模块曲柄连杆机构讲义的构造与维修
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曲柄连杆机构 构造和维修
产生 往复惯性擦力 最大值取决于正压力和摩擦系数，
现代汽车对功率、扭矩的要求高，要减少摩 擦力就只能从减少摩擦系数上考虑了
方法：采用更好的材料，更充分的利用 润滑油
合作愉快
二、曲柄连杆机构：
由机体组、活塞连杆组、 曲轴飞轮组三部分 组成。
三、工作特点： 高温、高压、高速、化学腐蚀、
交变应力等，工作环境恶劣
四、受力分析： 1、气体作用力： 作功行程最大，压缩行程次之 进气行程和排气行程可以忽略
2、往复惯性力与离心力 1）、直线往复运动运动速度不断变化就
现代汽车对功率、扭矩的要求高，要减少摩 擦力就只能从减少摩擦系数上考虑了
方法：采用更好的材料，更充分的利用 润滑油
合作愉快
二、曲柄连杆机构：
由机体组、活塞连杆组、 曲轴飞轮组三部分 组成。
三、工作特点： 高温、高压、高速、化学腐蚀、
交变应力等，工作环境恶劣
四、受力分析： 1、气体作用力： 作功行程最大，压缩行程次之 进气行程和排气行程可以忽略
2、往复惯性力与离心力 1）、直线往复运动运动速度不断变化就
曲柄连杆机构的构造与维修
图2-12 油底壳
项目二 曲柄连杆机构的构造与维修 2．活塞连杆组
活塞连杆组主要由活 塞、活塞环、活塞销 和连杆等部件组成， 如图2-13所示。
图2-13 活塞连杆组
项目二 曲柄连杆机构的构造与维修
1）活塞 活塞的主要功用是承 受汽缸中的燃烧压力， 并将此力通过活塞销 和连杆传给曲轴。此 外，活塞还与汽缸盖、 汽缸壁共同组成燃烧 室。 活塞是由活塞顶部、 活塞头部和活塞裙部 三部分组成，如图214所示。
图2-5 V形式
项目二 曲柄连杆机构的构造与维修
③对置式（图2-6）。对置式发动机是指两列汽缸水平相 对排列，其优点是重心低，而且对置式发动机的平衡性较 好。
图2-6 对置式
项目二 曲柄连杆机构的构造与维修
（2）汽缸体的冷却 汽车发动机多采用水冷的方式（见图2-3），利用水套中 的冷却水流过高温零件的周围而带走多余的热量。风冷发 动机一般将汽缸体与曲轴箱分开铸造，为增强散热效果， 在汽缸体与汽缸盖的外表面铸有散热片，如图2-7所示。
图2-9 汽缸盖分解图
项目二 曲柄连杆机构的构造与维修
汽油机的燃烧室是当活塞位于上止点时，由活塞顶部及汽 缸盖上相应的凹部空间组成。汽油机常用燃烧室如图210所示。
图2-10 汽油机燃烧室
项目二 曲柄连杆机构的构造与维修
（1）盆形燃烧室。由于断面形状像澡盆，由此得名。盆 形燃烧室上面有进气门、排气门，弯曲的进气歧管和排气 歧管，容易产生进气涡流，但进气效率较低。 （2）倾斜盆形燃烧室。燃烧室上部是倾斜的，能产生较
图2-4 直列式
项目二 曲柄连杆机构的构造与维修
②V形式（图2-5）。两列汽缸排成V形的称为V形式汽缸 排列，V形发动机汽缸体宽度大，而长度和高度小，形状 比较复杂。但汽缸体的刚度大，质量和外形尺寸较小，多 用于六缸以上大功率发动机上，通常把此种发动机称为V 形发动机。V形的打 开角度被称为V形汽 缸夹角，为了平衡， V6发动机的汽缸平 角最好为90°，V8 发动机的汽缸夹角最 好为60°。
项目二 曲柄连杆机构的构造与维修 2．活塞连杆组
活塞连杆组主要由活 塞、活塞环、活塞销 和连杆等部件组成， 如图2-13所示。
图2-13 活塞连杆组
项目二 曲柄连杆机构的构造与维修
1）活塞 活塞的主要功用是承 受汽缸中的燃烧压力， 并将此力通过活塞销 和连杆传给曲轴。此 外，活塞还与汽缸盖、 汽缸壁共同组成燃烧 室。 活塞是由活塞顶部、 活塞头部和活塞裙部 三部分组成，如图214所示。
图2-5 V形式
项目二 曲柄连杆机构的构造与维修
③对置式（图2-6）。对置式发动机是指两列汽缸水平相 对排列，其优点是重心低，而且对置式发动机的平衡性较 好。
图2-6 对置式
项目二 曲柄连杆机构的构造与维修
（2）汽缸体的冷却 汽车发动机多采用水冷的方式（见图2-3），利用水套中 的冷却水流过高温零件的周围而带走多余的热量。风冷发 动机一般将汽缸体与曲轴箱分开铸造，为增强散热效果， 在汽缸体与汽缸盖的外表面铸有散热片，如图2-7所示。
图2-9 汽缸盖分解图
项目二 曲柄连杆机构的构造与维修
汽油机的燃烧室是当活塞位于上止点时，由活塞顶部及汽 缸盖上相应的凹部空间组成。汽油机常用燃烧室如图210所示。
图2-10 汽油机燃烧室
项目二 曲柄连杆机构的构造与维修
（1）盆形燃烧室。由于断面形状像澡盆，由此得名。盆 形燃烧室上面有进气门、排气门，弯曲的进气歧管和排气 歧管，容易产生进气涡流，但进气效率较低。 （2）倾斜盆形燃烧室。燃烧室上部是倾斜的，能产生较
图2-4 直列式
项目二 曲柄连杆机构的构造与维修
②V形式（图2-5）。两列汽缸排成V形的称为V形式汽缸 排列，V形发动机汽缸体宽度大，而长度和高度小，形状 比较复杂。但汽缸体的刚度大，质量和外形尺寸较小，多 用于六缸以上大功率发动机上，通常把此种发动机称为V 形发动机。V形的打 开角度被称为V形汽 缸夹角，为了平衡， V6发动机的汽缸平 角最好为90°，V8 发动机的汽缸夹角最 好为60°。
模块二 曲柄连杆机构的构造与检修
（2）预先做成椭圆形。将销座外端面在铸 造时凹陷0.5-1mm，或截去一小部分。 椭圆的长轴方向与销座垂直，短轴方 向沿销座方向。这样活塞工作时趋近正圆。
（3）活塞裙部开槽（汽油机） 横向绝热槽 减少活塞头的热量向裙部扩散
有的兼作油环回油孔
留有膨胀余地
纵向膨胀槽
活塞强度降低
绝热槽
膨胀槽
（4）采用双金属活塞：
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 塞裙部或销座内铸入或嵌入膨 胀系数低的钢片。 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。
活塞销座
活塞销座位于活塞裙部的上部，加工有座孔，用以安装活塞销。有些活塞 座孔内加工有卡环槽，以便安装活塞销卡环，防止活塞销工作时轴向窜动。 为减少活塞销座处受热后的变形量，有些活塞的销座外表是凹陷的。
项目一 曲柄连杆机构的认识
湖北工程职院——水忠义
曲柄连杆机构是往复式内燃机的主要工作机构。曲柄连杆机构是发动机实现 工作循环，完成能量转换的主要运动零件。在做功冲程，它将燃料燃烧产生 的热能转换活塞往复运动、曲轴旋转运动的机械能，对外输出动力；在其他 冲程，则依靠曲柄和飞轮的转动惯性、通过连杆带动活塞上下运动，为下一 次做功创造条件。
气缸盖的拧紧：拧紧螺栓时，必须按由中央对称地向四 周扩展的顺序分几次进行，最后一次要用扭力扳手按厂 家规定的拧紧力矩值拧紧。 铝合金气缸盖：最后必须在发动机冷态下拧紧。 铸铁气缸盖：最后必须在发动机热态下拧紧
汽油机燃烧室结构
1)要求： 结构尽可能紧凑，冷却面积小，以减少热量损失及缩短火焰行程。 使混合气在压缩终了时具有一定的涡流运动，以提高混合气燃烧速度，保 证混合气得到及时和充分燃烧 • 2)分类 • 半球形 结构紧凑、火焰行程短、燃烧速率高、热损失小、热效率高 • 桑塔纳、夏利、富康 • 楔形 结构简单、紧凑、散热面积小、热损失少；火花塞置于燃烧室最高处，火焰 传播距离长 切诺基 • 盆形 工艺性好、成本低、进排气效果不如半球形燃烧室 捷达、奥迪
曲柄连杆机构(农机发动机构造与维修课件)
图5 曲轴键槽破损
2、前端断裂 (小头端断裂) 曲轴前端断裂现象：靠近小头端方向的曲柄断开，如
图6所示。原因：皮带轮-减振器总成失效 (减振效果差, 减振橡胶破损或脱出。皮带轮平衡差)；小头端负荷增加, 如加长皮带轮或在原皮带轮上叠加皮带轮等；使用了假冒 皮带轮-减振器.
图6 曲轴前端断裂
3、烧化瓦引起的曲轴断裂 现象：轴颈烧化瓦严重，造成断轴；轴颈表面有明显拉痕 ；轴颈局部变黑，断口疲劳纹理不明显，如图2-48所示 。 原因：烧瓦、化瓦没有及时停车。
环有气环和油环两种。 气环的作用是：密封和导热；
油环的作用是：刮油和布油。 气环根据截面形状不同有多种，如图2-6 所示。
图2-6 活塞环的断面形状
a）矩形环 b）锥面环 c）正扭曲内切环 d）反扭曲内切环 e）梯形环 f）桶面环
矩形环也叫平环，多用于发动机第一道环， 其表面多采用多孔镀铬，增加硬度耐磨。
YC6A机体
YC6G机体
YC6J机体
YC4E机体
YC4G机体
图2-1 活塞连杆及曲轴飞轮组的组成 1-气缸套 2-气缸体 3-活塞 4-活塞销 5-连杆 6-曲轴主轴颈 7-曲轴 8-连杆轴颈 9-曲柄 10-飞轮
第一节 机体组
机体零件包括：气缸体、气缸套、气缸垫、气缸盖和油 底壳等主要零件将这些零件用螺栓、螺母连结成一整体。
图2 活塞倾斜运行
3、活塞销孔周围损伤 现象：销孔周围出现抛击状（类似熔化 状）损伤痕迹，气缸壁相应被损伤，如 图3所示。
原因：该损伤是由于活塞销挡圈脱落或断 裂所引起，其原因可能是：安装了旧的受 损的挡圈；挡圈在槽中刚度不够或位置不 对；连杆弯曲；曲轴轴向间隙过大；连杆 轴颈或曲轴回转中心与气缸不垂直等。 图3 活塞销孔周围损伤
2、前端断裂 (小头端断裂) 曲轴前端断裂现象：靠近小头端方向的曲柄断开，如
图6所示。原因：皮带轮-减振器总成失效 (减振效果差, 减振橡胶破损或脱出。皮带轮平衡差)；小头端负荷增加, 如加长皮带轮或在原皮带轮上叠加皮带轮等；使用了假冒 皮带轮-减振器.
图6 曲轴前端断裂
3、烧化瓦引起的曲轴断裂 现象：轴颈烧化瓦严重，造成断轴；轴颈表面有明显拉痕 ；轴颈局部变黑，断口疲劳纹理不明显，如图2-48所示 。 原因：烧瓦、化瓦没有及时停车。
环有气环和油环两种。 气环的作用是：密封和导热；
油环的作用是：刮油和布油。 气环根据截面形状不同有多种，如图2-6 所示。
图2-6 活塞环的断面形状
a）矩形环 b）锥面环 c）正扭曲内切环 d）反扭曲内切环 e）梯形环 f）桶面环
矩形环也叫平环，多用于发动机第一道环， 其表面多采用多孔镀铬，增加硬度耐磨。
YC6A机体
YC6G机体
YC6J机体
YC4E机体
YC4G机体
图2-1 活塞连杆及曲轴飞轮组的组成 1-气缸套 2-气缸体 3-活塞 4-活塞销 5-连杆 6-曲轴主轴颈 7-曲轴 8-连杆轴颈 9-曲柄 10-飞轮
第一节 机体组
机体零件包括：气缸体、气缸套、气缸垫、气缸盖和油 底壳等主要零件将这些零件用螺栓、螺母连结成一整体。
图2 活塞倾斜运行
3、活塞销孔周围损伤 现象：销孔周围出现抛击状（类似熔化 状）损伤痕迹，气缸壁相应被损伤，如 图3所示。
原因：该损伤是由于活塞销挡圈脱落或断 裂所引起，其原因可能是：安装了旧的受 损的挡圈；挡圈在槽中刚度不够或位置不 对；连杆弯曲；曲轴轴向间隙过大；连杆 轴颈或曲轴回转中心与气缸不垂直等。 图3 活塞销孔周围损伤
曲柄连杆机构的构造与维修
33
三、汽缸垫
作用：保证气缸体与气缸盖间的密封，防止漏水、漏气。 构造：(1)金属—石棉垫 (2)金属骨架—石棉垫 (3)纯金属垫 目前应用较多的是金属皮的金属—石棉垫，在水道孔、油道孔 和气缸孔周围卷边加固。金属卷边的作用：提高强度，提高耐烧蚀 和传热能力。
34
安装注意： 由于缸垫在卷边处高出一层铜皮（或钢皮），所以与之接触的 一面容易产生局部压痕变形。金属卷边一面应朝向易修整接触面或 硬平面。 1、当气缸盖与气缸体同为铸铁时，卷边应朝向汽缸盖； 2、当采用铝合金气缸盖、铸铁气缸体时，卷边应朝向气缸体； 3、当气缸盖与气缸体同为铝合金时，卷边应朝向湿式缸套的凸沿。
29
整体式：能覆盖全部气缸，缩短气缸中心距，适合于缸径 小于105mm，缸数小于6的发动机。可缩短发动机总长度， 刚性较差。 分块式：两个气缸或三个气缸采用一个气缸盖。 单体式：每个气缸都采用一个气缸盖，一般缸径大于140mm 或风冷发动机采用。（缸径较大的发动机常采用单体气缸盖 或块状气缸盖）。
二、气缸盖
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1、气缸盖的功用：
气缸盖密封燃烧室，和其他各部分共同形成燃烧空间。其 上安装配气机构的大部分零件和喷油器或火花塞，内设冷却水 路和润滑油道，进、排气道。
2、气缸盖的工作条件与要求：
气缸盖承受气体力和紧固气缸盖螺栓所造成的机械负荷，同 时，还由于与高温燃气接触而承受很高的热负荷。为保证良好密 封，气缸盖既不能损坏，也不能变形。为此，气缸盖要有足够的 强度和刚度。为使温度分布均匀，冷却要良好。
8
3、离心力（旋转惯性力）： 是指曲柄、连杆轴颈、连杆 大头等围绕曲轴轴线做圆周运 动产生的离心惯性力，简称离 心力。其大小与运动件的质量、 旋转半径、角速度的平方成正 比，其方向总是背离曲轴中心 向外，离心力使连杆大头的轴 瓦和曲柄销、曲轴主轴颈及轴 承受到又一附加载荷，增加他 们的变形和磨损。
模块2曲柄连杆机构的构造与维修
调整曲柄连杆机构的间隙，确保各部件之间的配合良好。
根据磨损情况更换相应的部件，如曲轴、连杆、轴承、 活塞环等。
进行必要的润滑保养，保证曲柄连杆机构的正常运行。
曲柄连杆机构维修注意事项
在拆卸和安装曲柄连杆机构时 ，要使用正确的工具和方法，
避免损坏部件。
在更换部件时，要选用符合规 格和要求的部件，确保维修质
组成
曲柄连杆机构由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组三部分组成。机体组主要由 气缸体、气缸盖和油底壳等组成；活塞连杆组主要由活塞、活塞环、连杆等组 成；曲轴飞轮组主要由曲轴、飞轮和扭转减震器等组成。
工作原理与特点
工作原理
在曲柄连杆机构中，活塞在气缸内做往复直线运动，通过连 杆将这个运动传递给曲轴，使曲轴能够绕其轴线旋转。同时 ，曲轴的旋转运动又通过飞轮等构件将动力输出到外部。
特点
曲柄连杆机构是发动机的核心部分，其工作特点是承受着高 温、高压和交变载荷，因此需要具有良好的强度、刚度和耐 磨性。此外，曲柄连杆机构还需要具备一定的灵活性，以保 证发动机的正常运转。
应用领域与发展趋势
要点一
应用领域
曲柄连杆机构广泛应用于汽车、摩托车和其他内燃机领域 ，是发动机的核心部分。
要点二
曲轴原因导致曲轴轴承损坏。
连杆断裂
由于连杆材料疲劳、受力不均、超载等原因 导致连杆断裂。
活塞环断裂
由于活塞环材料疲劳、超速运转、润滑不良 等原因导致活塞环断裂。
曲柄连杆机构维修流程
检查曲柄连杆机构各部件的磨损情况，如曲轴、连杆、 轴承、活塞环等。
02
曲柄连杆机构构造
曲柄的构造
曲柄是曲柄连杆机构中的重要组成部分，通常由高强度钢材制成，具有足够的刚度 和强度，能够承受发动机运转过程中的各种力和力矩。
根据磨损情况更换相应的部件，如曲轴、连杆、轴承、 活塞环等。
进行必要的润滑保养，保证曲柄连杆机构的正常运行。
曲柄连杆机构维修注意事项
在拆卸和安装曲柄连杆机构时 ，要使用正确的工具和方法，
避免损坏部件。
在更换部件时，要选用符合规 格和要求的部件，确保维修质
组成
曲柄连杆机构由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组三部分组成。机体组主要由 气缸体、气缸盖和油底壳等组成；活塞连杆组主要由活塞、活塞环、连杆等组 成；曲轴飞轮组主要由曲轴、飞轮和扭转减震器等组成。
工作原理与特点
工作原理
在曲柄连杆机构中，活塞在气缸内做往复直线运动，通过连 杆将这个运动传递给曲轴，使曲轴能够绕其轴线旋转。同时 ，曲轴的旋转运动又通过飞轮等构件将动力输出到外部。
特点
曲柄连杆机构是发动机的核心部分，其工作特点是承受着高 温、高压和交变载荷，因此需要具有良好的强度、刚度和耐 磨性。此外，曲柄连杆机构还需要具备一定的灵活性，以保 证发动机的正常运转。
应用领域与发展趋势
要点一
应用领域
曲柄连杆机构广泛应用于汽车、摩托车和其他内燃机领域 ，是发动机的核心部分。
要点二
曲轴原因导致曲轴轴承损坏。
连杆断裂
由于连杆材料疲劳、受力不均、超载等原因 导致连杆断裂。
活塞环断裂
由于活塞环材料疲劳、超速运转、润滑不良 等原因导致活塞环断裂。
曲柄连杆机构维修流程
检查曲柄连杆机构各部件的磨损情况，如曲轴、连杆、 轴承、活塞环等。
02
曲柄连杆机构构造
曲柄的构造
曲柄是曲柄连杆机构中的重要组成部分，通常由高强度钢材制成，具有足够的刚度 和强度，能够承受发动机运转过程中的各种力和力矩。
曲柄连杆机构的构造与维修
发动机的支承
第三节 机体组的维修
1、气缸的维修 （1）气缸体的清洗 – 油污使用清洗液进行热清洗。 – 油道用专用清洁刷和热肥皂水清洗。 • 注意： – 铝合金气缸体不能使用碱性清洗液清洗。 – 清洗后用清水冲刷，以免残留清洗液腐蚀机件。 – 气缸体清洗后在加工表面涂润滑油，防锈。 – 油道清洁后，将油堵装好，防污。
2） 惯性力（主 要） （1）往复惯性 力 1）活塞从上止 点到下止点： 前半行程：加 速度方向向下， 2）活塞从下止点到上止点： 往复惯性力方 前半行程：加速度方向向上，往复惯性力方向向下。 向向上。 后半行程：加速度方向向下，往复惯性力方向向上。 后半行程：加 往复惯性力使发动机产生上下震动。 速度方向向上， 往复惯性力方 向向下。
• 一、活塞的构造 • 3．活塞裙部
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；
• 磨损检查 – 检查内容： • 最大磨损量——最大测量直径与标准直径之差。 • 圆度误差——同一高度、不同方向测量的两个直径 之差的一半。 • 圆柱度误差——不同高度、同一方向测量的两个直 径之差的一半。 – 要求：不允许超过使用极限，否则应镗磨或镶套。
2）气缸镗磨
气缸修理尺寸:3~6级
• 镗磨要点：自学。
• 2、气缸盖的维修 （1）缸盖裂损的检查与修理 – 参照缸体的检查与修理方法。 （2）缸盖平面变形的检查与修理 – 检查方法：与缸体上平面变形检查相同。 – 修理方法：铝合金缸盖用压力校正，铸铁缸盖用磨削 或铣削 。 – 注意：缸盖磨削或铣削量不能超过0.5mm 。 （3）清除燃烧室积炭 – 机械清除或化学清除。 （4）火花塞座孔损坏的修理 – 座孔钻大 攻制螺纹 拧入螺堵 加工座孔。
曲柄连杆机构的构造与维修教案
教学目的：掌握曲柄连杆机构的组成、功用、主要零部件的构造及装配连接关系；熟悉曲柄连杆主要部件的检测方法，掌握曲柄连杆机构装配及调整方法。
重点和难点：掌握曲柄连杆机构的组成、功用、主要零部件的构造及气门间隙的调整方法。
教学方式：多媒体教学课时：14学时教学内容：2.1 概述功用及组成功用:压力能转换为机械能组成:机体组活塞连杆组曲轴飞轮组工作条件及受力分析条件:高温高压高速化学腐蚀受力:气体压力、惯性力、离心力、摩擦力、热应力。
产生：压缩拉伸弯曲扭转离心磨擦等2.2 机体组气缸体1、气缸体的功用安装、固定气缸套及其他机构的基础。
2、气缸体的型式整体式和分体式水冷式和风冷式整体式一般为水冷式，分体则为风冷式3、整体式气缸体类型：平分式、龙门式、隧道式4、气缸体的受力特点及材料特点：各种受力、热负荷、润滑条件差材料：优质合金铸铁、铸铝合金5、曲轴箱的密封气缸及气缸套1、气缸及气缸套的功用燃料燃烧实现能量转换的场所活塞运动的轨迹2、气缸的形式结合方式：整体式、单铸式冷却方式：风冷式、水冷式（干式和湿式）4、气缸的排列单列（直列）式、V形式、对置式5、气缸套的定位㈠干式缸套：不及冷却水接触，壁厚：1-3mm。
㈡湿式缸套：及冷却水接触，壁厚：5-9mm。
湿式缸套有：上支承定位带，下支承密封带，上及气缸套座紧配合。
优点及缺点气缸盖1、气缸盖的主要功用封闭气缸上部，并及活塞顶和气缸壁一起形成燃烧室。
2、气缸盖的构造进排气门座、气门导管、进排气通道结构分：单体式、块状式和整体式燃烧室1、燃烧室的主要功用燃烧混合气产生强大的压力能。
2、燃烧室的构造基本要求：㈠热量损失小、燃烧行程短。
㈡压缩冲程完成后，混合气能产生涡流，保证充分燃烧。
气缸垫1、气缸垫的工作要求①在高温高压作用下不易损坏；②耐热耐腐蚀；③有弹性，能密封；④卸装方便，能重复使用，寿命长。
2、气缸垫常见结构金属—石棉、金属—复合材料，纯金属3、油底壳发动机的支承二点支承;三点支承(前.后);四点支承.2.3 活塞连杆组活塞连杆组的组成：活塞、活塞环、活塞销、连杆活塞1、活塞的功用：将活塞顶的压力传到连杆，使曲轴产生旋转。
第2章曲柄连杆机构的构造与维修
第2章曲柄连杆机构的构造与维修学习目标1 掌握曲柄连杆机构的作用与组成;2 掌握机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组主要零部件的构造和装配连接关系;3 掌握主要零部件的检测方法和维修方法;4 掌握曲柄连杆机构的装配与调整方法和要求;5 掌握曲柄连杆机构常见异响的诊断与排除。
一、曲柄连杆机构的作用、组成和工作原理曲柄连杆机构的功用是:将燃气作用在活塞顶上的压力转变为能使曲轴旋转运动而对外输出的动力。
曲柄连杆机构是往复活塞式发动机将热能转换为机械能的主要机构。
在发动机工作过程中,燃料燃烧产生的气体压力直接作用在活塞顶上,推动活塞作往复直线运动,经活塞销、连杆和曲轴,将活塞的往复直线运动转换为曲轴的旋转运动。
发动机产生的动力,大部分经由曲轴后端的飞轮输出,一部分用于驱动本机其他机构和系统。
曲柄连杆机构由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组三部分组成。
1 机体组主要包括气缸体、曲轴箱、气缸盖、气缸套和气缸垫等不动件。
2 活塞连杆组主要包括活塞、活塞环、活塞销和连杆等运动件。
3 曲轴飞轮组主要包括曲轴和飞轮等机件。
二、工作条件与受力分析发动机工作时,气缸内最高温度可达2500℃以上,最高压力可达5～9MPa。
现代发动机的最高转速一般可达4000～6000r/min,其线速度是很高的。
此外,与可燃混合气和燃烧废气接触的机件(如气缸、气缸盖、活塞组等)还将受到化学腐蚀和电化学腐蚀。
因此,曲柄连杆机构是在高温、高压、高速和有腐蚀的条件下工作的。
由于曲柄连轩机构是在高压下作变速运动,因此,它在工作中的受力情况很复杂,其中主要有气体作用力、运动质量的惯性力、旋转运动件的离心力以及相对运动件的接触表面所产生的摩擦力等。
1 气体作用力在每个工作循环的四个行程中,气体压力始终存在。
但由于进气、排气两个行程中的气体压力较小,对机件影响不大,故这里主要分析作功和压缩两个行程中气体的作用力。
在作功行程中,气体压力推动活塞向下运动,如图2-1a所示。
项目2曲柄连杆机构的构造与维修(修订版)
西安交通大学出版社
项目2曲柄连杆机构的构造与维修
能力目标：
⑴ 能够说出曲柄连杆机构的功用和组成。 ⑵ 能过说明曲柄连杆机构各组成零件的结构和装配连接关系。 ⑶ 能根据维修手册,安全规划的完成曲柄连杆机构的检修。
知识目标：
⑴ 了解曲柄连杆机构的功用和组成。 ⑵ 熟悉曲柄连杆机构各组成零件的结构和装配连接关系。 ⑶ 掌握曲柄连杆机构的检修方法。
汽缸体的排列形式：
（ 1 ）直列式：多用于六缸以下的发 动机。 （ 2 ） V 型式：它缩短了发动机的长 度和高度，多用于八缸以上的发动机。 （3）对置式：是V型的特殊形式。 排 列 方 式
单列式
V型
对置式
直列式：
发动机的各个汽缸排成一列，一般是垂直布置的。单列式 汽缸体结构简单，加工容易，但发动机长度和高度较大， 一般六缸以下发动机多采用单列式
西安交通大学出版社
汽缸盖：
1、结构：气缸盖上有冷却水套、 燃烧室、进排气门道、气门导管 孔和进排气门座、火花塞孔（汽 油机）或喷油器座孔。
西安交通大学出版社
汽缸盖安装要求：
①拆卸时，四周向 中央扩展顺序对称 拆卸。（1-2-3-45-6-7-8-9-10） ②安装时、中央向 四周扩展顺序对称 安装。（10-9-87-6-5-4-3-2-1）
曲轴箱的型式：
（3） 隧道式 定义：主轴承座孔不分开。 特点：刚度最大，主轴 承同轴度易保证，主轴承 用滚动轴承。 应用：负荷较大的柴油 机。
性能与应用比较 名称 性能
一般式
应用
图例
机体高度小、重量 轻、结构紧凑，便 492Q汽油机、90 于加工拆卸。刚度 系列柴油机 和强度差。
龙门式
强度和刚度较好。 捷达轿车、富康 工艺性差、结构笨 轿车、桑塔纳轿 重、加工困难。 车
第2章曲柄连杆机构构造与维修
1. 机体组件积碳清除
危害：积炭经常发生在气缸顶部、气缸盖底部，它会引起汽 油机早燃和爆燃，增加气缸磨损。 清除方法：①机械法直接采用钢丝刷或刮刀清除（注意不要 刮伤机体组件）；②化学法是采用化学溶剂对机体组件积炭 处进行浸泡2～3h，加热浸泡效果更好，使积炭软化，再用 刷子刷洗去除。
2.2.2 机体组的检修
1） 发动机气缸体类型
（a）水冷 （b）风冷 发动机冷却方式
2.2.1 机体组的构造
2） 气缸的排列形式
（a）单列式 （b）V 形排列 （c）对置式 多缸发动机排列形式
2.2.1 机体组的构造
2） 气缸的排列形式
（a）单列式 （b）V 形排列 （c）对置式 多缸发动机排列形式
2.2.1 机体组的构造
活塞标记 1-安装方向 2-生产日期 3-厂家标志 4-活塞直径 5-装配间隙
2.3.1 活塞连杆组的构造
1.活塞
活塞裙部位置：从油环槽下端面起至活塞最下端 的部分，包括装活塞销的销座孔。 活塞裙部作用：对活塞在气缸内的往复运动起导 向作用，并承受侧压力，防止破坏油膜。
活塞裙 部侧压 力
2.3.1 活塞连杆组的构造
（a）直开口 （b）阶梯形
（c）斜开口（d）带防转销钉槽
2.3.1 活塞连杆组的构造
2.活塞环 1）气环 气环的断面形状：
（a）矩形
（b）锥形
（c）扭曲形1
（d）扭曲形2
（e） 梯形
（f）桶形
2.3.1 活塞连杆组的构造
2.活塞环 2）油环
油环有普通油环和组合油环两种。
2.3.1 活塞连杆组的构造
2.2.1 机体组的构造
3. 气缸盖 气缸盖罩
气缸盖
气缸垫
危害：积炭经常发生在气缸顶部、气缸盖底部，它会引起汽 油机早燃和爆燃，增加气缸磨损。 清除方法：①机械法直接采用钢丝刷或刮刀清除（注意不要 刮伤机体组件）；②化学法是采用化学溶剂对机体组件积炭 处进行浸泡2～3h，加热浸泡效果更好，使积炭软化，再用 刷子刷洗去除。
2.2.2 机体组的检修
1） 发动机气缸体类型
（a）水冷 （b）风冷 发动机冷却方式
2.2.1 机体组的构造
2） 气缸的排列形式
（a）单列式 （b）V 形排列 （c）对置式 多缸发动机排列形式
2.2.1 机体组的构造
2） 气缸的排列形式
（a）单列式 （b）V 形排列 （c）对置式 多缸发动机排列形式
2.2.1 机体组的构造
活塞标记 1-安装方向 2-生产日期 3-厂家标志 4-活塞直径 5-装配间隙
2.3.1 活塞连杆组的构造
1.活塞
活塞裙部位置：从油环槽下端面起至活塞最下端 的部分，包括装活塞销的销座孔。 活塞裙部作用：对活塞在气缸内的往复运动起导 向作用，并承受侧压力，防止破坏油膜。
活塞裙 部侧压 力
2.3.1 活塞连杆组的构造
（a）直开口 （b）阶梯形
（c）斜开口（d）带防转销钉槽
2.3.1 活塞连杆组的构造
2.活塞环 1）气环 气环的断面形状：
（a）矩形
（b）锥形
（c）扭曲形1
（d）扭曲形2
（e） 梯形
（f）桶形
2.3.1 活塞连杆组的构造
2.活塞环 2）油环
油环有普通油环和组合油环两种。
2.3.1 活塞连杆组的构造
2.2.1 机体组的构造
3. 气缸盖 气缸盖罩
气缸盖
气缸垫
曲柄连杆机构构造与维修说明
项目二 曲柄连杆机构构造与维修
• 2）测量部位 • 3）圆度和圆柱度的计算
项目二 曲柄连杆机构构造与维修
项目二 曲柄连杆机构构造与维修
项目二 曲柄连杆机构构造与维修
• 三、机体组常见故障诊断与排除
机体组常见故障原因与征象，见下表，详细诊断流程以汽油机点火敲击 响和气缸漏气响为例进行讲解，如图2-34和2-35所示。
项目二 曲柄连杆机构构造与维修
二、 曲柄连杆机构的组成
• 1.机体组主要包括：气缸盖、气缸衬垫、气缸体、 气缸套、曲轴箱、油底壳等机件。 • 2.活塞连杆组主要包括：活塞、活塞环、活塞销 和连杆等机件。 • 3.曲轴飞轮组主要包括：曲轴、飞轮、扭转减振 器等机件。
项目二 曲柄连杆机构构造与维修
项目二 曲柄连杆机构构造与维修
项目二 曲柄连杆机 构构造与维修
【学习目标】
理解曲柄连杆机构的作用和组成 知道曲柄连杆机构的受力分析 掌握机体组、活塞连杆组、曲轴飞 轮组主要零件的构造和装配连接关 系 掌握机体组、活塞连杆组、曲轴飞 轮组主要零件的检测和维修方法 学会曲柄连杆机构常见故障的诊断 与排除方法 会做曲柄连杆机构典型故障的案例 分析
①将被检验的气缸缸筒及上平面清洗，擦干。 ②根据气缸直径大小选择合适的接杆，旋入量缸表下端。 ③根据被测气缸的标准尺寸用外径千分尺校对量缸表，并 留出测杆伸长的适当数值（即预压1mm左右）旋转表盘， 使“0”位对正指针，记住小针指示毫米数，把接杆螺母 固定，并复校。 ④测量时手应握住绝热套，把量缸表斜向放入气缸被测处， 轻微摆动量缸表，使指针左右摆动相等（气缸中心线与 测杆垂直）。如果指针正好对准“0”处，则与被测缸径 相等，当指针顺时针方向离开“0”，则缸径小于标准尺 寸，如反时针方向离开“0”位，则缸径大于标准缸径。 如图2-31所示。
第二章曲柄连杆机构的构造与维修
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第二节机体组的构造和检修
5.下曲轴箱(油底壳)(图2-7)
二、气缸盖与气缸垫
1.气缸盖 气缸盖的主要功用是封闭气缸上部并与气缸和活塞顶部共同构
成燃烧室。 气缸盖内也有冷却水套，端面上的冷却水孔与气缸体上的冷却
水孔相通，以便利用循环水来冷却燃烧室等高温部分。气罐盖如图28所示。
(4)气缸的修理气缸的修理就是按修理尺寸法或镶套修复法，通过锁削或 磨削加工，使气缸达到原来的技术要求。
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第三节活塞连杆组构造与检修
活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销和连杆等主要机件组成，如 图2- 13所示。
一、活塞
1.活塞的作用与材质 活塞的作用是封闭气缸，与气缸盖、气缸壁共同构成燃烧室，承
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第三节活塞连杆组构造与检修
2.活塞环的结构 发动机工作时，活塞和活塞环都会发生热膨胀，并且活塞环随活
塞在气缸内做往复运动时，有径向张缩变形现象。因此，活塞环在气 缸内应有开口间隙，与活塞环槽间应有侧隙与背隙，如图2- 17所示。
三、活塞销
1.活塞销的作用和工作条件 活塞销的功用是连接活塞与连杆小头，将活塞承受的气体作用力
几种汽油机燃烧室类型如图2- 9所示。
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第二节机体组的构造和检修
2.气缸垫 气缸垫用来保证气缸体与气缸盖接合面间的密封，防止漏气、
漏水。 气缸垫接触高温、高压气体和冷却水，在使用中很容易被烧蚀，
特别是缸口卷边周围。因此，气缸垫要耐热、耐蚀，具有足够的强度、 一定的弹性和导热性，从而保持可靠的密封。
第二章曲柄连杆机构的构造与维修
第一节曲柄连杆机构概述 第二节机体组的构造和检修 第三节活塞连杆组构造与检修 第四节AJR型发动机曲柄连杆机构分解和组装 第五节曲轴飞轮组的构造和检修
第二节机体组的构造和检修
5.下曲轴箱(油底壳)(图2-7)
二、气缸盖与气缸垫
1.气缸盖 气缸盖的主要功用是封闭气缸上部并与气缸和活塞顶部共同构
成燃烧室。 气缸盖内也有冷却水套，端面上的冷却水孔与气缸体上的冷却
水孔相通，以便利用循环水来冷却燃烧室等高温部分。气罐盖如图28所示。
(4)气缸的修理气缸的修理就是按修理尺寸法或镶套修复法，通过锁削或 磨削加工，使气缸达到原来的技术要求。
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第三节活塞连杆组构造与检修
活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销和连杆等主要机件组成，如 图2- 13所示。
一、活塞
1.活塞的作用与材质 活塞的作用是封闭气缸，与气缸盖、气缸壁共同构成燃烧室，承
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第三节活塞连杆组构造与检修
2.活塞环的结构 发动机工作时，活塞和活塞环都会发生热膨胀，并且活塞环随活
塞在气缸内做往复运动时，有径向张缩变形现象。因此，活塞环在气 缸内应有开口间隙，与活塞环槽间应有侧隙与背隙，如图2- 17所示。
三、活塞销
1.活塞销的作用和工作条件 活塞销的功用是连接活塞与连杆小头，将活塞承受的气体作用力
几种汽油机燃烧室类型如图2- 9所示。
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第二节机体组的构造和检修
2.气缸垫 气缸垫用来保证气缸体与气缸盖接合面间的密封，防止漏气、
漏水。 气缸垫接触高温、高压气体和冷却水，在使用中很容易被烧蚀，
特别是缸口卷边周围。因此，气缸垫要耐热、耐蚀，具有足够的强度、 一定的弹性和导热性，从而保持可靠的密封。
第二章曲柄连杆机构的构造与维修
第一节曲柄连杆机构概述 第二节机体组的构造和检修 第三节活塞连杆组构造与检修 第四节AJR型发动机曲柄连杆机构分解和组装 第五节曲轴飞轮组的构造和检修
第二章曲柄连杆机构的构造与维修
•
2.作业准备
•（ 1 ）汽车进入工位前，将工位清理干净，
准备好相关的器材。 •（2）将汽车停放在举升机中央位置。 •（ 3 ）拉紧驻车制动器操纵杆，并将变速 杆置于空挡或驻车挡（P挡）位置（见图119）。 •（ 4 ）套上转向盘护套、变速杆手柄套和 座位套，铺设脚垫。 •（ 5 ）在车内拉动发动机舱盖手柄，在车 外打开并支撑发动机舱盖（见图1-20）。 •（6）粘贴翼子板和前脸磁力护裙。
•②如图所示，拆下2个螺栓。
•③如图所示，拆下螺栓和输油管分总成。
•④如图所示，拆下2个1号输油管隔垫。
•（6）拆卸喷油器总成。 •①如图所示，从燃油输油管分总成中拉出 4
个喷油器总成。
•②如图2-49 所示，重新安装时，在喷油器
轴上贴上标签。注意：用塑料袋将喷油器 包起来，以防异物进入。
查并确认齿形带应正确安装在楔形槽中。 用手检查，以确认齿形带没有从曲轴齿 形带轮底部的凹槽中滑脱。
•（ 3 ）如图所示，检查齿形带的偏移量和张紧
力。新齿形带的偏移量：7.5～8.6mm；用过的 齿形带偏移量： 8.0 ～ 10.0mm 。新齿形带的张 紧 力 ： 637 ～ 735N ； 用 过 的 齿 形 带 张 紧 力 ： 392～588N。
•图 2-39 拆装汽缸盖衬垫相关部件分解图（ 7
）
•
1.实训器材
•（1）车辆：卡罗拉（1.6L）车型。 •（ 2 ）普通工具：举升机、磁力护裙、转
向盘护套、变速杆手柄套、脚垫和座位套、 组合扳手、螺丝刀、钳子、扭力扳手、发 动机台架、起重机、塑料袋、 10mm 的双六 角扳手、棉丝抹布或一块布。
•（3）专用工具： SST09213-58013 曲轴皮带轮
固定工具、 09330-00021 结合法兰固定工具、 SST09301-00110 、 09051-1C110 塑料锤 420g 、 SST09268-21010 燃油软管拉出器、 SST0995050013 拉出器 C 组件、 09951-05010 吊架 150 、 09952-05010 滑 动 臂 、 09953-05020 中 心 螺 栓 150 、 09954-050212 号卡爪、“TORX”套筒扳 手（E8）。 •（4）其他：丰田原厂黑密封ThreeBond1207B 或同等产品、丰田原厂粘合剂1324、 ThreeBond1324或同等产品、丰田原厂ATFWS 自动变速器油（自动变速器车型）、丰田超长 效冷却液（SLLC）。
曲柄连杆机构的构造与维修
图2-1 发动机气缸体 1—气缸套 2—气缸体 3—挺杆室
2.1 机体组的构造与维修
(2)气缸的排列形式 根据气缸的排列形式，气缸体有直列式、V形式和对 置式，如图2-2所示。 1)直列式 2)V形式 3)对置式
图2-2 气缸的排列形式 a)直列式 b)V形式 c)对置式
2.1 机体组的构造与维修
2.2 活塞连杆组的构造与维修
活塞环的泵油过程如图2-23所示。 活塞环泵油是当活塞带着环下行(进气行程)时，环靠在环槽的上方，环 从缸壁上刮下的润滑油充入环槽下方；当活塞又带着环上行(压缩行程)时， 环又靠在环槽的下方，同时将油挤压到环槽上，如此反复，就将润滑油泵到 活塞顶。
图2-23
活塞环的泵油过程
2.1 机体组的构造与维修
图2-11
气缸磨损的测量部位
图2-12 量缸表测量法
2.2
活塞连杆组的构造与维修
【本节目标】
1.掌握活塞连杆组的功用与组成。 2.掌握活塞连杆组各零件的结构。 3.掌握活塞连杆组的拆装方法及技术要求。
4.掌握活塞连杆组各零件的检测、鉴定和维修。
2组的组成及各零部件的构造。
2.掌握机体组零部件的检测和维修方法。
3.掌握气缸套、缸盖、缸垫的拆装及技术要求。
2.1 机体组的构造与维修 【基本理论知识】
1.气缸体 (1)气缸体的构造 气缸体与上曲轴箱常铸成一体，简称气缸体。气缸为圆 柱形空腔，活塞在其内部作往复直线运动，多个气缸组合为一体即为气缸 体，如图2-1所示。
图2-21 活塞环的间隙 1—气缸 2—活塞环 3—活塞 Δ1—开口间隙 Δ2—侧隙 Δ3—背隙
2.2 活塞连杆组的构造与维修
2)气环。气环的密封原理如图2-22所示。 环在自由状态下，环外径＞缸径，装缸后在其弹力Po作用下与缸壁压 紧，形成第一密封面。