活塞连杆构造及维修

汽车发动机构造与维修项目二曲柄连杆机构的构造及维修任务三：活塞连杆组的组成与维修视频3:活塞连杆组的构造

总体上了解活塞连杆组的组成视频1：了解活塞连杆的组成部分

视频2：了解活塞连杆的组装过程教学目的：了解活塞连杆组的组成零件名称、作用及工作原理理解零部件的工作条件及要求掌握零部件的检修项目、方法和内容一、活塞连杆组的组成与作用协助围成燃烧室，气缸容积，气缸工作容积。将气体压力通过活塞传给曲轴。将活塞往复直线运动变成曲轴旋转运动。二、活塞（1）作用

承受气缸内气体压力，并通过活塞销传递给连杆，以推动曲轴旋转，此外它与气缸盖和气缸共同组成燃烧室。（2）工作环境高温、高压、高速、润滑不良、散热困难的条件下工作。（3）活塞的材料及要求材料：高强度铝合金（质量小，是铸铁的50%—70%，导热性好，约为铸铁的3倍，但是热膨胀系数大，温度升高时强度和硬度下降的快。）灰铸铁（成本低，耐热性好，膨胀系数小。）要求：足够的强度和刚度良好的导热性和耐磨性质量要小热膨胀系数小导热性好，摩擦系数小（4）

活塞的结构形式功用：是燃烧室的组成部分，承受高温气体的压力。类型：平顶、凸顶、凹顶、成形顶。活塞顶部平顶活塞顶部是一个平面结构简单制造容易受热面积小应力分布较均匀一般用在汽油机上凸顶活塞顶部凸起成球面形，起导向作用，有利于改善换气过程。强度高。常用在二冲程汽油机上。凹顶活塞顶部呈凹陷形，凹形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。功用：安装活塞环。特点：一般有3~4道环槽，最下面一道环槽安装油环，其它环槽安装气环。油环槽底部有泄油孔或泄油槽。隔热槽：位于油环槽底部、活塞裙部。油环槽底部的隔热槽活塞头部功用：是活塞环槽以下的部分，为活塞往复运行起导向作用。结构特点：5个。特点1：长轴垂直于活塞销方向的椭圆形原因：①销座部位沿销方向膨胀量大；②侧压力使沿销方向变形量大。常温下的形状热态下的形状活塞裙部原因：活塞由上至下温度逐渐降低、膨胀量逐渐减小。特点3：设在裙部的膨胀槽和隔热槽膨胀槽功用：减小低温时与气缸配合间隙，防止高温时在缸内卡死。注意：①膨胀槽和隔热槽端部必须有止裂孔；②膨胀槽必须斜开。特点2：上小下大锥形“恒范钢片”功用：限制裙部膨胀量。特点4：设在裙部的“恒范钢片”特点5：裙部下端去掉一部分以减轻重量，称“拖板式活塞”。裙部完整的活塞称“全裙式活塞”或“筒式活塞”。（四）活塞环1．活塞环的类型与功用类型：气环（压缩环）和油环。气环的功用：密封活塞和气缸之间的间隙，防止漏气和窜油，并将活塞承受的大部分热量传给气缸，由冷却水带走。油环的功用：刮去气缸壁上多余的润滑油，并在气缸壁上均匀布油。2．活塞环的构造气环：有开口、有弹性的金属环。一般装2~3道气环。开口气环的构造--活塞环的间隙：端隙、侧隙、背隙端隙是活塞环置于气缸内，在环的开口处呈现的间隙(又叫“开口间隙”)。端隙是活塞环安装时必要的开口，能防止活塞环受热膨胀而卡死在气缸内。侧隙是指装入活塞后，活塞环端面与活塞环槽之间沿轴向的间隙。可以防止活塞环卡死在环槽内。背隙是指活塞与活塞环装入气缸后，在活塞环背部与活塞环槽底之间的间隙。活塞环工作时靠燃烧时的高压气体进入背隙对活塞产生压力，来加强活塞与气缸工作面的密封作用。气环的类型：断面形状不同活塞气环的断面形状矩形环锥面环梯形环桶形环正扭曲内切环反扭曲内切环矩形环结构简单，制造方便，易于生产，应用最广。矩形环随活塞往复运动时，会把气缸壁面上的机油不断送入气缸中。锥面环外圆工作面上加工一个很小的锥面(0.5°～1.5°)，减小了环与气缸壁的接触面，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，减小磨损。安装时，不能装反，否则会引起机油上窜。扭曲环活塞上行时，扭曲环在残余油膜上“浮过”，可以减小摩擦和磨损。活塞下行时，则有刮油效果，避免机油上窜。同时，由于扭曲环在环槽中上、下跳动的行程缩短，可以减轻“泵油”的副作用。目前被广泛应用于第2道活塞环槽上。安装时必须注意断面形状和方向，内切口朝上，外切口朝下，不能装反。梯形环梯形环在压缩行程和作功行程随着活塞侧压力的方向不同而不断地改变位置，这样会把沉积在环槽中的积炭挤出去，避免了环被粘在环槽中而折断。可以延长环的使用寿命。缺点是加工困难，精度要求高。桶面环当桶面环上下运动时，均能与气缸壁形成楔形空间，使机油容易进入摩擦面，减小磨损。由于它与气缸呈圆弧接触，故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。凸圆弧表面加工较困难油环：整体式和组合式两种。整体式油环：有开口、有弹性、开有泄油槽的金属环组合式油环：2个刮油钢片和1个衬簧组成视频6、7：活塞环的装配和选配(五)、活塞销的构造1．活塞销的构造功用：连接活塞与连杆，并将活塞承受的气体压力传给连杆。构造：空心管状，外表面为圆柱形，内孔形状有圆柱形、两断截锥形和组合形。活塞销-2.工作条件：高温、润滑条件差、承受冲击载荷。

要求：足够的强度和刚度，表面韧性好、质量轻、耐磨性好。-3.材料：低合金渗碳或渗氮钢。3.连接方式：半浮式和全浮式。半浮式连接：销与座孔间隙配合，销与连杆小头过盈配合。销座孔内无卡环。全浮式连接：销与连杆小头和座孔均为间隙配合。销座孔内有卡环。（六）、连杆的构造1．功用、受力、材料功用将活塞承受的气体压力传给曲轴，使活塞的往复直线运动变为曲轴的旋转运动。受力活塞销传来的气体压力、活塞连杆组往复运动的惯性力材料中碳钢或中碳合金钢或球墨铸铁2．连杆的结构连杆小头、连杆杆身和连杆大头（包括连杆盖）三部分组成。

结构特点小头：活塞销或衬套座孔。杆身：“工”字形断面。大头：分开式连杆轴承座孔。连杆小头与活塞销相连小头孔中有减磨的青铜衬套小头和衬套上有集油孔或集油槽，用来收集机油。连杆小头采用压力润滑的，连杆杆身内钻有纵向压力油道。连杆的杆身制成“工”形，以求在强度和刚度足够的情况下减小质量。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。（连杆大头被分开的部分叫连杆盖）

平分

剖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。斜分

剖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。

一般都采用分开式，分开式又分为平分和斜分两种。

连杆大头切口与定位定位方式：平切口用螺栓定位斜切口用锯齿定位、定位套定位、定位销定位、止口定位。3.连杆螺栓及其锁止

受力：承受很大的冲击性载荷

材料：连杆螺栓一般采用韧性较强的优质合金钢或优质碳素钢锻制或冷镦成形。

安装：牢固可靠

必须按工厂规定的力矩，分2到3次均匀的拧紧。

锁止装置：如防松胶、开口胶、双螺母、自锁螺母及螺纹表面镀铜等，以防工作时自动松动。

4.连杆轴承（连杆轴瓦）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。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。

5.V形发动机连杆的布置形式并列连杆式主副连杆式叉形连杆式1、并列式优点：连杆可以通用，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：主副连杆不能互换，运动规律和受力不同。3、叉型连杆式

优点：运动规律相同缺点：结构复杂，工艺性差，刚度较低。视频9：连杆变形的检测一、曲轴的构造1．曲轴的功用和基本组成功用：把活塞连杆组传来的气体压力转变为转矩对外输出。还用来驱动发动机的配气机构和其他的辅助装置。§2.7曲轴、飞轮的构造与维修§2.7曲轴、飞轮的构造与维修2.工作条件：周期性变化的气体压力

往复惯性力

离心力

转矩和弯矩3.材料：足够的强度和刚度，一定的耐磨性，足够的冲击韧度。中碳钢或中碳合金钢。4.基本组成：前端轴、主轴颈、连杆轴颈（曲柄销）、曲柄、平衡重和后端凸缘等。前端轴连杆轴颈主轴颈后端轴平衡重曲柄用于连接主轴颈和连杆轴颈平衡离心力偶，减轻或消除弯曲变形安装连杆大头部分中空兼作油道§2.7曲轴、飞轮的构造与维修曲轴轴颈两端的过渡圆角曲拐：1个连杆轴颈和其两端的的曲柄及2个主轴颈曲轴上的平衡重曲轴实物图§2.7曲轴、飞轮的构造与维修5.曲轴的类型：整体式和组合式两种。组合式曲轴：连杆大头为整体式，主轴承为滚动轴承，曲轴箱为隧道式。1.启动爪2.带轮3.前端轴4.滚动轴承5.连接螺栓6.曲柄7.飞轮齿圈8.飞轮9.后端凸缘10.当油圈11.定位螺钉12.油管13锁片§2.7曲轴、飞轮的构造与维修曲轴、连杆、飞轮的运动演示§2.7曲轴、飞轮的构造与维修6.曲轴的支承形式非全支承曲轴：主轴颈数等于或少于连杆轴颈数。全支承曲轴：主轴颈数多于（多1）连杆轴颈数。全支承：相邻曲拐间都有主轴颈。非全支承：相邻曲拐间不都有主轴颈。全支承与非全支承曲轴的比较优点缺点应用全支承曲轴提高曲轴的刚度和弯曲强度，减轻主轴承的载荷曲轴的加工表面增多，主轴承数增多，使机体加长柴油机一般多采用此种支撑方式非全支承曲轴缩短了曲轴的长度，使发动机总体长度有所减小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7.平衡重：平衡各机件产生的离心力及惯性力（连杆大头、连杆轴颈和曲柄产生的离心力及其力矩，以及往复惯性力）平衡重有的与曲轴制成一体，有的用螺栓固定在曲柄上，刚度较大的全支承曲轴没有平衡重。前端轴：安装正时齿轮、带轮及附件（皮带盘等）曲轴的前端7两止推轴承白金合面相背41863258.曲轴前后端的密封及轴向定位8.启动爪7.带轮6.油封5甩油盘4.正时齿轮3止推片1、2滑动止推轴承后端轴：安装飞轮前后端轴都设有防漏装置：挡油盘、回油螺纹、油封等。曲轴后端回油螺纹曲轴的轴向定位

通常是通过在曲轴的前部、中部或后部安装止推轴承来实现的（翻边轴瓦）。主轴颈止推垫片止推垫片连杆轴颈主轴承盖§2.7曲轴、飞轮的构造与维修9．连杆轴颈的布置决定因素：缸数、做功顺序、气缸布置形式（直列、V形）、发动机的平衡。原则：相邻做功的两缸尽量远，做功间隔均匀。常见发动机连杆轴颈的布置：直列四缸机连杆轴颈布置做功顺序：1-2-4-3或1-3-4-2§2.7曲轴、飞轮的构造与维修直列六缸机连杆轴颈布置做功顺序：1-5-3-6-2-4§2.7曲轴、飞轮的构造与维修V型八缸机连杆轴颈布置做功顺序：1-8-4-3-6-5-7-2§2.7曲轴、飞轮的构造与维修做功循环表制取方法：①计算做功间隔角，确定各缸做功开始位置。做功间隔角=720°÷气缸数四缸机做功间隔角为180°

六缸机做功间隔角为120°

八缸机做功间隔角为90°②按工作循环确定各缸、各行程位置。工作顺序：做功——排气——进气——压缩四行程发动机每行程占曲轴转角180°§2.7曲轴、飞轮的构造与维修做功循环表制取方法（六缸机为例）做功顺序：1-5-3-6-2-4；做功间隔角：120°0°一缸二缸三缸四缸五缸六缸60°120°180°240°300°360°420°480°540°600°660°720°做功排气进气压缩做功排气进气压缩压缩做功排气进气进气压缩做功排气进气压缩做功排气排气进气压缩做功做功排气进气压缩§2.7曲轴、飞轮的构造与维修5．扭转减振器功用：消减曲轴的扭转振动。安装位置：曲轴前端。类型：橡胶式、摩擦式、硅油式等，常用橡胶式。无惯性盘扭转减振器橡胶式扭转减振器§2.7曲轴、飞轮的构造与维修二、曲轴的维修曲轴的常见故障是轴颈磨损、弯曲变形，严重时出现裂纹，甚至断裂。1．曲轴裂纹的检查与修理裂纹部位：一般在轴颈两端过渡圆角处或油孔处。检查方法：观察、锤敲、磁力探伤。维修方法：可进行焊修，但一般是更换新件。2．曲轴弯曲的检查与修理设备：V型架、检测平台、百分表。检测位置：中间轴颈。检查项目：径向圆跳动误差。要求：一般不超过0.04~0.06mm。修理方法：冷压校正。§2.7曲轴、飞轮的构造与维修检查曲轴弯曲冷压校正曲轴弯曲§2.7曲轴、飞轮的构造与维修3．曲轴磨损的检查与修理设备：外径千分尺。检测位置：每个轴颈两端两个方向。检查项目：最大磨损量、圆度误差、圆柱度误差。要求：圆度和圆柱度误差一般不超过0.0125mm。修理方法：磨轴或更换。曲轴轴径磨损检查部位A-B＝垂直方向的圆柱度C-D＝水平方向的圆柱度(A-C)及(A-C)＝圆度§2.7曲轴、飞轮的构造与维修4．曲轴轴向间隙的检查与调整设备：塞尺或百分表，撬杠。检测位置及项目：塞尺测止推垫片与曲轴的承推面之间的间隙，百分表测曲轴的轴向窜动量。要求：一般为0.07~0.17mm，允许极限一般为0.25mm。调整方法：更换止推垫片或翻边轴承。三、飞轮的构造与维修1．飞轮的功用贮存做功行程中的部分能量，以便在其他行程带动曲柄连杆机构工作。保证曲轴运转均匀，克服短时间的超负荷。通过飞轮齿圈与起动机小齿轮啮合，以便起动发动机。通过飞轮将发动机的动力传递给离合器或自动变速器。§2.7曲轴、飞轮的构造与维修2．飞轮的构造是一个转动惯量较大的金属圆盘。外缘较厚、中间较薄。外缘压装有起动用的齿圈。与曲轴后端凸缘连接用定位销或不对称螺栓孔。有点火正时标记。飞轮上的点火正时标记飞轮飞轮边缘部分做的厚些，可以增大转动惯量；中间较薄，为减小质量齿圈在发动机起动时与起动机齿轮啮合，带动曲轴旋转一缸上止点记号作用：调整点火正时飞轮记号:

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。§2.7曲轴、飞轮的构造与维修§2.7曲轴、飞轮的构造与维修3．飞轮的维修常见故障：工作面磨损、齿圈磨损或断齿。工作面磨损修理方法：磨削或更换。注意：磨削总量不能超过1mm。新飞轮刻正时标记，安装后应进行动平衡测试。齿圈磨损或损坏的修理方法：更换。注意：用铜冲和锤子拆装齿圈。新齿圈先加热后安装，不超过400℃。齿圈有倒角的一面应朝向曲轴。§2.8曲轴轴承的构造与维修一、曲轴轴承的构造1．功用包括连杆轴承（小瓦）和曲轴主轴承（大瓦）。主要是减少摩擦，减轻曲轴等零件的磨损。2．基本组成钢背和减磨层。曲轴轴承的组成3．结构特点：主轴承上有与曲轴油道对应的通油孔。有防止轴向窜动的定位凸键或定位销孔。为防止轴承转动，必须保证与座孔压紧的自由弹势和压紧量。§2.8曲轴轴承的构造与维修轴承定位凸键和定位销孔§2.8曲轴轴承的构造与维修曲轴轴承的自由弹势和压紧量注意：曲轴轴承一般都经过选配，且发动机工作中旧的轴承也进行了自然磨合，因此轴承及轴承盖的安装位置不能安错。§2.8曲轴轴承的构造与维修二、曲轴