第2章 曲柄连杆机构的构造与维修

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1、单元二 机体曲柄连杆机构学习目标学习目标 知识目标 1.了解曲柄连杆机构中各部件的定义和种类； 2.掌握曲柄连杆机构中各部件的功用； 3.能够正确描述曲柄连杆机构的装配要求。 能力目标 1.掌握曲柄连杆机构各部件的组成及相对位置； 2.掌握曲柄连杆机构各部件的构造及结构特点； 3.能对曲柄连杆机构常见故障进行分析、判断。2.1、概 述 2.1.1、功用与组成一、组成 机体组 活塞连杆组 曲轴飞轮组二、功用 把燃料燃烧的热能转变成机械能，把活塞往复运动转变成曲轴的旋转运动。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2.1.2、工作条件和受力分析

2、(P26)工作条件：高温、高压、高速、有化学腐蚀受力分析：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。2.2、机体组 2.2.1、汽缸盖（P28） 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。 2.2.2、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

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。2.2.3、燃烧室（P30） 定义：活塞在上止点时，活塞顶部与气缸盖底部之间所形成的空间，称为燃烧室。 种类：盆型燃烧室、楔形燃烧室、半球形燃烧室 要求： 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； 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； 三是表面要光滑，不易积炭、排气净化好。楔形燃烧室 1)气门斜置，气流导流较好，充气效率高； 2)燃烧速度较快，CO和HC排放较低而NO排放稍高

4、。盆形燃烧室 1）气门平行于气缸轴线； 2）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排放较低。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排放较高。 2.2.4、气缸体 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 对置式 V形式 直列

5、式2.2.5、气缸套 干式缸套 定义：定义：其外表面不直接与冷却水接触。 特点：特点：壁较薄（13mm）；与刚体承孔过盈配合； 不易漏水漏气。 湿式缸套 定义：定义：其外表面直接与冷却水接触。 特点：特点：1)壁较厚（59mm）;2)散热效果好； 3)易漏水漏气;4)易穴蚀。 定位：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。 密封：密封： 1)下部 靠13个耐热耐油的橡胶密封圈。 2)上部 缸套顶面高出缸体0.050.15mm，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

6、漏气和保证缸套定位的作用。2.2.6、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。2.3、活塞连杆组活塞连杆组 活塞连杆组 由活塞、连杆、活塞环、活塞销和连杆等组成。2.3.12.3.1、活塞与活塞销、活塞与活塞销 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；导热性好；热膨胀系数大。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

7、）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 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

8、而膨胀量大，以及侧压力作用的结果。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0.51.0 mm。 （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入铸钢片，以减少裙部的膨胀量。防止变形的措施偏置销座（偏位活塞P37） 定义：活塞销座轴线朝向承受作功侧压力的一面偏移12mm。 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

9、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。 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； 第二步虽气体压力大，但它是个渐变过程。为此，两步过渡使换向冲击力大为减弱。活塞销活塞销 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：销与销座孔在冷态时为过渡配合，采用分组选配法；将活塞放入热水或热油中加热后，迅速将销装入（热装合）。 2.半浮式（1）定义：销与销座孔

10、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。 全浮式 半浮式2.3.2、 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。 表面镀铬、镀锡等以增加耐磨性和磨合性。活塞环的间隙 （1） 端隙1：又称开口间隙，是活塞环装入气缸后开口处的间隙。一般为0.250.50mm。 （2） 侧隙2：又称边隙，是环高方向上与环槽之间的间隙。第一道环因温度高，一般为0.040.10mm；其他气环一般为0.030.07mm。油环一般侧隙较小，一般为0.0250.

11、07mm。 （3） 背隙3：是活塞环装入气缸后，活塞环背面与环槽底部的间隙。一般为0.51mm。 间 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。气环的断面形状（1 1）矩形环）矩形环 结构简单，接触面大,散热好，但有泵油作