学习情境3-曲柄连杆机构拆装与调整.ppt

学习情境三曲柄连杆机构拆装与调整,淮安信息职业技术学院汽车工程系2010年3月,主要教学内容：,1.机体组拆装2.活塞连杆组拆装3.曲轴飞轮组拆装,曲柄连杆机构的功用：,（1）实现运动形式的转换。（2）实现能量的转换。（3）驱动发动机本身各辅助机构的运动。,曲柄连杆机构总体构造,曲柄连杆机构的基本组成,曲柄连杆机构的工作条件,在高温、高压、高速、有化学腐蚀的条件下工作。,曲柄连杆机构受力分析,曲柄连杆机构自身产生的作用力：（1）气体压力（2）往复惯性力（3）离心力（4）摩擦力曲柄连杆机构受到外部的作用力汽车行驶中产生的冲击力,气体压力,FP活塞所受气体压力T曲轴转矩,往复惯性力、离心力、摩擦力,Fj往复惯性力Fc离心力,第一部分机体组拆装,机体组的组成,机体组的功用,机体组是发动机的骨架，是发动机各机构、系统主要零部件的装配基体。,一、气缸体,1、气缸体的结构型式水冷发动机的气缸体和上曲轴箱通常铸成一体，称为气缸体-曲轴箱，简称气缸体。风冷发动机的气缸体和曲轴箱通常分开铸造。,2、气缸体的工作条件和性能要求,工作条件：受气体热负荷、运动惯性力、冲击力、螺栓预紧力等。性能要求：具有足够的强度和刚度，良好的耐热性和耐蚀性。,3、气缸体的结构形式,按气缸体与油底壳安装平面位置不同分,油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度,油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心,气缸体上曲轴的主轴承孔为整体式。,三种不同形式气缸体结构比较,4、气缸的排列型式,对置式发动机工作情况,气缸排列方式发动机结构比较,高度小，总体布置方便。轿车中应用不多,缩短了机体的长度和高度，增加了刚度，减轻了发动机的重量；形状复杂，加工困难。六缸以上发动机使用,结构简单、加工容易，但发动机长度和高度较大，应用最多,5、气缸体材料,（1）灰铸铁用于水冷式发动机，应用最多。（2）球墨铸铁用于强化柴油机。（3）铝合金用于风冷式发动机或小型汽油机。,二、气缸与气缸套,气缸,气缸,1、气缸的功用,（1）组成气缸容积和燃烧室。（2）引导活塞作往复直线运动。（3）承受活塞的侧压力。（4）散热。,2、对气缸的要求,（1）具有足够的强度和刚度。（2）良好的耐热性和耐蚀性。（3）高精度内表面。,3、气缸的结构形式,（1）整体式：气缸直接镗在气缸体上。（2）镶嵌式：气缸套镶嵌到气缸体内。,无气缸套湿式缸套普通干式缸套可卸干式缸套,两种形式气缸比较,4、气缸套,气缸套作用：单独铸造、具有很好的耐磨性，可以延长发动机使用寿命,气缸套结构形式,（1）干式缸套缸套外表面不与冷却水接触。（2）湿式缸套缸套外表面与冷却水直接接触。,两种形式气缸套比较,气缸套材料铸铁,三、气缸盖,1、气缸盖功用,（1）与气缸、活塞等共同组成燃烧室。（2）密封。（3）支承、安装发动机部分零部件。,2、气缸盖的结构形式,（1）整体式用于中小型发动机，大多数汽油机采用。（2）分体式用于缸径较大的柴油机，部分汽油机。,整体式气缸盖分体式气缸盖,气缸盖的结构,气缸盖内部也有冷却水套，气缸盖上有气缸盖螺栓孔，冷却水孔，进、排气门座孔，气门导管孔，进、排气通道等。气缸盖是一个复杂的铸件。,3、气缸盖材料,（1）灰铸铁或合金铸铁（2）铝合金,4、燃烧室形状,几种形状燃烧室比较,四、气缸垫,1、气缸垫的功用,密封气缸盖与机体的结合面。2、要求（1）有一定的弹性、延展性。（2）有足够的强度。（3）耐高温、耐腐蚀、导热性好。,3、气缸垫的材料及结构,（1）金属夹石棉（2）金属骨架石棉垫（3）纯金属垫（4）耐热密封胶,五、气缸盖螺栓,1、功用连接并紧固气缸体与气缸盖。2、材料合金调质钢（高强度螺栓）3、要求（1）分布均匀。（2）装配时由中间向两边对称交叉分23次拧紧，最后一次拧紧至规定扭矩。拆卸时按相反的顺序。,气缸盖螺栓,六、油底壳,1、作用贮存机油、封闭曲轴箱。2、材料薄钢板冲压或铝合金铸造。,发动机的支承,各种形式的发动机支承,第二部分活塞连杆组拆装,活塞连杆组的组成,活塞连杆组功用,（1）将燃料燃烧的热能转化为机械能。（2）将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。（3）将作用于活塞上的力转变为曲轴对外输出的转矩。,一、活塞,1、活塞的功用,（1）与气缸、气缸盖组成燃烧室。（2）承受气体压力，并通过活塞销和连杆驱使曲轴旋转。,2、活塞的工作条件,高温、高压、高速、散热条件差、惯性力大。,3、要求,（1）刚度和强度应足够大，传力可靠。（2）导热性能好，耐高压、高温、磨损。（3）质量较小，尽可能减少往复惯性力。,4、活塞的材料,（1）铝合金质量小，强度大，导热性好。（2）灰铸铁承压能力强。少数高强度柴油机采用。,5、活塞的结构,活塞顶部：,位置第一道活塞环槽以上部分。功用燃烧室的组成部分，承受气体压力。,活塞顶部,汽油机活塞顶部的形状,柴油机活塞顶部的形状,活塞头部（防漏部）：,位置活塞环槽以上的部分。功用承受气体压力，安装活塞环，传热。,活塞头部,活塞裙部：,位置油环环槽以下部分。功用导向，承受侧压力。,活塞裙部,活塞裙部受力状况,活塞的变形,锥形活塞的变形,制造时,变形后,工艺一上小下大活塞,工艺二活塞裙部椭圆形,工艺三双金属活塞,工艺四拖板活塞,二、活塞环,1、活塞环的类型,（1）气环（2）油环,2、活塞环的功用,气环的功用：密封，传热。油环的功用：布油润滑，辅助密封。,3、活塞环的工作条件,高温、高压、高速、润滑条件极差。活塞环的平均寿命6万公里。,（一）气环,1、气环的密封第一密封面活塞环直径大于气缸直径，装入后产生弹性贴紧在气缸壁上而形成。加强密封窜入环槽的少量气体作用在环的背面（背隙处），加强了第一密封面作用。第二密封面窜入环槽的少量气体作用在环槽底面，形成第二密封面。,气环的密封原理,2、活塞环的间隙,3、气环的断面形状,各种断面形状气环的优缺点分析,4、气环的泵油作用,气环的泵油原理,气环的泵油作用是有害的,（二）油环,1、油环的刮油作用,油环的刮油作用是有利的。,2、油环的种类,常见的油环有整体式和组合式两种结构形式，如图所示。目前广泛应用的是组合式油环。组合式油环一般由三个刮油钢片和两个弹性衬环组成，轴向衬环夹装在第二、三刮油钢片之间，径向衬环使三片刮油钢片压紧在气缸壁上。,结构简单，易加工，成本低,与气缸壁接触压力高，适应性好，刮油效果强，但成本高,3、油环的结构型式,三、活塞销,1、活塞销功用,连接活塞和连杆，把活塞所受的力传给连杆。,2、活塞销工作条件,（1）承受大小和方向都不断变化的冲击性载荷。（2）润滑条件差。（3）工作温度高。3、对活塞销的要求强度高、刚度大、韧性强、耐磨性高、重量轻。,4、活塞销材料,低碳钢或低合金钢，表面渗碳或渗氮处理。,5、活塞销结构厚壁空心圆柱体,活塞销结构类型,6、活塞销连接方式,活塞销连接方式比较,（1）全浮式活塞销发动机在正常工作温度下工作时，活塞销与活塞销座孔、活塞销与连杆小头都是间隙配合，活塞销处于“浮动”状态。（活塞销需要轴向定位）（2）半浮式活塞销发动机在正常工作温度下工作时，活塞销固定在连杆小头中或活塞销固定在活塞销座孔中，活塞销处于“半浮动”状态。（活塞销不需要轴向定位）,四、连杆,1、连杆的功用,（1）将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。（2）将活塞承受的力传给曲轴。,2、连杆的工作条件,承受复杂的交变应力。3、对连杆的要求足够的强度、刚度和韧性，质量尽量要小。,4、连杆的组成,（一）连杆体与连杆盖,1、组成构造,2、连杆的材料,合金调质钢、锻造镁合金、稀土镁球铁,3、连杆小头结构特点,短圆筒形，内压减摩的连杆衬套。,4、连杆杆身结构特点,连杆杆身做成“工”字形断面。,5、连杆大头的结构特点,连杆大头一般做成剖分式，连杆体与连杆盖组合镗孔，内装连杆轴承。,连杆体与连杆盖剖分面形式,（1）平切口多数发动机采用。（2）斜切口部分柴油机或少数强化汽油机。,连杆体与连杆盖的定位方式,平切口连杆大头定位方式连杆螺栓定位。,斜切口连杆大头定位方式,6、连杆体与连杆盖的安装要求,（1）配对加工，配对安装。（2）不可装反。（3）不同气缸，不可错乱。,7、V形发动机连杆结构,并列式,主副式,叉式,（二）连杆螺栓,1、连杆螺栓的材料优质合金钢,2、连杆螺栓的装配要求,分23次均匀地拧紧，最后拧紧至规定扭矩。3、连杆螺栓的防松措施防松胶、自锁螺母、自锁螺栓、双螺母、螺纹表面镀铜等。,（三）连杆轴承（俗称“小瓦”）,1、连杆轴承的功用使连杆轴颈与连杆大头间保持良好的配合，减小摩擦，加速磨合。,2、连杆轴承的工作条件,（1）承受交变载荷。（2）高速摩擦。（3）低速大负荷时润滑条件差。,3、连杆轴承的组成构造,连杆轴承一般采用滑动轴承，部分采用滚动轴承。连杆轴承一般由瓦座和轴瓦两部分组成。（1）瓦座由轴承座和轴承盖组成。（2）轴瓦由13mm的低碳钢背和0.30.7mm的减摩合金层组成。,对钢背的要求：,（1）足够的强度和刚度。（2）一定的弹性。,对减摩合金层的要求：,（1）良好的减摩性能。（2）良好的耐蚀性。（3）足够的结合强度。,4、连杆轴承的结构特点,（1）钢背表面粗糙度较低。（2）轴瓦内表面表面粗糙度较低。（3）轴瓦有定位唇与瓦座定位槽定位。（4）轴瓦在自由状态下有一定的自由弹势。（5）轴瓦与瓦座过盈配合。,第三部分曲轴飞轮组拆装与调整,曲轴飞轮组的组成,曲轴飞轮组主要由曲轴、飞轮、正时带轮（齿轮）、驱动带轮、扭转减振器等组成。,一、曲轴,曲轴的功用,承受连杆传来的力，并由此造成绕其本身轴线的力矩，并对外输出转矩。,曲轴的材料及加工工艺,材料：采用优质中碳钢、中碳合金钢或球墨铸铁。,曲轴的结构,曲轴组成：（1）曲轴前端、（2）若干曲拐、（3）曲轴后端,5、曲轴的分类,按结构可分为整体式和组合式两种,按曲轴的支承形式分,曲轴内部结构,7、曲轴的平衡,（1）曲轴自身平衡平衡重,平衡重,平衡重平衡原理,8、曲轴曲拐的布置,曲拐布置的一般规律：（1）连续作功的两缸相隔尽量远一些，以减轻主轴承的载荷。（2）作功间隔应力求均匀，也就是说，在发动机完成一个工作循环的曲轴转角内，每个气缸都应发火作功一次。,四缸发动机曲轴曲拐布置,四缸发动机工作过程,直列六缸发动机曲轴曲拐布置,六缸发动机工作过程,曲轴的轴向定位,曲轴轴向定位的目的防止曲轴产生轴向窜动。曲轴轴向定位方法：（1）翻边轴瓦（2）止推片,采用翻边轴瓦,采用止推片,止推垫片