《发动机》-学习情境三

学习情境三曲柄连杆机构2.能够正确叙述曲柄连杆机构主要机件的受力情况和工作原理。3.能够正确描述曲柄连杆机构的装配要求。三、相关理论知识(一)曲柄连杆机构的概述1.曲柄连杆机构的功用与组成曲柄连杆机构的功用，是把燃气作用在活塞顶上的力转变为曲轴的转矩，以向工作机械输出机械能。曲柄连杆机构由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组组成。

(1)机体组上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构机体组包括气缸体、曲轴箱、气缸盖、气缸套、气缸衬垫、油底壳等机件。如图3.1所示。(2)活塞连杆组活塞连杆组包括活塞、活塞环、活塞销和连杆等机件。如图3.2所示。(3)曲轴飞轮组曲轴飞轮组包括曲轴、飞轮和扭转减振器等机件。如图3.3所示。

2.曲柄连杆机构的工作条件发动机做功时，气缸内的最高温度可达2500K以上，最高压力可达5~9MPa，现代汽车发动机的最高转速可达3000~6000r/min，即活塞每秒钟要完成约100~200个冲程，可见其线速度是很大的。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构此外，与可燃混合气和燃烧废气接触的机件(如气缸、气缸盖、活塞组等)还将受到化学腐蚀。因此，曲柄连杆机构的工作条件的特点是高温、高压、高速和化学腐蚀。3.曲柄连杆机构受力分析曲柄连杆机构受的力主要有气体作用力、往复惯性力、旋转离心力和摩擦力。

(1)气体作用力在每个工作循环的四个冲程中，气体压力始终存在。但由于进气、排气两冲程中气体压力较小，对机件影响不大，故这里主要介绍做功和压缩两个冲程中的气体作用力。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构气体压力P的集中力PP分解为NP和SP,NP称侧压力，它使活塞的一个侧面压向气缸壁，造成该侧磨损严重;SP经连杆传给曲柄销，分解为RP和TP，RP使曲轴主轴颈处受压，TP为轴向产生转矩的力。如图3.4所示。(2)往复惯性力对于往复惯性力Pj，活塞在上半冲程时，惯性力都向上，下半冲程时，惯性力都向下。在上、下止点活塞运动方向改变，速度为零，加速度最大，惯性力也最大;在冲程中部附近，活塞运动速度最大，加速度为零，惯性力也等于零。如图3.5所示。(3)旋转离心力上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构旋转机件的圆周运动产生离心惯性力，方向背离曲轴中心向外。离心力加速轴承与轴颈的磨损，也引起发动机振动而传到机体外。

(4)摩擦力摩擦力是指相互运动件之间的摩擦力，它是造成配合表面磨损的根源。上述各种力作用在曲柄连杆机构和机体的各有关零件上，使它们受到压缩、拉伸、弯曲和扭转等不同形式的载荷。为了保证工作可靠，减少磨损，在结构上必须采取相应的措施。(二)机体组1.气缸体上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构水冷发动机的气缸体和曲轴箱常铸成一体，称为气缸体(简称缸体)，如图3.6所示。气缸体不仅承受高温、高压的气体作用力，而且是发动机的各个机构和系统的装配基体，因而要求气缸体具有足够的刚度和强度。为减轻发动机的质量，还要求气缸体的结构紧凑、质量轻。根据气缸体与油底壳安装平面位置的不同，其具体结构形式分为三种，如图3.7所示。

2.气缸套气缸套(简称缸套)有干式和湿式两种形式。

(1)干式缸套上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构如图3.8(a)所示，干式缸套不直接与冷却水接触，壁厚一般为1~3mm，其特点是不易漏气漏水，不存在穴蚀，缸体结构刚度大，但修理更换不便，散热效果较差。干式缸套被广泛用于小型发动机。

(2)湿式缸套如图3.8(b)所示，湿式缸套直接与冷却水接触，壁厚一般为5~9mm。缸套的轴向定位利用上端的凸缘A。缸套的外表面有两个保证径向定位的凸出的圆环带B和C，分别称为上支承定位带和下支承密封带。为了密封气体和冷却水，有的缸套凸缘A下面还装有紫铜垫片。缸套的上支承定位带直径略大，与气缸套座孔配合较紧密。下支承密封带与座孔配合较松，通常采用1~3道橡胶密封圈来封水。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构常见的密封结构形式有两种:一种是将密封圈的环槽开在缸套上，将具有一定弹性的橡胶密封圈4装入环槽内;另一种是将安置密封圈的环槽开在气缸体上，这种结构对缸套的削弱较小，但缸体的工艺性较差。缸套装入座孔后，通常缸套顶面略高出气缸体上平面0.05~0.15mm。当紧固气缸盖螺栓时，可将气缸盖衬垫压得更紧，以保证气缸的密封性，防止冷却水和气缸内的高压气体窜漏。湿式缸套的优点是在气缸体上没有封闭的水套，铸造方便，容易拆卸更换，冷却效果也较好;缺点是缸体刚度差，易于漏气、漏水，缸套易穴蚀。湿式缸套被广泛应用于汽车柴油机上。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构

3.气缸的排列形式气缸排列形式，顾名思义，是指多气缸内燃机各个气缸排布的形式，简单地说，就是一台发动机上气缸所排出的队列形式。目前主流发动机气缸排列形式:L:直列;V;V形排列其他非主流的气缸排列方式:W;W形排列;H:水平对置发动机;R:转子发动机

(1)直列发动机直列发动机，一般缩写为L，比如L4就代表着直列4缸的意思。。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构直列布局是如今使用最为广泛的气缸排列形式，尤其是在2.5L以下排量的发动机上。这种布局的发动机的所有气缸均是按同一角度并排成一个平面，并且只使用了一个气缸盖，同时其缸体和曲轴的结构也要相对简单，好比气缸们站成了一列纵队，如图3.9所示。具体来说，我们常见的大致有L3,L4,L5,L6形四款(数字代表气缸数量)。这种布局发动机的优势在于尺寸紧凑，稳定性高，低速扭矩特性好并且燃料消耗也较少，当然也意味着制造成本更低。同时，采用直列式气缸布局的发动机体积也比较紧凑，可以适应更灵活的布局，也方便于布置增压器类的装置。但其主要缺点在于发动机本身的功率较低，并不适合配备6缸以上的车型。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构

(2)V形发动机所谓V形发动机，简单的说就是将所有气缸分成两组，把相邻气缸以一定夹角布置在一起(左右两列气缸中心线的夹角γ<180°)，使两组气缸形成一个夹角的平面，从侧面看气缸呈v形(通常的夹角为60°)，故称v形发动机，如图3.10所示。概括的说:发动机气缸采用V形布局，可以在结构层面上克服一些传统直列布局的劣势;但同样，精密的设计让制造工艺更复杂，同时由于机体的宽度较大，也不方便安装其他辅助装置。

(3)W形发动机上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构许多人以为就像V形发动机的气缸呈V形排列那样，W形发动机的气缸排列形式也一定是呈W形，其实不然，它只是近似W形排列，严格说来还应属V形发动机，至少是V形发动机的一个变种，如图3.11所示。

W形发动机是德国大众专属发动机技术。将V形发动机的每侧气缸再进行小角度的错开，就成了W形发动机。或者说W形发动机的气缸排列形式是由两个小V形组成一个大V形，两组V形发动机共用一根曲轴。W形与V形发动机相比可将发动机做得更短一些，曲轴也可短些，这样就能节省发动机所占的空间，同时重量也可轻些，但它的宽度更大，使得发动机舱更满。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构

W形发动机最大的问题是发动机由一个整体被分割为两个部分，在运作时必然会引起很大的振动。针对这一问题，大众在W形发动机上设计了两个反向转动的平衡轴，让两个部分的振动在内部相互抵消。目前应用W形发动机的只有大众以及其旗下其他品牌的车辆，比如老帕萨特的W8，大众辉腾、宾利欧陆和奥迪A8的W12(图3.12)以及布加迪的W16。(4)水平对置发动机在上面介绍气缸V形排列发动机的时候已经提过，V形布局形成的夹角通常为60°(左右两列气缸中心线的夹角γ<180°)，而水平对置发动机的气缸夹角180°。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构但是水平对置发动机的制造成本和工艺难度相当高，所以目前世界上只有保时捷和斯巴鲁两个厂商在使用。如图3.13所示。优点:水平对置发动机的最大优点是重心低。缺点:那为什么其他厂家没有研发水平对置发动机呢?除了因为水平对置结构较为复杂外，还有如机油润滑等问题很难解决。横置的气缸因为重力的原因，会使机油流到底部，使一边气缸得不到充分的润滑。显然保时捷和斯巴鲁都很好的解决了众多技术难题，但高精度的制造要求也带来了更高的养护成本，并且由于机体较宽并不利于布局。(5)转子发动机上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构相比常见的L形、V形气缸布局形式，可能很多朋友会对三角转子发动机感到陌生。转子发动机又称为米勒循环发动机，由德国人菲加士·汪克尔发明，之后这项技术由马自达公司收购。我们都知道:传统的活塞往复运动式发动机，工作时活塞在气缸里做往复直线运动，而为了把活塞的直线运动转化为旋转运动，必须使用曲柄连杆机构。转子发动机则不同，它直接将可燃气的燃烧膨胀力转化为驱动扭矩。与往复式发动机相比，转子发动机取消了无用的直线运动，因而同样功率的转子发动机尺寸较小，重量较轻，而且振动和噪声较低，因此具有较大优势。如图3.14所示。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构工作原理:在三角转子转动时，以三角转子中心为圆心的内齿圈与以输出轴中心为圆心的齿轮啮合，齿轮固定在缸体上不转动，内齿圈与齿轮的齿数之比为3:2。上述运动关系使得三角转子顶点的运动轨迹(即气缸壁的形状)似“8”字形。三角转子把气缸分成三个独立空间，三个空间各自先后完成进气、压缩、做功和排气，三角转子自转一周，发动机点火做功三次。而转子发动机的转子每旋转一圈就做功一次。如图3.15所示。与一般的四冲程发动机每旋转两圈才做功一次相比，转子发动机具有高功率容积比(发动机容积较小就能输出较多动力)的优点。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构另外，由于转子发动机的轴向运转特性，它不需要精密的曲轴平衡就能达到较高的运转转速。整个发动机只有两个转动部件，与一般的四冲程发动机具有进、排气门等二十多个活动部件相比结构大大简化，故障的可能性也大大减小。除了以上的优点外，转子发动机的优点亦包括体积较小、重量轻、低重心等。相应缺点是转子发动机在使用一段时间之后容易因为油封材料磨损而造成漏气问题，增加油耗。另外其独特的机械结构也造成这类发动机较难维修。(6)VR发动机VR发动机是大众的专属产品，1991年，大众公司开发了一种15°夹角的V62.8L发动机，称做VR6，并安装在第三代高尔夫车上。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构这种发动机结构紧凑，宽度接近于直列发动机，长度不比直列4缸发动机长多少。

VR发动机的气缸夹角非常小，两列气缸接近平行，气缸盖上火花塞的孔几乎并在一条直线上。VR发动机的特点就是体积特别小，所以非常适用于大众车系的前置发动机平台。因为大众的前置发动机前轮驱动底盘都是纵置式的设计，而且发动机在前轴之前，所以发动机不能过长，否则难以布置前悬挂。这款发动机非常紧凑，虽然是V缸机，但由于两列气缸相距很近，所以只需要一个气缸盖就可以搞定，比90°和60°夹角的V6成本低很多(因为普通V缸机必须加工两个气缸盖。如果是DOHC的V缸机还需要加工4根凸轮轴，所以成本很高)。如图3.16所示。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构在基于VR发动机的基础上，大众还研发出了W12发动机。4.气缸盖(1)气缸盖气缸盖(简称缸盖)的主要功用是封闭气缸上部，并与活塞顶部和气缸壁一起形成燃烧室，如图3.17所示。气缸盖内部有冷却水套，其端面上的冷却水孔与气缸体上端面的冷却水孔相通，以利用循环水来冷却燃烧室等高温部分。发动机的气缸盖上应有进、排气门座及气门导管孔和进、排气通道等。汽油机的气缸盖上设有火花塞孔，有些电控发动机的气缸盖和柴油机的气缸盖上设有安装喷油器的座孔。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构在多缸发动机的一列中，只覆盖一个气缸的气缸盖，称为单体气缸盖;能覆盖部分(两个以上)气缸的气缸盖称为块状气缸盖;能覆盖全部气缸的气缸盖则称为整体气缸盖。采用整体气缸盖可以缩短气缸中心距和发动机的总长度;其缺点是刚性较差，在受热和受力后容易变形，从而影响密封，损坏时须整个更换。此种形式的气缸盖多用于发动机缸径小于105mm的汽油发动机上。缸径较大的汽油机或柴油机常采用单体气缸盖或块状气缸盖。(2)汽油机的燃烧室当活塞位于上止点时，活塞顶面以上、气缸盖底面以下所形成的空间称为燃烧室。在汽油机气缸盖底面通常铸有形状各异的凹坑，习惯上称这些凹坑为燃烧室。在汽油机上广泛应用的燃烧室有:上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构①浴盆形燃烧室。结构简单，气门与气缸轴线平行，进气道弯度较大。压缩冲程终了时能产生挤气涡流。②楔形燃烧室。结构比较紧凑，气门相对气缸轴线倾斜，进气道比较平直，进气阻力小。压缩冲程终了时能产生挤气涡流。③半球形燃烧室。结构最紧凑，燃烧室表面积与其容积之比(面容比)最小。进排气门呈两列倾斜布置，气门直径较大，气道较平直。火焰传播距离较短，不能产生挤气涡流。④多球形燃烧室。由两个以上半球形凹坑组成的，其结构紧凑，面容比小，火焰传播距离短，气门直径较大，气道比较平直，且能产生挤气涡流。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构⑤篷形燃烧室。是近年来在高性能多气门轿车发动机上广泛应用的燃烧室。如图3.18所示。

(3)柴油机的分隔式燃烧室的两种类型①涡流室燃烧室，其主、副燃烧室之间的连接通道与副燃烧室切向连接，在压缩冲程中，空气从主燃烧室经连接通道进入副燃烧室，在其中形成强烈的有组织的压缩涡流，因此称副燃烧室为涡流室。燃油顺气流方向喷射。②预燃室燃烧室，其主、副燃烧室之间的连接通道不与副燃烧室切向连接，且截面积较小。在压缩冲程中，空气在副燃烧室内形成强烈的无组织的紊流。燃油迎着气流方向喷射，并在副燃烧室顶部预先发火燃烧，故称副燃烧室为预燃室。如图3.19所示。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构

5.气缸盖衬垫气缸盖衬垫如图3.20所示，它安装在气缸盖和气缸体之间，其功用是防止发动机机油和冷却液及高温、高压气体泄漏。气缸盖衬垫是易损件，通常是一次性使用的。目前发动机上采用的气缸盖衬垫有多层薄金属衬垫、金属-复合材料气缸盖衬垫和金属-石棉气缸盖衬垫3种。气缸盖衬垫的水孔和燃烧室周围另用金属镶边，以防被高温燃气烧坏。前两种的气缸盖衬垫多在轿车上使用。金属-石棉气缸盖衬垫的石棉中间夹金属丝或金属屑，外覆铜皮或钢皮，这种衬垫的压紧厚度为1.2~2mm。安装气缸盖衬垫时，应根据标记或文字进行安装，否则易被冲坏。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构

6.油底壳油底壳的主要功用是储存机油并封闭曲轴箱，如图3.21所示。油底壳受力很小，为了保证行车中气流对机油的冷却，一般采用薄钢板冲压而成。为了保证在汽车爬坡发动机纵向倾斜时机油泵能正常吸到机油，油底壳后部一般做得比较深。油底壳内部设有稳油挡板，以防止汽车振动时油面波动过大。油底壳底部装有磁性的放油塞，能吸集机油中的金属屑，以减少发动机运动零件的磨损。(三)活塞连杆组1.活塞上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构(1)活塞的作用活塞的主要作用是承受气缸中气体压力所造成的作用力，并将此力通过活塞销传给连杆，以推动曲轴旋转(做功冲程)。活塞顶部还与气缸盖和气缸壁共同组成燃烧室。

(2)工作条件及要求活塞在高温、高压、高速、润滑不良的条件下工作。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构活塞直接与高温气体接触，瞬时温度可达2500K以上，因此，受热严重而散热条件又很差，所以活塞工作时温度很高，顶部高达600~700K，且温度分布很不均匀;活塞顶部承受气体压力很大，特别是做功冲程压力最大(汽油机高达3~5MPa，柴油机高达6~9MPa)，这就使得活塞产生冲击，并承受侧压力的作用;活塞在气缸内以很高的速度(8~12m/s)往复运动，且速度在不断地变化，这就产生了很大的惯性力，使活塞受到很大的附加载荷。活塞在这种恶劣的条件下工作，会产生变形并加速磨损，还会产生附加载荷和热应力，同时受到燃气的化学腐蚀作用。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构因此，对活塞的要求有:①要有足够的刚度和强度，传力可靠;②导热性好，耐高压、耐高温、耐磨损;③质量小，重量轻，尽可能减小往复惯性力。铝合金材料基本上满足上面的要求，因此，活塞一般都采用高强度铝合金制造，但在一些低速柴油机上采用高级铸铁或耐热钢。2.活塞的结构如图3.22所示，活塞的基本构造可分为顶部、头部和裙部三部分。

(1)活塞顶部上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构活塞顶部承受气体压力，它是燃烧室的组成部分，其形状、位置、大小都和燃烧室的具体形式有关，都是为满足可燃混合气形成和燃烧的要求，其顶部形状可分为四大类:平顶活塞、凸顶活塞、凹顶活塞和成型顶活塞。如图3.23所示。平顶活塞顶部是一个平面，结构简单，制造容易，受热面积小，顶部应力分布较为均匀，一般用在汽油机上，柴油机很少采用。凸顶活塞顶部凸起呈球顶形，其顶部强度高，起导向作用，有利于改善换气过程，二冲程汽油机常采用凸顶活塞。凹顶活塞顶部呈凹陷形，凹坑的形状和位置必须有利于可燃混合气的燃烧，有双涡流凹坑、球形凹坑、U形凹坑，等等。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构

(2)活塞头部活塞头部指第一道活塞环槽到活塞销孔以上部分。它有数道环槽，用以安装活塞环，起密封作用，又称为防漏部。柴油机压缩比高，一般有四道环槽，上部三道安装气环，下部安装油环。汽油机一般有三道环槽，其中有两道气环槽和一道油环槽，在油环槽底面上钻有许多径向小孔，使被油环从气缸壁上刮下的机油经过这些小孔流回油底壳。第一道环槽工作条件最恶劣，一般应离顶部较远些。活塞顶部吸收的热量主要也是经过防漏部通过活塞环传给气缸壁，再由冷却水传出去。总之，活塞头部的作用除了用来安装活塞环外，还有密封作用和传热作用，与活塞环一起密封气缸，防止可燃混合气漏到曲轴箱内，同时还将70%一80%的热量通过活塞环传给气缸壁。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构

(3)活塞裙部活塞裙部指从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，它包括装活塞销的销座孔。活塞裙部对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受侧压力。裙部的长短取决于侧压力的大小和活塞直径。所谓侧压力是指在压缩冲程和做功冲程中，作用在活塞顶部的气体压力的水平分力使活塞压向气缸壁。压缩冲程和做功冲程气体的侧压力方向正好相反，由于燃烧压力大大高于压缩压力，所以，做功冲程中的侧压力也大大高于压缩冲程中的侧压力，活塞裙部承受侧压力的两个侧面称为推力面，它们处于与活塞销轴线相垂直的方向上，如图3.24所示。结构特点:上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构①预先做成椭圆形，如图3.25所示。②活塞沿高度方向的温度很不均匀，活塞的温度是上部高、下部低，膨胀量也相应是上部大、下部小。为了使工作时活塞上下直径趋于相等，即为圆柱形，就必须预先把活塞制成上小下大的阶梯形、锥形。如图3.26所示。③为了减小活塞裙部的受热量，通常在裙部开横向的隔热槽，为了补偿裙部受热后的变形量，裙部开有纵向的膨胀槽。槽的形状有“T”形或“II”形。横槽一般开在最下一道环槽的下面、裙部上边缘销座的两侧(也有开在油环槽之中的)，以减小头部热量向裙部传递，故称为隔热槽。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构竖槽会使裙部具有一定的弹性，从而使活塞装配时与气缸间具有尽可能小的间隙，而在热态时又具有补偿作用，不致造成活塞在气缸中卡死，故将竖槽称为膨胀槽。裙部开竖槽后，会使其开槽的一侧刚度变小，在装配时应使其位于做功冲程中承受侧压力较小的一侧。柴油机活塞受力大，裙部一般不开槽。如图3.27所示。④有些活塞为了减轻重量，在裙部开孔或把裙部不受侧压力的两边切去一部分，以减小惯性力，减小销座附近的热变形量，形成拖板式活塞或短活塞，拖板式结构裙部弹性好，质量小，活塞与气缸的配合间隙较小，适用于高速发动机。如图3.28所示。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构⑤为了减小铝合金活塞裙部的热膨胀量，有些汽油机活塞在活塞裙部或销座内嵌入钢片。恒范钢片式活塞的结构特点是:由于恒范钢为含镍33%~36%的低碳铁镍合金，其膨胀系数仅为铝合金的1/10，而销座通过恒范钢片与裙部相连，牵制了裙部的热膨胀变形量。如图3.29所示。

3.活塞销座有的汽油机上，活塞销孔中心线是偏离活塞中心线平面的，向做功冲程中受主侧压力的一方偏移1~2mm。这种结构可使活塞在从压缩冲程到做功冲程中较为柔和地从压向气缸的一面过渡到压向气缸的另一面，以减小敲缸的声音。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构在安装时，这种活塞销偏置的方向不能装反，否则换向敲击力会增大，使裙部受损。如图3.30所示。4.活塞销(1)功用(2)工作条件活塞销承受着很大的周期性的冲击载荷，为此，要求活塞销要有足够的强度和刚度，特别是刚度最为重要。另外要求活塞销尽量的轻，以减小运动质量的惯性力。(3)结构形状活塞销的结构形状有圆柱形、组合形、两段截锥形，如图3.31所示。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构圆柱形孔结构简单，加工容易，但从受力角度分析，中间部分应力最大，两端较小，所以这种结构质量较大，往复惯性力大。为了减小质量，从而减小往复惯性力，活塞销做成两段截锥形孔，接近等强度梁，但孔的加工较复杂。组合形孔的结构介于二者之间。5.活塞销与活塞销座的连接形式(1)全浮式活塞销活塞销与活塞销座的连接现代大多采用全浮式连接，即在发动机运转过程中，活塞销不仅可以在连杆小头衬套孔内，还可以在销座孔内缓慢的转动，以使活塞销各部分的磨损比较均匀。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构在采用铝活塞时，由于销座的热膨胀量大于钢质活塞销，为了保证工作热状态下销与销座的正常工作间隙(0.01~0.02mm)，在冷态装配时，销与销座孔采用过渡配合。在装配时应把活塞放在70℃~80℃的油中加热，然后把销用手轻推入销孔中。为了防止活塞销轴向窜动而刮伤气缸壁，在活塞销座孔两端用卡环嵌在销座环槽中加以轴向定位。

(2)半浮式活塞销半浮式连接就是销与销座孔和连杆小头两处中，一处固定，一处浮动。这种连接方式是销座孔内无卡簧，小头处无衬套，省去了衬套的作业内容，适用于轻型高速发动机。如图3.32所示。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构6.活塞环活塞环是具有弹性的开口环，分为气环和油环。如图3.33所示。(1)气环的功用1)密封。防止气缸内的气体窜入油底壳。2)传热。将活塞头部的热量传给气缸壁。3)辅助刮油、布油。(2)油环的作用1)布油。向气缸壁上分布润滑油。2)刮油。将气缸壁上多余的润滑油刮下来上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构(3)活塞环的工作条件及材料1)工作条件。高温、高压、高速、润滑困难。2)平均寿命。6万千米。

3)材料与表面处理。多采用优质灰铸铁、球墨铸铁或合金铸铁制造。组合油环可采用弹簧钢片制作。其外表面进行多孔镀铬或喷钥(尤其是第一环)，其他可采用镀锡、磷化或硫化处理。新的趋向是三面镀铬。

(4)气环的密封原理活塞环在自由状态其外廓尺寸比气缸直径大。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构①当活塞环装入气缸后，在其自身的弹力作用下环的外圆面与气缸壁贴紧形成第一密封面，气缸内的高压气体不可能通过第一密封面泄漏。②进入侧隙中的高压气体使环的下侧面与环槽的下侧面贴紧形成第二密封面，高压气体也不可能通过第二密封面泄漏，如图3.34所示。

(5)活塞的泵油作用由于侧隙和背隙的存在，当发动机工作时，活塞环便产生了泵油的作用，有利于润滑。但同时也带来了一些副作用，如图3.35所示。①增加了润滑油的消耗。②使火花塞因为沾油而不能产生电火花。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构③燃烧室内积炭增多。(6)气环的断面形状(如图3.36所示)1)矩形环。矩形环结构简单，与缸壁接触面积大，散热好，但易泵油。如图3.37所示。2)锥形环。特点:锥角一般为30°~60°，与缸壁线接触，有利于密封和磨合。下行有刮油作用，上行有布油作用，并可形成楔形油膜，如图3.38所示。3)扭曲环。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构将矩形环内圆上方或外圆下方切成台阶或倒角而成，如图3.39所示。扭曲环特点:①具有锥形环的特点。②减小了泵油作用。③做功冲程环不再扭曲，两个密封面达到完全接触，利于散热。扭曲环安装:内上切扭曲环装入第一道环槽，外下切扭曲环装入第二、三道环槽;注意断面形状和方向，内切口朝上，外切口朝下，不能装反。4)桶形环。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构桶形环特点:①环的外圆面为凸圆弧形。②环面与缸壁圆弧接触，避免了棱角负荷;环上下运动时，均能形成楔形油膜。如图3.40所示。

5)梯形环。当活塞在侧压力作用下左、右换向时，梯形环的侧隙和背隙将不断变化，使胶状油焦不断从环槽中被挤出。梯形环用于热负荷较大的柴油机的第一道环。如图3.41所示。7.连杆(1)功用上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构连杆的作用是连接活塞与曲轴。连杆小头通过活塞销与活塞相连，连杆大头与曲轴的连杆轴颈相连，并把活塞承受的气体压力传给曲轴，使活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动。

(2)工作条件连杆工作时，承受活塞顶部气体压力和惯性力的作用，而这些力的大小和方向都是周期性变化的。因此，连杆受到的是压缩、拉伸和弯曲等交变载荷。这就要求连杆强度高、刚度大、重量轻。连杆一般都采用中碳钢或合金钢经模锻或辊锻而成，然后经机加工和热处理，连杆分为三个部分:即连杆小头、连杆杆身、连杆大头(包括连杆盖)。连杆小头与活塞销相连。如图3.42所示。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构

(3)构造对全浮式活塞销，由于工作时小头孔与活塞销之间有相对运动，所以常常在连杆小头孔中压入减磨的青铜衬套。为了润滑活塞销与衬套，在小头和衬套上铣有油槽或钻有油孔以收集发动机运转时飞溅上来的润滑油并用以润滑。有的发动机连杆小头采用压力润滑，在连杆杆身内钻有纵向的压力油通道。半浮式活塞销是与连杆小头紧配合的，所以小头孔内不需要衬套，也不需要润滑。连杆杆身通常做成“工”字形断面，抗弯强度好，重量轻，大圆弧过渡，且上小下大，采用压力法润滑的连杆，杆身中部都制有连通大、小头的油道，如图3.43所示。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构连杆大头与曲轴的连杆轴颈相连，大头有整体式和分开式两种。一般都采用分开式，分开式又分为平分和斜分两种。平切口—分面与连杆杆身轴线垂直，汽油机多采用这种连杆。因为，一般汽油机连杆大头的横向尺寸都小于气缸直径，可以方便地通过气缸进行拆装，故常采用平切口连杆。斜切口—分面与连杆杆身轴线成30°~60°夹角。柴油机多采用这种连杆。因为，柴油机压缩比大，受力较大，曲轴的连杆轴颈较粗，相应的连杆大头尺寸往往超过了气缸直径，为了使连杆大头能通过气缸，便于拆装，一般都采用斜切口，最常见的是45°夹角。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构把连杆大头分开可取下的部分叫连杆盖，连杆与连杆盖配对加工，加工后，在它们同一侧打上配对记号，安装时不得互相调换或变更方向。为此，在结构上采取了定位措施:平切口连杆盖与连杆的定位多采用连杆螺栓定位，利用连杆螺栓中部精加工的圆柱凸台或光圆柱部分与经过精加工的螺栓孔来保证定位准确;斜切口连杆常用的定位方法有锯齿定位、圆销定位、套筒定位和止口定位。连杆盖和连杆大头用连杆螺栓连在一起，连杆螺栓在工作中承受很大的冲击力，若折断或松脱，将造成严重事故。为此，连杆螺栓都采用优质合金钢，并经过精加工和热处理特制而成。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构安装连杆盖拧紧连杆螺栓螺母时，要用扭力扳手分2~3次交替均匀地拧紧到规定的扭矩，拧紧后还应可靠的锁紧。连杆螺栓损坏后绝不能用其他螺栓来代替。如图3.44所示。

(4)连杆轴瓦为了减小摩擦阻力和曲轴连杆轴颈的磨损，连杆大头孔内装有瓦片式滑动轴承，简称连杆轴瓦。轴瓦分上、下两个半片，目前多采用薄壁钢背轴瓦，在其内表面浇铸有耐磨合金层。耐磨合金层具有质软、容易保持油膜、磨合性好、摩擦阻力小、不易磨损等特点。耐磨合金常采用的有巴氏合金、铜铝合金、高锡铝合金。连杆轴瓦的背面有很高的光洁度。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构半个轴瓦在自由状态下不是半圆形，当它们装入连杆大头孔内时，又有过盈，故能均匀地紧贴在大头孔壁上，具有很好的承受载荷和导热的能力，并可以提高工作可靠性和延长使用寿命。连杆轴瓦上制有定位凸键，供安装时嵌入连杆大头和连杆盖的定位槽中，以防轴瓦前后移动或转动。有的轴瓦上还制有油孔，安装时应与连杆上相应的油孔对齐。如图3.45所示。(四)曲轴飞轮组1.曲轴曲轴一般用中碳钢或中碳合金钢模锻而成。为提高耐磨性和耐疲劳强度，轴颈表面经高频淬火或氮化处理，并经精磨加工，以达到较高的表面硬度和表面粗糙度的要求。如图3.46所示。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构

(1)功用曲轴与连杆配合将作用在活塞上的气体压力变为旋转的动力，传给底盘的传动机构。同时，驱动配气机构和其他辅助装置，如风扇、水泵、发电机等。(2)工作条件曲轴承受气体压力、惯性力及惯性力矩的作用，受力大而且受力复杂，并且承受交变负荷的冲击作用。同时，曲轴又是高速旋转件，因此，要求曲轴具有足够的刚度和强度，具有良好的承受冲击载荷的能力，耐磨损且润滑良好。

(3)结构上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构曲轴一般由主轴颈、连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端等组成。一个主轴颈、一个连杆轴颈和一个曲柄组成了一个曲拐，直列式发动机曲轴的曲拐数目等于气缸数;V形发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。

2.曲轴的支承形式主轴颈是曲轴的支承部分，通过主轴承支承在曲轴箱的主轴承座中。主轴承的数目不仅与发动机气缸数目有关，还取决于曲轴的支承方式。曲轴的支承方式一般有两种，一种是全支承曲轴，另一种是非全支承曲轴。如图3.47所示。

(1)全支承曲轴上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构曲轴的主轴颈数比气缸数目多一个，即每一个连杆轴颈两边都有一个主轴颈。四缸发动机全支承曲轴有五个主轴颈。这种支承，曲轴的强度和刚度都比较好，并且减轻了主轴承载荷，减小了磨损。柴油机和大部分汽油机多采用这种形式。

(2)非全支承曲轴曲轴的主轴颈数比气缸数目少或与气缸数目相等，这种支承方式叫非全支承曲轴。虽然这种支承的主轴承载荷较大，但缩短了曲轴的总长度，使发动机的总体长度有所减小。有些汽油机承受载荷较小，可以采用这种曲轴形式。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构曲轴的连杆轴颈是曲轴与连杆的连接部分，通过曲柄与主轴颈相连，在连接处用圆弧过渡，以减少应力集中。直列发动机的连杆轴颈数目和气缸数相等;V形发动机的连杆轴颈数等于气缸数的一半。曲柄是主轴颈和连杆轴颈的连接部分，断面为椭圆形，为了平衡惯性力，曲柄处铸有(或紧固有)平衡重块。平衡重块用来平衡发动机不平衡的离心力矩，有时还用来平衡一部分往复惯性力，从而使曲轴旋转平稳。曲轴前端装有正时齿轮、驱动风扇和水泵的皮带轮以及起动爪等。为了防止机油沿曲轴轴颈外漏，在曲轴前端装有一个甩油盘，在齿轮室盖上装有油封。曲轴的后端用来安装飞轮，在后轴颈与飞轮凸缘之间制成挡油凸缘与回油螺纹，以阻止机油向后窜漏。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构3.发火次序(即各个气缸做功冲程的交替次序)曲轴的形状和曲拐相对位置(即曲拐的布置)取决于气缸数、气缸排列和发动机的发火顺序。安排多缸发动机的发火顺序应注意使连续做功的两缸相距尽可能远，以减轻主轴承的载荷，同时避免可能发生的进气重叠现象。做功间隔应力求均匀，也就是说发动机在完成一个工作循环的曲轴转角内，每个气缸都应发火做功一次，而且各缸发火的间隔时间以曲轴转角表示，称为发火间隔角。四冲程发动机完成一个工作循环曲轴转两圈，其转角为720°,在曲轴转角720°内发动机的每个气缸应该点火做功一次。且点火间隔角是均匀的，因此四冲程发动机的点火间隔角为720°/z(z为气缸数目)，即曲轴每转720°/z，就应有一缸做功，以保证发动机运转平稳。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构(1)四缸四冲程发动机的发火顺序和曲拐布置(如图3.48所示)四缸四冲程发动机的发火间隔角为720°/4=180°，曲轴每转半圈(180°)做功一次，四个缸的做功冲程是交替进行的，并在720°内完成，因此，可使曲轴获得均匀的转速，工作平稳柔和。对于每一个气缸来说，其工作过程和单缸机的工作过程完全相同，只不过是要求它按照一定的顺序工作，即为发动机的工作顺序，也叫作发动机的发火顺序。可见，多缸发动机的工作顺序(发火顺序)就是各缸完成同名冲程的次序。四缸发动机四个曲拐布置在同一平面内。1,4缸在上，2,3缸在下，互相错开180°，其发火顺序的排列只有两种可能，即为1—3—4—2或为1—2—4—3，发动机的1—3—4—2工作循环表见表3.1。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构

(2)四冲程直列六缸发动机的发火顺序和曲拐布置四冲程直列六缸发动机发火间隔角为720°/6=120°，六个曲拐分别布置在三个平面内，一种发火顺序是1-5-3-6-2-4，国产汽车的直列六缸发动机都用这种。另一种发火顺序是1-4-2-6-3-5。如图3.49所示。

(3)四冲程V形八缸发动机的发火顺序四冲程V形八缸发动机的发火间隔角为720°/8=90°,V形发动机左右两列中对应的一对连杆共用一个曲拐，所以V形八缸发动机只有四个曲拐。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构曲拐布置可以与四缸发动机相同，四个曲拐布置在同一平面内，也可以布置在两个互相错开90°的平面内，使发动机得到更好地平衡。发火顺序为1-8-4-3-6-5-7-2。如图3.50所示。4.飞轮(1)功用飞轮是用来贮存做功冲程的能量，用于克服进气、压缩和排气冲程的阻力和其他阻力，使曲轴能均匀地旋转。飞轮外缘压有的齿圈与起动机电机的驱动齿轮啮合，供起动发动机用;汽车离合器也装在飞轮上，利用飞轮后端面作为驱动件的摩擦面，用来对外传递动力。(2)工作条件上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构飞轮是高速旋转件，因此，要进行精确地平衡校准，平衡性能要好，达到静平衡和动平衡。飞轮是一个很重的铸铁圆盘，用螺栓固定在曲轴后端的接盘上，具有很大的转动惯量。飞轮轮缘上镶有齿圈，齿圈与飞轮紧密配合，有一定的过盈量。

(3)结构在飞轮轮缘上作有记号(刻线或销孔)供找压缩上止点用(四缸发动机为1缸或4缸压缩上止点;六缸发动机为1缸或6缸压缩上止点)。当飞轮上的记号与外壳上的记号对正时，正好是压缩上止点。奥迪100飞轮上有“0”标记。如图3.51所示。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构飞轮与曲轴在制造时一起进行过动平衡实验，在拆装时为了不破坏它们之间的平衡关系，飞轮与曲轴之间应有严格不变的相对位置。通常用定位销和不对称布置的螺栓来定位。5.曲轴扭转减振器曲轴是一种扭转弹性系统，其本身具有一定的自振频率。在发动机工作过程中，经连杆传给连杆轴颈的作用力的大小和方向都是周期性变化的，所以曲轴各个曲拐的旋转速度也是忽快忽慢呈周期性变化。安装在曲轴后端的飞轮转动惯量最大，可以认为是匀速旋转，由此造成曲轴各曲拐的转动比飞轮时快时慢，这种现象称之为曲轴的扭转振动。当振动强烈时甚至会扭断曲轴。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构扭转减振器的功用就是吸收曲轴扭转振动的能量，消减扭转振动，避免发生强烈的共振及引起的严重后果。一般低速发动机不易达到临界转速。但曲轴刚度小、旋转质量大、缸数多及转速高的发动机，由于自振频率低，强迫振动频率高，容易达到临界转速而发生强烈的共振。因而加装扭转减振器就很有必要。四、项目实施(一)曲柄连杆机构的拆装(以桑塔纳发动机拆装为例)1.拆卸工艺上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构①首先拆卸附件，用细长的内六角扳手拆卸机油滤清器;用开口扳手(13)(括号内为工具上的标注，下同)拆卸分电器，拆卸发电机及支架、起动机、空调压缩机、水泵(拆卸附件无先后顺序要求)。②用细长内六角扳手拆卸进、排气歧管，拆卸顺序为从两端到中间。③用细长内六角扳手拆下曲轴前端皮带轮大螺栓周围的4个小螺栓，将皮带轮拆下，并拆下防护罩。④用套筒(17)旋松张紧轮紧固螺母，拆下齿形皮带与中间轴齿带轮，从气缸体上抽出中间轴。⑤用套筒(10)拆下气缸盖罩盖上的螺栓，依次拆下加强条、气缸盖罩盖、挡油盘、衬垫、挡板。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构⑥用内六角扳手(T55)分3次拆下气缸盖螺栓，顺序如图3.52所示;将气缸盖拆下后，放在气缸盖架上。⑦拆下气缸垫。⑧摇转拆装架，将发动机水平放置，用细长套筒分两次拆下油底壳螺栓;拆下油底壳及橡胶密封垫。⑨用套筒(13)拆下机油泵及集滤器。⑩转动曲轴，使其中两缸的活塞处于下止点位置，用套筒(14)拆下连杆螺栓上的螺母;拆下连杆轴承盖，用铜棒顶出活塞;将连杆轴承盖盖在连杆体上，拧上螺母，按照1,2、3、4缸的顺序摆放在零件盘上。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构⑩摇转拆装架，将发动机倒置，用专用工具固定曲轴，或将铜棒从曲轴下方插入气缸体固定曲轴;用套筒(17)按对角线旋下固定飞轮的6个螺栓，拆下飞轮;用套筒(19)拆下曲轴前端的大螺栓，拆下齿带轮;用套筒(10)拆下前、后端盖螺栓;拆下前、后端盖及衬垫。⑩用套筒(17)拆卸曲轴主轴承盖螺栓，其顺序是从两端对称地向中间拆卸;拆下主轴承盖并依次摆放;将曲轴抬下，竖直放置。2.安装工艺1)摇转拆装架。将发动机倒置。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构

2)装配主轴承。在气缸体主轴承座孔及主轴承盖座孔上涂抹润滑油，将带周向油槽和油孔的主轴承装到气缸体主轴承座孔和第3道主轴承盖上，将不带周向油槽和油孔的主轴承装到第1,2,4,5道主轴承盖上。3)装配曲轴。在主轴承座孔表面涂润滑油，将曲轴置于气缸体的主轴承上，将主轴承盖上的朝前标记朝向前方，根据其上的数字标记装配各道主轴承盖。在第3道主轴承盖两侧安装止推片，有减磨层的一侧朝向主轴承盖，并确保各轴承盖入座。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构沿曲轴轴向前后撬动曲轴，以65N·m的力矩，从第3道主轴承盖开始，依次向两侧拧紧各道主轴承盖螺栓。每紧固一道主轴承盖，旋转曲轴2圈或2圈以上。检查曲轴的径向间隙、轴向间隙和转动力矩，检查方法如下:①检查曲轴径向间隙。将曲轴轴颈和主轴承盖内的主轴承擦拭干净，在主轴颈上放置一根塑料间隙条，按规定标记装副轴承盖，并按规定力矩拧紧主轴承盖螺栓(注意:此时不能转动曲轴)。再拆下主轴承盖，用塑料间隙规测量间隙条的宽度，测量间隙规宽度对应的间隙值即为曲轴的径向间隙。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构②检查曲轴轴向间隙。径向间隙检查完毕后，将主轴承盖拧紧，将百分表触头顶在曲轴端部，沿曲轴轴向前后撬动曲轴检查。③检查曲轴转动力矩。主轴承装复后，应能用手转动曲轴。4)装配曲轴两端的油封、衬垫和前、后端盖，并用专用工具把油封压入油封凸缘。安装时，还应注意与油底壳的装配关系。5)安装飞轮。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构桑塔纳发动机飞轮与曲轴的周向定位采用的是不等距的螺纹孔，将飞轮上的螺纹孔与曲轴上的螺纹孔对正后，按对角线拧紧飞轮螺栓，其最终拧紧力矩为75N·m。6)安装曲轴齿带轮。将齿带轮上的凸块对正曲轴上的槽安装，固定曲轴齿带轮的大螺栓。在拧入之前应在螺纹处涂以粘结剂，其最终拧紧力矩为200N·m。7)摇转拆装架。使气缸体处于水平位置。8)安装连杆轴承。在连杆轴承座孔上涂润滑油，装配经选配合格的连杆轴承，并对正油孔和定位凸块。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构旋转曲轴，将待装活塞的连杆轴颈转至下止点位置，将不装活塞环的活塞连杆组从气缸顶部装入气缸，将连杆盖上的朝前标记朝向前方安装连杆轴承盖，并按规定力矩分几次拧紧连杆螺栓，其最终拧紧力矩为30N·m+1/2圈。然后，进行下列检查:①检查连杆轴承轴向间隙。用厚薄规测量连杆大端端面与曲柄之间的间隙，要求此间隙值不超过0.37mm。②检查活塞是否“偏缸”。顺时针摇转曲轴，从活塞顶部查看活塞在气缸中运动时有无前后倾斜现象(称为“偏缸”)。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构若有倾斜现象，其偏缸值(即活塞顶部前后方向与气缸壁之间的间隙值之差)应不超过0.10mm(可使用厚薄规测量)。偏缸值超出规定值时，应查明原因并予以消除。

9)拆下各缸活塞连杆组。10)安装活塞环。安装活塞环时应注意，第1道压缩环为镀铬环，第2道压缩环上的“TOP”标记应朝向活塞顶部。用汽油清洗干净活塞连杆组，向活塞环开口处加入润滑油，并将活塞环转动数圈;按如下方法摆放活塞环开口位置:左手竖直拿住活塞，活塞的朝前标记面对操作者，将第1道环的开口放在活塞销右侧与活塞销轴线成45°处，第2道环的开口与第1道环开口位置成180°夹角。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构11)装配活塞连杆组。在气缸壁表面涂润滑油，旋转曲轴，将待装活塞的连杆轴颈转至下止点位置;用活塞环夹子夹紧活塞环，使活塞、连杆的朝前记号朝向前方，将对应气缸的活塞连杆组穿过气缸(另一侧需要有人用手接住连杆大头，以防止连杆大头漏到曲轴下方);用铜棒将活塞推入气缸;将连杆盖上的朝前标记朝向前方，安装连杆盖;拧紧连杆螺栓上的螺母，其最终拧紧力矩为30N·m+1/2圈。桑塔纳发动机的连杆螺栓为预应力螺栓，在活塞连杆组装配完毕后，须在螺栓头部打上标记，下次修理时必须更换连杆螺栓。

12)安装中间轴。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构13)安装机油泵总成和油底壳。14)安装气缸垫摇转拆装架，使发动机正置，将新的气缸垫置于气缸体上，使“OPEN-TOP”标记朝上。15)安装气缸盖转动曲轴，使活塞离开上止点位置，将气缸盖置于气缸体上，按图3.53所示的顺序分4次拧紧气缸盖螺栓，第1次扭矩为40N·m，第2次扭矩为60N·m,第3次扭矩为75N·m，第4次转动1/4圈(90°)。16)分别安装挡油盘、衬垫、气缸盖罩和加强条。气缸盖罩固定螺栓的最终拧紧力矩为10N·m。17)安装水泵及皮带轮。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构

18)安装齿形带。19)安装进、排气歧管，安装进、排气歧管衬垫，翻边的一面应朝向气缸盖;紧固进、排气歧管螺栓，拧紧顺序是从两边到中间，最终拧紧力矩为25N·m。20)安装其他附件。(二)活塞的选配1.活塞的常见损伤活塞的磨损主要是活塞环槽的磨损、活塞裙部的磨损和活塞销座孔的磨损等。环槽的磨损将引起活塞环与环槽侧隙的增大，密封性降低。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构一般以第一道环槽的磨损最为严重，各环槽由上而下逐渐减轻。其原因是由于燃烧室高压燃气的作用和活塞高速往返运动，使活塞环对环槽的冲击增大。当活塞与气缸的配合间隙过大时，会造成发动机窜油，发动机工作时甚至会出现异响。活塞销座孔的磨损是活塞在工作时受气体压力和往复惯性力的作用，使活塞销座孔产生上下方向的椭圆形磨损。若磨损使活塞销座孔与活塞销的配合松旷，在工作中也会出现异响。活塞的异常损坏主要有活塞裙部刮伤和顶部烧蚀等。活塞顶部的烧蚀是发动机长期超负荷或在爆燃条件下工作导致的。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构

2.活塞的检验方法活塞检验主要是裙部直径、活塞环槽高度和活塞销座孔尺寸的测量。(1)活塞裙部直径的检测可采用两种方法:一种方法是用千分尺测量活塞裙部规定的测量位置。将在此位置测得的数据与气缸磨损最大部位的测量值相减，并用所得差值与配缸间隙值相比较，即可确定该活塞可否使用。另一种是采用测量配缸间隙的方法来确定活塞可否使用:将活塞倒置于相关的气缸中，销座孔平行于曲轴方向，在活塞受侧压力最大的一面，用塞尺(宽13mm，长200mm)垂直插入气缸壁与活塞裙部之间(与活塞一起放入)。以30N的力能拉动(感觉有轻微阻力时)即为合适。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构

(2)活塞环槽的测量安装气环的环槽，用标准气环装入其内，用塞尺测量其侧隙，即可确定其是否符合要求。在测量梯形环槽时，要把活塞装入清洁的气缸中，并使环的一半压在缸套内，一半露在外部，将塞尺插入侧隙测量，如果测得的值大于规定的极限值，则表明环槽磨损过多。油环槽和销座孔的测量可用千分尺直接测量。对于因磨损过多而超过装配间隙极限值的活塞，应更换，选用新活塞。

3.活塞的选配当气缸的磨损超过规定值及活塞发生异常损坏时，必须对气缸进行修复，并且要根据气缸的修理尺寸选配活塞。选配活塞时注意以下几点:上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构(1)选用同一修理尺寸和同一分组尺寸的活塞(2)同一发动机必须选用同一厂牌的活塞(3)在选配的成套活塞中，尺寸差和质量差应符合要求新型汽车的活塞与气缸的配合都采用选配法，在气缸的技术要求确定的前提下，重点是选配相应的活塞。活塞的分组适用于标准直径的活塞，也适用于修理尺寸的活塞。在维修过程中，若活塞与气缸套都换用新件，则必须进行分组;若气缸的磨损较小只需要更换活塞时，则应选用同一级别中活塞直径最大的一组。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构(三)正时皮带的拆卸(以1ZR-FE发动机为例)1)首先拆卸附件，拆卸附件无先后顺序要求。2)拆卸气缸盖罩分总成。①拆下13个螺栓、密封垫圈和气缸盖罩。②从凸轮轴轴承盖上拆下3个衬垫。

3)拆卸气缸盖罩衬垫。4)将1号气缸设置到TDC/压缩。①转动曲轴皮带轮，直到其凹槽与正时链条盖上的正时标记“0”对准。②如图3.54所示，检查并确认凸轮轴正时齿轮和链轮上的各正时标记和位于1号和2号轴承盖上的各正时标记对准。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构如果没有对准，则转动曲轴1圈(360°)，如上所述对准正时标记。5)拆卸曲轴皮带轮。①用SST固定皮带轮就位并松开皮带轮螺栓。②用SST拆下曲轴皮带轮和皮带轮螺栓。6)拆卸1号链条张紧器总成。拆下2个螺母、托架、张紧器和衬垫。7)拆卸正时链条盖分总成。①拆下螺栓和传感器。②拆下4个螺栓和机油滤清器支架。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构③拆下2个O形圈。④拆下19个螺栓。⑤用螺丝刀撬动正时链条盖和气缸盖或气缸体之间的部位，拆下正时链条盖。⑥拆下3个O形圈。⑦拆下3个螺栓和水泵。⑧拆下衬垫。8)拆卸正时链条盖油封。用螺丝刀和锤拆下油封。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构9)拆卸链条张紧器导板。10)拆卸1号链条振动阻尼器。拆下2个螺栓和1号链条振动阻尼器。11)拆卸链条分总成。①用扳手固定住凸轮轴的六角头部分，并逆时针旋转凸轮轴正时齿轮总成，以松开凸轮轴正时齿轮之间的链条。②链条松开时，将链条从凸轮轴正时齿轮总成上松开，并将其放置在凸轮轴正时齿轮总成上。③顺时针转动凸轮轴，使其回到原来位置，并拆下链条。12)拆卸2号链条振动阻尼器。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构拆下2个螺栓和2号链条振动阻尼器。13)拆卸曲轴正时链轮。14)拆卸2号链条分总成。①暂时紧固曲轴皮带轮螺栓。②顺时针转动曲轴90°，以便将机油泵驱动轴链轮的调节孔与机油泵槽对准。③拆下曲轴皮带轮螺栓。④将一个直径为3mm的杆插入机油泵驱动轴链轮的调节孔，以便将齿轮锁定就位，然后拆下螺母。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构15)拆卸进、排气凸轮轴正时齿轮总成。固定凸轮轴的六角头部分的同时，拆下凸缘螺栓，然后拆下凸轮轴正时齿轮总成。16)拆卸凸轮轴轴承盖。①按如图3.55所示顺序，均匀地拧松并拆下10个轴承盖螺栓。②按如图3.56所示顺序，均匀地拧松并拆下15个轴承盖螺栓。③拆下5个轴承盖。17)拆卸凸轮轴。(四)正时皮带的安装(以1ZR-FE发动机为例)上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构1)安装凸轮轴。①清洁凸轮轴轴颈。②在凸轮轴轴颈、凸轮轴壳和轴承盖上涂抹一薄层发动机机油。③将凸轮轴安装到凸轮轴壳上。2)安装凸轮轴轴承盖。①在凸轮轴轴颈、凸轮轴壳和轴承盖上涂抹发动机机油。②确认各凸轮轴轴承盖上的标记和号码，并将其置于正确的位置和方向。③按如图3.57所示顺序，紧固10个螺栓。扭矩:16N·m。上一页下一页返回学习情境三曲柄连杆机构

3)安装进、排气凸轮轴正时齿轮总成。①检查并确认锁销已安装在凸轮轴上。②使直销和键槽部对准，将凸轮轴正时齿轮和凸轮轴放置在一起。③将凸轮轴正时齿轮轻轻推向凸轮轴的同时，旋转凸轮轴正时齿轮。将齿轮销进一步推入键槽中。④测量齿轮和凸轮轴间的间隙。间隙:0.1~0.4mm