第二章曲柄连杆.ppt

1、 机体组 活塞连杆组 曲轴飞轮组第一节第一节机体组机体组 气缸盖 机体 油底壳 气缸垫气缸盖一般采用优质灰铸铁或合金铸铁铸造，轿车用的汽油机则多采用铝合金气缸盖。其上加工有进、排气门座孔，气门导管孔，火花塞安装孔（汽油机）或喷油器安装孔（柴油机）。在气缸盖内还铸有水套、进排气道和燃烧室或燃烧室的一部分。若凸轮轴安装在气缸盖上，则气缸盖上还加工有凸轮轴承孔或凸轮轴承座及其润滑油道。气缸盖有整体式、分块式和单体式3种结构形式。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。另外，气缸盖内的水套和油道也是冷却系统和润滑系统的组成部分。对气缸盖的检验要求是：气缸盖无破裂。气缸盖下平面的平面度

2、误差，每50mm50mm 范围内不大于0.05mm，整个平面的平面度误差不大于0.20mm。可用直尺放在缸盖的下平面上，然后用塞尺测量直尺与平面间的间隙。对气缸盖裂纹的修复方法主要有粘结法、焊修法和堵漏法等。应根据裂纹的部位和大小程度，选用其中合适的一种方法修复裂纹。（如图2-2）气缸盖的主要耗损形式是裂纹和变形。气门座的装配应力过大会使气缸盖的进、排气门座之间的过梁处产生裂纹而报废。气缸体、气缸盖的平面度用测量尺和厚薄规检测，如图2-3所示。气缸盖长度L300mm，平面度公差为0.05 mm；L300mm，平面度公差为0.1 mm。气缸盖翘曲变形，指的是气缸盖下平面的平面度误差逾限。气缸盖平

3、面变形后，会使气缸密封不严，可用铲削或磨削的方法修理，或更换新缸盖。汽油机的燃烧室主要在气缸盖上，而柴油机的燃烧室主要在活塞顶部的凹坑。如图2-4a）所示。结构紧凑，火花塞布置在燃烧室中央，火焰行程短，故燃烧速率高，散热少，热效率高。这种燃烧室结构上也允许气门双行排列，进气口直径较大，故充气效率较高，虽然使配气机构变得较复杂，但有利于排气净化，在轿车发动机上被广泛地应用。如图2-4b）所示。结构简单、紧凑，散热面积小，热损失也小，能保证混合气在压缩行程中形成良好的涡流运动，有利于提高混合气的混合质量，进气阻力小，提高了充气效率。气门排成一列，使配气机构简单，但火花塞置于楔形燃烧室高处，火焰传播

4、距离长。切诺基轿车发动机采用了这种形式的燃烧室。 如图2-4c）所示。气缸盖工艺性好，制造成本低，但因气门直径易受限制，进、排气效果要比半球形燃烧室差。捷达轿车发动机、奥迪轿车发动机采用盆形燃烧室。柴油机燃烧室在缸盖的部分主要为涡流室或预燃室、直喷式。柴油机的燃烧室则几乎全部在活塞上。（1）、直列式（2）、对置式（3）、V型（4）、W型（1）无气缸套式机体（如图2-6a所示） （2）干气缸套式机体（如图2-6b所示） （3）湿气缸套式机体（如图2-6c所示）图2-6 （1）气缸体基准面的检验： （2）气缸体变形的检验：（如图2-8所示） （3）气缸体主轴承座孔、凸轮轴座孔的检验：（如图2-9所

5、示）（4）气缸体的裂纹检验： （5）气缸压缩压力的检测：（如图2-10所示） （6）气缸漏气率的检验： （7）气缸的修理：（如图2-11所示）气缸修理尺寸一般分为六级（桑塔纳气缸分三级）。如表2-1所示。 （8）曲轴箱窜气量的检测测量气缸磨损时，必须测量包括气缸最大磨损断面在内的活塞全行程内的上、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，才能正确地测量出气缸的最大磨损量以及圆度和圆柱度误差，如图2-12所示。油底壳的主要功用是储存机油和封闭机体或曲轴箱。如图2-13所示。油底壳用薄钢板冲压或用铝铸制而成。油底壳内设有挡板如图2-13（a），用以减轻汽车颠簸时油面的震荡。油底壳底

6、部设放油螺塞如图2-13（b）。有的放油螺塞带磁性，可以吸引机油中的铁屑，油底壳在安装时须更换密封垫，同时涂抹密封胶。如图2-13（c）。气缸衬垫是机体顶面与气缸盖底面之间的密封件。其作用是保持气缸密封不漏气，保持由机体流向气缸盖的冷却液和机油不泄漏其实物如图2-14。气缸衬垫可分为金属石棉衬垫、金属复合材料衬垫和全金属衬垫等多种如图2-15。发动机大修时须更换气缸垫。第二节活塞连杆组第二节活塞连杆组 活塞组的构造 活塞组的检修 连杆组的构造 连杆组的维修 连杆轴承（瓦）异响的维修汽油机与柴油机活塞按顶部结构分类，如图2-16、2-17所示。大多数汽油机采用平顶活塞。采用凹顶活塞，可以通过改变

7、活塞顶上凹坑的尺寸来调节发动机的压缩比。采用凸顶活塞，多数是为了在不改动气缸盖结构的情况下增大压缩比，有的半球形燃烧室发动机采用凸顶活塞，则是为了增强挤流。在活塞顶部除有燃烧室凹坑外，有的活塞顶还加上有避让气门的气门凹坑。如图12-18如图12-19常见的油环有整体式和组合式两种结构形式，如图2-20所示。目前广泛应用的是组合式油环。组合式油环一般由三个刮油钢片和两个弹性衬环组成，轴向衬环夹装在第二、三刮油钢片之间，径向衬环使三片刮油钢片压紧在气缸壁上。如图2-21所示，活塞销的结构形状很简单，基本上是一个厚壁空心圆柱。其内孔形状有圆柱形、两段截锥形和组合形。圆柱形孔加工容易，但活塞销的质量较

8、大；两段截锥形孔的活塞销质量较小，且因为活塞销所受的弯矩在其中部最大，所以接近于等强度梁，但锥孔加工较难。发动机大修时，应更换全部活塞。更换时应注意：（1）选择与气缸同一修理尺寸的活塞。同一台发动机应选用同一厂牌的同一组活塞。以使活塞的材料、性能、质量、尺寸一致。同组活塞裙部最大直径差值：CA141不大于0.02mm；EQ140不大于0.01mm；BJ212不大于0.02mm。质量差：CA141不大于8g；EQ140不大于8g；BJ212不大于4g。质量超过规定的，可在裙部内壁下部向上20mm处车削，予以调整。（2）活塞裙部的锥形及椭圆应符合技术标准的规定。（3）对膨胀槽应开到底，而未开通的活

9、塞，装配前应将膨胀槽开通。活塞环的技术要求；（1）活塞环的弹力应符合技术标准的规定。几种国产车的活塞环弹力要求，如表2-2。（2）活塞环的端隙、侧隙、背隙应符合技术标准的规定。（3）漏光度。活塞环开口处左右30范围内，不允许漏光。每处漏光弧长所对应的圆心角不超过25，同一环上漏光弧长所对应的圆心角总和不超过45。漏光处的间隙不大于0.03mm。发动机大修时，选择标准尺寸的活塞销，以便给小修留有修理余地。活塞销除标准尺寸以外，还有四级修理尺寸，每级直径加大0.04mm。选配活塞销的质量要求是：表面粗糙度不高于 ，圆度、圆柱度不超过0.0025mm，质量差不大于10g。活塞销与销座孔的配合要求很高

10、，对全浮式活塞销与销座孔的配合，汽油机在常温时应有微量过盈（一般为0.00250.0075mm），发动机工作时又有微量间隙，使活塞销能在销座孔中转动。柴油机常温时为过渡配合，允许有向量间隙。0.81）发动机怠速时，在气缸的上部发出清晰的敲击声，好像用一小锤轻敲水泥地面产生的“嗒嗒嗒”的声音；2）发动机低温时响声明显，温度升高后响声减弱或消失，怠速或下中速时响声明显，中高速时一般减弱或消失；3）该缸断火后，响声减弱或消失。1）活塞与气缸壁间隙过大；2）气缸壁润滑条件不佳。1）这种响声的特点是冷车明显，热车时减弱或消失，断火试验时响声减弱或消失；2）发动机在下中速运转时，可用手抖动油门检查，一般在

11、收油门的瞬间响声较明显；3）可用听诊器具，放在气缸上部听察，并结合断火试验来确定哪个气缸发响；4）经诊断初步确定为某缸发响后，为进一步证实，可将发动机熄火，卸下火花塞，往气缸内注入少量机油，然后再装上火花塞起动发动机。如声音减弱或消失，过一会，响声又起，或在起动着火后的几十秒钟内出现几声响，随后即消失，过一会又出现几声，则可断定此缸敲缸响；5）有时遇到“反上缸”现象，即在断火试验时出现敲击响声，并由间断变为连响。这是由于活塞裙部锥度过大，致使活塞头部撞击气缸壁所致；6）如冷车时响，热车不响时，可继续运行。大修出厂的车辆，在温度低于213K（40）时，允许有轻微响声。1）此响声一般出现在发动机大

12、修后的走合期。即发动机在怠速运转时出现“嗒嗒嗒”声，略像活塞敲缸的声音，而温度升高后，响声不但不消失，反而稍重一些，且有时还带有“吭吭”的声音，发动机稍有抖动现象；2）断火试验仍有响声，但严重拉伤后也出现活塞敲缸响，不过此时断火试验响声有减弱；3）拉伤到一定程度时，出现发动机突然熄火现象；4）严重时，从加机油口处往外冒烟。1）活塞与缸壁间隙过小或活塞膨胀系数过大；2）活塞椭圆度不足，或反椭圆；3）活塞头部尺寸大，活塞环背隙或端隙过小；4）活塞销与销座孔配合过紧，致使活塞变形胀大。5）机油不足或润滑孔道堵塞，润滑不良；6）发动机缺水，温度过高；7）发动机长时间高速运转，尤其在走合期内；8）全浮式

13、活塞销未装锁环，半浮式活塞销固定螺钉未拧紧，活塞销轴向窜动拉缸。1）发动机运转中，出现类似敲缸的现象，但声音不是随发动机温度的升高而减弱消失，可初步断定为拉缸响声；2）拆下气缸盖，检查缸壁的拉伤情况，并找出拉伤原因。如只是由于活塞与缸壁配合较紧而轻微拉伤时，可稍磨一下缸壁，仍可用原活塞装复。如拉伤严重，应重新镗缸，并换加大活塞的方法修复。1）发动机在怠速或中速运转时，在发动机的侧上部可听到“嗒嗒嗒”的明显、清晰而尖脆的敲击声；2）用手拉油门，由怠速往下中速急速抖动油门时响声非常明显，且清脆而连贯；3）发动机温度升高，响声不减弱；4）断火试验时响声减弱或消失，而恢复工作时的瞬间，有明显的12下响

14、声。1）活塞销与连杆小头衬套配合松旷；2）活塞销与活塞的销座孔配合松旷；3）机油压力过低，曲轴箱内机油飞溅量不足，或连杆上的润滑油道堵塞，而造成活塞销烧蚀严重。1）抖动油门试验，即将油门置于怠速位置，然后向下中速抖油门，响声能灵活地随着变化，并且每抖一下油门，都能听到突出的尖脆的、连贯的“嗒嗒嗒”响声，则可能是活塞销响；2）断火试验时，响声上缸比较明显。可将发动机稳定在响声较强的转速下，逐缸断火试验，当断开某缸后，响声明显减弱或消失，并在复火的瞬间，能灵敏而突出地恢复响声，可断定此缸活塞销响； 3）如声响非常严重，并且发动机转速越高，响声越大。可在响声较大的转速下断火试验，如响声不但不消失，反

15、而变得杂乱，一般是由于间隙已大到了一定的程度； 4）在发动机转速不断变化的情况下，将听诊器具触及在发响气缸的缸体侧上部或气缸盖上，可听到较清脆的响声，也可在加机油口处听到活塞销的清脆响声。1）响声类似活塞敲缸响；2）在加机油口处察听，可听到特别清脆的响声，并有大量气体自加油口冒出，如将加机油口盖住，响声可显著减弱。1）活塞环弹性过弱或缸壁有沟槽；2）活塞环质量不佳或活塞头部失圆。1）打开加机油口盖，于发动机高速运转时，可听到类似活塞敲缸的响声，当收回油门时响声即减弱或消失，同时在加油口处向外冒烟，可断定为活塞环漏气响；2）断火试验时，某缸断火后响声和烟气立即消除，可断定为该缸活塞环漏气，但多缸

16、漏气时，上述现象则不明显；3）在初步判定的气缸内倒入少许机油，然后起动发动机试验，如在起动后较短时间内，响声减弱或消失，则可进一步断定是该缸活塞环漏气响。组成：连杆组包括连杆体、连杆盖、连杆螺栓和连杆轴承等零件，如图2-22所示。作用：是将活塞承受的力传给曲轴，并将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。连杆由小头、杆身和大头构成。连杆小头与活塞销连接，同活塞一起往复运动；连杆大头与曲柄销连接，同曲轴一起作旋转运动。如图2-23所示。在汽车发动机中连杆小头与活塞销的连接方式有两种，即全浮式和半浮式。全浮式活塞销工作时，在连杆小头孔和活塞销孔中转动，可以保证活塞销沿圆周磨损均匀。为防止活塞销两端刮伤

17、气缸壁，在活塞销孔外侧装置活塞销挡圈，如图2-24所示。半浮式活塞销是用螺栓将活塞销夹紧在连杆小头孔内，这时活塞销只在活塞销孔内转动，在小头孔内不转动。小头孔不装衬套，销孔中也不装活塞销挡圈。结合面与连杆轴线垂直的为平切口连杆，如图2-25a所示，而结合与连杆轴线成3060夹角的为斜切口连杆。汽油机均采用平切口连杆。柴油机连杆既有平切口的也有斜切口，如图2-25b所示。主要包括：连杆变形的检验与校正及连杆小端衬套的铰削。连杆变形（如图2-26所示）后，使活塞在气缸中歪斜，引起活塞与气缸、连杆轴承与连杆轴颈的偏磨、敲缸、拉缸等。连杆变形的校正：当连杆弯、扭变形并存时应先校扭后校弯。在校正连杆时，

18、首先要记下连杆向哪边弯曲或扭曲及其弯曲度和扭曲度的数值。（1）校扭：如图2-27（a）所示。（2）校弯：如图2-27（b）所示。在衬套压装前，先将其与活塞销试配，如能勉强套入活塞销即为合适。如活塞销不能装入衬套，或装入后构旷则表明加工余量过大或过小，均应重新选用衬套。衬套压入后，便可根据选配好的活塞销的实际尺寸铰削（或镗削）衬套，使其与活塞销的配合符合规定。其步骤如下：选择铰刀；调整铰刀；铰削；（如图2-28所示） 试配；修刮：1）突然加速时，有连续明显的敲击声，响声清脆，短促而坚实，并随发动机转速的升高而增大，随负荷的增加而增强；2）发动机温度发生变化时，响声不变化；3）轴承严重松旷时，在怠

19、速或下中速运转中，可听到“咯棱、咯棱”的响声；4）断火试验，响声明显减弱或消失。1）润滑不良或轴承配合不当而造成烧损；2）轴承质量不佳或装配间隙过松、过紧迫使轴承片变形而造成合金脱落；3）连杆轴颈失圆，与轴承接触不良而造成早期磨损。1）逐缸断火试验，从怠速往下中速，由下中速往中速抖动油门以及加火油门反复试验时，响声随发动机转速的增高而增大，微抖油门时可听到较复杂的“咯棱、咯棱”的响声。此外，在加油门的瞬间响声更突出，断火试验响声减弱或消失，在复火的瞬间能灵敏而突出地恢复响声。此情况可断定为连杆轴承响； 2）从加机油口处察听，有较强的“哨哨哨”的响声； 3）车辆行驶中，如加大油门或由低速档换入高

20、速档加油时，听到有微小的“嗒嗒”响声，而慢慢加大油门或减轻负荷时，响声即消失； 4）如在车辆行驶中突然听到“唧唧唧”的响声，好像在缺乏润滑油的情况下，用大钻头在材质坚硬的钢材上钻孔时发出的声音，这一般是由于缺乏润滑油而烧瓦所发出的响声。出现这种响声时，曲轴有被抱住的可能。因此，应立即停车熄火并用手摇柄摇转曲轴。第三节曲轴飞轮组第三节曲轴飞轮组 曲轴 飞轮 止推片与主轴承 平衡轴 主轴承异响的维修（1）按单元曲拐连接方法的不同，曲轴分为整体式和组合式两类。如图2-29所示。（2）按曲轴主轴颈数的多少，分为全支承曲轴和非全支承曲轴。曲柄臂用来连接主轴预和曲柄销，主要有方形、椭圆形与圆形三种。如图3

21、-32所示。用来平衡旋转惯性力及其力矩。对于曲拐呈镜像对称布置的四缸和六缸等发动机。若在曲轴的每个曲柄臂上都装设平衡重则称完全平衡法。若只在部分曲柄臂上装设平衡重则称为分段平衡法。平衡重形状多成扇形，使其重心远离曲轴回转中心。如图2-33所示。功用是把活塞、连杆传来的气体力转变为转矩，用以驱动汽车的传动系统和发动机的配气机构以及其他辅助装置。曲轴基本上由若干个单元曲拐构成。一个曲柄销，左右两个曲柄臂和左右两个主轴颈构成一个单元曲拐。单缸发动机的曲轴只有一个曲拐，多缸直列式发动机曲轴的曲拐数与气缸数相同，V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。多数发动机的曲轴，在其曲柄臂上装有平衡重。如图2-3

22、4（a）所示四冲程直列四缸发动机的发火间隔角为720/4=180。4个曲拐在同一平面内。发动机工作顺序为1-3-4-2或1-2-4-3，其工作循环见表2-3、2-4。如图2-34（b）所示，四冲程直列六缸发动机的发火间隔角为720/6=120。6个曲拐互成120。工作顺序为1-5-3-6-2-4或1-4-2-6-3-5，前者应用比较普遍。如图2-34（c）所示，四冲程V型六缸发动机的发火间隔角仍为120。3个曲拐互成120。工作顺序为R1-L3-R3-L2-R2-L1。面对发动机的冷却风扇，右列气缸用R表示，由前向后气缸号分别为R1、R2、R3；右列气缸用L表示，气缸号分别为L1、L2和L3。

23、如图2-34（d）所示，四冲程V8发动机的发火间隔角为720/8=90。4个曲拐互成90。工作顺序基本上有两种：R1-L1-R4-L4-L2-R3-L3-R2和L1-R4-L4-L2-R3-R2-L3-R1。曲轴的检测主要包括裂纹检测、变形和磨损的检测。（1）应该用磁力探伤法或浸油敲击法进行裂纹的检验。（2）检验弯曲应以两端主轴颈的公共轴线为基准，检查中间主轴颈的径向圆跳动误差，如图2-35a。（3）将第一缸和最后一缸连杆轴颈转到水平位置，用高度尺分别测量第一缸连杆轴颈和最后一缸连杆轴颈至平板的距离。（4）曲轴轴颈磨损的检验，如图2-35b。飞轮是转动惯量很大的盘形零件，如图2-37（a）所示

24、。选好的轴承，合金层的厚度应一致，与底板的结合要牢固；轴承背面光滑无斑点，表面粗糙度不高于 ，定位凸点应完整；自由弹开量为0.51.5mm，上下两片的每端均应高出轴承座平面0.030.05mm，一般称为高出量。选配好的轴承与曲轴的配合要符合一定的技术要求，大都还需对轴承进行加工，通常采用镗削、拉削和刮削的方法。若轴承座孔的圆度、圆柱度以及主轴承座孔同轴度误差都符合技术要求，则可根据曲轴修理尺寸选用无镗、刮量（即不再加工）的与曲轴同级修理尺寸的轴承直接装配。0.8曲轴弯曲的校正，通常采用冷压校正法，如图2-36a和表面敲击法，如图2-36b，冷却压校正曲轴步骤如下：曲轴弯曲变形较大时，应分几次校

25、正至合格，以防一次压弯量过大而造成曲轴折断。（a）用放在压床台面上的两个V形架支承起曲轴两端的主轴颈（与轴颈接触处垫以铜皮）；（b）转动曲轴，使弯曲凸面朝上，并将压头对准中间主轴颈。在v形压具与主轴颈接触处垫支铜皮；（c）使百分表的触头垂直地抵在两道被压主轴颈的正下方，转动表盘使表针指“0”；（d）用压床的压头向下缓慢增压，压弯量为曲轴弯曲量的1015倍（球墨铸铁曲轴，此值不大于10倍），并保持压力1.52min，然后检查校正后的弯曲度，直至校正合格；（e）将曲轴加热到573773K，保温0.51h，进行时效处理，以消除冷压校正时产生的内应力，防止弯曲变形返弹。飞轮是转动惯量很大的盘形零件，如

26、图2-37（a）所示。飞轮是转动惯量很大的盘形零件，如图2-37（a）所示。飞轮的维修飞轮的维修飞轮齿圈的磨损和轮齿折断在起动发动机时，起动机小齿轮与飞轮齿圈的齿端发生碰撞磨损，啮合时轮齿会发生磨损或折断。飞轮端面的磨损飞轮齿圈的齿面磨损后，可将齿圈翻面再用。当轮齿连续损坏崩齿三个以上，或齿圈已双面严重磨损，应更新齿圈。当飞轮端面磨损成波浪形或起槽，深度超过0.5mm时，应采用车削或磨削的方法修平。在更换飞轮或齿圈、离合器压盘或总成及修整飞轮工作平面之后，都应重新进行组件的动平衡试验。汽车发动机滑动轴承有连杆衬套、连杆轴承、主轴承和曲轴止推轴承等。连杆轴承和主轴承均由上、下两片轴瓦对合而成，如

27、图2-38所示。每一片轴瓦都是由钢背和减摩合金层或钢背、减摩合金层和软镀层构成，前者称为二层结构轴瓦，后者称三层结构轴瓦。在曲轴的曲柄臂上设置的平衡重只能平衡旋转惯性力及其力矩，而往复惯性力及其力矩的平衡则需采用专门的平衡机构。宝马发动机上所采用的平衡机构，如图2-39所示。1）发动机突然加速时，有明显而沉重的连续响声，此响声比连杆轴承响钝重，好象用大锤轻敲大石块的声音，严重时发动机体也产生震动；2）响声随发动机的转速提高而增大，随负荷的增大而增强，但与发动机的温度变化无关，如响声钝重发闷，一般为后道轴承发响，如响声较清脆，一般为前道轴承发响；3）单缸断火试验无变化（不上缸），相邻两缸断火时响

28、声明显减弱；4）机油压力明显下降。1）主轴颈与轴承配合松旷；2）主轴承润滑不良而烧坏；3）曲轴弯曲或轴向间隙大。1）发动机以下中速运转，用手抖动油门和反复加大油门试验，如响声沉重发闷，并随发动机的转速升高而增大，在抖动油门时加油的瞬间响声较明显，同时感到有发动机体震动的现象，一般可断定为主轴承响；2）如发动机在怠速或下中速运转时响声较明显，高速时变得杂乱，则有可能是曲轴弯曲。如在高速时机体有较大的震动，机油压力显著下降，则说明轴承松旷严重或合金烧坏、脱落；3）打开加机油口盖，仔细倾听，同时反复变更发动机转速，如有明显的响声，则为主轴承响；4）在油门不断变化的同时，将听诊器具触及在气缸体两侧的曲轴位置处听察，若声音较明显，可判定为主轴承响；5）单缸断火试验，一般不上缸，但相邻两缸同时断火，响声即减弱或消失；6）踏下离合器踏板，如响声减弱或消失，则为曲轴轴向间隙过大而发响。