二、曲柄连杆机构的构造与维修

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• (面3与)环背槽隙底Δ部3的:间是隙活。塞一环般装为入0气.5~缸1后m,m。活塞环背
端隙
1—气缸; 2 —活塞环; 3 —活塞;
△1 — 开口间隙; △2 —侧隙; △3 —背隙
活塞环的泵油作用及危害
原因: (1)存在侧隙和背隙; (2) 环运动时在环槽中靠上靠下。
危害:(1)增加了润滑油的消耗; (2) 火花塞沾油不跳火; (3) 燃烧室积碳增多,燃烧性能变坏; (4) 环槽内形成积碳,挤压活塞环而失去密封性; (5) 加剧了气缸的磨损。 措施:(1)采用扭曲环; (2) 采用组合式油环; (3) 油环下设减压腔
常用曲拐布置
• 1.直列四冲程四缸发动机
曲拐对称布置于同一平面内。相邻作功气缸的曲拐夹角 为720°/4=180°。发动机工作顺序有1-3-4-2和1-2-4-3两 种。
• 2.直列四冲程六缸发动机 • 曲拐对称布置于三个平面内。相邻作功气缸的曲拐夹角
为720°/6=120°。发动机工作顺序有1-5-3-6-2-4和1-4-26-3-5两种。
第2章 曲柄连杆机构的构造与维修
学习目标
• 知识目标
• 1.能够正确描述曲柄连杆机构的组成、构造和装配关系; • 2.能够正确叙述曲柄连杆机构主要机件的受力情况和工作
原理; • 3.能够正确描述曲柄连杆机构的装配要求。
• 能力目标
• 1.会进行易损零件检测、修理或更换; • 2.会进行曲柄连杆机构的装配与调整; • 3.能对曲柄连杆机构常见故障进行分析、判断,并能排除
气体作用力、往复惯性力、离心力、摩擦力; 外界阻力
(1)气体作用力
• 作功行程气体压力
压缩行程气体压力
(2)往复惯性力与离心力
(3)摩擦力
• 任何一对互相压紧并作相对运动的零件表面之间必定 存在摩擦力,物体所受摩擦力的大小与正压力和摩擦系数 成正比,方向总是与物体运动的方向相反。
二、机体组
防止变形的措施
偏置销座
• 定义:活塞销座朝向承受作功侧压力的一面偏移1~
2mm。
作用:减轻活塞换向时对气缸壁的敲击噪声。 原理:因销座偏置,在接近上止点时,作用在活塞销座
轴线以右的气体压力大于左边,使活塞倾斜,裙部下端提 前换向。而活塞在越过上止点,侧压力反向时,活塞才以 左下端接触处为支点,顶部向左转(不是平移),完成换 向。
(1) 金属-石棉垫 • (2) 金属骨架-石棉垫 • (3) 纯金属垫
• • 安装注意:金属皮的金属-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。
油底壳
• 油底壳的主要作用:
• 贮存机油并密封曲轴箱。
• 内有稳油挡板、放油螺塞,有的还有磁铁。
• 作用:保护连杆轴颈及连杆大头孔。 组成:由钢背和减摩层组成。钢背由1~3mm的低碳钢制
成。减摩层为0.3~0.7mm的减摩合金,层质较软能保护轴 颈。
• 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。 多用于高负荷的柴油机。但其减摩性能差。 (3) 铝基合金:有铝锑镁合金、低锡铝合金和高锡铝合 金三种。
• 干式缸套
定义:其外表面不直接与冷却水接触。
• 特点:
1)壁较薄(1~3mm); 2) 与刚体承孔过盈配合; 3) 不易漏水漏气。
湿式缸套
定义:其外表面直接与冷却水接触。 特点:1)壁较厚(5~9mm); 2) 散热效果好;
3) 易漏水漏气; 4) 易穴蚀。
定位:
1)径向:靠上下两个凸出的、与气缸体间为动配合的圆环带。 2) 轴向:利用缸套上部凸缘与缸体相应的台阶。
组成
可分为顶部、环槽部、裙部。
活塞顶部
• 是燃烧室的组成部分,用 来承受气体压力。 汽油机活塞的顶部形状 有:
• (1)平顶:受热面积小, 广泛采用。 (2)凸顶:与半球形燃烧 室配用。 (3)凹顶: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。
• (4)组合顶。
活塞环槽部

全浮式
半浮式
连杆
• 功用:
• 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。
• 组成:
• 连杆组由连杆体、连杆盖、连杆螺 栓和连杆轴瓦等组成。

• 连杆构造
• 小头:用来安装活塞销,以连
接活塞。
• 杆身:常做成“工”字形断面。 •
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。
活塞环的间隙
• (缸1后)开端口隙处Δ的1间:隙又。称一开般口为间0隙.2,5~是0活.50塞m环m;装入气
• (之2间)的侧间隙隙Δ。2第:一又道称环边因隙温,度是高环,高一方般向为上0与.04环~槽 0.10mm;其他气环一般为0.03~0.07mm。油环一 般侧隙较小,一般为0.025~0.07mm;
• 环槽部部分切有若干道用 以安装活塞环的槽。
活塞裙部
• 为活塞运动导向和承受侧 压力。
• 其型式有 (1) 全裙式:裙部为一 薄壁圆筒。
• (2) 拖板式:将非承压 面的裙部全部去掉。
活塞裙部变形
活塞的变形及采取的相应措施
变形原因:热膨胀、侧压力和气体压力。
变形规律: (1) 活塞的热膨胀量大于气缸的膨胀量,使配缸间隙变 小。因活塞温度高于气缸壁,且铝合金的膨胀系数大于铸 铁; (2) 活塞自上而下膨胀量由大而小。因温度上高下低, 壁上厚下薄; (3) 裙部周向近似椭圆形变化,长轴沿销座孔轴线方向。 因销座处金属量多而膨胀量大,以及侧压力作用的结果。
• 半球形燃烧室:
• 1)气门成横向V形排列,气门头部直径可以 做得较大,换气好; 2)火花塞位于燃烧室的中部,火焰行程短, 燃烧速度最高,动力性、经济性最好。是高速 发动机常用的燃烧室; 3)CO和HC排放最少,而NO的排放较高。
气缸垫
• 作用:保证气缸体与气缸盖间的密封,防止漏水、漏气。
• 构造:
• 前端
后端
飞轮
• 功用
1. 贮存能量:在作功行程贮存能量,用以完成其他三个行 程,使发动机运转平稳。 2. 利用飞轮上的齿圈起动时传力。 3. 将动力传给离合器。 4. 克服短暂的超负荷。
飞轮
第二节 曲柄连杆机构的维修
一、气缸体的修理
• 磨损规律
气缸磨损的测量
• 在活塞的全行程的上、中、下三个断面。 • 每个断面必须测量发动机纵向和横向两条直径。
连杆大头
• (1) 切口形式:有平切口和斜切口两种。
• (2) 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,用于切口连杆。 2)锯齿形定位:依靠接合面的齿形定位。 3)套或销定位:依靠套或销与连杆体(或盖)的孔紧配 合定位。 4)止口定位。
连杆轴承
• 气缸圆度误差 • 气缸圆柱度误差
气缸的测量
曲轴主轴承孔磨损测量
• 曲轴主轴承的圆度误 差大于0.025mm或穴 蚀面积大于250mm2 时,必须进行修理。
前端轴与后端轴
• (1) 作用:前端轴用来安装正时齿轮、带轮及起动爪
等;后端轴有凸缘盘,用来安装飞轮。有的电喷发动机还 装有曲轴位置传感器和转速传感器的信号发生器。
• (2) 前后端的密封:曲轴前后端都伸出曲轴箱,为
了防止润滑油沿轴颈流出,在曲轴前后都设有防漏装置。 常用的防漏装置有挡油盘、填料油封、自紧油封、回油螺 纹等。
• 1.主轴颈和连杆轴颈
主轴颈是曲轴的支承部分。每个连杆轴颈两边都有一 个主轴颈者,称为全支承曲轴;主轴颈数等于或少于连杆 轴颈数者称为非全支承曲轴。

• 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。

• 2. 曲柄和平衡重:曲柄是用来连接主轴颈和连杆 轴颈的。平衡重的作用是平衡各机件产生的离心 惯性力及其力矩。
气缸体与气缸套
• 气缸体的上半部有引导活塞 作往复运动的圆筒,称为气 缸。下半部分有供安装曲轴 用的上曲轴箱。
• 有承孔、油道、水道。 • 气缸体的上、下表面是气缸
体维修的基准。 • 前后两个平面加工,安装正
时齿轮盖和飞轮壳。
气缸的排列形式
直列式
V形式
对置式
• 有整体式和镶套式
气缸
气缸套的形式
(二)油环
• 作用:刮油,即将气缸壁上多余的润滑油刮下来。
• 类型:
(1) 整体式:其外圆上切有环形槽,槽底开有回油用的 小孔或窄槽。 • (2)组合式:由上下刮油片和产生径向、轴向弹力的衬 簧组成。
组合式油环

1 —钢片; • 2 —衬簧; • 3 —径向衬簧; • 4 —轴向衬簧;
• 5 —活塞
活塞销
作用:连接活塞和连杆,并传递活塞的力给连杆。 结构:用低碳钢或低碳合金钢制成的厚壁管状体。 • 1.全浮式 (1) 定义:在发动机正常工作温度下,活塞销在连杆小头孔和活塞销座 孔中都能转动。 (2) 装配:1)销与销座孔在冷态时为过渡配合,采用分组选配法。
2)热装合:将活塞放入热水或热油中加热后,迅速将销装入。 2.半浮式 (1) 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)。 (2) 装配:加热连杆小头后,将销装入,冷态时为过盈配合。
密封:
1)下部:靠1~3个耐热耐油的橡胶密封圈。 2) 上部:缸套顶面高出缸体0.05~0.15mm,当气缸盖螺栓拧 紧后,缸套与缸体凸台接合处、缸套与缸垫接合处,承受较大 的压紧力,具有防止水套漏水、气缸漏气和保证缸套定位的作 用。
1. 结构:
气缸盖
气缸盖上有冷却水套、燃烧室、进排气门道、气门
三、活塞连杆组
• 活塞连杆组
• 由活塞、连杆、活塞环、活塞销和连杆等组成。
活塞
• 功用
与气缸盖、气缸壁等共同组成燃烧室; 承受气体、压力,并将此力传给连杆,以推动曲轴旋转。
• 材料:汽车发动机活塞广泛采用铝合金。
质量小(为铸铁活塞的50%~70%); 导热性好(约为铸铁的3倍); 热膨胀系数大。
活塞环的泵油
气环的断面形状
• (1) 矩形环:结构简单,与缸壁接触面积大,散热好, 但易泵油。
• (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);
• (3) 扭曲环:将矩形环内圆上方或外圆下方切成台阶或 倒角而成。
• 偏置销座使活塞换向分成了两步:
• 第一步是在气体压力较小时进行,且裙部弹性好,有缓冲 作用;
• 第二步虽气体压百度文库大,但它是个渐变过程。为此,两步过 渡使换向冲击力大为减弱。
活塞环
• (一)气环
作用: • (1)密封:防止气缸内的
气体窜入油底壳; (2) 传热:将活塞头部 的热量传给气缸壁; (3) 辅助刮油、布油。
五、曲轴飞轮组
• 曲轴飞轮组由曲轴、飞轮、带轮、正时齿轮(或链轮)
等组成。 • 一、 曲轴
功用 1. 把活塞连杆组传来的气体压力转变为扭矩对外输出。 2. 驱动配气机构及其他附属装置。 材料:大多采用优质中碳钢或中合金碳钢。有的采用球墨 铸铁。 构造: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。
故障。
第一节 曲柄连杆机构的构造与工作原理
一、概述
• 1.曲柄连杆机构的组成
• 机体组 • 活塞连杆 • 曲轴飞轮组
机体组:
气缸盖 气缸垫 气缸体 油底壳
活塞连杆组:
活塞 活塞环 活塞销 连杆
曲轴飞轮组:
曲轴 飞轮 扭转减振器
2.工作条件和受力分析
工作条件:
高温、高压、高速、有化学腐蚀
受力分析:
导管孔和进排气门座、火花塞孔(汽油机)或喷油 器座孔。
燃烧室
• 楔形燃烧室: •
1)气门斜置,气流导流较好,充气效率高; 2)有挤气-冷激面,可形成挤气涡流; 3)燃烧速度较快,CO和HC排放较低而NO的排 放稍高。
• 盆形燃烧室:
• 1)气门平行于气缸轴线; 2)有挤气-冷激面,可形成挤气涡流; 3)盆的形状狭窄,气门尺寸受限,换气质量较差,燃烧速 度较低,CO和HC排放较高而NO的排放较低。
结构措施
• (1) 活塞纵断面制成上小下大的截锥形。
• (2) 活塞横断面制成椭圆形,长轴垂直于销座孔轴线方 向,即侧压力方向。
• (3) 销座处凹陷0.5~1.0mm。 (4) 裙部开绝热-膨胀槽(“T”形或“∏”形槽),其中 横槽叫绝槽,竖槽叫膨胀槽。
• (5) 采用双金属活塞:即在活塞裙部或销座内嵌铸入钢 片,以减少裙部的膨胀量。
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