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1、模块2曲柄连杆机构,课题一 认识曲柄连杆机构,一、曲柄连杆机构的组成1机体组2活塞连杆组3曲轴飞轮组,二、曲柄连杆机构的工作条件,曲柄连杆机构是在高温、高压、高速和化学腐蚀的条件下工作的。同时，曲柄连杆机构在工作时做变速运动，受力情况相当复杂，气体作用力、往复惯性力、旋转运动的离心力、相对运动件接触表面的摩擦力等都作用在曲柄连杆机构上，使其工作条件十分恶劣。,课题二 机体组的拆装与检修,一、汽缸体与曲轴箱 汽缸体是发动机各个机构和系统的装配基体，并由它来保持发动机各运动件相互之间的准确位置关系。水冷式发动机通常将汽缸体与上曲轴箱铸成一体，简称汽缸体，如图2.3所示。,图2.3 汽缸体与上曲轴箱
2、,汽缸体上半部有若干个为活塞在其中运动导向的圆柱形空腔，称为汽缸。下曲轴箱也称油底壳，如图2.4所示。油底壳主要用于储存机油并密封曲轴箱，同时也可起到机油散热作用。,图2.4 下曲轴箱,1汽缸与汽缸套,汽缸体内引导活塞做往复运动的圆柱形空腔称为汽缸。为了提高耐磨性，所以现代汽车发动机广泛采用在汽缸体内镶入汽缸套，形成汽缸工作表面。汽 缸套有两种结构，即干式和湿式，如图2.5所示。,图2.5 汽缸套,2汽缸体的结构形式,汽缸体有3种结构形式，即平分式、龙门式和隧道式，如图2.6所示。,图2.6 汽缸体的结构形式,3汽缸的排列方式,发动机汽缸排列方式基本上有3种：直列式、V型和对置式，如图2.7所
3、示。,图2.7 汽缸的排列方式,二、汽缸盖,汽缸盖的作用是封闭汽缸上部，并与活塞顶部和汽缸壁一起构成燃烧室。,1汽缸盖的结构形式,汽缸盖有整体式、分块式和单体式。,2汽油机燃烧室,汽油机的燃烧室是由活塞顶部及缸盖上相应的凹部空间组成的。汽油机燃烧室有楔形、半球形、盆形、双球形和浅篷形。各燃烧室的形状和特点如表2.2所示。,3汽缸盖罩,三、汽缸垫,汽缸垫用来保证汽缸体与汽缸盖结合面间的密封，防止漏气、漏水。目前应用较多的有以下几种汽缸垫。,（1）金属石棉汽缸垫。（2）金属骨架石棉垫。（3）金属片式汽缸垫。,操作一 拆装机体组 以桑塔纳2000GSi轿车AJR发动机为例。,1拆卸机体组,（1）发动
4、机从汽车上拆卸后，将其安装在发动机拆装架上。（2）拆除发动机上所有附件，如起动机、发电机、机油滤清器等。（3）拆卸同步带、同步带的分解图如图2.10所示。,图2.10 同步带分解图,（4）拆卸进气歧管。（5）拆下同步带后上防护罩，拧下气门罩盖螺母，依次取下支架、压条、汽缸罩盖、汽缸罩盖衬垫和机油反射罩，如图2.13所示。,图2.13 汽缸盖分解图,（6）拆下同步带后下防护罩的螺栓，拆下同步带后下防护罩。（7）按照图2.14所示，用扭力扳手按110的顺序松开汽缸盖螺栓，将汽缸盖和汽缸垫取下。,图2.14 汽缸盖螺栓拆装顺序,（8）拆除凸轮轴、液压挺柱及气门，其分解图如图2.15所示。,图2.15
5、 凸轮轴、气门、液压挺柱分解图,（9）拆除油底壳。（10）拆除活塞连杆组和曲轴飞轮组。,操作二 检测汽缸体、汽缸盖的平面度,（1）将被测汽缸体或汽缸盖放在检测平台上。（2）用直尺或刀形尺沿对角线、纵轴线和横向贴靠在被测平面上。（3）在直尺或刀形尺与被测平面间的缝隙处插入厚薄规，厚薄规所测数值最大者即为汽缸体上平面或汽缸盖下平面的平面度误差。（4）记录测量结果，填入表2.3中。,操作三 汽缸磨损的检测,1选择测量位置 2汽缸圆度的测量（1）根据汽缸直径的尺寸，选择合适的接杆，装入量缸表的下端，并使伸缩杆有12mm的压缩量。,（2）将量缸表的测杆伸入到汽缸中的相应部位，微微摆动测杆，使测杆与汽缸中
6、心线垂直，量缸表指示的最小读数即为正确的汽缸直径。用量缸表在上部A向测量，旋转表盘使“0”刻度对准大指针，然后将测杆在此截面上旋转90，此时大指针所指刻度与“0”位刻度之差的1/2即为该截面的圆度误差。,3汽缸圆柱度的测量,用量缸表在上部A向测量并找出正确的直径位置，旋转表盘使“0”刻度对准大指针。然后依次测出其他5个数值，取6个数值中最大差值的1/2作为该汽缸的圆柱度误差。,4汽缸磨损尺寸的测量,一般发动机最大磨损尺寸在前后两缸的上部。测量时，用量缸表在上部A向测量并找出正确的汽缸直径位置，旋转表盘使“0”刻度对准大指针，并记住小指针所指位置。,取出量缸表，将测杆放置于外径千分尺的两测头之间
7、，旋转外径千分尺的活动测头，使量缸表的大指针指向“0”，且小指针指向原来的位置（在汽缸中所指示的位置）。此时，外径千分尺的尺寸即为汽缸的磨损尺寸。,操作四 检测汽缸体裂纹,（1）将汽缸盖和汽缸衬垫装在汽缸体上。（2）将水压机出水管接头与汽缸前端水泵入水口处连接好，并封闭所有水道口。（3）将水压入水套，在0.30.4MPa的压力下保持约5min。,如有水珠渗出，则表明该处有裂纹。,课题三 活塞连杆组的拆装与检修,活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆组等机件组成，如图2.19所示。,图2.19 活塞连杆组,一、活塞,1活塞的构造 活塞由顶部、头部、裙部3部分组成，如图2.20所示。,图2.20
8、活塞的基本结构,2活塞的变形特征及预防措施,（1）整个活塞的热膨胀量大于汽缸的热膨胀量，使活塞与汽缸的配合间隙变小。（2）活塞头部的热膨胀量大于裙部，沿活塞轴方向的膨胀量呈上大下小的趋势。（3）活塞裙部沿圆周方向的变形量不均匀，变成近似椭圆形，长轴沿销座孔轴线方向。,活塞在结构上采取了以下措施。（1）活塞制成上小下大的锥形，使活塞在工作时（热态）接近为一个圆柱体。（2）活塞裙部加工成椭圆形，其长轴垂直于活塞销座孔轴线方向，使活塞在工作时（热态）接近为一个圆柱形。,（3）将活塞销座孔外端面向内制成凹陷状，或采用拖板式活塞，使销座两端处有充分的膨胀余地，不会与汽缸壁接触。（4）为限制活塞裙部的受热
9、膨胀，有些铝合金活塞在活塞销座孔处嵌入线膨胀系数仅为铝合金1/10的“恒范钢片”或“筒形钢片”，以限制活塞的受热膨胀。,二、活塞环,活塞环有气环和油环两种。,1活塞环的构造,气环为一带有切口的弹性片状圆环，在自由状态下，气环的外径略大于汽缸的直径，当环装入汽缸后，产生弹力使环压紧在汽缸壁上，其切口具有一定的间隙，如图2.24（a）所示。油环有两种结构形式，即整体式和组合式。,图2.24 活塞环的结构,2活塞环的间隙端隙,1又称为开口间隙，是活塞环在冷态下装入汽缸后，该环在上止点时环的两端头的间隙。侧隙2又称为边隙，是指活塞环装入活塞后，其侧面与活塞环槽之间的间隙。背隙3是活塞及活塞环装入汽缸后
10、，活塞环内圆柱面与活塞环槽底部间的间隙。,3气环的密封原理,图2.26 气环的密封原理,4油环的刮油作用,图2.27 油环的刮油作用,三、活塞销,活塞销的作用是连接活塞和连杆小头，将活塞承受的气体作用力传给连杆。,1活塞销的构造,活塞销一般做成空心圆柱以减轻质量。,2活塞销的连接方式,活塞销的连接方式有两种，即全浮式和半浮式，如图2.29所示。,图2.29 活塞销的连接方式,四、连杆组,1连杆 连杆由小头、杆身和大头3部分组成。,2连杆螺栓3连杆轴承 连杆轴承也称连杆轴瓦（俗称小瓦），装在连杆大头内，保护连杆轴颈和连杆大头孔。,操作一 拆装活塞连杆组,1从发动机上拆下活塞连杆组（1）将安装在拆
11、装架上的发动机侧置，拆下离合器罩。（2）拧下油底壳上的所有螺栓，拆下油底壳及衬垫。,（3）拆除机油挡油板、曲轴前端油封支架、机油泵链条张紧器、机油泵及传动链条。（4）摇转曲轴，将要拆卸的汽缸活塞转到处于下止点位置，同时检查活塞顶、连杆大头处有无装配记号，若无装配记号，应先按次序在活塞顶、连杆大头用钢字号码铳上记号。,（5）用扭力板手拆下连杆螺栓，取下连杆端盖和轴承，按顺序放好，以免搞错。（6）用手将连杆向上推，使连杆大头与曲轴连杆轴颈分离，然后用手锤柄将活塞连杆组推出汽缸。（7）取出活塞连杆组后，应将连杆盖和轴承、螺栓按原样装固。注意不要装错，并按缸号顺序整齐地放好。,2分解活塞连杆组,（1）
12、用活塞环拆装钳依次将气环、油环从活塞上拆下，如图2.33所示。（2）将活塞销卡簧用尖嘴钳取下，如图2.34所示，使用专用工具将活塞销拆下，如图2.35所示。,图2.33 活塞环的拆卸,图2.34 活塞销卡簧的拆卸,图2.35 活塞销的拆卸,（3）分解后依次按缸号分组放好，仔细观察活塞连杆组各零件间的相互装配位置。,3装配活塞连杆组,（1）将活塞放在水中加热至60后取出，擦拭干净。（2）安装活塞销。（3）安装活塞销两侧的卡簧，如图2.37所示。（4）安装活塞环。（5）安装活塞连杆组。,图2.37 安装活塞销卡簧,操作二 检修活塞,1活塞的选配（1）各缸应选用同一修理尺寸和同一分组尺寸的活塞。（2
13、）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。（4）活塞与汽缸的配缸间隙应符合规定。,2检测活塞的裙部尺寸,活塞裙部直径的测量方法如图2.39所示。,图2.39 活塞裙部尺寸的测量,3检测配缸间隙,活塞与汽缸壁之间的间隙称为配缸间隙，检测时可用量缸表测量汽缸的直径，用外径千分尺测量活塞的直径，两者之差即为配缸间隙。,图2.40 配缸间隙的检测,操作三 检修活塞环,1活塞环的选配 必须与汽缸、活塞选用同一修理级别的活塞环。,2检测活塞环的“三隙”,活塞环“三隙”的检测如表2.5所示。,3检测活塞环弹力,（1）把活塞环放在弹力检验仪上，使环的开口处于水平
14、位置。（2）移动检验仪上的量块，把活塞的开口间隙压缩到标准值，观察秤杆上的质量，其值应符合规定的要求。,4检测活塞环漏光度,（1）将活塞环平正地放入汽缸内，用活塞顶部把它推平。（2）在汽缸下部放置一发亮的灯泡，在活塞环上放一直径略小于汽缸内径，能盖住活塞环内圆的盖板。（3）从汽缸上部观察活塞环外圆与汽缸壁之间是否漏光。,操作四 检修连杆,1连杆变形的检测（1）将连杆大头的轴承盖装好（不装轴承），按规定力矩把螺栓拧紧，检查连杆大头孔的圆度和圆柱度应符合要求，然后装上已修配好的活塞销。,（2）把连杆大头装在检验仪的支撑轴上，拧紧调整螺钉使定心块向外扩张，把连杆固定在检验仪上。（3）将V型检验块两端
15、的V型定位面靠在活塞销上，观察V型三点规的3个接触点与检验平板的接触情况，即可检查出连杆的变形方向和变形量。检测结果如表2.6所示。,2连杆变形的校正,（1）连杆扭曲的校正。将连杆盖装好，将连杆夹在虎钳上，用扭曲校正器（见图2.49）、长柄扳钳或管子钳进行校正。,图2.49 连杆扭曲的校正,（2）连杆弯曲的校正。,如图2.50所示，将弯曲的连杆置于压具上，弯曲部位朝上。施加压力，使连杆向已弯的反方向发生变形，并使变形量达到已弯曲部位变形量的数倍以上，停止一段时间，等金属组织稳定后再去掉负荷。重新复查校正情况，确定是否需要再校正。,图2.50 连杆弯曲的校正,课题四 曲轴飞轮组的拆装与检修,一、
16、曲轴 曲轴的作用是把活塞连杆组传来的气体压力转变为转矩并对外输出，同时，还驱动发动机的配气机构和其他辅助装置（如发电机、水泵、转向油泵等）。,1曲轴的构造,曲轴有整体式和组合式两种，图2.52所示为整体式曲轴的基本结构，包括前端轴、主轴颈、连杆轴颈、曲柄、平衡重、后端凸缘等。,图2.52 整体式曲轴的结构,（1）前端轴。前端轴指曲轴第1道主轴颈之前的部分。（2）主轴颈。主轴颈是曲轴的支撑部分。,（3）连杆轴颈。连杆轴颈也叫做曲柄销，是曲轴和连杆相连的部分。（4）曲柄。曲柄是连接曲轴主轴颈和连杆轴颈的部分。,（5）平衡重。平衡重用来平衡连杆大头、连杆轴颈、曲柄等产生的离心力及其力矩。（6）后端凸
17、缘。曲轴后端凸缘是最后一道主轴颈之后的部分。,2曲轴的轴向定位,曲轴的轴向窜动将破坏曲柄连杆机构各零件的正确相对位置，因此曲轴必须有轴向定位措施。而在曲轴受热膨胀时，又应允许它能自由伸长，故曲轴上只能有一处设置轴向定位装置，曲轴的轴向定位是通过止推装置实现的。,3曲拐布置与发动机工作顺序,一个连杆轴颈和它两端的曲柄及相邻两个主轴颈构成一个曲拐，如图2.56所示。,图2.56 直列四缸发动机曲拐布置,（1）直列四缸四冲程发动机曲拐布置和工作顺序。,工作顺序有1-3-4-2和1-2-4-3两种。,（2）直列六缸四冲程发动机曲拐布置和工作顺序。,各发动机工作顺序为1-5-3-6-2-4和1-4-2-
18、6-3-5，以第1种应用较为普遍。,图2.57 直列六缸发动机曲拐布置,二、曲轴主轴承,曲轴主轴承（俗称大瓦）装于主轴承座孔中，将曲轴支撑在发动机的机体上。主轴承的结构与连杆轴承相同,三、曲轴扭转减振器,常用的扭转减振器有橡胶式、摩擦式、粘液（硅油）式等。,四、飞轮,飞轮的作用是通过储存和释放能量来提高发动机运转的均匀性，改善发动机克服短时的超载能力，同时又将发动机的动力传递给离合器。,飞轮是一个用铸铁制成的圆盘，用螺栓固定于曲轴的后端凸缘上。飞轮外缘一边镶有起动齿圈，以便发动机起动时与起动机齿轮啮合，带动曲轴旋转。,操作一 拆装曲轴飞轮组,1拆卸曲轴飞轮组（1）倒置发动机。（2）拆卸曲轴前端
19、。（3）拆卸曲轴后端。（4）拆卸曲轴。,2安装曲轴飞轮组,（1）将清洗干净的汽缸体倒置在工作台上，并用压缩空气吹净。（2）将曲轴主轴承按编号装入轴承座中，注意将有油槽的一片轴瓦装到主轴承座孔中，在轴瓦表面涂上少许机油。,（3）将曲轴放入汽缸体轴承座孔中。（4）将轴承盖按编号装到汽缸体上。（5）止推片安装后，应检查曲轴轴向间隙。（6）正确安装曲轴油封。（7）安装飞轮。,操作二 检修曲轴,1曲轴轴颈磨损的检测（1）用外径千分尺测量轴颈直径（2）计算圆度误差和圆柱度误差，计算方法与汽缸相同。（3）对照维修手册的标准判断测量结果，如超出磨损极限，应对轴颈进行修磨。,2曲轴弯曲变形的检测,（1）将曲轴两
20、端主轴颈分别放置在检验平板的V型块上，将百分表触头垂直抵在中间主轴颈上。（2）慢慢转动曲轴一圈，百分表指针所指示的最大读数与最小读数之差，即为中间主轴颈的径向圆跳动误差值。（3）对照维修手册的标准判断测量结果，如超出标准，应进行冷压校正。,3曲轴裂纹的检测,磁力探伤的原理是：当磁力线通过被检验时，零件被磁化。如果零件表面有裂纹，在裂纹部位的磁力线就会因裂纹不导磁而被中断，使磁力线偏散而形成磁极。,此时，在零件表面撒上磁性铁粉，铁粉便被磁化而吸附在裂纹处，从而显现出裂纹的部位和大小。浸油敲击法是将曲轴置于煤油中浸一会，取出后擦净表面煤油并撒上白粉，然后分段用小锤轻轻敲击，如有明显的油迹出现，即该
21、处有裂纹。曲轴出现裂纹，一般应更换曲轴。,4曲轴径向间隙的检查与调整,（1）清洁曲轴主轴颈、连杆轴颈、轴瓦和轴承盖。（2）将塑料间隙塞尺放置在曲轴轴颈上（不要将油孔盖住），如图2.69所示，盖上轴承盖并按规定扭力拧紧螺栓，注意不要转动曲轴。,图2.69 曲轴径向间隙的检查,（3）取下轴承盖和塑料间隙塞尺，用被压扁的塑料间隙塞尺和间隙条宽度相对照，查得间隙规宽度对应的间隙值即为曲轴的径向间隙。（4）对照维修手册的标准判断测量结果。,5曲轴轴向间隙的检查与调整,（1）将曲轴装入缸体轴承座，将百分表触头顶在曲轴平衡重上。（2）用撬棒前后撬动曲轴，观察表针摆动数值，指针的最大摆差即为曲轴轴向间隙，如图
22、2.70所示。（3）对照维修手册的标准判断测量结果。,图2.70 用百分表检查曲轴轴向间隙,操作三 选配曲轴主轴承,（1）弹性合适。（2）瓦背光滑，定位凸榫良好。（3）轴承合金表面应无裂纹和砂眼。（4）轴承装入轴承座和轴承盖内与座孔紧密配合，其两端边缘必须高出轴承座平面0.030.06mm，以保证提高散热效果。,操作四 检修飞轮,（1）齿圈松动，牙齿两面磨损或多个牙齿损坏，应换齿圈。（2）齿圈牙齿单面磨损，可将齿圈翻面继续使用。在重镶齿圈时，应加热齿圈到300350，然后再镶到飞轮上。,（3）飞轮工作面磨损成波浪形或沟槽，在深度超过0.5mm时，应在平面磨床上进行磨削加工。（4）飞轮装在曲轴上，其工作面在半径为150mm的摆差不得大于0.15mm，超过时允许在曲轴后端凸缘与飞轮之间加垫片调整。,
