活塞连杆、机体组

1、1项目四项目四 发动机连杆断裂故障检修发动机连杆断裂故障检修n曲柄连杆机构是内燃机实现工作循环，完成能量转换的传动机构，用来传递力和改变运动方式。n作功行程：活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动，对外输出动力；n进气、压缩、排气行程：曲轴的旋转运动转变成活塞的往复直线运动。2一.认识活塞连杆组零部件的结构和原理认识活塞连杆组零部件的结构和原理活塞连杆组活塞连杆组的构成的构成气环气环油环油环活塞销活塞销活塞活塞连杆连杆连杆螺栓连杆螺栓连杆轴瓦连杆轴瓦连杆盖连杆盖3活塞功用：功用：1 1）与气缸盖、气缸壁等共）与气缸盖、气缸壁等共同组成燃烧室；同组成燃烧室； 2 2）承受气体压力，并将）承受气体压力

2、，并将此力传给连杆，以推动曲此力传给连杆，以推动曲轴旋转。轴旋转。工作条件：工作条件： 活塞在高温、高压、活塞在高温、高压、高速、润滑不良的条件下高速、润滑不良的条件下工作。工作。4对活塞的要求：对活塞的要求：(1)要有足够的刚度和强度，传力可靠；要有足够的刚度和强度，传力可靠； (2)热膨胀系数要小，减小受热时的变形；热膨胀系数要小，减小受热时的变形； (3)导热性好，耐高压、耐高温、耐磨损；导热性好，耐高压、耐高温、耐磨损； (4)质量小，重量轻，尽可能减小往复惯性力。质量小，重量轻，尽可能减小往复惯性力。材料材料：通常采用高强度通常采用高强度铝合金铝合金制造，但其热膨胀系制造，但其热膨胀

3、系数大，高温下，强度和硬度下降很快。故在一些低数大，高温下，强度和硬度下降很快。故在一些低速柴油机上采用高级铸铁或耐热钢。速柴油机上采用高级铸铁或耐热钢。5活塞的结构（1）活塞顶部）活塞顶部 功用：功用：是燃烧室的组成部分，是燃烧室的组成部分，主要作用承受气体压力。主要作用承受气体压力。（3）活塞裙部）活塞裙部 从油环槽下端面起至活塞从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，包括销座孔。最下端的部分，包括销座孔。 作用：对活塞在气缸内的往复作用：对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受侧压运动起导向作用，并承受侧压力，防治破坏油膜。力，防治破坏油膜。6（1）平顶：受热面积小，广泛采用。（2）凸顶：

4、与半球形燃烧室配用。（3）凹顶：高压缩比发动机为了防止碰撞 气门，也可用凹坑的深度来调整压缩比。 活塞顶部的形状7头部头部（2）活塞头部位置：位置：第一道活塞槽与活塞销孔之间的部分。第一道活塞槽与活塞销孔之间的部分。工作条件最工作条件最恶劣，应离恶劣，应离顶部远些。顶部远些。1 1、安装活塞环、与活塞环一起密封气缸、安装活塞环、与活塞环一起密封气缸、 2 2、防止可燃混合气漏到曲轴箱内，、防止可燃混合气漏到曲轴箱内， 3 3、将顶部吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。、将顶部吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。作用：作用：8（3）活塞裙部位置：位置：从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，包括销座孔。从油

5、环槽下端面起至活塞最下端的部分，包括销座孔。 作用：作用：对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受侧压力，对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受侧压力， 防治破坏油膜。防治破坏油膜。裙裙部部9活活塞塞裙裙部部的的椭椭圆圆变变形形演演示示10（1 1）预先做成阶梯形、锥形）预先做成阶梯形、锥形为使活塞在各种工况下均能与气缸壁间保持合理为使活塞在各种工况下均能与气缸壁间保持合理的密封和运动间隙，制造活塞是通常采取下列的密封和运动间隙，制造活塞是通常采取下列结结构措施：构措施：（2 2）预先做成椭圆形）预先做成椭圆形 11（3 3）活塞裙部开槽）活塞裙部开槽横向绝热槽横向绝热槽减少裙部受热减少

6、裙部受热有的兼作油环回油孔有的兼作油环回油孔纵向膨胀槽纵向膨胀槽留有膨胀余地留有膨胀余地活塞强度降低活塞强度降低绝热槽绝热槽膨胀槽膨胀槽12（4 4）恒范钢片式活塞恒范钢片式活塞由于恒范钢为含镍由于恒范钢为含镍33%33%36%36%的低碳铁镍合金，其的低碳铁镍合金，其膨胀系数仅为铝合金的膨胀系数仅为铝合金的1/101/10，而销座通过恒范钢，而销座通过恒范钢片与裙部相连，牵制了裙片与裙部相连，牵制了裙部的热膨胀变形量。部的热膨胀变形量。13活塞在工作时的保护措施活塞在工作时的保护措施（1 1）在活塞裙部表面涂保护层，可改善铝合金活塞的磨合性；）在活塞裙部表面涂保护层，可改善铝合金活塞的磨合性

7、； 主要有铅、锡、石墨、磷保护层等。主要有铅、锡、石墨、磷保护层等。（2 2）有的汽油机上，活塞销孔中心线是偏离活塞中心线平面的，有的汽油机上，活塞销孔中心线是偏离活塞中心线平面的， 向作功行程中受主侧压力的一方偏移了向作功行程中受主侧压力的一方偏移了1 12mm2mm。14活塞环概念：概念：具有弹性的金属开口环，具有密封燃烧室内气体的作具有弹性的金属开口环，具有密封燃烧室内气体的作用。按作用分为用。按作用分为气环气环和和油环油环。工作条件：工作条件： 高温、高压、高速、极难润滑。高温、高压、高速、极难润滑。 平均寿命：平均寿命：6万公里万公里 15（1 1）气环）气环 作用：保证气缸与活塞间

8、的密封性，作用：保证气缸与活塞间的密封性，防止漏气，并把活塞顶部吸收的大部防止漏气，并把活塞顶部吸收的大部分热量传给气缸壁，再由冷却水将其分热量传给气缸壁，再由冷却水将其带走。带走。气环气环切口切口16气环的密封作用：气环的密封作用：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；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；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；第二密封

9、面：窜入环槽的少量气体作用在环槽底面，形成第二密封面；开口间隙：开口间隙：背隙：背隙：侧隙：侧隙：17气环的泵油作用演示18气环断面形状：气环断面形状：形状形状特点特点示意图示意图矩形环矩形环结构简单、制造方便、易于生产、应用面广；但有结构简单、制造方便、易于生产、应用面广；但有泵油作用泵油作用扭曲环扭曲环断面不对称，受力不平衡，使活塞环扭曲，减小泵断面不对称，受力不平衡，使活塞环扭曲，减小泵油作用，减轻磨损油作用，减轻磨损锥面环锥面环减少了环与气缸壁的接触面，提高了表面接触压力，减少了环与气缸壁的接触面，提高了表面接触压力，有利于磨合和密封；可形成油膜改善润滑，但导热有利于磨合和密封；可形成

10、油膜改善润滑，但导热性差，不适用第一道环性差，不适用第一道环梯形环梯形环可将沉积在环中的结焦挤出，避免环折断，且密封可将沉积在环中的结焦挤出，避免环折断，且密封性较好；但加工困难，精度要求高性较好；但加工困难，精度要求高桶面环桶面环上下均可形成油膜，且对活塞的摆动适应性好，接上下均可形成油膜，且对活塞的摆动适应性好，接触面小，利于密封，但外圆为凸圆弧形，加工困难触面小，利于密封，但外圆为凸圆弧形，加工困难19（2 2）油环）油环 种类普通油环组合式油环示意图特点结构简单，易加工，成本低结构简单，易加工，成本低与汽缸壁接触压力高，适与汽缸壁接触压力高，适应性好，刮油效果强，但应性好，刮油效果强，

11、但成本高成本高刮油片轴向衬环径向衬环刮油片回油孔回油孔20油环的刮油作用21活塞销活塞销作用：作用：连接活塞和连杆小头，并把连接活塞和连杆小头，并把活塞承受的气体压力传递给连杆。活塞承受的气体压力传递给连杆。构造：构造： 活塞销的内孔形状有圆柱形，活塞销的内孔形状有圆柱形，两段截锥形，以及两段截锥与一段两段截锥形，以及两段截锥与一段圆柱的组合形。圆柱的组合形。活塞销的内部结构活塞销的内部结构22活塞销的连接方式连杆活塞销全浮式半浮式全浮连接的特点：活塞销能在连杆小头、销座孔中自由转动，三者间可相对运动，减少了磨损并使磨损均匀23连杆作用：连接活塞与曲轴，并把活塞承受的气体压力传给曲轴，使活塞的

12、往复运动变成曲轴的旋转运动。连杆组件分解图连杆组件分解图24连杆的结构连杆的结构 小头：小头：内有青铜衬套内有青铜衬套杆身：杆身：一般为一般为“工工”字形断面，抗字形断面，抗弯强度好，重量轻弯强度好，重量轻大头：大头：与曲轴相连，做成与曲轴相连，做成“分开分开式式”。平切口与杆身轴线垂直，斜。平切口与杆身轴线垂直，斜切口与杆身轴线成切口与杆身轴线成30-60度夹角。度夹角。切口的定位方式：切口的定位方式：平切口：平切口：螺栓定位螺栓定位斜切口：斜切口：四种定位方式四种定位方式25V型发动机连杆的布置形式并列式并列式主副式主副式叉式叉式26连杆轴瓦27曲轴箱曲轴箱气缸体气缸体气缸垫气缸垫气缸盖气

13、缸盖气缸气缸油道和水道油道和水道油底壳油底壳三三. .认识机体组零部件的结构和原理认识机体组零部件的结构和原理28气缸体、曲轴箱、油底壳气缸体、曲轴箱、油底壳气缸体气缸体:水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体，称为水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体，称为气缸体气缸体曲轴箱。曲轴箱。气缸体的工作特点：高温高压、高速运动摩擦气缸体的工作特点：高温高压、高速运动摩擦气缸体的结构特点：足够的强度和刚度，高精度内表面气缸体的结构特点：足够的强度和刚度，高精度内表面气缸体曲轴箱油底壳29汽缸体工作条件和材料（1）工作条件）工作条件 气缸体提供构成气缸体提供构成活塞运动的空间活塞运动的空间气缸，以及为

14、气气缸，以及为气缸进行缸进行冷却的空间冷却的空间（水套和散热片）。（水套和散热片）。 气缸体气缸体承受承受气缸内气缸内气体压力气体压力和曲柄连杆机构运动产生的和曲柄连杆机构运动产生的惯惯性力性力所造成的拉伸载荷、纵向弯曲载荷，受力复杂。同时，所造成的拉伸载荷、纵向弯曲载荷，受力复杂。同时，气缸与高温燃气接触，工作面热负荷高，摩擦磨损问题严气缸与高温燃气接触，工作面热负荷高，摩擦磨损问题严重。重。（2）气缸体的材料）气缸体的材料 铸铁材料：为提高其强度和耐磨性，加入少量的铸铁材料：为提高其强度和耐磨性，加入少量的 合金元素，如：镍、铬等。合金元素，如：镍、铬等。 铝合金：质量轻，导热性好。铝合金

15、：质量轻，导热性好。30油底壳油底壳安装平安装平面和曲面和曲轴旋转轴旋转中心在中心在同一高同一高度度油底壳安装平油底壳安装平面低于曲轴的面低于曲轴的旋转中心旋转中心气缸体上曲气缸体上曲轴的主轴承轴的主轴承孔为整体式孔为整体式（1 1）按气缸体与油底壳安装平面位置不同分为）按气缸体与油底壳安装平面位置不同分为 气缸体分类气缸体分类一般式龙门式隧道式31（2 2）根据冷却方式不同分）根据冷却方式不同分：水冷、风冷水冷、风冷散热片散热片冷却水冷却水32（3 3）根据气缸的排列方式）根据气缸的排列方式结构简单、加结构简单、加工容易，但发工容易，但发动机长度和高动机长度和高度较大。度较大。缩短了机体的缩

16、短了机体的长度和高度，长度和高度，增加了刚度，增加了刚度，减轻了发动机减轻了发动机重量；形状复重量；形状复杂，加工困难。杂，加工困难。高度小，总高度小，总体布置方便。体布置方便。33（4 4）干式气缸套和湿式气缸套）干式气缸套和湿式气缸套名称名称特特 点点示意图示意图干缸套干缸套外壁外壁不直接不直接与冷却水与冷却水接触。壁厚接触。壁厚1 13mm3mm。湿缸套湿缸套外壁外壁直接直接与冷却水接与冷却水接触。壁厚触。壁厚5 59mm9mm。强度和刚强度和刚度都较好，度都较好，加工复杂，加工复杂，拆装不便，拆装不便，散热不良散热不良。散热良好、冷散热良好、冷却均匀、加工却均匀、加工容易。容易。 强度

17、强度和刚度不如干和刚度不如干缸套，易漏水。缸套，易漏水。34作用作用:贮存和冷却机油贮存和冷却机油并封闭曲轴箱。并封闭曲轴箱。油底壳材料：材料：薄钢板冲压而成（有的为了薄钢板冲压而成（有的为了加强油底壳机油的散热，采加强油底壳机油的散热，采用铝合金制成，用铝合金制成，如如GMGM公司公司3.0L V6 3.0L V6 汽汽油机）。油机）。351、干式缸套、干式缸套不直接与冷却水接触。不直接与冷却水接触。2、湿式缸套、湿式缸套与冷却水直接接触。与冷却水直接接触。缸套作用：组成燃烧室的一部分。作用：组成燃烧室的一部分。36气缸盖气缸盖作用：作用：1.1.与活塞顶部、气缸壁的与活塞顶部、气缸壁的四周一起组成燃烧室。四周一起组成燃烧室。2.2.用来安装配气机构大部分用来安装配气机构大部分零件和火花塞或喷油器等。零件和火花塞或喷油器等。3.3.内设冷却水路和润滑内设冷却水路和润滑油道，进、排气道。油道，进、排气道。 37气缸盖上的水道和油道水道油道38汽缸垫汽缸垫是燃烧室的密封部件。 功用：1.安装在气缸盖和气缸体之安装在气缸盖和气缸体之间，保证气缸盖与气缸间，保证气缸盖与气缸体接触面的密封，防止体接触面的密封，防止漏气、漏水和漏油。漏气、漏水和漏油。 2、材料：有弹性、耐热性、材料：有弹性、耐热性、耐压性耐压性 3、安装时注意方向、安装时注意方向39气缸