曲柄连杆机构PPT教学课件

1、第二章 曲柄连杆机构,1,超链接,2,一、功用： 将燃料燃烧时产生的热能转变为活塞往复运动的机械能，再转变为曲轴旋转运动而对外输出动力 包括：机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组。,3,多缸发动机的曲柄连杆机构演示,4,机体组 机体是构成发动机的骨架，是发动机各机构和各系统的安装基础，其内、外安装着发动机的所有主要零件和附件，承受各种载荷。因此，机体必须要有足够的强度和刚度。机体组由气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖、气缸垫组成。,曲轴箱,气缸体,气缸垫,气缸盖,气缸,油道和水道,油底壳,5,6,7,8,活塞连杆组： 由活塞、活塞环、活塞销和连杆-运动件,气环,油环,活塞销,活塞,连杆,连杆螺栓

2、,连杆轴瓦,连杆盖,9,10,曲轴飞轮组：曲轴、飞轮、减振器,起动爪,正时齿轮,主轴瓦,皮带轮,扭转减振器,飞轮,飞轮螺栓,曲轴,11,课题一 机体组 机体是构成发动机的骨架，是发动机各机构和各系统的安装基础。机体组由气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖、气缸垫组成。,曲轴箱,气缸体,气缸垫,气缸盖,气缸,油道和水道,油底壳,气缸盖罩,12,13,14,一、气缸体 1、结构 气缸体一般用灰铸铁铸成，气缸体的上部用于安装气缸盖，气缸体的下部用于安装油底壳。气缸体上部有若干个为活塞往复直线运动导向的圆柱形空腔称为气缸，下半部为支承曲轴的曲轴箱（上曲轴箱），其内腔为曲轴运动的空间。水冷发动机的气缸

3、体和上曲轴箱常 铸成一体，称为气缸体 曲轴箱，也可称为气缸 体。在气缸体内部铸有许 多加强筋，冷却水套和润 滑油道等。前后两个平面 安装正时齿轮盖和飞轮壳。,15,2、气缸体的分类 1）根据气缸的排列方式分 （1）直列式：多用于六缸以下的发动机。 （2）V型式：缩短了发动机的长度和高度，多用于六缸以上大功率发动机。 （3）对置式：是V型的特殊形式。,高度小，总体布置方便，有利于风冷。适用于摩托车及发动机中置的大客车,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，一般用于6缸以上的大功率发动机。,结构简单、加工容易，但发动机长度和高度较大，多用于六缸以下发动机。,1

4、6,17,对置式,V形式,直列式,18,19,V6发动机透视图,20,气缸体上曲轴的主轴承孔为整体式。,2）按气缸体与油底壳安装平面位置不同分为（曲轴箱的结构）,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。,21,3）根据冷却方式不同分（帮助发动机散热）,(1)、水冷 (2)、风冷,水套：水冷发动机缸体和缸盖内的冷却水通道,散热片：风冷发动机缸体和缸盖外部的散热装置,22,水冷和风冷,23,3、气缸套,(1)、整体式气缸体：气缸直接镗在气缸体上。 (2)、镶嵌式气缸体：气缸套镶嵌到气缸体内的气缸。,气缸内表面因高温、高压的燃气作用和活塞的高速运动而极易磨损。所以

5、气缸壁必须耐高温、耐磨损、耐腐蚀并具备较高的耐疲劳强度。气缸体的其他部分的耐磨性要求不高，近年来广泛采用镶入气缸体内的气缸套，形成气缸工作表面。气缸套可用耐磨性较好的合金铸铁或合金钢制造，而气缸体则用价格较低的普通铸铁或铝合金等材料制造。这样，既延长了使用寿命，又节省了材料。,24,25,气缸套,26,27,（3）气缸套分为干式缸套和湿式缸套,28,29,30,湿式缸套定位： 1）径向定位：气缸套的外表面有两个保证径向定位的凸出圆环A和B，分别称上支撑定位带和下支撑密封带。 2）轴向定位：利用缸套上部凸缘C与缸体相应的台阶。为了密封气体和冷却水，有的缸套凸缘C下面还装有纯铜垫片。,0.050.

6、15mm,A,B,C,31,气缸套的上支撑定位带直径略大，与气缸套座孔配合较紧密。下支撑密封带与座孔配合较松，通常装有13个耐热耐油的橡胶密封圈。常见的密封结构形式有涨封式和压封式两种。,32,气缸套装入座孔后，通常缸套顶面高出缸体上平面0.05mm0.15mm，这样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，防止气缸内的高压气体泄漏。,33,二、气缸盖与燃烧室 1、气缸盖,1）功用：封闭气缸的上部，并与活塞顶部、气缸壁共同构成燃烧室。 2）工作条件：由于接触温度很高的燃气，所以承受的热负荷很大。 3）材料：灰铸铁或合金铸铁，铝合金（小型汽油机也有采用铝合金气缸盖的，如桑塔

7、纳JV型发动机采用铝合金整体式气缸盖）,34,气缸垫,气缸盖,气缸盖罩,衬垫,安装火花塞,4）结构 气缸盖上有冷却水套、燃烧室、进排气通道、气门导管孔和进排气门座、火花塞座孔（汽油机）或喷油器座孔(柴油机)。（凸轮轴顶置式-凸轮轴轴承支座）,35,捷达轿车气缸盖总成,36,5）分类： 整体式(直径小于105mm)：汽油机因缸径较小、缸盖负荷较轻，一般采用整体式气缸盖(CA6102)； 分开式(直径大于105mm)：功率较大、缸径较大的柴油机多采用 分开式气缸盖，即一缸（用于大缸径机和风冷机）、二缸或三缸一盖。,多缸一盖安装时：由中央对称向四周扩展拧紧螺栓分23次 。拆卸按相反顺序。 铝合金缸盖

8、冷机拧紧即可； 铸铁缸盖冷机拧紧后热机还需拧紧一次。（钢螺栓）,37,2、汽油机燃烧室 由活塞顶部、气缸壁及缸盖上相应的凹部空间组成。 燃烧室的形状对发动机的工作影响很大，由于汽油机和柴油机的燃烧方式不同，其气缸盖上组成燃烧室的结构差别较大。汽油机的燃烧室主要在气缸盖上，而柴油机的燃烧室主要在活塞顶部的凹坑。,这里只介绍汽油机的燃烧室，柴油机的燃烧室放在柴油供给系里介绍。,燃烧室应符合两点基本要求：一是结构紧凑，冷却面积小，以减少热量损失并缩短火焰行程；二是使混合气在压缩行程中形成良好的涡流运动，以提高混合气燃烧速度，保证混合气得到及时充分的燃烧。,38,汽油机常用燃烧室类型,39,40,楔形

9、,盆形,41,半球形,双球形,42,其它形式的燃烧室,43,44,45,46,47,三、气缸垫 1、作用：安装在气缸盖和气缸体之间的衬垫，简称气缸垫，其作用是保证气缸体与气缸盖间的密封，防止漏水、漏气、漏油。 2、要求： 1）在高温、高压燃气作用下具有足够的强度，不宜损坏。 2）耐热和耐腐蚀，即在高温、高压燃气下或有压力的机油和冷却液的作用下不烧损、不变质。 3）具有一定弹性，能补偿接合面的表面粗糙度、不平度以及发动机工作时反复出现的变形，以保证密封。 4）拆装方便，能重复使用，寿命长。,48,3、材料： 目前应用较多的是金属石棉垫：石棉中间夹有金属丝或金属屑，以加强导热。外包铜皮和铁皮，且在

10、缸口、水孔、油道口周围用金属镶边予以加强。这种衬垫压紧厚度为1.2-2.0mm。但厚度和质量分布不均。 4、 安装时注意： 1）金属石棉垫：缸口金属卷边一面应朝向易修整接触面或硬平面。因卷边一面会对与其接触的平面造成压痕变形。,49,如气缸体和气缸盖都为铸铁时，卷边的一面应朝向气缸盖（易修整接触面）； 气缸盖为铝合金，气缸体为铸铁时，卷边的一面应朝向气缸体（硬平面）。 有的汽缸垫上有“TOP”和箭头表示安装方向，此面正对着气缸盖。,有的车上的气缸垫为纯金属垫，它由单层或多层金属片（铜、铝或低碳钢）制成，用于某些强化发动机。,2）油水孔对齐； 3）铝合金缸盖，光滑面对缸盖，冷态拧紧螺栓。 铸铁缸

11、盖，光滑面对缸体，热态拧紧螺栓。 4）桑塔纳发动机 ：“OPEN TOP”面朝上。 5）螺栓拧紧：从中间向四周对称顺序分2-3次进行，直至规定力矩。,50,四、油底壳(下曲轴箱) 曲轴箱：气缸体下部用来安装曲轴的部分。 上曲轴箱:与气缸体铸成一体 下曲轴箱:贮存润滑油（油底壳） 1、功用：贮存机油并封闭曲轴箱。 2、构造： (1)一般用薄钢板冲压而成。 (2)内部设有稳油挡板，以防止汽车颠动时油面波动过大 (3)油底壳最低处还装有放油螺塞，通常放油螺塞上装有永久磁铁，以吸附润滑油中的金属屑，减少发动机的磨损 (4) 曲轴箱与油底壳之间有密封衬垫防止润滑油泄漏。,51,五、气缸盖罩： 起封闭和防

12、尘作用。 由薄钢板冲压而成，上设机油加注口和曲轴箱通风口,52,六、发动机的支承： 1、三点支承：可布置成前一后二（CA6102、EA6100Q-1）或前二后一（BJ492QA）。 2、四点支承：前后各有两个支承点。NJ系列,53,汽缸体与汽缸盖的 检修,54,气缸体水套裂纹的检验 检验气缸体和的裂纹，通常采用水压试验方法进行。检验时，用专用的盖板将水道口密封。把水压机水管接在气缸体的进水口，然后将水压入水套，要求在294392kPa的压力下保持5min，不应有渗透现象。如果没有水压试验设备，也可以将汽油或煤油注入气缸体和气缸盖水套内，经半小时以后，检视有无渗透现象。,55,缸体裂纹检查水压试

13、验,56,气缸体上平面不平度的检查 用直尺和厚薄规检查气缸体上平面的不平度，如果平面误差超过规定时，应进行修磨。气缸体上平面翘曲应小于0.05mm，使用限度为0.20mm。,57,气缸磨损的测量 气缸磨损的规律：气缸表面在活塞环的行程内形成不均匀的磨损，沿高度磨成上大下小的锥形，磨损最大部位是当活塞在上止点位置时，第一道环相对应的缸壁处，活塞环不接触的上口，几乎没有磨损，而形成台阶。 气缸沿圆周方向的磨损也不均匀，形成不规则的椭圆形，其磨损量相差35倍，最大磨损区在气缸沿高度磨损最大的截面上。各缸的磨损随车型、结构及使用条件的不同而不同，但一般的倾向是，最大径向磨损区往往接近于进气门对面。,5

14、8,气缸磨损测量需使用与该气缸直径相应规格的外径千分尺和内径百分表。 在同一横向截面内，在平行于曲轴轴线方向和垂直于曲轴轴线方向的两个方位进行测量，测得直径差的一半即为该截面的圆度误差。在活塞行程内取上、中、下三处气缸的各个方向测量找出该缸磨损的最大处。气缸磨损最大直径与活塞在下止点时活塞环运动区域以内，即距气缸下部最小内径的差值的一半，就是该气缸的圆柱度误差。,59,气缸磨损测量,60,气缸的搪磨修理 气缸磨损超过磨损极限后，应按修理尺寸进行镗缸，同时选配与气缸同级别的加大活塞和活塞环，以恢复正确的几何形状和正常的配合间隙。 如果发现任何一个气缸需要镗削，则其他各缸也必须同时镗削。,61,汽

15、油机气缸盖的检修：小轿车气缸盖的材料通常为铸造铝合金，其结构紧凑，长度短，缺点是受力不均匀，易变形。 气缸盖常见的故障是裂纹与变形。裂纹多发生在进气门座与排气门座之间，气门座配盈量过大或镶装工艺不当往往引起断裂，断裂后应更换气缸盖。气缸盖变形会影响气缸盖的密封性，应进行修磨。,62,检查气缸盖有无裂纹，用染色渗透法，如图2.13所示。检查燃烧室、进气口、排气口、气缸盖表面和气缸盖顶部有无裂纹，如有裂纹，应更换气缸盖。 气缸盖不平度应在6个不同方向用精密直尺和厚薄规进行检测，气缸盖下平面最大翘曲为0.05mm或更小，使用限度为0.20mm。 如果检查结果不符合上述要求，则应更换气缸盖或用平磨床磨

16、平气缸盖，但应注意磨削量不可过大。奥迪轿车气缸盖最低厚度为132.75mm。,63,奥迪轿车气缸盖的安装, 安装气缸盖时，必须更换缸盖密封件、衬垫、自锁螺母。 必须将转到第1缸止点位置。将气缸垫安放定位。 气缸盖螺栓的拧紧顺序如下图。第1次为40Nm；第2次为60Nm；第3次为1/2圈（180）。,64,气缸体水套裂纹的检验 检验气缸体和的裂纹，通常采用水压试验方法进行。检验时，用专用的盖板将水道口密封。把水压机水管接在气缸体的进水口，然后将水压入水套，要求在294392kPa的压力下保持5min，不应有渗透现象。如果没有水压试验设备，也可以将汽油或煤油注入气缸体和气缸盖水套内，经半小时以后，

17、检视有无渗透现象。,65,缸体裂纹检查水压试验,66,气缸体上平面不平度的检查 用直尺和厚薄规检查气缸体上平面的不平度，如果平面误差超过规定时，应进行修磨。气缸体上平面翘曲应小于0.05mm，使用限度为0.20mm。,67,气缸磨损的测量 气缸磨损的规律：气缸表面在活塞环的行程内形成不均匀的磨损，沿高度磨成上大下小的锥形，磨损最大部位是当活塞在上止点位置时，第一道环相对应的缸壁处，活塞环不接触的上口，几乎没有磨损，而形成台阶。 气缸沿圆周方向的磨损也不均匀，形成不规则的椭圆形，其磨损量相差35倍，最大磨损区在气缸沿高度磨损最大的截面上。各缸的磨损随车型、结构及使用条件的不同而不同，但一般的倾向

18、是，最大径向磨损区往往接近于进气门对面。,68,气缸磨损测量需使用与该气缸直径相应规格的外径千分尺和内径百分表。 在同一横向截面内，在平行于曲轴轴线方向和垂直于曲轴轴线方向的两个方位进行测量，测得直径差的一半即为该截面的圆度误差。在活塞行程内取上、中、下三处气缸的各个方向测量找出该缸磨损的最大处。气缸磨损最大直径与活塞在下止点时活塞环运动区域以内，即距气缸下部最小内径的差值的一半，就是该气缸的圆柱度误差。,69,气缸磨损测量,70,气缸的搪磨修理 气缸磨损超过磨损极限后，应按修理尺寸进行镗缸，同时选配与气缸同级别的加大活塞和活塞环，以恢复正确的几何形状和正常的配合间隙。 如果发现任何一个气缸需

19、要镗削，则其他各缸也必须同时镗削。,71,汽油机气缸盖的检修：小轿车气缸盖的材料通常为铸造铝合金，其结构紧凑，长度短，缺点是受力不均匀，易变形。 气缸盖常见的故障是裂纹与变形。裂纹多发生在进气门座与排气门座之间，气门座配盈量过大或镶装工艺不当往往引起断裂，断裂后应更换气缸盖。气缸盖变形会影响气缸盖的密封性，应进行修磨。,72,检查气缸盖有无裂纹，用染色渗透法，如图2.13所示。检查燃烧室、进气口、排气口、气缸盖表面和气缸盖顶部有无裂纹，如有裂纹，应更换气缸盖。 气缸盖不平度应在6个不同方向用精密直尺和厚薄规进行检测，气缸盖下平面最大翘曲为0.05mm或更小，使用限度为0.20mm。 如果检查结

20、果不符合上述要求，则应更换气缸盖或用平磨床磨平气缸盖，但应注意磨削量不可过大。奥迪轿车气缸盖最低厚度为132.75mm。,73,奥迪轿车气缸盖的安装, 安装气缸盖时，必须更换缸盖密封件、衬垫、自锁螺母。 必须将转到第1缸止点位置。将气缸垫安放定位。 气缸盖螺栓的拧紧顺序如下图。第1次为40Nm；第2次为60Nm；第3次为1/2圈（180）。,74,75,课题二 活塞连杆组： 由活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆盖、连杆螺栓等机件组成-运动件,气环,油环,活塞销,活塞,连杆,连杆螺栓,连杆轴瓦,连杆盖,超链接,76,77,78,79,一、活塞 1、功用： (1)与气缸盖、气缸壁等共同组成燃烧室；

21、(2)承力传力：承受气缸中的气体压力，并将此力通过活塞销传给连杆，以推动曲轴旋转。 2、工作环境： 高温、散热条件差；顶部工作温度高达600-700K，且分布不均匀；高速，承受很大的惯性力。活塞顶部承受最高可达3-6MPa（汽油机）的压力。最大值69MPa,增压可达 1315MPa。润滑条件差（飞溅润滑）,80,现代汽车发动机不论是汽油机还是柴油机广泛采用高强度铝合金活塞。铝合金：质量小 （约为铸铁活塞的50%70%）；导热性好（约为铸铁的三倍）；热膨胀系数大。 只在极少数低速柴油发动机上采用铸铁或耐热钢活塞。,81,4）构造：活塞可分为：,销座,裙部：指从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，为

22、活塞运动导向和承受侧压力。销座孔处制有加强筋。,顶部：构成燃烧室，承受气体压力。,头部:指活塞顶至油环槽下端面之间的部分，用于安装活塞环，制作较厚。,82,销座,头部,裙部,顶部,83,(1)、顶部：是燃烧室的组成部分，用来承受气体压力。,活塞顶部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。常见的顶部形状可分为三大类，平顶活塞、凸顶活塞和凹顶活塞。,84,组合顶,85,活塞顶的分类,结构简单、制造容易、受热面积小、且有利于缸内混合气流动和燃烧过程中的火焰传播，多用在汽油机上。,凸起呈球状、顶部强度高，起导向作用、有利于改善换气过程，提高

23、压缩比。多用在二冲程汽油机上,能改善混合气的流动性能，改善燃烧过程，并有利于增大气门升程，防止活塞顶碰气门，提高压缩比（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)。 奥迪100JW型发动机和桑塔纳JV型发动机采用,有些活塞顶部与气门对应的位置上设有防碰凹坑，活塞缸位序号、加大尺寸、安装向前标记等一般也在活塞顶部。,86,2）活塞头部,位置：活塞顶至油环槽下端面之间的部分。,(1)、安装活塞环，与活塞环一起实现气缸的密封，防 止可燃混合气漏到曲轴箱内。 (2)、将顶部吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。 (3)、承受气体压力，并传给连杆。,作用：,油环槽,活塞销孔,气环槽,87,

24、活塞头部切有若干道用以安装活塞环的环槽。汽油机一般有2-3道环槽，上面1-2道用以安装气环，下面1道用以安装油环。在油环槽底面有泄油孔或泄油槽，被油环从气缸壁上刮下来的多余机油，经过这些小孔流回油底壳。而柴油机由于压缩比比较高，安装了四个环槽，其中有三个为气环槽，一个为油环槽。 环槽的断面形状与活塞环断面形状一致，一般为矩形或梯形。 第一道环工作温度高，容易出现过热产生积碳和卡死在环槽中。因此，有的活塞(少数)在第一道环槽上部开了一道较窄的隔热槽，降低对第一道环槽的热传递。,88,3）活塞裙部,(1)位置：从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，包括销座孔。 (2)作用：对活塞在气缸内的往复运动起

25、导向作用，以控制活塞头部摆动，并承受侧压力。活塞裙部承受侧压力的两个侧面处于与活塞销轴线相垂直的方向上。 (3)要求：裙部要有一定的长度，保证可靠导向；要有足够的面积，以防活塞对气缸壁单位面积压力过大，破坏润滑油膜，加大磨损。,89,结构特点：5个。,原因： 因销座处金属量多而膨胀量大 侧向力使沿销方向尺寸增大。,特点1：长轴垂直于活塞销方向的椭圆形,销座处凹陷0.5mm1.0mm。这样活塞工作时趋近正圆。,90,特点2：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。,原因： 活塞由上至下温度逐渐降低、膨胀量逐渐减小。,91,注意： 膨胀槽和隔热槽端

26、部必须有止裂孔； 膨胀槽必须斜开。 使纵槽位于作功行程中不承受侧压力的裙部面上，即从发动机前面向后看的右面。,绝热槽,膨胀槽,特点3：裙部开隔（绝）热膨胀槽，其中横槽叫隔（绝）热槽，竖槽叫膨胀槽。(柴油机一般不开),92,恒范钢片式活塞的结构特点就是这样的，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。,特点4：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“恒范钢片”,93,裙部完整的活塞称“全裙式活塞”或“筒式活塞”。,特点5：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

27、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，为曲轴加平衡块准备了空间，活塞与气缸的配合间隙较小，适用于高速发动机。,94,（4）偏置销座 有的汽油机上，活塞销孔中心线是偏离活塞中心线平面的， 向作功行程中受侧压力的一方（图示左侧）偏移了12mm。使活塞从压缩行程到作功行程柔和的从气缸的一边过渡到另一边，以减少换向时对气缸壁的敲击声，且使裙部减小磨损。,超链接,95,96,在活塞顶面做出箭头“箭头” ,安装时箭头应朝向立式发动机的前端。在活塞顶的边缘处做出一个小缺口,装配时活塞顶面的小缺口应与连杆体、连杆盖上的小凸点标记装于同一侧,并

28、朝向发动机前端。当活塞顶为平顶时，裙部有膨胀槽，其膨胀槽一边应在缸套中心线的右边（从曲轴顺时针旋转看）；裙部没有膨胀槽，顶部厚薄一致的平顶活塞安装时没有方向性,活塞安装注意事项：在活塞顶部刻有方向标记，安装时应注意按规定方向安装，绝对不允许装反，否则会影响其使用性能或造成机件的损伤。 常见的标记有以下几种:,97,在活塞顶面做出三角形“”标记。安装时,对立式发动机来说三角形标记应朝向发动机的前端，而对卧式的195型柴油机来说三角形标记则应朝上（朝向喷油器）。在活塞销座的侧面上傍出“向前”或“向后”字样.应按字样要求进行安装。,98,活塞上的标记：IN标记。IN表示进气侧，“EX”标记朝向排气侧

29、。 活塞与气缸之间的装配间隙要求比较严格，一般用选配法来选配各缸的活塞，并打出标记，安装时应对号入座。,99,2-4 活塞的构造与维修,二、活塞的维修 1活塞的清洁 内容：清除积炭。 方法：机械刮除。 注意：不可刮伤环槽。 2活塞破损和烧蚀的检查与修理 检查部位：顶部。 方法：观察。 要求：较轻时允许继续使用，严重时必须更换。,100,2-4 活塞的构造与维修,二、活塞的维修 3活塞环槽磨损的检查与修理 检查内容：活塞环与环槽的侧隙。 方法：用塞尺检查。 要求：超过允许极限时，换环、活塞或都换。,活塞环侧隙检查,101,2-4 活塞的构造与维修,二、活塞的维修 4活塞刮伤的检查与修理 检查部位

30、：活塞裙部。 方法：观察。 要求：严重时更换活塞，并查明原因排除故障。 刮伤部位与原因： （1）裙部两侧同时刮伤，与气缸配合间隙过小。 （2）垂直活塞销方向的一侧刮伤，润滑不良或长期大负荷工作。 （3）两侧销座处刮伤，销与座孔配合过紧。 （4）第一道环槽上部刮伤，与气缸配合间隙过大。 （5）活塞销座一侧的上方刮伤，连杆变形。,102,2-4 活塞的构造与维修,二、活塞的维修 4活塞刮伤的检查与修理 曲轴轴向间隙过大、缸壁润滑不良，发动机过热，均可导致活塞刮伤。 5活塞的拆装注意事项 注意活塞顶部有无缸位标记，如果没有应作缸位标记。 注意活塞顶部有无向前标记。 膨胀槽朝向侧压力小的一侧。 三、活

31、塞的选配 1活塞质量选配 目的：保证发动机的平衡。 要求：同组活塞的质量误差不应超过规定值。,103,2-4 活塞的构造与维修,三、活塞的选配 2活塞与气缸的选配 目的：保证活塞与气缸配合间隙。 方法：测量活塞裙部直径和气缸直径，计算配合间隙。 配合间隙不符合标准时： 更换活塞及活塞环； 修理气缸后换加大尺寸活塞。,活塞裙部直径测量,104,2-4 活塞的构造与维修,三、活塞的选配 2活塞与气缸的选配 按标记选配：部分发动机的气缸和活塞尺寸均按公差分若干级，并在活塞和气缸上刻有标记。,凌志LS400 1UZ-FE发动机按标记选配活塞,105,二、活塞环（又称压缩环） 安装在活塞环槽内，活塞环是

32、具有弹性的开口环，有气环和油环之分 ，自由状态下外径尺寸比气缸内径大，在张力作用下与气缸壁紧密接触。,工作条件：活塞环在高温、高压、高速和润滑极其困难的条件下工作，尤其是第一道环最为困难，长期以来，活塞环一直是发动机上使用寿命最短的零件。 平均寿命： 6万公里,106,材料：合金铸铁或球墨铸铁；目前广泛采用的活塞环材料是合金铸铁(在优质灰铸铁中加入少量铜、铬、钼等合金元素)，第一道环镀铬，其余环一般镀锡或磷化。 注意点： 1、有时表面涂有保护层：改善活塞环的滑动性能、耐磨性能 2、第一道气环(承受压力最大)：表面常镀上多孔性铬，硬度高，能贮存少量的润滑油，改善润滑条件，延长活塞环的使用寿命。,

33、107,切口 0.250.8mm,（一）气环 1、作用： （1）密封：防止气缸内的气体窜入油底壳； （2）传热（导热）：将活塞头部的热量传给气缸壁； （3）辅助刮油、布油。,108,活塞环的间隙 活塞环的装配间隙是为了防止活塞环受热后胀死在环槽内或卡死在气缸内，造成机件损坏。所以在安装活塞环时应留有一定的端隙、侧隙和背隙。 （1） 端隙1：又称开口间隙，是活塞环装入气缸后开口处的间隙。一般为0.25mm0.50mm；第一道气环工作温度高、热膨胀量大，故端隙大于第二、第三道环。,2、结构,端隙（切口） 0.250.50mm,超链接,109,（2） 侧隙2：又称边隙，是环高方向上与环槽之间的间隙。

34、第一道气环因工作温度高，其值一般为0.04mm0.10mm；其它气环一般为0.03mm0.07mm。,（3）背隙3：是活塞装入气缸后，活塞环的背面与环槽底部的间隙。气环的背隙一般为0.5mm1mm；为了便于测量，维修中以环槽的深度与环的宽度之差来表示背隙，此值比理论值小。,超链接,超链接,110,活塞环安装三隙,111,气环开有切口，具有弹性，在自由状态下外径大于气缸直径，它与活塞一起装入气缸后，外表面紧贴在气缸壁上，形成第一密封面（第一密封面：环的外圆与汽缸壁），被封闭的气体不能通过环周与气缸之间，便进入了环与环槽的空隙，一方面把环压到环槽端面形成第二密封面；同时，作用在环背的气体压力又大大

35、加强了第一密封面的密封作用（加强密封）-背隙处 气环密封效果一般与气环数量有关，汽油机一般采用2道气环，柴油机一般多采用3道气环。,3、密封原理：,超链接,112,第一道环的开口应位于做功行程压力较小的右侧，活塞销轴线相交的45处 两道活塞环：两环错开180 三道活塞环：各环错开120 四道活塞环： 一道和二道互错开180 二道和三道互错开90 三道和四道互错开180,将23道气环的切口相互错开形成“迷宫式”封气装置。气环的唯一漏气通道是活塞环的开口端隙。如果几道活塞环的开口相互错开，那么就形成了迷宫式漏气通道。由于侧隙、径向间隙和端隙都很小，气体在通道内的流动阻力很大，致使气体压力迅速下降，

36、最后漏入曲轴箱内的气体就很少了，一般仅为进气量的0.21.0。,113,4、气环的切口形状：,带防转销钉槽形(d)：用于二行程发动机。,气环的切口间隙过大，则漏气严重，使发动机功率减小；间隙过小，活塞环受热膨胀后就可能卡死或折断。 切口形状：,114,气环的断面形状a)矩形环；b)锥形环；c)内切口扭曲环；d)外切口扭曲环；e)梯形环；f)桶形环,5、气环的断面形状 气环的断面形状很多，最常见的有矩形环、扭曲环、锥形环、梯形环和桶形环。,115,（1） 矩形环：结构简单，与缸壁接触面积大，散热好，制造方便，应用最广。但是矩形环会产生泵油作用。 （桑塔纳JV第一道）,气环的泵油示意图,缸体,活塞

37、,116,气环的泵油原理：,产生：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作用。 工作原理：见动画,利弊：一方面对气缸上部的润滑有利，另一方面由于机油窜入燃烧室，会使燃烧室内形成积炭和增加机油消耗，火花塞沾油不跳火，并且还可能在环槽（尤其是第一道气环槽）中形成积炭，使环卡死，失去密封作用，甚至折断活塞环。,117,措施：,采用扭曲环； 采用组合式油环； 油环下设减压腔。,活塞减压腔,118,（2） 锥形环 1）特点：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。 2） 安装注意： 锥角朝下（在环端有向上或TOP等标记）；安装时，不能装反，否则

38、会引起机油上窜 锥形环传热性差，不做第一道环。常装到第二、三道环槽上。 （TJ376、富康TU第二道）,119,(2) 锥形环：断面呈锥形,1）特点： 在环的外圆工作面上加工一个很小的锥面(0.51.5)，减小了环与气缸壁的接触面(线接触) ，提高了表面接触压力，有利于磨合和密封。 活塞下行时，便于刮油；活塞上行时，由于锥面的“油楔”作用，能在油膜上“飘浮”过去，有布油作用，可形成楔形油膜，减小磨损。 2）安装： (不能装反，否则会引起机油上窜) 锥角朝下（在环端有向上或TOP等标记）； 传热性差，常装在第二、三道环槽上。,120,（3） 扭曲环：,将矩形环内圆上方或外圆下方切成台阶或倒角，断

39、面呈不对称形状。 内切环：在环的内圆部分切槽或倒角。 外切环：在环的外圆部分切槽或倒角。,超链接,121,122,123,特点及安装,特点： A、具有锥形环的特点： 线接触，改善磨合和密封。 活塞上行时，扭曲环在残余油膜上浮， 可以减小摩擦，减小磨损。活塞下行 时，则有刮油效果，避免机油烧掉。 B、断面不对称，受力不平衡，活塞环扭曲减小了泵油作用； C、作功行程环不再扭曲，同矩形环，两个密封面达到完全接触，利于散热。 安装： 内切口朝上，外切口朝下。 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（捷达EA827、切诺机2.4、依维柯第一、二道）。 安装：注意断面形状和方向，内切口

40、朝上，外切口朝下，不能装反。,124,（4）桶形环：是近年来兴起的一种新型结构 其特点为 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，对气缸表面的适应性和对活塞偏摆的适应性均较好，有利于密封； 3）环上下运动时，均能形成楔形油膜，使机油容易进入摩擦面，减小磨损（CA488、TJ376、富康TU第一道，爱丽舍轿车TU5JP4发动机把它作为第一道气环。 ）。 广泛应用于强化柴油机的第一道气环。 4）凸圆弧表面加工较困难。,125,(5)梯形环：断面呈梯形,优点： 1）有利于清除积炭，延长使用寿命：当活塞在侧压力作用下左、右换向时，环的侧隙和背隙将不断变化，这样会把沉积在环槽

41、中的积炭挤出去，避免了环被粘在环槽中而折断。 2）加强了密封作用：气体压力的 水平分力强化了背压力。 缺点：上下面精磨，精度要求高， 工艺复杂，加工困难。 应用：梯形环用于热负荷较大的 柴油机的第一道环。,126,127,（二）油环 通常发动机装12道油环，柴油机一般两道。采用两道油环时，下面一道多安置在活塞裙部的下端。 1.作用：,油环起布油和刮油的作用，刮除气缸壁上多余的机油，并在气缸壁上铺涂一层均匀的油膜。这样既可以防止机油窜入气缸燃烧掉，又可以减少活塞、活塞环与气缸壁的磨损和摩擦阻力，此外油环还具有密封作用(辅助作用) 。,超链接,128,2.类型：普通油环(整体式油环)和组合油环,1

42、29,（1）普通油环 为一整体结构，其外圆柱面的中部切有一道凹槽，凹槽底部开有若干个回油用的小孔或窄槽。刮下的机油经小孔流回油底壳。普通油环的材料一般为耐磨合金铸铁。 特点：结构简单，易加工，成本低。,回油孔,130,1-钢片；2-衬簧；3-径向衬簧；4-轴向衬簧；5-活塞,（2） 组合式油环(应用越来越广泛) 由上下刮油钢片和产生径向、轴向弹力的衬簧组成。刮油钢片因结构不同，可分别采用两片、三片或四片。它具有对缸壁接触压力高而均匀、刮油能力强、密封良好、使用寿命长等优点;但其加工费时，成本高。 组合油环的合金钢片采用表面镀铬工艺，以减少磨损。油环的刮片也要交错排列，二道刮片间隔180，三道刮

43、片则要依次相隔120,轴向衬环,径向衬环,刮油片,131,三、活塞销 1、作用：连接活塞和连杆，并将活塞所承受的作用力传给连杆。 2、结构：活塞销在高温下承受很大的周期性冲击载荷，润滑条件差（一般靠飞溅润滑），因而要求有足够的刚度和强度，表面耐磨，质量尽可能小，为此，活塞销通常做成低碳钢或低碳合金钢制成的空心圆柱体，表面淬火、精磨精磨，抛光。,132,3、连接方式,（1）全浮式 定义：在发动机正常工作过程中，活塞销与连杆小头衬套和活塞销座孔之间有适量的配合间隙，活塞销可以在孔内自由转动，三者间可相对运动，减少了磨损并使磨损均匀。 装配： 为了防止全浮式活塞销轴向窜动刮伤气缸壁，在活塞销两端装有

44、档圈，进行轴向定位。由于活塞是铝活塞，而活塞销采用钢材料，铝比钢热膨胀量大。为了保证在高温下正常工作，活塞销与活塞销座孔在冷态时为过渡配合。装配时，先将活塞放入热水或热油(7090 )中加热后，迅速将活塞销装入。这种安装方式应用较广泛。,1-连杆小头衬套 2-活塞销3-连杆 4-卡环,133,(2)半浮式（小轿车上应用较多） 定义：销与销座孔和连杆小头两处，一处固定，一处浮动。（一般固定连杆小头） 装配：“半浮式”安装的特点是活塞中部与连杆小头采用紧固螺栓连接，活塞销只能在两端销座内作自由摆动，而和连杆小头没有相对运动。活塞销不会作轴向窜动，不需要锁片。加热连杆小头后，将销装入，冷态时为过盈配

45、合。,134,全浮式 半浮式,135,四、连杆,1、功用： 将活塞承受的力传给曲轴，并把活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。,2、材料： 连杆一般都采用中碳钢或合金钢锻造而成，少数用球墨铸铁。小型发动机的连杆，用高强度铝合金制造。,136,3、组成： 连杆由连杆体、连杆盖、连杆螺栓和连杆轴瓦等零件组成。,137,4、基本结构：,1-小头； 2-杆身； 3-大头； 4、9-装配记号（朝前） 5- 螺母；6-连杆盖； 7-连杆螺栓； 8-轴瓦； 10-连杆体； 11-衬套； 12-集油孔,138,1)小头：用来安装活塞销，以连接活塞。采用全浮式连接方式的连杆小头孔内装有青铜衬套或铁基粉末冶金衬套，

46、其运动副的润滑方式有两种：一种是连杆小头开有集油槽或集油孔，靠收集曲轴旋转时飞溅的机油来润滑，通常把这种润滑方式称为飞溅润滑；另一种是在连杆杆身内钻有纵 向压力油道，采用压力 润滑。,139,2)杆身：常做成“工”字形断面，以求在满足强度和刚度要求的前提下减小质量。有的连杆在杆身内加工有油道，用来润滑小头衬套或冷却活塞。如果是后者，须在小头顶部加工出喷油孔。,140,3)大头：与曲轴的连杆轴颈相连。大头一般做成分开式，即连杆体大头和连杆盖，两者靠连杆螺栓连接为一体。组合先镗，有配对标记。,141,5、连杆大头的连接形式（切口形式） 连杆大头按剖分面的方向分为平切口（剖分面与连杆中心线垂直）和斜

47、切口（剖分面相对于连杆中心线倾斜3060）两种。 汽油机多采用平切口连杆，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。 只有一部分柴油机和强化程度高的汽油机，由于受力较大，曲轴的连杆轴颈较粗，相应的连杆大头的尺寸增大，连杆大头尺寸往往超过了气缸直径，而在拆装活塞连杆组件时无法使平切口连杆大头通过气缸，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。,142,6、定位方式 平切口连杆大头用连杆螺栓定位 斜切口连杆大头有四种定位方式： 1）连杆螺栓定位 依靠连杆螺栓的光圆柱部分与螺栓孔的配合来定位。其定位精度较差，用于

48、切口连杆。,143,2）止口定位。利用连杆盖与连杆体大头的止口进行 定位，由止口承受横向力。这种方法工艺简单，但连 杆大头外形尺寸大，止口变形后定位不可靠。,144,3）套或销定位 依靠套或销与连杆体（或盖）的孔配合定位。 定位可靠，但工艺要求高，连杆大头尺寸大。,145,4）锯齿形定位 依靠接合面的齿形定位。 优点是锯齿接触面积大，贴合紧密，定位可靠， 结构紧凑，因此在斜切口连杆上应用较多。,146,平切口连杆大头用连杆螺栓定位 斜切口连杆大头有四种定位方式： 锯齿形定位 连杆螺栓定位套或销定位 止口定位,147,7、连杆的安装,(1)、连杆大头孔在连杆体与连杆盖组合之后镗削，不能破坏连杆杆

49、身与盖的配对及装合方向，在二者的同一侧打有配对标记。 (2)、不能装反，也不能乱缸，在杆身上有方向标记，大头侧面有缸号标记。,148,8、V型发动机连杆的布置形式 V型发动机气缸排成两列，两列相对应两缸的连杆装在曲轴的同一个连杆轴颈上，根据安装形式有并列连杆式、主副连杆式和叉形连杆式。,并列式,主副式,叉式,149,1）并列式 优点：连杆相同，可以通用，两列气缸的活塞连杆组运动规律相同。 缺点：两列气缸轴心线沿曲轴轴向错开一段距离，使曲轴长度增加，刚度降低。 2）主副连杆式 优点：减小了发动机的轴向尺寸； 缺点：一列气缸主，一列气缸副。主副连杆不能互换，运动规律和受力不同。 3）叉型连杆式 优

50、点：运动规律相同，发动机短。 缺点：结构复杂，工艺性差，刚度较低，制造困难。,150,9、连杆轴承（俗称小瓦）1.作用：安装在连杆大头孔中，保护连杆轴颈及连杆大头孔。2. 组成：剖分成两半，由钢背和减磨层组成。钢背由1mm3mm的低碳钢制成。钢背的内圆柱面上浇铸0.3mm0.7mm厚的减磨合金层。目前，汽车发动机轴承采用的减磨合金，主要有巴氏合金、铜铅合金和铝基合金。,151,3.减摩层材料 1）白合金（巴氏合金）：减摩性能好，但机械强度低，且耐热性差。常用于负荷不大的汽油机。 2）铜铅合金：机械强度高，承载能力大，耐热性好。但其减摩性能差。多用于高负荷的柴油机。 3）铝基合金：有铝锑镁合金、

51、低锡铝合金和高锡铝合金三种。 铝锑镁合金和低锡铝合金：械性能好，负载能力强，但其减磨性能差。主要用于柴油机。 高锡铝合金：含锡20以上的高锡铝合金轴瓦具有较好的承载能力、抗疲劳强度和减磨性能，广泛应用于柴油机和汽油机。,152,4.连杆轴瓦在自由状态下的曲率半径略大于孔座的半径，且轴瓦的背面应具有较小的表面粗糙度，以保证轴瓦装入座孔后靠自身产生的张紧力紧贴座孔。轴瓦上制有定位凸键，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。,153,154,课题三 曲轴飞轮组 由曲轴、飞轮、减振器以及其他不同作用的零件和附件等组成。,起动

52、爪,正时齿轮,主轴瓦,皮带轮,扭转减振器,飞轮,飞轮螺栓,曲轴,超链接,155,156,一、曲轴,1、功用：把活塞连杆组传来的气体压力转变为曲轴的旋转力矩对外输出，还用来驱动发动机的配气机构及其他各种辅助装置工作。 2、工作条件：受气体压力、惯性力、惯性力矩。承受交变载荷的冲击。因此，为了保证工作可靠，曲轴应具有足够的刚度和强度，各工作表面要耐磨且润滑良好。,157,曲轴包括前端轴、主轴颈、连杆轴颈、曲柄、平衡重、后端轴等，一个连杆轴颈和它两端的曲柄及主轴颈构成一个曲拐（一个连杆轴颈、左右二个曲柄和二个主轴颈组成一个曲拐）,3、结构：,曲轴的曲拐数取决于气缸的数目和排列方式。直列式发动机曲轴的

53、曲拐等于气缸数；V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。,158,4、材料：大多采用优质中碳钢或中碳合金钢，也有的采用球墨铸铁。,5、分类：整体式（常用） 组合式（长用于连杆大头为整体式的小型汽油机和 以滚动轴承作为曲轴主轴承的发动机上）,全支承：每个连杆轴颈两边都有一个主轴颈者，称为全支承 曲轴。曲轴的主轴颈数比气缸数目多一个。强度、刚度好，减轻主轴承的载荷，减小了磨 损；曲轴的加工表面增多， 主轴承数增多，使机体加长。 应用较广泛，柴油机和大部 分汽油机均采用。桑塔纳、 奥迪、宝来等。,6、组成：（1）主轴颈是曲轴的支承部分,159,160,非全支承：主轴颈数等于或少于连杆轴颈数者称为非全

54、支承曲轴。缩短了曲轴的总长度，但主轴承载荷较大。承受载荷较小的汽油机可以采用此种方式,161,（2）连杆轴颈与连杆大头相连，常为空心，以减小质量和离心力，并作为润滑油道。,（3）曲柄曲轴臂，用于连接主轴颈和连杆轴颈,（4）平衡块,曲轴如果局部重量不均，运转时将产生剧烈振动，致使曲轴疲劳折断，因此在曲柄对面必须加上配重以保持平衡。使发动机运转平稳，减小轴承载荷，减轻或消除弯曲变形,中空连杆轴径,曲柄,平衡重,162,平衡重的作用是平衡各机件产生的离心惯性力及其力矩。平衡重的形状多为扇形，有的发动机平衡重与曲柄锻或铸成一体，有的平衡重是单独制成零件，再用螺钉固定在曲柄臂上。,平衡重,曲柄,163,曲轴上有贯穿主轴颈、曲柄和连杆轴颈的油道，以便润滑主轴颈和连杆轴颈。,1-主轴颈；2-曲轴；3-连杆轴颈；4-圆角；5-积污腔；6-油管；7-开口销；8-螺塞；9-油道；10-挡油盘；11-回油螺纹 ；12-飞轮结合盘,164,165,（5）前端轴和后端轴,前端轴：前端轴用来安装正时齿轮、风扇与水泵的皮带轮、扭转减振器及起动爪等,166,正时齿轮,起动爪,甩油盘,止推片,滑动推力轴承,滑动推力轴承,带轮,自紧油封,167,曲轴后端：多数曲轴后端采用凸缘盘结构，用以