第2章-1_曲柄连杆机构构造与维修

1、 2.1 概述 2.1.1 功用与组成v功 用：将汽缸内气体作用在活塞上的力转变为曲轴的旋转力矩，从而输出动力。v组 成：机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组。机体组曲轴箱曲轴箱汽缸体汽缸体汽缸垫汽缸垫汽缸盖汽缸盖汽缸汽缸油底壳油底壳油道和水道油道和水道活塞连杆组曲轴飞轮组v 2.1.2 工作条件及受力情况v工作条件：高温、高压、高速和化学腐蚀。受力情况：气体作用力、运动质量惯性力、摩擦力以及外界阻力等。l作用：各机构和系统的装配基体。 组成 缸体、上曲轴箱、水套、缸套、油道等。l2.2 汽缸体、汽缸盖的构造与检修v 2.2.1 汽缸体和曲轴箱v 1基本结构 v 发动机用水冷却时，汽缸周围和汽缸盖中

2、均有用以充水的空腔，称为水套。 1-汽缸 2-水套 3-汽缸盖 4-燃烧室 5-汽缸垫v 发动机用空气冷却时，在汽缸体和汽缸盖外表面铸有许多散热片，以增加散热面积，保证散热充分。1-汽缸体 2-汽缸盖 3-散热片v 2汽缸与汽缸套v 汽缸是指汽缸体内引导活塞作往复运动的圆柱形空腔。a)干式汽缸套 b)湿式汽缸套l-汽缸套 2-水套 3-汽缸体 4-密封圈v 汽缸套的外表面不直接与冷却水接触的称为干式汽缸套；湿式汽缸套则与冷却水直接接触。v干式壁厚一般为13mm;v湿式壁厚一般为59mm.缸套下部设12个耐油耐热橡胶密封圈。大多数湿式汽缸套装入后，其顶面一般高出汽缸体0.050.15mm。v3汽

3、缸体的结构型式1-汽缸体2-水套3-凸轮轴孔座4-加强筋5-湿缸套6-主轴承座7-主轴承座孔；8-安装油底壳的加工面9-安装主轴承盖的加工面a)一般式汽缸体 b)龙门式汽缸体c)隧道式汽缸体v4汽缸排列方式v5油底壳v功用：贮存机油并封闭曲轴箱。v材料：薄钢板。v结构：后部较深，并设有挡油板，磁性放油塞。v2.2.2汽缸盖和汽缸垫v1汽缸盖v功用：封闭汽缸上部，并与活塞顶部和汽缸壁共同形成燃烧室。1-汽缸盖；2-汽缸垫：3-机油反射罩；4-汽缸盖罩；5-压条；6-气门罩 ；7加油盖v结构：水套、进排气门座、气门导管孔、进排气通道、火花塞座孔（喷油器座孔）等。汽缸垫汽缸垫汽缸盖机油反射罩汽缸垫安

4、装火花塞汽油机常用燃烧室形状v 对汽油机的燃烧室基本要求：v 一是结构尽可能紧凑，面容比要小，充气效率要高，以减小热量损失及缩短火焰行程；v 二是使混合气在压缩终了时具有一定涡流运动，以提高混合气燃烧速度，保证混合气得到及时和充分燃烧；v 三是表面要光滑，不易积炭、排气净化好。v2汽缸垫 v功用：保证燃烧室的密封。v要求：1、具有一定的强度；v 2、耐热、耐压和耐腐蚀；v 3、具有一定的弹性； v 4、拆卸方便，能重复使用。v结构：金属-石棉缸垫，石棉中间夹有金属丝或金属屑，外覆铜皮或钢皮，另有镶边。 2.2.3发动机的支承 一般通过汽缸体和飞轮壳或变速器壳上的支撑支承在车架上。结 构：弹性支

5、承，软管连接。 a)三点支承；b)四点支承 1-前支承；2-后支承；3-橡胶垫圈；4-拉杆2.2.4 汽缸体、汽缸盖的检修v 1汽缸体与汽缸盖的损伤v （1）裂纹 v 原因：曲轴在高速转动时产生振动，在汽缸体的薄弱部位发生裂纹；v 激冷或水垢散热不良，使水道壁产生裂纹；v 在水道冻裂；镶套时，过盈量过大造成局部裂纹；v 装配时螺栓拧紧力矩过大。 v （2）变形v 汽缸盖变形主要是指与汽缸体的接合平面翘曲变形。v原因：螺栓拧紧力矩过大或不均，或不按顺序拧紧以及在高温下拆卸汽缸盖等；v 汽缸体上、下平面在螺纹孔口周围凸起；v 曲轴轴承座孔同轴度偏差增大。v （3）磨损v 汽缸长期使用磨损后，其尺寸

6、和形状将会改变。汽缸磨损程度是决定发动机是否需要大修的主要依据。v 掌握汽缸磨损规律，分析汽缸磨损原因，提高检测和维修质量，并在使用中减轻汽缸磨损，是延长发动机使用寿命的重要措施。汽缸磨损规律 汽缸磨损的原因 v 活塞环换向，此时活塞环的背压最大，使其接触面间的油膜形成更困难；v 因爆发燃烧的压力、温度最高，破坏油膜，腐蚀；进气中的灰尘在此处附着量较多，磨料磨损；v 活塞在此处所承受的侧向力大，容易破坏油膜，加剧此部位的粘着磨损。v 2.汽缸体与汽缸盖的检修v （1）气缸体与气缸盖裂纹的检修v 气缸体裂纹的检查一般采用水压试验法。试验时，应用专用的盖板封住气缸体水道口，用水压机将水压入缸体水道

7、中，要求在0.3MPa0.4MPa的压力下，保持约5min，应没有任何渗漏现象。v 当镶换气缸套(干式)时，要进行一次水压试验。气缸体在焊接修理后，也应进行水压试验。v 气缸体裂纹的修理方法有黏结法、焊接法等几种。v 在修理中，应根据裂纹的大小、裂纹的部位、损伤的程度以及技术能力、设备条件等情况，灵活而适当地选择。v 气缸盖出现裂纹一般应予以更换。v（2）汽缸体与汽缸盖变形的检修平面度要求： 每(5050)mm的范围内均应不大于0.05mm。 全长不大于600mm的汽缸体，其平面度误差不大于0.15mm； 大于600mm的铸铁汽缸体，其平面度误差不大于0.25mm； 大于600mm的铝合金汽缸

8、体，其平面度误差不大于0.35mm。 v 用高度规检查气缸两端的高度，以确定气缸体上、下平面的平行度；v 检查气缸下平面至曲轴主轴承孔的距离，以确定主轴承孔与气缸体下平面的平行度。v 在镗缸时，这些平面是主要的定位基准，直接影响到气缸中心线与主轴承孔中心线的垂直度。v主轴承承孔直径、圆度和圆柱度的检测v同轴度误差，一般不大于015mm。v主轴承承孔同轴度的检测v气缸与主轴承承孔垂直度偏差一般不大于0.03100mm在全长范围内不大于005mm。v气缸轴心线与主轴承承孔轴心线垂直度的检测v气缸与主轴承承孔垂直度偏差一般不大于0.03100mm，在全长范围内不大于0.05mm。1-定心轴；2-前定

9、心套；3-测量杆；4-百分表触头；5-百分表；6-转动手柄；7-气缸定心套；8-测量头；9-后定心套；10-调整螺钉 （3）汽缸磨损的测量v 确定汽缸磨损后的圆度、圆柱度，根据汽缸的磨损程度，确定发动机是否需要进行大修，以及确定修理尺寸。v 测量汽缸磨损通常使用量缸表。 v测量方法测量方法 v 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。v 2) 将外径千分尺校准到被测汽缸的标准尺寸，再将量缸表校准到外径千分尺的尺寸，并使伸缩杆有12mm的压缩行程，旋转表盘使表针对准零位。v 3) 测量第一道活塞环在上止点位置时所对应的汽缸壁。v 4)量缸表下移，测量汽缸中部和下部的磨损。汽缸下

10、部为距离汽缸下边缘10mm20mm左右处。v圆度误差圆度误差 同一横截面上磨损的不均匀性。用同一横截面上不同方向测得的最大与最小直径差值之半作为圆度误差。v圆柱度误差圆柱度误差 沿汽缸轴线的轴向截面上磨损的不均匀性。其数值是被测汽缸表面任意方向所测得的最大与最小直径差值之半。v汽缸圆度公差汽缸圆度公差 汽油机为0.05mm，柴油机为0.065mm。汽缸圆柱度公差：汽油机为0.20mm，柴油机为0.25mm。 （4）汽缸的修理v 1）汽缸的镗削v 通过汽缸镗削加工，恢复汽缸应有的正确圆度、圆柱度和表面粗糙度，并保证各缸中心线与曲轴主轴承座孔中心线在同一平面内并互相垂直。v 缸镗削后的质量要求是：

11、圆柱度公差不超过0.01mm，表面粗糙度Ra不超过1.6m。v 2)汽缸的磨削 v 汽缸磨削的目的是去除镗削刀痕，降低表面粗糙度，提高汽缸表面加工质量，达到汽缸加工的最终尺寸要求。 部分车型发动机活塞与汽缸的配合间隙与活塞测量部位部分车型发动机活塞与汽缸的配合间隙与活塞测量部位 发动机型号缸径（mm） 配合间隙（mm） 测量部位桑塔纳YP1.679.500.03-0.05与活塞销孔中心线成90，活塞裙部下端15mm桑塔纳JV1.8810.03-0.06与活塞销孔中心线成90，活塞裙部下端15mm捷达810.03-0.05距活塞下端15mm富康750.04-0.06距活塞下端15mm切诺基Jee

12、p四缸98.400.023-0.043与活塞销孔中心线成90处夏利TJ376760.03-0.12距活塞裙部下端15mm大发TJ110700.045-0.065距活塞下端15mm标致XN14880.06-0.08与活塞销孔中心线成90，活塞裙部下端15mmBJ492系列920.012-0.024距活塞裙部下端20mm解放CA6102101.560.015-0.035距活塞裙部下端13-15mm东风EQ61021000.05-0.07距活塞裙部下端20mmv3 3汽缸的镶套汽缸的镶套v干式汽缸套的镶配工艺v （1）汽缸套外径的修理尺寸一般分为四级。第一次镶套应选用标准尺寸的汽缸套。若汽缸体上已镶

13、有缸套，镗去旧套后，应选用大一级修理尺寸的汽缸套。 v （2）根据汽缸套的外径尺寸，将汽缸镗至所需用的尺寸，按照基轴制配合留有过盈量。一般无凸缘的汽缸套过盈量为0.07mm0.10mm，有凸缘的汽缸套为0.05mm0.07mm，其凸缘部分与汽缸体上端凸缘槽的配合间隙应不小于0.05mmv （3）将汽缸套外壁涂以机油，放正汽缸套，用压床以20kN50kN的力缓慢压入。v湿式汽缸套的镶换工艺湿式汽缸套的镶换工艺v （1）轻敲汽缸套底部，拆去旧套，并清除汽缸体承孔接合面上的沉积物。v （2）将镗磨好后的汽缸套，在装水封圈的部位涂以密封胶，装妥水封圈并压紧在汽缸体承孔内。v镶换汽缸套后的汽缸体应进行水

14、压试验。4汽缸盖的拆装 v主要应注意下列几点：v （1）汽缸盖螺栓的拧紧力矩。汽缸盖螺栓的拧紧力矩太大或太小都易造成汽缸盖变形、漏气等现象。因此，几乎所有发动机都明确地规定了汽缸盖螺栓的拧紧力矩并要求分几次拧紧至规定值。 车型 拧紧力矩车型 拧紧力矩上海桑塔纳 第一次 40 第二次 60 第三次 75 第四次 转90一汽捷达 第一次 40 第二次 60 第三次 转180富 康 第一次 20 第二次 转240一汽奥迪 第一次40 第二次60 第三次 转180JN1150166重庆长安 5566日产CA20 7483日野EH700 176186五十玲4JA1 8090丰田5R 101115丰田3K

15、系 5365CA1091 98117EQ1090E 166196部分车型气缸盖螺栓拧紧力矩（Nm）v （2）汽缸盖螺栓的拆装顺序。汽缸盖螺栓的拆装一般采用对称法，装配时，由中间向两端逐个对称拧紧，拆卸时，则由两端向中间逐个对称松开。v （3）汽缸盖应在冷态时拆卸，拆装过程中不能碰擦下平面，以免平面损伤。2.3 活塞连杆组 v功用：将活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动；活塞上的力转变为曲轴对外输出的扭矩。v组成：活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆轴承。 v 1.活塞v作用：构成燃烧室；承受气体压力，并传递。v材料：铝合金。质量小，导热性好。热膨胀系数较大，温度升高后，强度和硬度下降很快。v 2.3

16、.1 活塞组 a）全剖；b）部分剖1-活塞顶；2-活塞头；3-活塞环；4-活塞销座；5-活塞销；6-活塞销卡环；7-活塞裙；8-加强筋；9-环槽 活塞的基本结构 （1）活塞顶部 活塞顶部是燃烧室的组成部分，用来承受气体压力。结构：平顶、凹顶、凸顶、成型顶。（2）活塞头部v作用：1）承受气体压力，并传给连杆；2）密封；3）导热。 结构：23道环槽，安装气环和油环，油环槽底有孔。v（2）活塞裙部v作用：导向和承受侧压力。v 裙都要有一定的长度和足够的面积，以保证可靠导向和减轻磨损。v椭圆产生的原因：1）气体压力；2）侧向力； v3）金属堆积。v形状：冷态下制成椭圆形，并上小下大的圆锥形。v开槽活塞

17、T形槽或形槽v横槽：切断从活塞头部向裙部传输热流的部分通道，若开在油环槽中时，可兼作油孔。v纵槽：使裙部具有弹性。v活塞销座的作用：将活塞顶部气体作用力经活塞销传给连杆。v活塞销座的结构：有肋片，卡环槽；销座孔中心线的位置有两种。v2.2.活塞环活塞环v气环：作用-密封、导热。v油环：刮油、涂油膜。v气环表面：第一道环工作表面-多孔性铬，其余各环镀锡或磷化或喷钼处理。v结构：切口，四种。v气环断面，六种。切口切口v材料：良好的耐热性、导热性、耐磨性、磨合性、韧性和足够的强度及弹性等。v 目前广泛采用的活塞环材料是优质灰铸铁、球墨铸铁或合金铸铁，组合式油环还采用弹簧钢片制造。v 发动机工作时，为

18、保证气缸的密封性，防止环卡死在缸内或胀死于环槽中，安装时，活塞环应留有端隙、侧隙和背隙。1-气缸；2-活塞环；3-活塞；l-端隙；2-侧隙；3-背隙。v气环的密封原理气环的断面形状矩形环锥形环扭曲环扭曲环梯形环桶面环气环类型特点断面形状矩形环结构简单、制造方便、易于生产、应用面广扭曲环断面不对称，受力不平衡，使活塞环扭曲锥面环减少了环与汽缸壁的接触面，提高了表面接触压力，有利于磨合和密封。梯形环加工困难，精度要求高桶面环外圆为凸圆弧形v油环：普通油环、组合油环。 a)活塞下行 b)活塞上行油环的刮油作用v作用：连接、传力。v工作条件：周期性冲击载荷，润滑条件差。v材料：低碳钢或低碳合金钢。表面

19、渗碳处理，精磨和抛光。v3.活塞销a）圆柱形；b）两段截锥形；c）中间封闭形；d）单侧封闭形；e）内部有塑料芯的钢套销；f）成型销v连接方式：全浮式、半浮式。4、连杆v功用：传力给曲轴。v工作条件：压缩、拉伸和弯曲等交变载荷。v材料：中碳钢或合金钢，经模锻或辊锻，机械加工和热处理。 连杆组成1-连杆大头；2-连杆轴承；3-止推凸唇；4-村套；5-连杆小头； 6-连杆杆身；7-连杆螺栓；8-连杆盖 连杆结构v定位-平切口：利用连杆螺栓；v 斜切口：1）锯齿，a、bv 2）套筒，cv 3）止口，d。 V型发动机连杆的布置形式并列式主副式叉式5 连杆轴承组成：钢背和减摩层组成的分开式薄壁轴承。结构：

20、钢背1mm3mm的低碳钢，减摩层0.3mm0.7mm的薄层减摩合金制成。 减摩合金具有保持油膜，减少摩擦阻力和易于磨合的作用。v 半个轴承在自由状态下并不是半圆形，应稍大，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。v 在两个连杆轴承的剖分面上，分别冲压出高于钢背面的两个定位凸键。2.3.2 活塞连杆组的检修v 1活塞的选配v （1）活塞的耗损v 活塞的正常磨损 活塞环槽的磨损、活塞裙部的磨损和活塞销座孔的磨损等。v 活塞的异常损坏 活塞刮伤和顶部烧蚀及脱顶等。v （2）活塞的选配v 根据汽缸的修理尺寸选配活塞。选配活塞时要注意以下几点：v

21、选用同一修理尺寸和同一分组尺寸的活塞。v 同一发动机必须选用同一厂牌的活塞。活塞应成套选配，以保证其材料和性能的一致性。v 在选配的成套活塞中，尺寸差和质量差应符合要求。成套活塞中，其尺寸差一般为0.02mm0.025mm，质量差一般为4g8g，销座孔的涂色标记应相同。v 活塞的修理尺寸级别一般分为+0.25mm、+0.50mm、+0.75mm、+1.00mm等四级，有的只有12个级别。v 在每一个修理尺寸级别中又分为若干组，通常分为36组不等，相邻两组的直径差为0.010mm0.015mm。v 薄型汽缸套，活塞不设置修理尺寸，只区分标准系列活塞和维修系列活塞，每一系列活塞中也有若干组供选配。

22、v 活塞的修理尺寸级别代号常打印在活塞顶部。v部分发动机活塞的分组与汽缸直径 发动机型号分组活塞尺寸（mm）缸套尺寸(mm)配合间隙（mm）备注桑塔纳发动机（1.8L）基本尺寸一二三80.9881.2381.4881.9881.0181.2681.5182.010.03测量活塞时，距活塞裙部边缘15mm处测量五十玲4JB1发动机基本尺寸一二9393.04092.98593.02493.00593.04093.02193.06093.0410.0250.0454JB1发动机配套在江玲、庆玲、蓝箭或解放CA1040汽车上日产P06发动机SML124.815124.835124.835124.855125.00125.02125.02125.03125.03125.050.1850.205S或L解放CA6102发动机ABCD101.54101.56101.56101.58101.58101.60101.60101.62101.56101.58101.58101.6010