论曲柄连杆机构的维修保养

PAGE16合肥工业大学高等职业技术学院毕业论文题目：论曲柄连杆机构的维修保养姓名：专业：汽车制造与装配技术学号：入学时间：指导老师：完成时间：目录摘要31活塞连杆组的结构与检修41.1活塞的结构与选配………………...41.2活塞环的结构与选配…………51.3活塞销的结构与选配……………...61.4连杆的结构与维修………………...61.5活塞连杆组的组装………………...62曲轴飞轮组的结构与检修72.1曲轴的结构………………………..72.2飞轮的结构与维修………………..103曲柄连杆机构常见故障检查与排除113.1曲轴连杆机构常见异响的判断…………………..113.2气缸压缩压力不足的检查与排除………………..134曲柄连杆机构常见故障实例145结论166谢辞177参考文献摘要曲柄连杆机构是往复活塞式内燃机将热能转变为机械能的主要机构。其功用是把燃气作用在活塞顶面上的压力转变为曲轴的转矩，向工作机械输出机械能；同时将活塞的往复式运动转变为曲轴的旋转运动。曲柄连杆机构由机体组、活塞连杆组、和曲轴飞轮组组成。杆等；曲轴飞轮组主要由曲轴，飞轮等组成。曲柄连杆机构是发动机总成、磨损最快的零部件，是在高温、高压、高转速条件下运动的部件，了解曲柄连杆机构的维修保养工艺是保证发动机质量的中心环节。机体组主要有汽缸体、气缸套、汽缸盖、汽缸垫、曲轴箱及油底壳等组成；活塞连杆组主要包括活塞、活塞环、活塞销、连杆关键词：曲柄连杆机构；组成；维修保养1活塞连杆组的结构与检修1.1活塞的结构与选配1.1.1现代汽车发动机的活塞材料为铝合金，个别的柴油机上采用高级铸铁或耐热钢活塞。铝合金材料具有密度小、导热性好等特点，但他的线膨胀系数较大，高温下的强度、硬度和耐磨性较低。活塞由顶部、群部和头部三部分组成。桑塔纳系列轿车的发动机活塞顶部主要采用凹顶结构，活塞头部由环槽和环岩岸组成，活塞群部的作用是引导活塞在汽缸内做往复运动并承受侧压力。活塞顶部的形状与选用的燃烧室形状有关。汽油机活塞多采用平顶，其优点是吸热面积小，制造工艺简单。有的为了改善混合气的形成和燃烧而采用凹顶或凸顶活塞。活塞正常工作时磨损很小。因为其头部和汽缸壁很少接触，群部虽与缸壁接触但单位压力不高，润滑条件又较好所以磨损速度很慢。发动机是否大修主要取决于活塞与汽缸壁的磨损程度。活塞群部与汽缸壁间隙过大时还会产生敲缸，并导致润滑油过量而燃烧。活塞磨损较严重的部位是活塞环槽，主要是因为在气体压力的作用下活塞环对活塞槽的单位面积压力很高。在活塞高速往复运动中第一道活塞环所受的压力最大所以第一道活塞环的磨损最严重，以下各环逐渐减轻。环槽磨损后，槽的断面变成梯形，外宽内窄，以致侧隙增大使汽缸漏油和窜油引起润滑油变质，润滑不良。由于汽缸压力显著下降导致发动机功率降低。另外润滑油进入燃烧室还造成燃烧室大量积炭。活塞在运动中由于气体压力和惯性力的作用活塞销与孔座之间还会产生磨损，其最大磨损在上下方向，当磨损严重时会出现异常响声。通常会采用更换不同尺寸活塞销的办法消除此响声。另外由于修理质量不高或使用不当还会造成活塞拉伤使活塞早期损坏，遇此情况通常在小修时更换活塞。1.1.2活塞的选配a同一台发动机上应选用同一厂家组成的活塞，确保其材料、性能、重量、尺寸一致；同一组活塞的直径差不应超过0.02mm.b测量活塞与汽缸壁之间的间隙。活塞外径用千分表测量，测量应在活塞裙部和活塞销孔垂直的方向进行，活塞与汽缸壁的间隙标准为0.025~0.045mm。1.2活塞环的结构与选配1.2.1活塞环的结构活塞环可分为气环和油环两种。气环的功能是密封活塞与汽缸壁间的间隙防止汽缸中高温、高压燃气大量漏入曲轴箱中，同时将活塞顶部的大部分热量通过活塞环传递到汽缸壁上；油环则是用来在汽缸表面涂上一层均匀的油膜，并将多余的润滑油刮去以防润滑油窜入汽缸燃烧，同时油环也起着密封的作用。气环的工作条件要求气环的材料要耐热、耐磨，并且应具有高强度、高冲击韧性和良好的磨合性。油环一般为钢带组合式油环，它由两幅相互独立的刮片和一个弹性良好的钢丝衬环组成，衬环的弹力作用使两个刮片分别向上和向下压向活塞环槽端面，形成端面密封，从而大大的减少窜油量。1.2.2更换活塞环的时机活塞环长期在高温下工作，润滑条件差，随着磨损加剧弹力逐渐减弱，开口间隙、侧隙增大导致气缸密封变坏产生漏气窜油现象，使发动机功率降低，油料损耗增多。实践证明，活塞环使用寿命比汽缸使用寿命要短。因此在两次大修之间应进行一次换环保养，以改善发动机的经济性和动力性。不适时的更换活塞环会加速发动机的磨损，缩短发动机使用寿命，从而影响发动机的经济性和动力性。1.2.3活塞环的选配发动机大修时应选用与汽缸、活塞同一级别的活塞环，为了保证活塞环与活塞环槽、汽缸的良好配合，在选配活塞环时应注意以下几点：a活塞环开口间隙的检查，开口间隙指活塞环放在汽缸内其开口处存在的间隙，它的作用是防止活塞环受热后卡死在汽缸内；b活塞环侧隙的检查，侧隙过大则影响活塞环的密封作用，侧系太小则会使活塞环受热后卡死在环槽内。1.3活塞销的结构与选配1.3.1活塞销的结构活塞销在高温下承受很大的周期性冲击载荷且润滑条件较差，因此要求强度很高、表面耐磨；为减小往复惯性力还要求重量小，所以活塞销通常采用较好的钢材制成空心短管形状，经渗碳热处理提高表面硬度，最后进行精磨，以达到很高的表面光洁度和精度。1.3.2活塞销的选配发动机大修中更换活塞销时应选择标准尺寸测量活塞销直径，并检查活塞销和活塞座孔的间隙是否符合标准要求。1.4连杆的结构与维修1.4.1连杆的结构连杆小头的孔内装有青铜衬套与活塞销连接。为了润滑摩擦表面在小头的顶端和衬套上钻孔或铣槽，以集中飞溅的润滑油从而保证润滑。连杆大头与曲轴连杆轴颈相连接，为了装配需要大头做成可分为两半，上半部与杆身成一体，下半部称连杆盖，连杆盖用螺栓连接。1.4.2连杆的维修a连杆弯曲的检查，连杆弯曲的检查应在连杆检查器上进行，每100mm最大扭曲不得大于0.05mm，如果弯曲超过了最大值应更换或校正连杆总成；b连杆扭曲的检查，检查连杆是否扭曲时每100mm最大扭曲不得大于0.15mm，如果超过了最大值应更换或校正连杆；c连杆弯曲的校正，对扭曲的连杆，可夹在虎钳上用校正器上的较扭工具校正。1.5活塞连杆组的组装活塞连杆组的零件经检验合格后即可进行组装，组装前应对零件进行清洗，并用压缩空气吹干。活塞与连杆组装时要注意正确的安装方向，不得错乱。活塞和连杆通常都有装配标记。活塞上的标记一般为一个小箭头或边缘缺口，箭头应朝向皮带盘。活塞与连杆组装后还应在连杆校验仪上检验活塞轴线对连杆大头轴承孔的垂直度。检验时，将连杆大头轴承孔套装在检验仪的轴上，用厚薄规分别测量活塞顶部前后方向的边缘与平板的间隙，若保持一致即可，其公差为0.05~0.08mm。否则应检修再次进行组装。安装活塞环时，应使用专用工具，并注意各道环的类型、规格和安装方向。2曲轴飞轮组的结构与维修2.1曲轴的结构2.1.1曲轴曲轴的作用是把连杆传来的作用力转变为绕其中心轴线转动的轴矩，再经飞轮传给汽车传动系。发动机工作时，各缸爆发形成的推力经连杆变为曲轴的旋转运动，输出扭矩。曲轴承受较大的载荷高速旋转必须有足够的强度和刚度，而且必须保持平衡。曲轴多采用中、高碳钢锻造而成。曲轴通过若干主轴颈支承在缸体的主轴座孔内，通过连杆轴颈和连杆相连，曲柄臂连接着主轴颈和连杆轴颈，为了抵消离心力在曲轴臂上配有平衡重。2.1.2曲轴裂纹的检查a锤击法将曲轴放在煤油里浸泡一会，再将其取出擦净，表面洒上白粉，用手锤分段敲击曲轴臂。在振动的作用下，若出现油迹即为有裂痕。可用放大镜进一步检查裂纹程度。b磁力探伤法使用磁力探伤器进行检查，当曲轴在接通电流的探伤器内移动时，曲轴即被磁化，裂纹处会形成磁极。此时在曲轴上洒上细铁末，再切断磁力探伤器的电流或移动探伤器裂纹即出现痕迹。查明曲轴已有裂纹应予更换以防裂纹延伸使曲轴折断。零件经磁化检验后会留下一部分剩磁，必须进行消磁。否则在使用中会吸附铁屑而加速零件磨损。采用直流电磁化的零件只要将电流方向改变并逐步减退到零即可消磁。在实际工作中常采用简便方法，即敲击磁化零件的非工作面也可达到消磁的目的。2.1.3曲轴弯曲的检验与校正曲轴弯曲的检验，由于中间轴颈受负荷和振动较大，因此弯曲变形在中间主轴颈处反应比较明显。检查时应使微分表触针抵触在中间主轴颈处，当曲轴转动一周时发动机曲轴最大径向跳动为0.05mm。若指针摆差超过0.06mm应进行冷压校正。在校压的过程中，若压力只能使曲轴轴线达到曲线状态，当压力消除后，由于弹性作用，曲轴又可能恢复原来的弯曲度。因此要使曲轴轴线校正成直线状态就必须用压力使曲轴沿原弯曲的相反方向上产生较大的弯曲变形，以消除弹性变形的影响。压校弯曲度的大小与曲轴的材料和弯曲变形的大小有关。所以必须根据曲轴的实际情况确定压校量。例如锻制中碳钢曲轴弯曲变形在0.06mm左右时，压校弯曲度大约为3~4mm，在1~2分钟内即可校正。当弯曲变形较大时，校正必须反复多次进行直至校正至符合标准为止，以防压校弯曲度过大而使曲轴折断。经冷压校正的曲轴应在曲轴处用手锤敲击以减少冷压时所产生的应力。2.1.4曲轴轴颈磨损的测量与修磨曲轴轴颈磨损的检查，通常使用外径千分尺测量其失圆和椎体，掌握轴颈磨损程度，以确定修理级别。测量应根据轴颈磨损规律来进行，先在轴颈油孔处的两侧测量然后旋转九十度在测量。轴颈同一断面上的差数最大值为失圆，轴颈同一纵断面的差值为椎体。轴颈失圆或椎体超过技术要求时应进行修磨。2.1.5曲轴轴承的选配根据轴颈选配轴承，先按规定修理尺寸光磨曲轴后，选用规定修理尺寸的轴承装配，然后检查其配合间隙。这种方法可使质量较好，且操作简便，可缩短工时。选配轴承时应注意以下事项：a选配新轴承时轴承座孔应正圆。其方法是：将轴承盖与座按规定扭力拧紧，用量缸表内卡检查椎体、失圆度，不允许超过0.02mm。否则将破坏轴承与轴颈的正常配合间隙，加速轴承与轴颈的磨损。b新轴承放入座内后,上下轴承片的每端均应高出轴承座面0.03~0.04mm。这样可使轴承压紧以后，轴承受弹性变形而紧贴在座内，不致松动，并有良好的导热性能。c轴承底板应完好无损，否则在工作中会使轴承移位，润滑油道被堵塞，从而使供油中断烧坏机件。d轴承背面应光滑平整,不允许用锉刀加工，或加垫纸片，以免影响散热。经过选配的轴承还需检查其径向间隙和轴向间隙。2.1.6曲轴轴承径向间隙的测量检查曲轴轴承径向间隙，常用的检查方法有两种：a用量具测量法，用内径千分表测量轴承内径：将主轴承和轴承盖装回气缸体，用规定的力矩拧紧螺栓，用内径千分表测量曲轴轴承内径。同样将连杆轴承及轴承盖装在连杆大头上，用规定力矩拧紧连杆螺栓，用千分表测量连杆轴承内径。用千分尺测量曲轴轴颈的外径。将测得的曲轴轴承的内径和曲轴主轴颈外径做比较，即可算出主轴与轴承的间隙；将测得的连杆轴承的内径和连杆轴颈做比较，即可算出连杆轴颈与轴承的间隙。b用塑料片测量法按轴颈的长度剪下一片塑料线间隙规，放在曲轴轴颈上并与曲轴轴向中心线保持平行。在安装轴承盖时，务必使塑料盖间隙规不要位于轴颈的油孔上。塑料线间隙规还应放到不承受曲轴重量的一侧。装上轴承和轴承盖并按规定扭矩拧紧轴承盖螺栓，注意不能转动曲轴，以防损坏塑料线间隙规。拆下轴承盖，利用塑料线间隙规包装袋上的标记刻度来测量塑料线间隙规的挤压宽度，此宽度决定测量值的依据。如果连杆轴承或曲轴轴承和轴颈之间的间隙超过了使用限度，则更换缩小尺寸的轴承。更换缩小尺寸的轴承时应按照选用的尺寸光磨曲轴主轴颈和连杆轴颈，以取得标准的装配间隙。2.1.7曲轴轴向间隙的测量为了适应发动机机件正常工作的需要，曲轴必须留有适当的轴向间隙。间隙过小，会使机件受热膨胀而卡死；间隙过大，则会给活塞连杆组机件带来不正常的磨损。因此，在维修中心必须进行检查，方法如下所述；a将百分表安装在磁性表座的表架上，打开磁性表库开关使磁性表座吸在汽缸体与油底壳的结合面上。调整磁性表座表架连接杆，使百分表的触杆头顶在任何一个曲臂上，给以1mm左右的顶压量，然后转动表盘使表针指在‘0’b用撬棒在曲轴主轴承座与曲臂之间前后撬动曲轴，表针的摆动范围，即曲轴的轴向间隙应在0.03~0.02mm范围内，其使用限度为0.30mm.柴油机曲轴的轴向间隙一般为0.05~0.35mm.检查连杆大头间隙，连杆大头侧面标准值为0.10~0.25mm，使用限度为0.4mm。2.1.8曲轴轴承的安装a安装曲轴轴承时，要注意将带有油孔和油槽的轴承装在下端，以保持轴承润滑良好，延长其使用寿命。b安装曲轴止推垫圈时，应将有油槽的一面朝向曲轴旋转面。c按装曲轴轴承盖时，应将轴承盖上的箭头标记朝向发动机前端。d曲轴轴承和连杆轴承螺栓必须按规定力矩和顺序拧紧。2.1.9曲轴扭转减震器的维修现代汽车发动机六缸以上的曲轴都装有扭转减震器，目前较新结构的四缸发动机也装有减震器。当曲轴第一、二缸为做功行程时，有使曲轴前部向前部转动的倾向。而曲轴后部则因飞轮惯性而不能立刻跟随转动，此时曲轴产生扭转现象。第一、二缸做功行程之后，飞轮惯性反使曲轴后部较前部转得快，而发生另一方向扭转。这种来回扭转若不加以控制，在某种转速时会产生共振，而曲轴长时间承受扭转振动应力会产生疲劳而折断。减震器就是起吸收的作用，当曲轴前端发生加速或减速时，减震器上的配重就起到迟滞作用，从而吸收扭转扭转振动，常见的减震器有摩擦式和橡胶式两种：a摩擦式减震器的结构。摩擦式减震器由减震飞轮摩擦片等组成，它利用减震飞轮与皮带盘间摩擦片的滑动来吸收振动。b橡胶式减震器的结构。曲轴皮带盘与惯性之间用橡胶结合，利用橡胶的弹性来吸收震动。减震器总成无法分解，若减震效果不良应更换减震器总成。c曲轴扭转减震器的检修。检查橡胶式曲轴扭转减震器时，如果发现减震器内环与外环风扇皮带或平衡盘之间的橡胶层脱层，内外环出现相对转动，两者的装配记号“刻线”相错位时，则表明扭转减震器已失去工作能力，应更换扭转减震器。减震器可用锤敲入或采用专用工具安装。通常应使减震器深入靠向挡油盘和正时链轮。如有疑虑，可先装水泵和带轮，然后将减震器敲入，直至其带轮与水泵带轮对齐。建议采用专用工具安装，因为用锤敲击减震器会在曲轴推力轴承上产生应力。如果必须用锤敲，最好将缸体立起来并支承曲轴。有些减震器与曲轴不是过盈配合，因此，必须在减震器后面发动机的螺栓上装一个大垫圈，否则，减震器会飞掉造成损害或伤害事故。2.2飞轮的结构与维修2.2.1飞轮的结构飞轮通常将在做功行程中输入曲轴的动能部分储存起来，用以在其他行程中克服阻力，保证曲轴能够尽可能均匀的旋转。飞轮采用灰铸铁制造，呈圆盘状，其轮缘通常做的宽而厚，具有足够的转动惯量。飞轮轮缘压装有一个齿圈，与起动机的驱动齿轮啮合时启动发动机。在飞轮轮缘的外表面上，刻有第一缸活塞位于上止点时所对应的刻线标记，以便检查和调整点火正时。飞轮上的定位销用于离合器片和飞轮之间的定位。2.2.2飞轮的维修飞轮常见的损坏是齿圈的磨损、打坏及离合器摩擦片接触的工作面磨损和起槽。a飞轮齿圈的更换。齿圈与起动机齿圈在启动发动机时产生碰撞，或两齿轮啮合不良，容易造成牙齿磨损和损伤。齿轮牙齿如单面磨损，可将齿圈翻过来使用。齿圈两面均严重磨损超过尺长的三分之一，应更换齿圈。飞轮与齿圈是过盈装配，拆装齿圈时，应进行加温。加热至623~673K，进行垫压配合。齿圈与飞轮配合过盈为0.30~0.60㎜.b飞轮端面的检修。用带架千分表检查飞轮端面跳动量，端面跳动量应不超过0.15㎜，如果超过使用限度应予以修磨或更换飞轮。飞轮端面若磨损、起槽或有波浪形，应精车光磨，磨削量不得大于1.0㎜。2.2.3曲轴、飞轮、离合器总成组装后的动平衡检验。当更换飞轮或齿圈、离合器总成时，应对曲轴进行组件的动平衡检验。将飞轮安装到曲轴上，要经几次均匀的拧紧螺栓。3曲轴连杆机构常见故障的检查与排除3.1曲轴连杆机构常见异响的判断发动机各配合副的间隙符合技术标准时，发出的异响属于正常现象。当发动机的机件磨损松旷或因修理质量不高，调整不当，破坏了配合副的间隙时，就会发出一种不正常的响声。能否准确判断发动机不正常的响声，及时排除故障，对于保证车辆的良好技术状况有直接的关系。为了迅速而准确的判断故障所在，必须掌握和运用以下几种基本的判断方法。A听－－－如听到消声器发出“突突”声，要注意在各种转速听，并要区别是有节奏的“突突”声，还是无节奏的“突突”声。B试－－－用拉阻风门的方法，试验发动机有无变化；用慢加速的方法，试听消声器有无“突突”声；用急加速的方法，试听消声器“突突”声是否加重，还是瞬时好转。C看－－－看发动机是否发抖，消声器是否冒黑烟及其他部位是否有异常现象。D想－－－把听、试、看到的现象，加以科学的分析思考，去伪存真，从而做出正确判断。3.1.1活塞销响1】故障现象：活塞销响声尖脆，在发动机转速稍高于怠速时比较明显清晰。当发动机温度升高后，响声不但不减弱，有时反而更为明显些。2】故障原因：a活塞销与连杆铜套磨损严重而松动。b活塞销与活塞销座孔配合松动。c活塞销锁环脱落，活塞销窜动。3】排除方法：a将发动机控制在响声最明显的转速，逐缸断火试验，若断火时，响声消失或减弱，当起子离开火花塞时，响声会明显增大。b将发动机转速升至中速，并在此范围内轻轰油门，当转速升高的瞬间，会发出几声有节奏的清脆响声。c用起子抵触在发动机侧壁试听，活塞响声在汽缸壁上部比下部明显。若响声不明显，可略提高早点火时间，如响声较明显，即为活塞销响。3.1.2汽缸拉缸1】故障现象：新车或大修车在磨合期容易产生拉缸现象。发动机拉缸后，在怠速运转时，有“哒哒哒”的响声，而温度升高后，响声不但不消失，反而稍重一些，并且发动机稍有抖动现象。怠速时，从加润滑油口可听到近似敲缸的响声。2】故障原因：a发动机装配时，汽缸内和活塞连杆组部件清洁不良。b活塞与缸壁配合间隙过小。c活塞与销配合过紧而变形。3】排除方法：a在发动机运转中，用逐缸断火的方法，辨别响声产生在哪个缸。提高发动机转速时其加速性是否灵敏。b拆下有异响汽缸的火花塞，往汽缸内注入少量润滑油，装回火花塞，启动发动机，响声应无变化。c拆下汽缸盖，检查汽缸壁拉伤的情况，查清拉伤原因，视情况进行修理。3.1.3曲轴轴承响1】故障现象：曲轴轴承响较连杆曲轴承响沉重而发闷，并随发动机转速的升高而变大，中速向高速过渡时响声最明显，还随负荷增大而加剧。2】故障原因：a曲轴轴承盖螺栓松动。b轴承间隙过大。c轴承合金烧蚀或脱落。3】排除方法：a提高发动机转速，大轰油门时，响声随转速升高而增大，改变转速的同时在轴承部位导音听，其响声较大，出现沉重的“铛铛挡”响声，发动机有抖动现象。b反复改变发动机转速，相邻两火花塞同时断火，若响声明显减小，表明该道轴承松旷。c当轴承间隙过大时，检查润滑油压力显著下降。d发动机刚启动时，因轴承与轴颈间的油膜黏度较大，所以响声较小；随着温度升高后，油膜黏度减小，响声则会增大。3.2气缸压缩压力不足的检查与排除1】故障现象：气缸压力不足，会使发动机启动困难，汽车行驶无力，燃油消耗增加。2】故障原因：a气缸垫损坏。b进气门和排气门的气门间隙调整不当。c进气门和排气门与气门座垫密封不严。d活塞环安装不正确，没有按原厂规定安装。e活塞环和气缸严重磨损。若向气缸内倒入少量机油可增加压缩压力，说明活塞环和气缸磨损严重。3】故障诊断：a发动机温度应为70~80摄氏度，蓄电池放电程度不得低于百分之五十，以使发动机转速超过250转每分钟。b吹净火花塞外部尘土，拆下各缸火花塞，将节气门和阻风门完全打开。c排除气缸内废气，将气缸压力表放在火花塞孔上。4】排除方法：a更换气缸垫。b正确调整气门间隙。c研磨气门或更换新品。d正确安装活塞。e清洗、检修活塞环，或更换活塞环。必要时镗磨气缸，更换活塞和活塞环。4曲轴连杆机构常见故障实例【故障实例1】车型：奥迪100轿车。1故障现象：汽车行驶37620km，发动机发生异常响声，而且响声越来越大，异响声变化较快。2检查方法：断火后检查各缸情况，对某缸断火异响减弱。异响听似活塞敲缸。分解发动机发现气缸拉伤，活塞顶烧蚀，群部拉伤。3故障原因：该车行驶途中，加注劣质燃油，汽车辛烷值过低，并且高速