教案2 曲柄连杆机构.docx
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教案2曲柄连杆机构
第2章曲柄连杆机构
§2－1概述
§2－2机体组
§2－3活塞连杆组
§2－4曲轴飞轮组
§2－5曲柄连杆机构的维修
§2－6曲轴飞轮组的维修
课时授课计划
授课
章节
第2章曲柄连杆机构
授课
周次
第周
2－1概述2—2机体组
授
课
班级
计划学时
2学时
日期
实用学时
一、基本课题
1、机体组的组成
2、机体组各零件的结构特点
二、教学目的与要求
1、了解曲柄连杆机构的组成；
2、掌握机体组的组成及各零部件的结构特点；
三、教训重点与难点
重点：
机体组的组成及各零部件的结构特点
难点：
机体组的组成及各零部件的结构特点
四、教具及教学方法
教法：
讲授法、多媒体教学教具：
图片、视频等
五、课时分配
提问、回顾：
5~10分钟授新课：
70~80分钟小结布置作业：
5~10分钟
六、教学参考书：
《发动机构造与维修》
七、教学回顾与提问：
1、四冲程柴油机工作原理
2、柴油机术语上止点、冲程、缸径和排量、压缩比的概念
3、发动机的修理工艺过程
4、发动机维修常用工具的使用
八、教学过程
§2－1曲柄连杆机构概述
1、功用：
将热能转换机械能。
2、组成：
曲柄两杆机构可分为机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组三部分。
3、工作条件和受力分析
1）工作条件：
高温、高压、高速、有化学腐蚀。
2）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
§2－2机体组
机体组主要由气缸体、气缸套、气缸盖、曲轴箱和油底壳等组成。
机体组的组成
一、气缸体和曲轴箱
1、气缸体的结构
结构：
气缸体是发动机的基体和骨架。
材料：
高强度灰铸铁、铝合金。
2、分类
曲轴箱结构形式：
平分式、龙门式、隧道式
气缸排列形式：
直列式、V形式、水平对置式
气缸结构形式：
无气缸套式、干气缸套式、湿气缸套式
3、气缸盖、气缸垫与气门室盖、油底壳的结构
二、气缸盖
1、气缸盖工作条件及要求
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。
为了保证气缸的良好密封，气缸盖既不能损坏，也不能变形。
为此气缸盖应具有足够的强度和刚度。
2、气缸盖材料
气缸盖一般都由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。
3、气缸盖构造
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。
三、气缸垫
1、气缸衬垫的功用、工作条件及要求
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。
气缸衬垫承受拧紧气缸盖螺栓时造成的压力，并受到气缸内燃烧气体高温、高压的作用以及机油和冷却液的腐蚀。
气缸衬垫应该具有足够的强度，并且要耐压、耐热和耐腐蚀。
2、气缸衬垫的分类及结构
按所用材料的不同，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。
四、油底壳
1、功用：
储存机油和封闭机体或曲轴箱。
2、材料：
油底壳用薄钢板冲压或用铝铸制而成。
油底壳内设有挡板，用以减轻汽车颠簸时油面的震荡。
此外，为了保证汽车倾斜时机油泵能正常吸油，通常将油底壳局部做得较深。
油底壳底部设放油螺塞。
有的放油螺塞带磁性，可以吸引机油中的铁屑。
九、课堂小结
1、曲柄连杆机构的功用、组成
2、曲柄连杆机构的工作受力分析
3、机体组的组成及零件结构特点
十、课堂巩固
分析曲柄两杆机构工作过程的受力分析
十一、布置作业
书后习题49页：
1
课时授课计划
授课
章节
第2章曲柄连杆机构
授课
周次
第周
2－3活塞连杆组
授
课
班级
计划学时
2学时
日期
实用学时
一、基本课题
1、活塞连杆组的组成
2、活塞连杆组各零件的结构特点
二、教学目的与要求
1、了解活塞结构。
2、掌握活塞环的分类及特点。
3、掌握活塞销、连杆的结构、功用。
三、教训重点与难点
重点：
活塞连杆组的组成及各零部件的结构特点
难点：
活塞连杆组的组成及各零部件的结构特点
四、教具及教学方法
教法：
讲授法、多媒体教学教具：
图片、视频等
五、课时分配
提问、回顾：
5~10分钟授新课：
70~80分钟小结布置作业：
5~10分钟
六、教学参考书：
《发动机构造与维修》
七、教学回顾与提问：
机体组的组成及各零件的机构特点
八、教学过程
§2－3活塞连杆组
活塞连杆组主要由活塞、活塞环、活塞销、连杆及连杆轴承等组成。
一、活塞
1、作用：
承受气缸中的燃烧压力，并将力传给曲轴，组成燃烧室。
2、材料：
铝硅合金。
3、结构：
头部、裙部和活塞销座。
头部是指活塞顶端和环槽部分。
活塞顶端完全取决于燃烧室的要求，顶端采用平顶或接近平顶设计有利于活塞减少与高温气体的接触面积，使应力分布均匀。
活塞环的作用是密封，防止漏气和防止机油进入燃烧室。
活塞裙部是指活塞的下部分，它的作用是尽量保持活塞在往复运动中垂直的姿态，也就是活塞的导向部分。
活塞连杆组的组成
二、活塞环
1、定义
活塞环是一种具有较大向外扩张变形的金属弹性环，它被装配到剖面与其相应的环形槽内。
2、功能和作用
活塞环作用包括密封、调节机油、导热、导向四个作用。
3、分类
1）气环
功用：
气环是保证气缸与活塞间的密封性，防止漏气，并且要把活塞顶部吸收的大部分热量传给气缸壁，由冷却水带走。
其中密封作用是主要的，因为密封是传热的前提。
工作条件：
活塞环在高温、高压、高速和润滑极其困难的条件下工作，尤其是第一道环最为困难，长期以来，活塞环一直是发动机上使用寿命最短的零件。
2）油环
油环有普通油环和组合油环两种。
三、活塞销
1、活塞销的安装及材料
装在活塞裙部的圆柱形销子，它的中部穿过连杆小头孔，用来连接活塞和连杆，把活塞承受的气体作用力传给连杆。
2、活塞销的功用及工作条件
活塞销用来连接活塞和连杆，并将活塞承受的力传给连杆或相反。
活塞销在高温条件下承受很大的周期性冲击负荷，且由于活塞销在销孔内摆动角度不大，难以形成润滑油膜，因此润滑条件较差。
四、连杆
1、作用
将活塞承受的力传给曲轴，推动曲轴转动，变活塞的往复运动为曲轴的转动。
2、组成：
由连杆小头、杆身、连杆大头三部分组成。
小头用来安装活塞销，以连接活塞。
杆身常做成“工”字形断面。
大头与曲轴的连杆轴颈连。
大头一般做成分开式，即连杆大头和连杆盖。
对全浮式活塞销，由于工作时小头孔与活塞销之间有相对运动，所以常常在连杆小头孔中压入减磨的青铜衬套。
为了润滑活塞销与衬套，在小头和衬套上铣有油槽或钻有油孔以收集发动机运转时飞溅上来的润滑油并用以润滑。
有的发动机连杆小头采用压力润滑，在连杆杆身内钻有纵向的压力油通道。
采用半浮式活塞销是与连杆小头紧配合的，所以小头孔内不需要衬套，也不需要润滑。
九、课堂小结
主要讲了活塞、活塞环、活塞销及连杆的特点及作用。
十、课堂巩固
比较一下气环与油环的特点及不同
十一、布置作业
书后习题49页：
2
课时授课计划
授课
章节
第2章曲柄连杆机构
授课
周次
第周
2－4曲轴飞轮组
授
课
班级
计划学时
2学时
日期
实用学时
一、基本课题
1、曲轴飞轮组的作用及组成
2、曲轴飞轮组各零件的结构特点
二、教学目的与要求
1、了解曲轴的结构。
2、理解各种发动机的曲拐布置和发火顺序。
3、掌握发动机的发火顺序
三、教训重点与难点
重点：
各种发动机的曲拐布置和发火顺序；发动机的发火顺序
难点：
各种发动机的曲拐布置和发火顺序；发动机的发火顺序
四、教具及教学方法
教法：
讲授法、多媒体教学教具：
图片、视频等
五、课时分配
提问、回顾：
5~10分钟授新课：
70~80分钟小结布置作业：
5~10分钟
六、教学参考书：
《发动机构造与维修》
七、教学回顾与提问：
活塞连杆组的组成及各零件的机构特点
八、教学过程
§2－4曲轴飞轮组
曲轴飞轮组的功用：
它与连杆配合将作用在活塞上的气体压力变为旋转的动力，传给底盘的传动机构，同时驱动配气机构和其他辅助装置，如风扇、水泵、发电机等。
曲轴飞轮组的组成：
主要由曲轴、飞轮、扭转减振器、正时齿轮和曲轴带轮等组成。
曲轴飞轮组的组成
一、曲轴
1、功用：
1）把活塞连杆组传来的气体压力转变为扭矩对外输出。
2）驱动配气机构及其他附属装置。
2、材料：
大多采用优质中碳钢或中合金碳钢。
有的采用球墨铸铁。
3、构造：
曲轴包括前端轴、主轴颈、连杆轴颈、曲柄、平衡重、后端轴等，一个连杆轴颈和它两端的曲柄及主轴颈构成一个曲拐。
1）主轴颈和连杆轴颈
主轴颈是曲轴的支承部分。
每个连杆轴颈两边都有一个主轴颈者，称为全支承曲轴；主轴颈数等于或少于连杆轴颈数者称为非全支承曲轴。
曲轴上有贯穿主轴颈、曲柄和连杆轴颈的油道，以便润滑主轴颈和连杆轴颈。
2）曲柄和平衡重
曲柄是用来连接主轴颈和连杆轴颈的。
平衡重的作用是平衡各机件产生的离心惯性力及其力矩。
3）前端轴与后端轴
前端后端
（1）作用：
前端轴用来安装正时齿轮、带轮及起动爪等；后端轴有凸缘盘，用来安装飞轮。
有的电喷发动机还装有曲轴位置传感器和转速传感器的信号发生器。
（2）前后端的密封：
曲轴前后端都伸出曲轴箱，为了防止润滑油沿轴颈流出，在曲轴前后都设有防漏装置。
常用的防漏装置有挡油盘、填料油封、自紧油封、回油螺纹等。
二、多缸发动机的点火顺序和曲拐布置
发动机的工作顺序也叫发动机的点火顺序，即各缸完成同名形成的次序。
1.直列四冲程四缸发动机：
曲拐对称布置于同一平面内。
相邻作功气缸的曲拐夹角为720°/4=180°。
发动机工作顺序有1-3-4-2和1-2-4-3两种。
2.直列四冲程六缸发动机：
曲拐对称布置于三个平面内。
相邻作功气缸的曲拐夹角为720°/6=120°。
发动机工作顺序有1-5-3-6-2-4和1-4-2-6-3-5两种。
三、扭转减振器
功用：
吸收曲轴扭转振动的能量，消减扭转振动，避免发生强烈的共振及其引起的严重后果。
类型：
橡胶式、摩擦式和硅油式等多种。
四、飞轮
1、功用：
1）贮存能量：
在作功行程贮存能量，用以完成其他三个行程，使发动机运转平稳。
2）利用飞轮上的齿圈起动时传力。
3）将动力传给离合器。
4）克服短暂的超负荷。
九、课堂小结
主要讲了曲轴飞轮组的组成、各零部件的特点及作用。
十、课堂巩固
十一、布置作业
书后习题49页：
课时授课计划
授课
章节
第2章曲柄连杆机构
授课
周次
第周
2－5曲柄连杆机构的维修
授
课
班级
计划学时
4学时
日期
实用学时
一、基本课题
1、机体组的维修
2、活塞连杆组的维修
二、教学目的与要求
1、掌握机体组的维修内容和工艺
2、掌握活塞连杆组的维修内容和工艺
三、教训重点与难点
重点：
机体组和活塞连杆组各组成零部件的维修
难点：
机体组和活塞连杆组各组成零部件的维修
四、教具及教学方法
教法：
讲授法、多媒体教学教具：
图片、视频等
五、课时分配
提问、回顾：
5~10分钟授新课：
70~80分钟小结布置作业：
5~10分钟
六、教学参考书：
《发动机构造与维修》
七、教学回顾与提问：
机件组和活塞连杆组的组成及各零件的机构特点
八、教学过程
§2－5曲柄两杆机构的维修
一、机体组的维修
1、气缸体的清洗
清洗前，应将油道堵头及可拆下的零件全部拆下。
做位置记号，便于装回。
气缸中的油污：
清洗液热清洗—清水冲刷—各加工表面涂润滑油。
气缸体内加工的油道用高压空气疏通——安装油堵。
2、气缸体裂损的维修
气缸体裂损一般发生在冷却水套或其他壁厚较薄的部位。
明显气缸体裂损：
目视、五倍放大镜检查。
细小气缸体裂损：
水压试验检查、气压试验检查
气缸体裂损修复方法有：
补焊、粘接、螺钉填补等。
3、气缸磨损的维修
1）气缸磨损特征
【气缸磨损规律】
2）气缸磨损的检测
在活塞的全行程的上、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。
用气缸圆度误差和气缸圆柱度误差反映气缸的磨损程度。
3）气缸镗磨修理
气缸磨损超限时，按修复尺寸进行镗缸，同时选配与气缸同级别的加大活塞和活塞环，以恢复正确的几何形状和正常的配合间隙。
镗削量=活塞最大直径-气缸最小直径+配合间隙-磨削余量
4、气缸盖的维修
1）气缸盖的拆装
气缸盖螺栓应按由四周向中央的顺序，分2—4次逐渐拧松。
安装相反顺序。
2）气缸盖平面变形的检查与修理
（1）气缸盖平面变形的检查
用平尺放在平面上，用塞尺测量平面平尺间的间隙。
塞入最大厚度就是变形量。
检验标准：
气缸盖下平面度误差，每50mm×50mm范围内应小于或等于0.05mm。
与其配合的整个气缸体上平面误差应小于或等于0.20mm。
【气缸盖平面变形的检查】
（2）气缸盖平面变形的修理
一般采用磨削或铣削方法修理。
切削量不允许超过0.5mm，否则将改变发动机的压缩比。
（3）清除燃烧室积炭
积炭过多，会使燃烧室有效面积减小。
采用机械或化学方法进行清理。
（4）气缸盖螺纹孔损坏的检修
直观检查法。
螺纹孔损伤状态：
滑扣。
螺纹孔的修复：
加大螺纹的深度，保证螺纹长度。
3）气缸盖裂纹检修
发生在冷却水套薄壁处或气门座处，导致漏水或漏气。
二、活塞连杆组的维修
1、活塞的选配
1）活塞的拆装
各缸活塞不能互换，拆卸应有标记。
活塞方向不能装错。
【活塞的测量】
2）活塞的选配原则
（1）活塞质量选配
（2）活塞与气缸的选配
2、活塞环的选配
对活塞环的要求：
与气缸、活塞的修理尺寸一致；具有规定的弹力，以保证气缸的密封性；活塞环的漏光性、端隙、侧隙和背隙应符合原厂规定。
【活塞环的检测】
1）活塞环的拆装
使用专用卡钳。
活塞环开口方向布置直接影响气缸的磨损和密封性。
见41页图2-27
2）活塞环的选配
与气缸、活塞的修理尺寸一致；具有规定的弹力，以保证气缸的密封性；活塞环的漏光性、端隙（0.20-0.50mm）、侧隙和背隙（0.30-0.40mm）应符合原厂规定。
3、活塞销的选配
1）活塞销的拆装
采用半浮式联接的活塞销，必须在压床上拆卸或安装。
拆卸活塞销时，应将活塞和连杆按照缸位摆放好，标记，以免装错。
2）活塞销的选配
原则：
同一台发动机应选用同一厂家、同一修理尺寸的成组活塞销，活塞销表面应无锈蚀和斑点，质量误差在10g范围内。
4、连杆的维修
1）连杆的拆装
连杆和连杆盖的组合不能装错，一般刻有配对标记，装拆时必须注意。
2）连杆大端内孔磨损的检修
轴承内孔与对应连杆轴颈的径向间隙一般为0.01-0.11mm。
3）连杆螺栓损伤的检验
受到很大交变载荷的作用，会发生拉长、裂纹和丝扣滑牙等损坏，甚至断裂，敲坏气缸体。
4）连杆变形的检查与校正
连杆主要变形是弯曲和扭曲，导致气缸、活塞和连杆轴承异常磨损。
【连杆弯扭的检测】
5、活塞连杆组的组装
组装前应对待装零件进行清洗，并用压缩空气吹干。
活塞与连杆的装配应采用热装合方法。
活塞与连杆组装时，注意两者的缸序和安装方向不能错乱。
安装活塞环，应使用专用工具，防止活塞环折断。
九、课堂小结
1、机件组各零部件的检测、维修与拆装
2、活塞连杆组各零部件的检测、维修与拆装
十、课堂巩固
1、水压法检测气缸体裂纹
2、气缸内径测量
3、气缸盖螺纹拆装顺序
4、气缸盖平面度检测
5、活塞环的安装
6、连杆的校正
十一、布置作业
书后习题49页：
课时授课计划
授课
章节
第2章曲柄连杆机构
授课
周次
第周
2－6曲柄飞轮组的维修
授
课
班级
计划学时
2学时
日期
实用学时
一、基本课题
曲柄飞轮组的维修
二、教学目的与要求
掌握曲柄飞轮组的维修内容和工艺
三、教训重点与难点
重点：
曲柄飞轮组各组成零部件的维修
难点：
曲柄飞轮组各组成零部件的维修
四、教具及教学方法
教法：
讲授法、多媒体教学教具：
图片、视频等
五、课时分配
提问、回顾：
5~10分钟授新课：
70~80分钟小结布置作业：
5~10分钟
六、教学参考书：
《发动机构造与维修》
七、教学回顾与提问：
曲柄飞轮组的组成及各零件的机构特点
八、教学过程
§2－6曲柄飞轮组的维修
一、曲轴的耗损形式
曲轴在高速运转中，周期性的收到气体压力、往复惯性力和离心力的作用，可能导致曲轴的弯曲、扭转、断裂、疲劳破坏和轴颈磨损等。
因此，曲轴必须具有足够的强度、刚度、耐磨性及旋转平稳性。
常见耗损形式有：
1、轴颈磨损
连杆轴颈磨损和主轴轴颈磨损两种形式。
（1）连杆轴颈磨损：
负荷不均匀，轴颈磨损导致连杆轴颈失圆和锥体形状。
磨损最大位置在靠近曲轴中心线的内侧面上。
（2）主轴颈磨损：
负荷不均匀，轴颈磨损导致轴颈失圆和锥体形状。
磨损最大位置在靠近连杆颈这一侧。
2、弯扭变形：
曲轴弯曲指主轴颈的同轴度误差大于0.05mm。
曲轴扭曲指连杆轴颈的分配度误差大于0.5度。
3、曲轴断裂
一般发生在曲柄和主轴颈的连接圆角处或轴颈油孔等应力集中部位。
断裂的原因：
（1）机油选择不当，严重超载运行发生烧瓦事故，使曲轴严重磨损。
（2）发动机修好无磨合期，长期超载运行，超出允许极限。
（3）修理中采用了堆焊，破坏了曲轴动力平衡。
（4）路况不佳，超载，发动机在扭转临界转速内运行造成曲轴扭转振动疲劳破坏而断裂。
二、曲轴的维修
1、曲轴裂纹的检查与修理
多发生在轴颈两端过渡圆角处或油孔处。
裂纹较严重时，观察或锤击平衡重，通过发出的声音来判断。
在专用的磁粉探伤仪上进行磁粉探伤。
断裂在非受力部分可进行焊修；在受力部位时，应更换部件。
2、曲轴弯曲的检查与校正
曲轴放在平整的专用工作台上，支起曲轴两端，用准确的弯曲磁性座百分表检查曲轴最中间的轴颈。
如果最大与最小读数超过0.20mm表示曲轴弯曲度超标。
校正一般采用冷呀矫正法和表面敲击法。
3、曲轴扭曲的检查与校正
（1）检查：
（2）校正：
磨削校正。
4、曲轴磨损的检查与修理
曲轴轴颈的磨损使用外径千分尺来测量。
每个轴颈测量两个截面，每个截面测量3~4个点，测量直径，最后计算出曲轴各轴颈的圆度误差和圆柱度误差。
磨损超限可采用磨削曲轴轴颈缩小直径的方法来恢复轴颈的几何形状。
5、曲轴轴向间隙的检查与调整
将百分表指针抵触在飞轮或曲轴的其他端面上，用撬棒前后撬动曲轴，百分表指针最大摆差即为曲轴轴向间隙。
也可用塞尺插入止推垫片与曲轴的承推面之间测量。
曲轴轴向间隙一般为0.07~0.17mm，允许极限为0.25mm。
间隙可通过更换止推垫片来调整。
6、曲轴装配要领
（1）轴颈清洁，轴瓦与轴瓦盖严格按照记号安装。
（2）注意轴承盖的箭头指示。
（3）注意螺栓依次拧开和拧紧的顺序。
（4）安装完毕进行轴向间隙检查。
三、飞轮的维修
飞轮常见的损坏是齿圈的磨损、轮齿折断和离合器接触的工作面磨损。
【飞轮的检验】【轴承的拆卸】
九、课堂小结
1、曲轴飞轮的损耗形式：
轴颈磨损、弯扭变形和曲轴断裂
2、曲轴维修的各项检查和校正、修理
十、课堂巩固
各种量具的课堂使用：
塞尺、百分表、千分尺
十一、布置作业
书后习题49页：
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