1、汽車發動機拆裝基礎知識講座汽車發動機螺紋、螺栓、螺帽知識與拆裝胡建軍生活中到處可以見到各種各樣、大大小小的螺栓、螺母、墊圈，我見過最 大的螺帽對邊直徑有兩米，最小的儀表螺帽不足0.5毫米。對于汽車維修人員 汽車發動機螺栓、螺母、墊圈更是司空見慣，恰恰作為一名汽車維修人員，在 從事汽車維修過程中貫穿始終的就是而對汽車以及發動機上各種螺栓、螺母、 墊圈的拆拆裝裝，正是因為如此，以往有關汽車及汽車發動機機械類顯現故障, 80%以上都是有關螺栓問題造成的；同時還有由丁對螺栓認識不足，使用與應用 不當，造成大量影響發動機工況與壽命潛在性致命的隱患。一臺完整可以正常運轉的發動機，是通過上百條各種標準不同、

2、型號不同、 功能不同、材料不同、加工過程不同等等螺栓連接組裝在一起的，也只有通過 這些種種不同的螺栓的連接，才能夠使得一臺發動機正常的運轉，才能使運轉 的發動機充分體現設計之初的功能、聽覺與視覺之美。當然也直接體現出維修 人員的技術藝術之精湛與完美。有一首兒歌里唱到一個小朋友在路上見到一個螺絲帽，最后交給了司機叔 叔。寫歌兒的人一定不是搞技術的，但愿司機叔叔用這個螺絲帽的時候要慎重。美國哥倫比亞號宇宙飛船就是一個小小的螺幺纟帽的問題，導致爆炸死了 13 個人。由于螺栓螺帽引發的汽車故障和事故，同樣觸目驚心，數不勝數。因為螺栓問題引起發動機故障和事故的原因大致有以下幾點：1、螺栓沒有按技術規范預

3、緊，不是不夠緊就是緊不夠，玩命的緊，完全跟著感覺走,2、螺栓沒有按規定位置安裝，在發動機什么位置，什么功能，什么空間， 什么力矩安裝什么樣的螺栓設計之初都有特殊要求的，并不可以拿起一個外形 差不多的就可以替代。3、特殊螺栓沒有采用原設計材料、加工工藝；使用一般材料加工替代特殊 材料，使用一般加工工藝替代特殊加工工藝加工特殊螺栓；使用普通螺栓替代 特殊螺栓。4、特殊螺栓在特定位置，使用不正確的拆裝工具、工藝；5、不同功能區的要求忽略不同螺栓對各種不同墊圈使用的應用；6、螺栓螺母防松措施不當。七十年初期，第一次接觸進口發動機大修，按師傅教的和以往的習慣經驗, 三大主要螺栓：缸蓋螺栓、連桿和主軸承螺

4、栓，曲軸飛輪螺栓按技術要求達到 預緊力，其余全憑經驗預緊，結果發動機運轉以后，工作倒還平穩，但發動機 的聲音粗糙，不好聽，不如原機聲音平順，溫婉。拆檢多次，查找各種原因效 果基本沒有改變。當時很多人開玩笑地說“這臺機器入鄉隨俗了”。經過了非常 復雜，曲折的過程，己經到了才竭計窮地步，最后抱著試一試想法，將所有發 動機螺栓該換新換新的，該復位的復位，然后查找資料、數據、設計手冊全部 螺栓都按規范預緊力預緊這其中包括油底殼螺栓、各種支座連接螺栓，最后啟 動著車。發動機的聲音平順、清澈、宛如田園小曲，浸人心肺。當時的心情， 用現代人的話那叫一個“爽”！為了驗證這不是偶然性所致，經過兩次反復終于 證明

5、其必然所致。目前許多汽車維修人員包括接受過職業教育和正在接受職業教育的，他們 由于受習慣經驗思維的影響，受狹義汽車維修技術至酷人為淡化相關知識的學 習與了解，加之技能的學習過程相對封閉，造成知識架構單薄，所以很多相關 基礎知識不知、不深、不廣，比如鉗工基礎知識、材料基礎知識、材料加工和 熱處理知識以及相關邊緣知識，當然更談不上對整車理論以及例如故障診斷理 論的深入了解。實踐證明這些相關知識和基礎理論對汽車維修技能的提高有極 大的幫助，并極大地促進維修思維能力的拓展。當然這些知識不必刻意地去學, 更不必死記硬背，只是必須了解而己。這就和我們了解與汽車維修相關的法律 法規、標準，規范一樣，有這些我

6、們一定按著這些去做，暫時不具備這些法律 法規、標準，規范，但我們知道如何努力去追求趨于達到這些法律法規、標準, 規范。用這些法律法規、標準，規范約束指導我們的技術手段與過程。這就是 我們的目的。認識螺栓、螺帽必須先從認識螺紋開始。常用螺紋（內外螺紋是一樣的）的用途和特征：普通螺紋：主要用于緊固件，螺距分為粗牙和細牙，細牙主要用于薄壁件和一些密封及阻尼孔；特種細牙螺紋：主要用于光學儀器，比普通細牙螺紋更細；過渡配合螺紋：主要用于雙頭螺柱；過盈配合螺紋：主要用于功率大、轉速高工作環境惡略的動力機械；短牙螺紋：主要用于薄璧零件；MJ螺紋：俗稱加強螺紋，特點牙底半徑大，主要用于航天器；管螺紋：有只起連

7、接作用的和兼起密封作用的兩種；還有各種不同形狀的螺紋很多，所有這些螺紋都執行國家標準。螺栓、螺母的螺紋一般選用牙型為60這種牙型壓根強度高，具有良好的 自鎖功能。螺紋是根據GB/T192-2003普通螺紋基木牙型國家標準加工的。 常用螺紋的標記：M表示普通米制螺紋的公稱直徑J表示螺紋的牙型特點，MJS 其中的S表示特殊螺紋。汽車上的缸蓋螺栓、曲軸連桿和主軸軸承螺栓、飛輪 螺栓、油底殼螺栓、放油螺栓、包括一些限位、定位、阻尼、限壓、鎖止（變 速箱體與發動機連接螺栓、傳動軸連接螺栓、差數器螺栓、輪胎螺栓等）還有 一些鍍銅、鍍鋅、發藍、發黑螺栓都屬于特殊螺栓。特殊螺栓占到汽車發動機 全部螺栓的95%

8、以上。所謂特殊就是為專用設置的，這些專用螺栓的功能是其 它類型的螺栓不可替代的，也有將這類螺栓稱為汽車專用螺栓的，從這個角度 來講，作為維修人員是不可以輕視的。螺紋的型號一般由下列字母和數字組成：MJS121.5LH-7 H- L縹紈種類代號公稱直輕縹覽左炭公羌帶旋介長度組右娛不標注螺紋的精度主要是依據螺紋配合公差帶，公差帶越窄精度越高（公差帶是 一種形位公差精度的表示方法。形位公差是對被加工件要素的形式和位置的最 大允許的變動量。公差帶越窄加工精度也就越高）。螺栓的精度的選用是根據設 計用途依照國家標準的，這些依照國家標準生產加工的螺栓俗稱為標準件，也 有一些螺栓執行的是地方標準，工廠標準或

9、者極其特殊場合需要特制螺栓，俗 稱非標件。特殊螺栓比特殊螺紋意義更廣泛一些，它包括由特殊材料或經過特殊工藝 加工的螺栓。如上面介紹過的各種發動機特殊螺栓，有的材料是低碳鋼、中碳 鋼、高碳鋼，有的是合金鋼如銘鎰鋼，有的是彈簧鋼以及有色金屬的等，加匸 過程根據不同的用途、大小以及批量一般采取冷鍛（或冷墩）、搓絲、擠壓（分 為冷、溫、熱三種工藝）、冷拔、拉伸、滾制等多種加工方法，后期有的是經過 調質處理的，有的是經過滲碳、滲氮的等復雜工藝處理。螺栓的作用因其結構不同大致可分為：連接螺栓主要用于通孔連接；雙頭 螺栓主要用于不通孔經常拆卸連接；螺釘連接主要用于不通孔不經常拆卸連接; 定位螺釘連接，主要用

10、于相對零件位置的定位，能夠承受和傳遞的力很小。螺紋連接的擰緊力矩和預緊力控制：絕大多數螺紋聯接在裝配時都要預緊，目的在于增強連接的剛性、緊密型、 防松能力及防止受橫向載荷連接的滑動。擰緊時扳手力矩適用于克服螺紋副的 螺紋阻力矩及螺母與被聯接件（或墊圈）的支撐而摩擦力矩。這種在螺栓工作 載荷之前受到的力稱為預緊力。預緊力的大小則根據螺栓組受力和連接的工作 要求決定。一般規定擰緊后螺紋聯接件的預緊應力不得大于其材料屈服點的 80%。預緊力大小及轉角是根據材料力學中的螺栓伸長量與預緊力的關系稱之為 虎克定律計算出來的。螺栓、螺母的預緊控制方法主要有力矩法、轉角法、螺栓伸長量控制法、 拉伸法等。下面簡

11、單介紹幾種常用的方法1、力矩法 力矩法是經常應用的預緊力控制方法，預緊力控制精度的控制 誤差為25%,這種對于預緊力要求不高的場合經常運用，預緊力矩一般參照 JB/T5000. 10-2007 選用；2、轉角法 目前轉角法在特別主要的螺栓連接系統中使用極為普遍。特別 是汽車行業。這種預緊力方法預緊力精度較高能夠達到15%以內。3、液壓拉伸器方法該方法通過液壓拉伸器拉伸螺栓長度，然后擰緊螺母 后除去外力，達到設計規定的預緊力要求，這種方法一般應用于柴油機和大型 大功率內燃機。預緊力精度可達到5%。這里要說明一點為什么過去我們在預緊螺栓或螺帽時，經常采用分三次每 次達到多少扭力（力矩法），而現在更

12、多采用分三次每次旋轉多少角度來控制預 緊力（轉角法），因為這樣做法可以達到較高精度的預緊力。在利用螺栓長度來控制預緊力時，螺紋的旋合長度直接影響到預緊力矩的 大小。分下期一次在一個維修廠遇到一輛奔馳500,是KE系列的發動機大修，揭缸蓋時 缸蓋螺栓滑扣，缸蓋螺栓將發動機缸體相對應的螺紋承孔絞碎帶出，百分之八 十的螺栓都是如此。在處理這件事時第一次修理工是采取將發動機缸體承孔螺 紋加大，配置以加大缸蓋螺栓直徑的做法，結果螺栓的預緊力遠沒達到要求螺 栓就全部斷了，雖然斷的部位稍有不同。第二次換上了相應螺紋直徑的柴油機 缸蓋螺栓，結果又將缸體承孔螺紋絞碎帶出。就這樣反復幾次，最后發動機相 應的螺紋承

13、孔己經和發動冷卻水套幾乎貫通，如果不采取適當的措施缸體一定 報廢，這是客戶所不能接受的，這時修理工采取了在缸體承孔上鑲絲套的做法, 這種絲套內外都加工有螺紋，外螺紋與加大直徑的缸體螺紋承孔以過盈配合相 連接（并涂以金屬粘接劑）內螺紋可以選用原來的標準直徑的螺栓，這是唯一 可行的方法，但是這種絲套是特殊合金金屬加工的，是采購的商品成品，而這 種市面上供應的絲套大多數是為易損的缸蓋上的火花塞預備的，因此絲套的長 度只有25mm,而缸蓋螺栓要求旋合長度為40mm以上，旋合長度就是說螺栓擰入 缸體的長度要達到40mm以上,才能到要求的預緊力矩。結果盡管換了新的螺栓,預緊力矩三分之二時，螺栓將絲套一并帶

14、出。這就是不了解螺紋、螺栓知識的 結果。我后來看到了這個問題，自己用合金鋼加工了一個長度42mm的絲套，精 度為中度，并經過調質處理，同時換上新的缸蓋螺栓裝和后達到標準預緊力力 矩。這個例子非常典型。還有一個我們經常遇到的例子，以往維修工為了防止發動機油底與機體之 間結合部位漏油，無論有密封墊或者沒有密封墊的，裝配油底殼時，所有的螺 栓總是盡量緊的不能再緊為止，結果是越緊越是漏油，這是典型的不按規范預 緊螺栓的結果。超大的預緊力使得油底殼和發動機缸體下部產生局部變形，在 熱機時尤其嚴重。螺栓、螺母。墊圈都設定有不同的性能等級，具體依照哪一個性能等級是 根據設計要求定的。所以發動機上所有螺栓、螺

15、母、墊圈都是依據特定的位置 （這些位置都是經過計算的、預緊力矩也是根據功能計算得來的）設計要求加 工的或選擇的。典型螺紋、螺栓、螺母、墊圈各部位的名稱及特點：螺紋：螺紋牙頂角度是根據不同要求設計成不同角度、形狀，如三角形、梯形、端部倒角圓角形以及雙線螺紋等。螺栓:螺栓頭R開更過度螺紋據紋入和過度R角是為了增強螺栓頭部與螺桿的強度。千萬不要小看這個R角，我們在很多零部件形位變化結合部都會加工一個 R角作為過渡，這個R角起到增加局部強度和應力擴散的重要作用，如有些外 加工點不規范，再磨削曲軸時磨完軸頸忘了修正軸與曲拐之間的R角，結果造 成曲軸斷裂。有些普通螺栓，在一時找不到合適的替代時，不得已選擇

16、同樣但長度稍長 的截短代用，但往往忽略在截斷處的斷而邊緣磨削一個45倒角（螺紋入角）。 這個倒角很重要不僅是螺栓便于旋入，而且可以減弱其至去除剪削力。螺栓的公稱直徑是指螺桿的最大直徑，一般用大寫字母M表示，螺栓的有 效直徑用dt表示，是指螺桿的螺紋處最小直徑，也就是螺紋根部的直徑，主要 用于計算螺栓的抗拉強度的大小。螺孔的直徑用do或用dw表示。螺栓的長度是指螺桿桿長度，不包括螺桿頭部在內，一般來講螺栓長度按旋緊 件的旋合長度+墊片厚度+5mm余量。螺母:螺帽非接觸而必須加工有倒角，接觸而按需要可加工也可不加工倒角。D代表內螺紋公稱直徑dw代表牙底直徑M螺帽的厚度S螺帽的公稱尺寸 E螺帽的對角

17、尺寸螺栓、螺帽出現折斷、滑扣（捨扣）、裂紋、變形、變軟、銹蝕（氧化）的 原因:折斷：螺栓在擰緊時因承受拉力引起延長，導致螺栓或螺母支撐面承受很 大的載荷（產生相應的應力）而且產生的壓縮載荷會產生載荷集中效應，或因 螺栓伸長（應變）超過了彈性極限，于是因塑性屈服產生永久性變形使預緊力 和夾緊力失效，加之循環變載荷作用在螺栓脈動載荷的反復作用下，應力水平 過高、幅值也過高就會長生疲勞斷裂。螺栓折斷一是由于扭力過大，超過其所 承受的負載；二是其由于螺栓預緊力不夠，加之承受軸向力的同時還要承受組 合件的橫向剪切力；三是由于環境因素如頻繁變化的高溫、應力、氧化、硫化、 堿化、腐蝕等所致；四是材料和加工工

18、藝不符；五是拆裝（強拆強擰）不當。 比如經常遇到的缸蓋螺栓、排氣歧管螺栓、排氣管螺栓等。還有一些復雜的物 理機制會導致螺栓斷裂在此不去一一介紹。我親眼見過維修工用普通螺栓代替連桿螺栓，惡劣無知的行為造成極其嚴 重的后果。滑扣（櫓扣）：扭力過大、螺栓與螺紋孔的螺紋不匹配，比如同樣螺距但螺 紋的形狀不一樣；同樣螺紋但螺距不一樣（InIm和1.25mm很難用肉眼區分，必 須用螺紋規比對）；金屬與非金屬組合，比如鋁合金缸體如扭力過大、進水腐蝕、 氧化極易產生粘較以及頻繁的高溫、應力急劇的變化等。裂紋：原材料或加工過程以及后期處理的缺陷；疲勞過度。變形、變軟、銹蝕（氧化）：組合件位置錯移迫使螺栓彎曲變形

19、、不當外力 沖擊造成彎曲變形、伸長變形等；變軟一般是由于疲勞過度或高溫退火造成； 銹蝕多是由于氧化、酸堿腐蝕等造成。發動機維修工具可分為兩部分：一部分是專用工具，另一部分就是螺栓、 螺帽的拆裝工具，它們有呆板手（開口扳手）、梅花扳手、棘輪扳手、套筒（電 動）、活動扳手、鋼絲鉗、管鉗、螺絲起子、扭力扳手、接桿、加長桿等。要注意工具的優先使用次序。在拆裝螺釘時，應盡可能使用開口板手、梅 花扳手或套筒（注意15Kpa以上應使用梅花扳手，有規定的一定要使用帶刻度 顯示的扭力板子），盡可能少用活動扳手或鉗子，以免“圓角”。螺紋大多數是右旋的，少數是左旋的（如：曲軸前傳動盤緊固螺釘）。拆裝 時還要注意。對

20、于重要部件的螺釘，必須嚴格遵守它們的力矩規定值。拆卸螺釘時，要按種類和次序擺放好，為分析故障和裝復機器創造條件。 拆放螺栓時應盡量輕拿輕放，以防意外損傷螺紋。同時培養我們文明操作習慣。拆取斷頭螺栓時，一定要使專用工具，盡量不要使用鑒刀榔頭敲擊。裝配螺栓、螺帽、墊圈一定要將其表而反復清理干凈，尤其螺紋表面，要 用銅刷清除雜質，更要注意組件不通的螺紋盲孔內的清理，盲孔里面的金屬雜質和液體是造成組件緊而不緊的重要原因。英制螺紋和公制螺紋,只有極少數規格是對應的，如5/8和16、9/16和14。錄。工具和螺釘不要混用。同時，對螺栓做相應的檢查和比對。將結果進行記2級常用螺栓、螺母標記示意圖（螺栓、螺母

21、分級小常識：螺栓的頭部制有記號以辨認其強度級。通常英制 螺栓，其頭部制有徑向射線來標明強度。徑線數加2即為螺栓的強度。這種分 級稱為SAE級。米制螺栓在其頭部標有數字，數字越大，螺栓的強度越大。螺 母基本同樣，但5級強度一般不標注。）螺栓的強度等級一般有兩位數組成，二位數中間以點來分隔，由這個數字 可以確定：最小抗拉強度;最小抗壓強度螺栓的強度是指成品螺栓的強度等級，螺母和墊圈的強度等級一般隨螺栓 而配套，通常我們用一個帶小數點的一組數字表示，其中小數點左邊的數字表 示其抗拉強度的1%,小數點右邊的數字表示屈服強度比，例如：10. 9級螺栓抗 拉強度就是10*100二IoooNm,屈服強度就是

22、1000*0. 9=900Nmm我們通常使 用的螺栓等級有4. 8, 5. 6, 8. 8, 10. 9, 12. 9等若干種。選擇多大的螺栓需要通過 力學計算來確定。米制螺栓、螺帽擰緊力矩規范由于篇幅所限可查閱相關資料和機械設計 手冊。注意：同樣直徑的細牙螺栓要比粗牙螺栓的強度約提高10%o還要格外引起注意的是：一些重要部位常常使用稱為“屈服力矩螺栓”。屈 服力矩螺栓是那些被緊固到預先設定的屈服或伸長點。當一個螺栓根據它的力 矩規范被擰緊的時候，它是不會被拉伸到它的彈性極限的。當屈服力矩螺栓被 制造者擰緊的時候，他們有一些微小的伸展，因此，他們比一般標準螺栓擰得 緊。一旦被拉伸，它們將不會回到原始尺寸，因此，再次使用時它們就應該用 和其它相同硬度的新螺栓代替。通常這些屈服力矩螺栓使用在主軸承和氣缸蓋 上。而且，通常汽車制造廠家建議在替換新螺栓時，其擰緊螺栓時使用力矩角 度計，通過測量旋轉的度數來測量加在螺栓上的力矩。也就是維修手冊上常說 的將某螺栓分幾次，并每次旋轉多少角度。UWImH*t(LVM)W)J) fj h剛頭JfYAi嘰IM訂WM內 v imhiEet)g汽車上常用的通用緊固件A；防松嫩H成形叉拱形基座W標淮方形粥母i六 fflttPiW心賢預