承处 现代汽车发动机常将径向轴承和推力轴承合而为一 制成翻边滑动轴承 多层推力轴承1 凸肩2 油槽3 钢质薄壁4 基层5 镍涂层6 磨耗层7 油孔8 卷边 7 曲轴主轴承 曲轴轴承按其承载方向可分为径向轴承和轴向 推力 轴承 径向轴承用于支承曲轴 一般用滑动轴承 即上 下两半轴瓦 少数大功率柴油机用滚动轴承 与球墨铸铁铸成的组合式曲轴对应 径向轴承轴向轴承 径向轴承 轴向轴承 8 曲轴的轴向定位 1 结构 在某一道主轴承的两侧装止推片 止推片由低碳钢背和减磨层组成 1 单面合金止推垫圈第一道主轴颈两侧 两片白金面分别朝外 2 组合翻边止推垫圈EQ6100Q 1第四道主轴颈依维柯 止推片一般有 翻边轴瓦 半圆环止推片止推轴承环三种 2 安装注意 止推片有减磨层的一面朝向转动件 当曲轴向前窜动时 后止推片承受轴向推力 向后窜动时 前止推片承受轴向推力 3 曲轴的轴向间隙的调整 更换止推片的厚度 9 多缸发动机曲拐布置和发火顺序 曲轴的形状和各曲拐的相对位置取决于气缸数 气缸排列形式和各缸的作功行程交替顺序 发火顺序 1 发火顺序的要求 a 发动机每完成一个循环 各缸都应发火一次 且各缸作功间隔应均匀 即发火间隔角应等于720 I b 应使连续作功的两缸相距尽可能远 避免相邻两缸发生进气重叠现象 同时降低主轴承负荷 c V型发动机左右两气缸尽量交替作功 d 曲拐布置尽可能对称 均匀 以使发动机工作平衡性好 2 常用曲拐布置 1 直列四冲程四缸发动机 曲拐对称布置于同一平面内 相邻作功气缸的曲拐夹角为7200 4 1800 发动机工作顺序有1 3 4 21 2 4 3 四行程四缸机工作循环 六缸机 工作间隔7200 4 1800工作顺序 1 2 4 3 或1 3 4 2 1缸 作功002缸 压缩00 进气1800 4缸 进气00 排气1800 3缸 排气00 作功1800 1 4 2 3 1 2 2 2 直列四冲程六缸发动机 曲拐对称布置于三个平面内 相邻作功气缸的曲拐夹角为7200 6 1200 四行程六缸机工作循环 六缸机 工作间隔7200 6 1200工作顺序 1 5 3 6 2 41缸 作功005缸 压缩6003缸 进气12006缸 进气00 排气1800 2缸 排气6004缸 作功1200 1 5 3 6 2 4 发动机工作顺序有1 5 3 6 2 4和1 4 2 6 3 5两种 空间曲拐 各平面曲拐成90 夹角 发火间隔角是720 8 90 发火顺序是1 8 4 3 6 5 7 2 V型八缸发动机的曲拐布置 3 V型八缸发动机 10 扭转减振器 扭转振动 当发动机工作时 曲轴在周期性变化的转矩作用下 各曲拐之间发生周期性相对扭转的现象 功用 吸收曲轴扭转振动的能量 消除扭转振动 避免发生共振极其引起的恶果 分类 橡胶扭转减振器 硅油扭转减振器 硅油 橡胶扭转减振器和摩擦式减振器等 惯性盘5与圆盘3有了相对角振动 橡胶垫4的扭转变形消耗了扭转振动能量 振幅减小 6 带盘 1 摩擦式扭转减振器 汽车发动机 工作原理是使曲轴扭转振动能量逐渐消耗于减振器内的摩擦 从而使振幅逐渐减小 a 橡胶式扭转减振器 转动惯量较大的惯性盘5与薄钢片制成的减振器圆盘3都同橡胶垫4硫化粘结 减振器圆盘3毂部用螺栓固装于曲轴前端的风扇带轮6上 后者与曲轴前端螺栓固紧 因此 圆盘3与带轮 曲轴同步转动 1 曲轴前端 2 带轮毂 3 减振器圆盘 4 橡胶垫 5 惯性盘 橡胶减振器的主要优点是结构简单 质量小 工作可靠 但橡胶对曲轴扭转振动的衰减作用不够强 而且 橡胶易因摩擦生热而容易老化 两个惯性盘1松套在风扇带轮6的轮毂上 之间有衬套 轴向上在带轮与平衡重4之间 可轴向移动 但不能相对转动 2 1 惯性盘2 弹簧3 曲轴4 平衡重5 摩擦片6 带轮 b 干摩擦式扭转减振器 这样 当曲轴带动带轮 平衡重发生扭转振动时 由于惯性盘 带轮 平衡重与摩擦片之间的摩擦消耗了曲轴扭转振动的能量 振幅减小 在带轮6与一惯性盘之间以及平衡重4与另一惯性盘之间各有一摩擦片5 装在两个惯性盘之间的弹簧2使惯性盘压紧摩擦片 c 硅油 橡胶式扭转减振器该减振器结构紧凑 质量和容积均较小 减振性能良好 减振体2浮动地装在密封外客1中 两者之间间隙很小 0 5 0 7mm 其中充满高粘度的有机硅油 当曲轴发生扭转振动时 带着外壳1一起振动 而转动惯量较大的减振体2基本上是匀速转动 于是两者之间发生相对滑动 使硅油受剪切 摩擦生热而消耗振动的能量 从而减小了扭转振幅 显然 摩擦使硅温度升高 粘度下降 对曲轴的扭振衰减作用减弱 150系列车用柴油机粘液摩擦式扭转减振器1 密封外壳2 减振体3 衬套4 侧盖5 注油螺塞孔 飞轮 飞轮是一个转动惯量很大的圆盘 一 功用 1 储存动能 克服阻力使发动机的工作循环周而复始 使曲轴转速均匀 并使发动机具有短时间超载的能力 2 驱动其它辅助装置 3 传递扭矩给汽车传动系 是离合器的驱动件 4 飞轮上正时刻度记号作为配气机构 供油系统 柴油机 点火系统 汽油机 正时调整角度用 2 要求 质量尽可能小的前提下具有足够的转动惯量 因而轮缘通常做得宽而厚 3 材料 工艺 结构特点 1 一般用灰铸铁 当轮缘速度超过50米 秒时要采用球铁或铸钢 2 飞轮外缘上的齿圈是热压配的 齿圈磨损失效后可以更换 但拆装齿圈时应注意加热后进行 3 多缸发动机的飞轮应与曲轴一起进行动平衡校准 为了拆装时不破坏它们的平衡状态 飞轮与曲轴之间的连接螺栓应不对称布置 发动机发火定时记号1 离合器外壳的记号2 观察孔盖板3 飞轮上的记号 构造 飞轮边缘部分做的厚些 可以增大转动惯量 齿圈在发动机起动时与起动机齿轮啮合 带动曲轴旋转 一缸上止点记号 点火正时记号1 CA6102Q飞轮上的正时记号与飞轮壳检视孔旁的刻线对正2 BJ492Q皮带盘上缺口与缸体上指针对正依维柯发动机 3 EQ6100Q 1飞轮上的正时记号与飞轮壳检视孔旁的刻线对正皮带盘上的缺口与齿轮盖上450筋线对正 曲柄连杆机构的拆装一 实训目的及要求1 熟悉曲柄连杆机构的组成及其各主要机构构造 作用和装配关系 2 熟悉发动机的工作顺序和连杆轴颈排列方式 掌握曲轴轴向定位和防漏方法 3 掌握正确的拆装顺序 要求 方法二 实训内容四缸发动机曲柄连杆机构的拆卸和装配三 实训设备及工 量具1 设备 发动机 翻转架 拆装工作台2 工 量具 常用工具和专用工具四 实训步骤及操作方法 1 曲柄连杆机构的拆卸1 拆下气缸盖 1 旋出气门罩盖的螺栓取下气门罩盖和挡油盘 2 拆下进排气歧管 3 按要求顺序旋松气缸盖螺栓 并取下气缸盖和气缸垫 4 拆下火花塞 2 拆下并分解曲柄连杆机构 1 拆下油底壳 机油滤网 浮子和机油泵 2 拆下曲轴带轮 3 取下曲轴正时齿带轮 4 拆卸前油封和前油封凸缘 5 拆卸离合器压盘总成及飞轮为了保证其动平衡 应在飞轮与离合器壳作装配记号 6 拆下活塞连杆组拆下活塞连杆组前 应检查连杆大端的轴向间隙 拆下连杆轴承盖 将活塞连杆组从气缸中抽出 拆下活塞连杆组后 注意连杆与连杆大头盖和活塞上的记号于气缸的序号一致 如无记号 则应重新打印记号 7 检查曲轴轴向间隙 如超过极限值 应更换推力垫圈 8 按规定顺序松开主轴承盖螺栓 拆下主轴承盖 取下曲轴 9 分解活塞连杆组2 曲柄连杆机构的装配曲柄连杆机构的装配质量直接关系到发动机的工作性能 因此装配须注意下列事项 1 各零部件应彻底清洗 压缩空气吹干 油道孔保持畅通 2 对于一些配合工作面 如气缸壁 活塞 活塞环 轴颈 轴承 挺杆等 装合前要涂以润滑油 3 对于有位置 方向和平衡要求的机件 必须注意装配记号和平衡记号 确保安装关系正确和动平衡要求 如正时记号 活塞记号 飞轮和离合器总成等的记号 4 螺栓 螺母必须按规定的力矩分次按序拧紧 螺栓 螺母 垫片等应齐全 以满足其完整性和完好性 1 活塞连杆组的装配 1 将同一缸的活塞和连杆放在一起 如连杆无缸号标记 应在连杆杆身上打所属缸号记号 2 将活塞顶部的朝前 箭头 标记和连杆杆身的朝前 浇铸 记号对准 3 将涂有机油的活塞销 用大拇指压入活塞销孔和连杆铜套中 如压不进去 可用热装合法装配 4 活塞销装上后 要保证其与铜套的配合间隙为0 003mm 0 008mm 经验检验法是用手晃动活塞销与销孔铜套无间隙感 活塞销垂直向下时又不会从销孔或铜套中滑出 5 安装活塞销卡环 6 用活塞专用工具安装活塞环 先安装油环 再装第二道环 最后装第一道环 环的上下不能装错 标记 TOB 朝活塞顶 7 检查活塞环的侧隙 端隙 2 曲轴的安装 1 将有油槽的上轴瓦装入缸体 使轴承上油槽与缸体上轴承座上的油道口对正 注意上 下轴承不能装反 然后将各道轴承涂上少许润滑油 注意推力轴承 2 将曲轴平稳的放入缸体轴承孔 3 插入半圆推力环 注意上 下环不能装错 有开口用于气缸体且开口必须朝轴承 4 按轴承盖上打印的1 2 3 4标记 由前向后顺序安装 5 曲轴轴承盖螺栓应由中间向两边交叉 对称 分三次拧紧 最后紧固力矩按厂家固定 桑塔纳为65Nm 轴承盖紧固后 曲轴转动应平滑自如 其有推力轴承轴向间隙和径向间隙应符合厂家规定 桑塔纳为0 07 0 17mm 径向间隙为0 030 0 080mm 6 安装带轮端曲轴油封和飞轮端曲轴油封 7 安装飞轮 按厂家要求的力矩紧固 3 活塞连杆组装入气缸 1 将活塞环开口错开120度 2 用活塞环卡箍收紧各道活塞环 将活塞组平稳 小心地捅入气缸 装配时注意活塞顶部