《汽车发动机构造与维修》模块二曲柄连杆机构

1、 第一节 概述 第二节 机体组 第三 节 活塞连杆组 第四节 曲轴飞轮组 第五节发动机维修的基本知识一、一、 功用与组成功用与组成 曲柄连杆机构是往复活塞式发动机两大机构之一，它的主要功用是把可燃混合气燃烧后的作用在活塞上的气体膨胀力转变为曲轴的转矩，并向外输出机械能；同时将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动。 曲柄连杆机构主要由三部分组成，即机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组。 组成：气缸体、气缸盖、气缸盖罩、气缸衬垫、油底壳、气缸套等 功用1：机体组是发动机的支架，是曲柄连杆机构、配气机构和发动机各系统主要零部件的装配基体 功用2：气缸盖用来封闭气缸顶部，并与活塞顶和气缸壁一起形成燃烧室

2、功用3：气缸盖和机体内的水套和油道以及油底壳分别是冷却系统和润滑系统的组成部分 气缸体上端加工有气缸，下端加工有曲轴主轴颈支承孔，其上还加工有分水管、润滑油道和水套等。 一般式气缸体 龙门式气缸体 隧道式气缸体 直列式 V 型式 对置式 水冷 风冷 1、气缸盖 作用：封闭气缸上部，并与活塞顶部和气缸壁一起形成燃烧室。 气缸盖的结构：气缸盖的上端面加工有凸轮轴支承孔，下端面加工有燃烧室、进排气门座孔，其上还加工有润滑油道、冷却水道、火花塞或喷油器孔、气门导管孔、紧固螺栓孔等。 气缸盖的类型：整体式、分体式、单体式。 气缸盖的拆装要求：从两端交替往中间拆，从中间往两端装；铝制缸盖必须在发动机冷态拧

3、紧。 2、气缸衬垫 作用：保证燃烧室及气缸的密封。 在高温高压燃气作用下有足够的强度，不易损坏 耐热和耐腐蚀 具有一定的弹性，以保证密封 拆装方便，耐高温高压，使用寿命长 检查气缸垫的质量和完好程度 所有气缸垫上的孔要和气缸体上的孔对齐 将光滑的一面朝向气缸体，防止被高温气体冲坏 严格按照说明书上的要求上好气缸盖螺栓 拧紧气缸盖螺栓时，必须由中央对称地向四周扩展的顺序分23次进行，最后一次拧紧到规定的力矩。 返回 油底壳的功用：贮存机油并封闭曲轴箱。 油底壳的结构：油底壳后部做得较深，里面设有挡油板，底部装有磁性放油螺塞。 组成：活塞、活塞环、活塞销、连杆等气环气环油环油环活塞销活塞销活塞活塞

4、连杆连杆连杆螺栓连杆螺栓连杆轴瓦连杆轴瓦连杆盖连杆盖功用：是与汽缸盖和汽缸壁等共同形成燃烧室，承受气体压力，并将此力通过活塞传给连杆，以推动曲轴旋转。（1）活塞顶部）活塞顶部功用：是燃烧室的组成部分，主要作用承受功用：是燃烧室的组成部分，主要作用承受气体压力。气体压力。形状形状示意图示意图平顶平顶凸顶凸顶凹顶凹顶结构简单、制造容结构简单、制造容易、受热面积小、易、受热面积小、应力分布较均匀，应力分布较均匀，多用在汽油机上多用在汽油机上。凸起呈球状、顶部凸起呈球状、顶部强度高，起导向作强度高，起导向作用、有利于改善换用、有利于改善换气过程。气过程。凹坑的形状、位置必凹坑的形状、位置必须有利于可燃

5、混合气须有利于可燃混合气的燃烧；提高压缩比，的燃烧；提高压缩比，防止碰气门。防止碰气门。位置：最下一道环槽与活塞顶部之间的部分。位置：最下一道环槽与活塞顶部之间的部分。气环槽气环槽油环槽油环槽1、安装活塞环、与活塞环一起密封气缸、安装活塞环、与活塞环一起密封气缸、2、防止可燃混合气漏到曲轴箱内，、防止可燃混合气漏到曲轴箱内，3、将顶部吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。、将顶部吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。作用：作用：活塞销孔活塞销孔位置：从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，包括销座孔。位置：从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，包括销座孔。作用：对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受侧压力。

6、作用：对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受侧压力。活塞销座的作用：将活塞顶部气体作用力传给活塞销。对活塞销座的要求：足够的强度、足够的承压面积、足够的耐磨性。活塞销座孔的中心线位置（如图） ：位于活塞中心线平面内（会导致活塞“敲缸”，且“强度”与“间隙”和“转速”有关）；1)偏离活塞中心线平面。 活塞环的种类：气环、油环（如图）。 气环的作用：密封、导热。 油环的作用：刮油、铺油，辅助封气。 活塞环的工作条件：高温、高压、高速、润滑不良。活塞环是发动机中磨损最快的零件之一 。 对活塞环材料的要求：应具有好的耐磨性、耐热性、导热性、磨合性、足够的弹性和强度等。 活塞环的间隙：端隙、侧隙、背

7、隙（如图）。 气环的漏气通道：环外表面与气缸壁间、环与环槽的侧面间、开口间隙处。 气环的密封措施：环外表面与气缸壁间靠活塞环的弹性、环与环槽的侧面间靠气体压力、开口间隙处靠开口错位形成的迷宫（如图）。 活塞环的泵油作用：如图 应对活塞的泵油作用的措施：气环采取特殊断面，油环采用组合式油环。 气环的断面形状：矩形环、锥形环、扭曲环、梯形环、桶形环（如图）。 油环的类型：整体式、组合式（如图）。 活塞销的功用：连接活塞和连杆小头。 活塞销的工作条件：高温、高速、承受很大的周期性的冲击载荷、润滑条件很差 对活塞销的要求：足够的强度和刚度、质量轻、表面耐磨。 应对活塞销工作条件的措施：1）做成空心圆柱

8、体；2）采用低碳钢或低碳合金钢制造，并进行表面渗碳处理。 活塞销的内孔形状：圆柱形、组合形、两段截锥形。如图 活塞销与活塞销座孔和连杆小头衬套孔的连接形式：1）全浮式活塞销（需轴向定位）；2）半浮式活塞销（不需轴向定位）。如图 活塞销的安装： 1）全浮式活塞销将活塞加热7090后安装；2）半浮式活塞销将连杆加热7090后安装。 全浮式全浮式 半浮式半浮式 功用：功用：将活塞的力传给曲轴，变活塞的往复运动为曲将活塞的力传给曲轴，变活塞的往复运动为曲轴的旋转运动。轴的旋转运动。组成：组成：连杆组由连杆体、连杆组由连杆体、连杆盖、连杆螺栓连杆盖、连杆螺栓和连杆轴瓦等组成。和连杆轴瓦等组成。1）小头：

9、用来安装活塞）小头：用来安装活塞销，以连接活塞。销，以连接活塞。2）杆身：常做成）杆身：常做成“工工”字形断面。字形断面。3、大头：与曲轴的连杆、大头：与曲轴的连杆轴颈相连。大头一般做轴颈相连。大头一般做成分开式，即连杆体大成分开式，即连杆体大头和连杆盖。头和连杆盖。 连杆衬套连杆衬套连杆轴瓦连杆轴瓦平分式斜分式止口定位止口定位套筒定位套筒定位锯齿定位锯齿定位并列式并列式主副式主副式叉式叉式 组成：曲轴、飞轮和一些附件组成。 1、功用及工作条件： 功用：功用：承受连杆传来的力并将其转变为扭矩，通过飞轮输出。另外，还用来 驱动配气机构和其它辅助装置，如风扇、水泵、发电机、转向泵等。 曲轴承受周期

10、性的气体压力，旋转质量的离心力和往复惯性力及惯性力矩的共同作用，使曲轴承受弯曲与扭转载荷，产生疲劳应力状态。 要求要求：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。很高的动平衡要求 2、材料：曲轴一般用中碳钢或中碳合金钢模锻而成。 或球墨铸铁3、结构：曲轴一般由主轴颈， 连杆轴颈、曲柄臂、平衡块、 前端和后端等组成。 曲拐的组成：主轴颈、曲柄销 ( 又称连杆轴颈 ) 、曲柄 。 曲拐数目：直列式等于汽缸数，V形等于汽缸数的一半。按照主轴颈数分：全支撑曲轴、非全支撑曲轴。直列发动机的全支撑曲轴的主轴颈数比汽缸数多一个，V形发动机的全支撑曲轴的主轴颈数比汽缸数的一半

11、多一个。按照曲拐之间连接方式分：整体式、组合式。 平衡发动机不平衡的离心力和离心力矩。但对于具有整体自平衡的发动机也可以不设平衡重。注：、平衡重有的与曲轴制成一体，有的单独制成零件，再用螺栓固定于曲柄上。、曲轴必须经过动平衡校验，对不平衡的曲轴常在其偏重的一侧钻去一部分质量而使其达到平衡。、曲柄连杆机构中随曲柄转角变化的往复惯性力、离心惯性力及其力矩是发动机不平衡的重要原因。作用：作用：吸收曲轴扭转振动的能量，使曲轴转吸收曲轴扭转振动的能量，使曲轴转 动平稳，可靠工作。动平稳，可靠工作。种类：种类：橡胶式（车用），硅油式，摩擦片式。橡胶式（车用），硅油式，摩擦片式。 橡胶式摩擦片式硅油式（一）

12、功用：（一）功用： 将在作功行程中输入于曲轴的功能的一部分贮存起来，用将在作功行程中输入于曲轴的功能的一部分贮存起来，用以在其他行程中克服阻力，带动曲柄连杆机构越过上、以在其他行程中克服阻力，带动曲柄连杆机构越过上、 下止点，下止点，保证曲轴的旋转角速度和输出转矩尽可能均匀，并使发动机有可保证曲轴的旋转角速度和输出转矩尽可能均匀，并使发动机有可能克服短时间的超载荷，同时将发动机的动力传给离合器。能克服短时间的超载荷，同时将发动机的动力传给离合器。飞轮边缘部分做飞轮边缘部分做的厚些，可以增的厚些，可以增大转动惯量。大转动惯量。齿圈在发动机起动时齿圈在发动机起动时与起动机齿轮啮合，与起动机齿轮啮合

13、，带动曲轴旋转带动曲轴旋转。飞轮上的标记符号：飞轮上的标记符号： 在飞轮轮缘上作有记号在飞轮轮缘上作有记号( (刻线或销孔刻线或销孔) )供找压缩上止点用供找压缩上止点用( (四四缸发动机为缸发动机为1 1缸或缸或4 4缸压缩上止点；六缸发动机为缸压缩上止点；六缸发动机为1 1缸或缸或6 6缸压缩缸压缩上止点上止点) )。当飞轮上的记号与外壳上的记号对正时，正好是压缩。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。上止点。解放解放CA6102CA6102型发动机的记号是型发动机的记号是 ：上止点：上止点 16 16 奥迪奥迪100100飞轮上有飞轮上有“0”0”标记。标记。例如：例如：

14、 标记标记一、活塞更换的依据活塞各部分的配合间隙是否均已超过使用年限；如果更换新的活塞销和活塞环以后所有配合间隙均符合允许范围，则活塞可以继续使用。目视检查，如果活塞上有损伤，则不能继续使用。 活塞出现裂纹应更换。l 活塞在选配时要以气缸的修理尺寸为依据。选用同一发动机必须选用同一厂牌的活塞；在选配的成套活塞中，尺寸差和质量差应符合要求；尺寸差一般为0.020.025mm，质量差不大于3%。l 选配新活塞时，一般都要测量活塞与气缸的配合间隙。 活塞环在选配时，应注意：以气缸的修理尺寸为依据，同一台发动机应选用与气缸和活塞修理尺寸等级相同的活塞环；不换活塞，只换活塞环时，也应选配与气缸同一级别的

15、活塞环。活塞销的选配原则：同一台发动机应选用同一厂牌、同一修理尺寸的成组活塞销；活塞销表面应无任何锈蚀和斑点 。l零件在组装前应彻底清洗，并用压缩空气吹净油道。l活塞与连杆安装时要注意其安装方向，一般都有安装标志。l活塞连杆组装后还要检验垂直度。l安装活塞环时要用专用夹具。l活塞环各道环开口要相互错开。四道环的相隔180度，环口与销孔中心线相隔45度。 曲轴飞轮组的检修曲轴飞轮组的检修曲轴飞轮组的修理曲轴飞轮组的修理 1.曲轴飞轮组是发动机的重要组件，它将发动机的动力以转矩形式输出。 2.曲轴本身结构形状复杂，沿长度方向各处断面尺寸差异很大，曲轴的抗弯强度低，连杆轴颈与曲柄臂交接处应力集中相当

16、严重。 3.在工作时，既要承受周期性的不断变化着的燃烧气体压力和活塞连杆组往复运动的惯性力，还要承受自身旋转运动的离心惯性力，以及这些力所形成的力矩的作用。 另外，曲轴各道轴颈表面要承受很大的单位压力，且有很高的滑动摩擦速度，摩擦副的散热条件也较差。 上述工况可能导致曲轴的弯曲、扭转、断裂破坏和轴颈磨损。对曲轴进行适时的检验和及时的修理，可有效地提高发动机的性能和延长使用寿命。 曲柄连杆机构常见故障诊断与排除曲柄连杆机构常见故障诊断与排除曲柄连杆机构的故障属于机械类故障，此类故障大多数表现为异响。 曲轴主轴承响曲轴主轴承响1.现象现象1)发动机转速突然变化时，发出低沉连续“镗镗”的金属敲击声，

17、严重时发动机机体发生振动。2)响声随发动机转速提高而增大，随负荷的增大而增大，产生响声的部位在汽缸的下部。3)单缸“断火”时，响声无明显变化，相邻两缸“断火”时，响声会明显减弱。4)观察机油压力表，机油压力明显降低。2.原因原因1)轴承与轴颈磨损而导致配合间隙过大。2)主轴承盖螺栓松动。3)主轴承与座孔配合松动。4)轴承润滑不良，使轴承合金层烧蚀脱落3.故障诊断与排除故障诊断与排除 一、零件、合件、组件及总成 1、零件 零件是发动机最基本的组成单元，它是由某些材料制成的不可拆卸的整体，比如活塞。 2、合件 合件是由两个或两个以上的零件组装合成一体，起单一零件作用的单元，比如连杆总成。 3、组件

18、 组件是由若干个零件或合件组装成一体，零件与零件之间有一定的运动关系，但是不能起单独完整机构作用的装配单元，如活塞连杆组。 4、总成 总成是由若干零件、合件或组件装合成一体，能单独起一定机构作用的装配单元，如高压油泵总成。 1、故障的概念 发动机零件的技术状况在工作一定时间后会发生变化，当这种变化超出了允许的技术规范，而影响其工作性能。 比如发动机动力下降、起动困难、漏油、漏水、漏气等等。2、故障的原因零件配合关系的破坏零件间相互位置关系的破坏零件、机构间相互协调性关系的破坏零件间连接松动或脱开零件的缺陷 使用、调整不当 总上所述： 一、使用、调整、维修不当造成的故障 二、在正常使用中零件缺陷

19、产生的故障 （一）零件的摩擦与磨损 1、摩擦 摩擦是两个相互配合的零件，在外力作用下发生相对运动并在其配合面间产生切向阻力的现象。 切向阻力即时摩擦力。 摩擦造成能量大量消耗 摩擦产生磨损，造成经济上的严重损失磨磨损损特特性性曲曲线线磨合阶段磨合阶段稳定磨损阶段稳定磨损阶段急剧磨损阶段急剧磨损阶段 2. 零件磨损特性零件磨损特性 汽车零件虽然所处的工作条件不同，引起磨损的主汽车零件虽然所处的工作条件不同，引起磨损的主要原因也不完全一样，但是许多实践证明，其磨损要原因也不完全一样，但是许多实践证明，其磨损增长速度是相似的，正常的磨损一般分为三个阶段。增长速度是相似的，正常的磨损一般分为三个阶段。

20、 (1) 磨合阶段磨合阶段 包括生产磨合和走合磨合（初驶磨合）两个阶段，包括生产磨合和走合磨合（初驶磨合）两个阶段，这一阶段磨损增长较快。因为新组装车辆零件表面这一阶段磨损增长较快。因为新组装车辆零件表面比较粗糙，加工和装配的误差使相配零件接触面积比较粗糙，加工和装配的误差使相配零件接触面积较小，单位面积负荷增大，零件表面凹凸部分嵌合较小，单位面积负荷增大，零件表面凹凸部分嵌合紧密，在摩擦力作用下，大量金属微粒脱落进入润紧密，在摩擦力作用下，大量金属微粒脱落进入润滑油中，使磨损速度增长很快。滑油中，使磨损速度增长很快。 (2) 正常磨损阶段正常磨损阶段 经过磨合阶段后，零件表面粗糙度降低，各经

21、过磨合阶段后，零件表面粗糙度降低，各配合零件在正常情况下工作，润滑条件也得配合零件在正常情况下工作，润滑条件也得到改善。因此，磨损比较缓慢。到改善。因此，磨损比较缓慢。 (3) 加速磨损阶段加速磨损阶段 零件间配合间隙增大，超过允许限度，工作零件间配合间隙增大，超过允许限度，工作时产生冲击和振动，破坏润滑，使磨损急剧时产生冲击和振动，破坏润滑，使磨损急剧增加。增加。汽车零件检验后，可根据汽车零件检验后，可根据 汽车修理技术标准汽车修理技术标准 把零件分把零件分为：堪用、待修、报废三类。为：堪用、待修、报废三类。堪用：指符合大修技术要求，可继续使用的零件。堪用：指符合大修技术要求，可继续使用的零

22、件。待修：指经修理后可达到技术要求的零件。待修：指经修理后可达到技术要求的零件。报废：指不能修理或无修理价值的零件。报废：指不能修理或无修理价值的零件。零件经检验分类后，应填写零件经检验分类后，应填写 零件检验登记表零件检验登记表 以便送修以便送修和备料，同时对待修零件应写上送修号码及加工部位，对加和备料，同时对待修零件应写上送修号码及加工部位，对加工部位的修理方法可按修理方法的符号标在零件上。工部位的修理方法可按修理方法的符号标在零件上。 1. 检视法检视法 这是一种不用仪器，用眼看、手摸、耳听来这是一种不用仪器，用眼看、手摸、耳听来检验和判断零件技术状况的方法。因简单易检验和判断零件技术状

23、况的方法。因简单易行，在实践中应用较广，具体分为：行，在实践中应用较广，具体分为： (1) 目测法目测法对零件表面毛糙、沟槽、明显裂纹、刮伤、剥落、破损以及重大变形，对零件表面毛糙、沟槽、明显裂纹、刮伤、剥落、破损以及重大变形，严重磨损、烧蚀及橡胶件变质等，均可通过眼看、手摸或借助放大镜观严重磨损、烧蚀及橡胶件变质等，均可通过眼看、手摸或借助放大镜观察来检验零件。察来检验零件。 (2) 敲击法敲击法汽车上部分壳体或用铆钉连接的零件，均可用敲击听音的方法检验，声汽车上部分壳体或用铆钉连接的零件，均可用敲击听音的方法检验，声音清脆，说明技术状态良好，若声音沙哑，可以判定此零件有裂纹、松音清脆，说明

24、技术状态良好，若声音沙哑，可以判定此零件有裂纹、松动或结合不紧密。动或结合不紧密。(3) 比较法比较法用标准件与被检验的零件相对比来鉴别被检零件的技术状态。如弹簧自用标准件与被检验的零件相对比来鉴别被检零件的技术状态。如弹簧自由长度及负荷下的长度，滚动轴承质量等。由长度及负荷下的长度，滚动轴承质量等。2. 测量法测量法通过仪器或量具检验零件的尺寸，根据零件使用的技术标准通过仪器或量具检验零件的尺寸，根据零件使用的技术标准来确定零件的技术状态。通常使用的量具和仪器有：百分表、来确定零件的技术状态。通常使用的量具和仪器有：百分表、千分尺、游标卡尺、厚薄规、测齿卡尺、样板及弹簧检验仪千分尺、游标卡尺、厚薄规、测齿卡尺、样板及弹簧检验仪等。使用这些量具和仪器检验零件准确、精度高。等。使用这些量具和仪器检验零件准确、精度高。3. 探测法探测法用于对零件隐