1、課題一 曲柄連桿機構的檢測與修理一、目標1.了解曲柄連桿機構修理常用工量具的使用。2.掌握曲柄連桿機構各零部件常見損傷形式及檢修方法。3.掌握曲柄連桿機構等部件、總成的安裝及調試方法。重點：曲柄連桿機構的功用及組成難點：曲軸箱組主要機件的構造二、實習內容曲柄連桿機構的功用及組成1、功用 曲柄連桿機構是發動機的主要運動構件。其功用是將活塞的往復運動轉變為曲軸的旋轉運動，同時將作用于活塞為曲軸對外輸出的轉矩，以驅動汽車車輪轉動。2、組成 曲柄連桿機構的組成：曲軸箱組、活塞連桿組和曲軸飛輪組。曲軸箱組一、功用汽缸體曲軸箱是構成發動機的骨架，是發動機各機構和各系統的安裝基礎，其內、外安裝著發動機的所有

2、主要零件和附件，承受發動機各種載荷。因此，曲軸箱必須要有足夠的強度和剛度。二、組成曲軸箱組主要由氣缸體、曲軸箱、氣缸蓋和氣缸墊等零件組成。（如圖2.1）三、曲軸箱組主要機件的構造1、氣缸體結構水冷發動機的氣缸體和上曲軸箱常鑄成一體，稱為氣缸體-軸箱，也可稱為氣缸體。氣缸體一般用灰鑄鐵鑄成，氣缸體上部的圓柱形空腔稱為氣缸，下半部為支承曲軸的曲軸箱，其內腔為曲軸運動的空間。在氣缸體內部鑄有許多加強筋，冷卻水套和潤滑油道等。氣缸體應具有足夠的強度和剛度。形式1）根據氣缸體與油底殼安裝平面的位置不同，通常把氣缸體分為一般式、龍門式、隧道式三種形式。（如圖2.2）（1） 一般式氣缸體 其特點是油底殼安裝

3、平面和曲軸旋轉中心在同一高度。這種氣缸體的優點是機體高度小，重量輕，構緊湊，便于加工，曲軸拆裝方便；但其缺點是剛度和強度較差 。（2） 龍門式氣缸體 其特點是油底殼安裝平面低于曲軸的旋轉中心。它的優點是強度和剛度都好，能承受較大的機械負荷；但其缺點是工藝性較差，結構笨重，加工較困難。（3） 隧道式氣缸體 這種形式的氣缸體曲軸的主軸承孔為整體式，采用滾動軸承，主軸承孔較大，曲軸從氣缸體后部裝入。其優點是結構緊湊、剛度和強度好，但其缺點是加工精度要求高，工藝性較差，曲軸拆裝不方便。2）為了能夠使氣缸內表面在高溫下正常工作，必須對氣缸和氣缸蓋進行適當地冷卻。冷卻方法有水冷和風冷兩種。冷發動機的氣缸周

4、圍和氣缸蓋中都加工有冷卻水套，并且氣缸體和氣缸蓋冷卻水套相通，冷卻水在水套內不斷循環，帶走部分熱量，對氣缸和氣缸蓋起冷卻作用。 現代汽車上基本都采用水冷多缸發動機。3）按照氣缸的排列方式不同，氣缸體還可以分成直列式，V型和對置式三種。（1） 直列式 發動機的各個氣缸排成一列，一般是垂直布置的。單列式氣缸體結構簡單，但發動機長度和高度較大。一般六缸以下發動機多采用單列式。例如捷達轎車、富康轎車、所使用的發動機均采用這種直列式氣缸體。（2） V型 氣缸排成兩列，左右兩列氣缸中心線的夾角180，稱為V型發動機，V型發動機與直列發動機相比，縮短了機體長度和高度，但加大了發動機的寬度，且形狀較復雜，加工

5、困難，一般用于8缸以上的發動機，6缸發動機也有采用這種形式的氣缸體。（3） 對置式 氣缸排成兩列，左右兩列氣缸在同一水平面上，稱為對置式。它的特點是高度小，總體布置方便，有利于風冷。4）、按氣缸套的冷卻形式的不同，可分為干式氣缸套和濕式氣缸套兩種。（如圖2.3）（1）干式氣缸套的特點是氣缸套裝入氣缸體后，其外壁不直接與水接觸，一般壁厚為13mm。（2）濕式氣缸套的特點是氣缸套裝入氣缸體后，其外壁直接與水接觸，氣缸套僅在上、下各有一圓環地帶和氣缸體接觸，壁厚一般為59mm。它散熱良好，冷卻均勻，加工容易，拆裝方便，但缺點是強度、剛度都不如干式氣缸套好，而且容易產生漏水現象。應該采取一些防漏措施。

6、曲軸箱氣缸體下部用來安裝曲軸的部位稱為曲軸箱，曲軸箱分上曲軸箱和下曲軸箱。上曲軸箱與氣缸體鑄成一體，下曲軸箱用來貯存潤滑油，并封閉上曲軸箱，故又稱為油底殼。油底殼受力很小，一般采用薄鋼板沖壓而成，其形狀取決于發動機的總體布置和機油的容量。油底殼內裝有穩油擋板，以防止汽車顛動時油面波動過大。油底殼底部還裝有放油螺塞，通常放油螺塞上裝有永久磁鐵，以吸附潤滑油中的金屬屑，減少發動機的磨損。在上下曲軸箱接合面之間裝有襯墊，防止潤滑油泄漏。3、氣缸蓋1）功用主要是封閉氣缸上部，并與活塞頂部和氣缸壁一起形成燃燒室。氣缸蓋內也有冷卻水套，其端面上的冷卻水孔與氣缸體的冷卻水孔相通，以便利用循環水來冷卻燃燒室等

7、高溫部分。2）結構缸蓋上還裝有進、排氣門座，氣門導管孔，用于安裝進、排氣門，還有進氣通道和排氣通道等。汽油機的氣缸蓋上加工有安裝火花塞的孔，而柴油機的氣缸蓋上加工有安裝噴油器的孔。頂置凸輪軸式發動機的氣缸蓋上還加工有凸輪軸軸承孔，用以安裝凸輪軸。3） 形式汽油機燃燒室常見的三種形式有：半球形、楔形、盆形。（如圖2.5）（1） 楔形燃燒室 楔形燃燒室結構簡單、緊湊，散熱面積小，熱損失也小，混合氣在壓縮行程中形成良好的擠氣渦流運動。（2）盆形燃燒室結構簡單、緊湊，但因氣門直徑易受限制，進、排氣效果要比半球形燃燒室差。捷達轎車發動機、奧迪轎車發動機采用盆形燃燒室。（3） 半球形燃燒室 半球形燃燒室結

8、構較前兩種更緊湊，但因進排氣門分別置于缸蓋兩側，使配氣機構變得較復雜，但由于其散熱面積小，有利于促進燃料的完全燃燒和減少排氣中有害氣體，有利于排氣凈化，在轎車發動機上被廣泛地應用。4、氣缸墊氣缸墊裝在氣缸蓋和氣缸體之間，其功用是保證氣缸蓋與氣缸體接觸面的密封，防止漏氣，漏水和漏油。1） 要求（1）氣缸墊的材料要有一定的彈性，能補償結合面的不平度，以確保密封。（2）要有好的耐熱性、耐腐性和耐壓性，在高溫高壓下不燒損或變質。目前應用較多的是金屬-石棉結構的氣缸墊，石棉中間夾有金屬絲或金屬屑，且接觸處覆銅皮。有的發動機還采用在石棉中心用編織的綱絲網或有孔鋼板為骨架，兩面用石棉及橡膠粘結劑壓成的氣缸墊

9、。（如圖2.6）2） 安裝注意事項安裝氣缸墊時，首先要檢查氣缸墊的質量和完好程度，所有氣缸墊上的孔要和氣缸體上的孔對齊，將光滑的一面朝向氣缸體，防止被高溫氣體沖壞。其次要嚴格按照說明書上的要求上好氣缸蓋螺栓。擰緊氣缸蓋螺栓時，必須由中央對稱地向四周擴展的順序分23次進行，最后一次擰緊到規定的力矩。（ 相關視頻：第一集）活塞連桿組一、活塞1、活塞的功用及工作條件活塞的功用是承受燃燒氣體壓力，并將此力通過活塞銷傳給連桿以推動曲軸旋轉。此外，活塞頂部與氣缸蓋、氣缸壁共同組成燃燒室。活塞各部名稱如圖：工作條件：活塞在高溫、高壓、高速、潤滑不良的條件下工作。活塞直接與高溫氣體接觸，瞬時溫度可達2500K

10、以上，因此，受熱嚴重，而散熱條件又很差，所以活塞工作時溫度很高，頂部高達600700K，且溫度分布很不均勻；活塞頂部承受氣體壓力很大，特別是作功行程壓力最大，汽油機高達35MPa，柴油機高達69MPa，這就使得活塞產生沖擊，并承受側壓力的作用；活塞在氣缸內以很高的速度（812m/s）往復運動，且速度在不斷地變化，這就產生了很大的慣性力，使活塞受到很大的附加載荷。根據上述工作條件，活塞結構用所用材料應滿足下列要求：（1） 要有足夠的剛度和強度，傳力可靠；（2） 導熱性能好，要耐高壓、耐高溫、耐磨損；（3） 質量小，重量輕，盡可能地減小往復慣性力。2、活塞材料鋁合金材料基本上滿足上面的要求，因此，

11、活塞一般都采用高強度鋁合金，但在一些低速柴油機上采用高級鑄鐵或耐熱鋼。3、活塞構造：活塞可分為三部分，活塞頂部、活塞頭部和活塞裙部。1）活塞頂部 形狀、位置、大小都和燃燒室的具體形式有關。其頂部形狀可分為三大類，平頂活塞、凸頂活塞、凹頂活塞。大多汽油機采用平頂活塞。平頂活塞頂部是一個平面，加工簡單，受熱面積小，頂部應力分面較為均勻，一般用在汽油機上，柴油機很少采用。凸頂活塞頂部凸起呈球頂形，其頂部強度高，起導向作用，有利于改善換氣過程，采用凸頂活塞，多數是為了在不改變氣缸蓋結構的情況下增大發動機的壓縮比。如好波爾舍911系列發動機。凹頂活塞頂部呈凹陷形，凹坑的形狀和位置必須有利于可燃混合氣的燃

12、燒，有雙渦流凹坑、球形凹坑、U形凹坑等等。 采用凹頂活塞，可以通過改變活塞頂上凹坑的尺寸來調節發動機的壓縮比。如夏利TJ370Q。2）活塞頭部 活塞頭部指第一道活塞環槽到活塞銷孔以上部分。它有數道環槽，用以安裝活塞環，起密封作用，又稱為防漏部。柴油機壓縮比高，一般有四道環槽，上部三道安裝氣環，下部安裝油環。汽油機一般有三道環槽，其中有兩道氣環槽和一道油環槽，在油環槽底面上鉆有許多徑向小孔，使被油環從氣缸壁上刮下的機油經過這些小孔流回油底殼。第一道環槽工作條件最惡劣，溫度高，磨損嚴重，一般應離頂部較遠些。活塞頂部吸收的熱量主要也是經過防漏部通過活塞環傳給氣缸壁，再由冷卻水傳出去。3）活塞裙部 活

13、塞裙部指從油環槽下端面起至活塞最下端的部分，它包括裝活塞銷的銷座孔。活塞裙部對活塞在氣缸內的往復運動起導向作用，并承受側壓力。裙部的長短取決于側壓力的大小和活塞直徑。它的形狀應該保證活塞在氣缸內得到良好的導向，氣缸與活塞之間在任何工況下都應該保持均勻的、適宜的間隙 。間隙過大，活塞敲缸；間隙過小，活塞可能被氣缸卡住。二、活塞環1、活塞環的功用及工作條件活塞環分為氣環和油環兩種。氣環的主要功用是密封和傳熱。氣環的是保證氣缸與活塞間的密封性，防止漏氣，并且要把活塞頂部吸收的大部分熱量傳給氣缸壁，由冷卻水帶走。其中密封作用是主要的，因為密封是傳熱的前提。油環主要功用是起布油和刮油的作用，下行時刮除氣

14、缸壁上多余的機油，上行時在氣缸壁上鋪涂一層均勻的油膜。這樣既可以防止機油竄入氣缸燃燒掉，又可以減少活塞、活塞環與氣缸壁的摩擦阻力，此外，油環還能起到封氣的輔助作用。2、活塞環的工作條件活塞環在高溫、高壓、高速和潤滑極其困難的條件下工作，尤其是第一道環最為困難，長期以來，活塞環一直是發動機上使用壽命最短的零件。活塞環工作時受到氣缸中高溫高壓燃氣的作用，溫度很高，活塞環在氣缸內隨活塞一起作高速運動，加上高溫下機油可能變質，使環的潤滑條件變壞，難以保證良好的潤滑，因而磨損嚴重。另外，由于氣缸壁的錐度和橢圓度，使環受到交變應力而容易折斷。因此，要求活塞環彈性好，強度高、耐磨損。目前廣泛采用的活塞環材料

15、是合金鑄鐵（在優質灰鑄鐵中加入少量銅、鉻、鉬等合金元素），第一道環鍍鉻，其余環一般鍍錫或磷化。其它道環大都采用鍍錫和磷化處理，以改善其磨合性。3、氣環氣環開有切口，具有彈性，在自由狀態下不是下圓形，其外徑大于氣缸直徑，活塞環裝入氣缸后，在自身彈力作用下環外表面緊貼在氣缸壁上，形成第一密封面，高壓氣體不能通過第一密封面而泄漏，它可能通過活塞頂岸與環槽的下側面貼緊形成的第二密封面。同時，作用在環背的氣體壓力又大大加強了第一密封面的密封作用，氣環密封效果一般與氣環數量有關，汽油機一般采用2道氣環，柴油機一般多采用3道氣環。氣環的斷面形狀很多，最常見的有矩形環、扭曲環、錐面環、梯形環和桶面環 。1）矩

16、形環，斷面為矩形。其結構簡單，制造方便，易于生產，與氣缸壁接面積大，有利于活塞散熱。但磨合性差，矩形環隨活塞往復運動時，會把氣缸壁面上的機油不斷擠入燃燒室中。產生“泵油作用”，使機油消耗量增加，活塞頂及燃燒室壁面積炭。2）錐面環 環外圓面為錐角很小的錐形，減小了環與氣缸壁的接觸面，提高了表面接觸壓力，有利于磨合和密封。活塞下行時，便于刮油；活塞上行時，由于錐面的“油楔”作用，錐面環滑越過氣缸壁上的油膜而不致將機油帶入燃燒室。安裝時，在環的上側面的標有向上的記號，不能裝反。否則會引起機油上竄。3）扭曲環斷面不對稱的氣環裝入氣缸后，產生不平衡力的作用，使活塞環發生扭曲變形，故稱扭曲環。在環的內圓部

17、分切槽或倒角的稱內切環，在環的外圓部分切槽或倒角的稱外切環。活塞上行時，扭曲環在殘余油膜上浮，可以減小摩擦，減小磨損。活塞下行時，則有刮油效果，避免機油燒掉。同時，由于扭曲環在環槽中上、下跳動的行程縮短，可以減輕“泵油”的副作用。安裝時必須注意斷面形狀和方向，內切口朝上，外切口朝下，不能裝反。4）梯形環斷面呈梯形，其優點是抗粘結性好。當活塞頭部溫度很高時，竄入第一道環槽中的機油容易結焦并將氣環粘住，梯形環的側隙和背隙隨側壓力的方向不同而不斷地改變。將環槽中的積炭擠出去。5）桶形環桶面環的外圓為凸圓弧形。其密封性、磨合性及對氣缸壁表面形狀的適應性都比較好。當桶面環不論上行還是下行均能形成楔油膜，

18、使機油容易進入摩擦面，減小磨損。4、油環油環有普通油環和組合油環兩種。1）普通油環普通油環又叫整體式油環。環的外圓柱面中間加工有凹槽，槽中鉆有小孔或開切槽，當活塞向下運動時，將缸壁上多余的機油刮下，通過小孔或切槽流回曲軸箱；當活塞上行時，刮下的機油仍通過回油孔流回曲軸箱。有些普通環還在其外側上邊制有倒角，使環在隨活塞上行時形成油楔，可起均布潤滑油的作用，下行刮油能力強，減少了潤滑油的上竄。2）組合油環組合環由上下兩片刮片和彈性襯環組成。這種油環的接觸壓力高，對氣缸壁面適應性好，而且回油通路大，重量小，刮油效果明顯。三、活塞銷1、活塞銷的功用及工作條件活塞銷的功用是連接活塞和連桿，并把活塞承受的

19、力傳給連桿或相反。活塞銷在高溫下承受很大的周期性沖擊負荷，其本身又作擺轉運動，而且處于潤滑條件很差的情況下工作，因此，要求活塞銷具有足夠的強度和剛度，表面韌性好，耐磨性好，質量盡可能小。2、活塞銷結構及材料活塞銷一般都做成空心圓柱體，采用低碳鋼和低碳合金鋼制成，外表面經滲碳淬火處理以提高硬度，精加工后進行磨光，有較高的尺寸精度和表面光潔度。四、連桿1、連桿的功用連接活塞與曲軸，并把活塞承受的力傳給曲軸，使得活塞的往復運動轉變成曲軸的旋轉運動。2、連桿的組成連桿體、連桿蓋、連桿螺栓、連桿軸承等零件。連桿也可分為三個部分：即連桿小頭，連桿桿身和連桿大頭。連桿小頭與活塞銷相連。1）連桿小頭連桿小頭與

20、活塞的連接方式有兩種，即全浮式和半浮式。全浮式活塞銷工作時，在活塞銷孔和連桿小頭孔內均可自由轉動，可保證均勻磨損。半浮式活塞銷工作時，只在活塞銷內轉動，在小頭孔內不轉動。小頭孔不裝襯套。2）連桿桿身斷面為工字形，剛度大，質量輕、適于模鍛。桿身內設有潤滑油孔。采用壓力法潤滑的連桿3）連桿大頭與曲軸的連桿軸頸相連，大頭有整體式和分開式兩種。一般都采用分開式，分開式又分為平切口和斜切口兩種，連桿蓋用螺栓或螺柱緊固。（如右圖）平切口分面與連桿桿身軸線垂直，汽油機多采用這種連桿。斜切口分面與連桿桿身軸線成3060夾角。柴油機多采用這種連桿。連桿與連桿蓋配對加工，加工后，在它們同一側打上配對記號，安裝時不得互相調換或變更方向。為此，在結構上采取了定位措施。平切口定位多采用連桿螺栓定位，利用連桿螺栓中部精加工的圓柱凸臺或光圓柱部分與經過精加工的螺栓孔來保證的。斜切口常用的定位方法有鋸齒定位、止口定位、圓銷定位、套筒定位。3、連桿安裝的注意事項1）連桿與連桿蓋配對好，不得更換或調頭。（在桿身側面打有記號）。2）各缸連桿不得互換（根據平衡要求，同一發動機連桿重量差不得超過允許范圍）。3）