汽车发动机总成检修交通版电子教案单元二 曲柄连杆机构构造与维修.docx
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汽车发动机总成检修交通版电子教案单元二曲柄连杆机构构造与维修
课题
单元二曲柄连杆机构构造与维修
1概述2机体组的构造与维修
课型
理论
班级
时间
第 周 星期第节
导学目标
能正确描述曲柄连杆机构的组成
能简单叙述各主要零部件的构造和装配关系
能正确描述曲柄连杆机构主要机件的受力情况和工作原理
重点
发动机的常用术语、发动机的基本工作原理
难点
发动机主要性能指标
教学方法手段讲授、投影、教学光盘
导学过程设计
教师活动
学生活动
时间
I复习
发动机的总体构造
II新课
单元二曲柄连杆机构构造与维修
1概述
1.1功用与组成
1.1.1功用：
将燃料燃烧时产生的热能转变为活塞往复运动的机械能，再转变为曲轴旋转运动而对外输出动力
汽油机和柴油机有何区别?
5
10
教师活动
学生活动
时间
1.1.2组成
1．机体组：
气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖和气缸垫---不动件
2．活塞连杆组：
由活塞、活塞环、活塞销和连杆------运动件
3．曲轴飞轮组：
曲轴、飞轮、减振器
1.2工作原理与工作条件
1.2.1气体作用力
曲柄连杆机构受的力主要有气压力P，往复惯性力Pj，旋转离心力Pc和摩擦力F
1．气压力：
气压力P的集中力PP分解为侧压力NP和SP，SP分解为RP和TP，RP使曲轴主轴颈处受压，TP为周向产生转矩的力。
（1）作功行程：
侧压力NP向左，活塞的左侧面压向气缸壁，左侧磨损严重
（2）压缩行程：
侧压力NP向右，活塞的右侧面压向气缸壁，左侧磨损严重
2．往复惯性力Pj：
活塞在上半行程时，惯性力都向上，下半行程时，惯性力都向下。
在上下止点活塞运动方向改变，速度为零，加速度最大，惯性力也最大；在行程中部附近，活塞运动速度最大，加速度为零，惯性力也等于零
3.离心惯性力PC：
旋转机件的圆周运动产生离心惯性力，方向背离曲轴中心向外。
离心力加速轴承与周颈的磨损，也引起发动机振动而传到机体外
4.摩擦力F：
指相互运动件之间的摩擦力，它是造成配合表面磨损的根源
2机体组
机体组由气缸体、曲轴箱、油底壳、气缸套、气缸盖、气缸垫组成。
2.1气缸体
1.构造
气缸体内引导活塞做往复运动的圆筒就是气缸，气缸外面制有水套以散热。
曲轴箱上有主轴承座孔，还有主油道和分油道
2.气缸的排列形式
（1）直列式：
多用于六缸以下的发动机。
（2）V型式：
（3）对置式：
是V型的特殊形式
3.曲轴箱的型式
（1）平分式
特点：
刚度小，前后端呈半圆形，与油底壳接合面的密封较困难。
应用：
中小型发动机。
（2）龙门式
特点：
刚度较大，油底壳前后端为一平面，密封简单可靠。
应用：
大中型发动机。
（3）隧道式
特点：
刚度最大，主轴承同轴度易保证，主轴承用滚动轴承。
应用：
负荷较大的柴油机。
2.2油底壳
1.功用：
贮存和冷却机油并封闭曲轴箱。
2.构造：
（1）用薄钢板冲压而成。
活塞运动时侧压力大的一侧是左侧还是右侧，为什么？
归纳这几个力的作用
你知道哪些发动机是直列的？
哪些是V型的？
15
100
（2）内部设有稳油挡板，以防止汽车振动时油底壳油面产生较大的波动。
2.3气缸套
1．目的：
解决成本与寿命之间的矛盾。
气缸内镶了用耐磨的高级铸铁材料制成的气缸套，而缸体则可用价廉的普通铸铁或质量轻的铝合金制成，这样，既延长了使用寿命，又节省了好材料。
2．型式
（1）干式缸套1～3mm
定义：
不直接与冷却水接触。
特点：
1）壁厚较薄（1mm～3mm）；
2）与缸体承孔过盈配合；
3）不易漏水漏气。
（2）湿式缸套
定义：
其外表面直接与冷却水接触。
特点：
1）壁厚较厚（5mm～9mm）；
2）散热效果好；
3）易漏水漏气；
4）易穴蚀
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A和B。
2）轴向：
利用缸套上部凸缘与缸体相应的台阶。
密封：
上部：
缸套顶面高出缸体0.05mm～0.15mm，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。
1）下部：
1～3个耐热耐油的橡胶密封圈
2.4气缸盖
1．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．汽油机燃烧室
（1）半球形燃烧室：
其特点为
1）气门成横向V型排列，因此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的排放较高。
（2）楔形燃烧室：
其特点为
1）气门斜置，气流导流较好，充气效率高；
2）有挤气—冷激面，可形成挤气涡流；
燃烧速度较快，CO和HC排放较低而NO排放稍高。
（3）盆形燃烧室：
其特点为
1）气门平行于气缸轴线；
2）有挤气—冷激面，可形成挤气涡流；
3）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的排放较低
为什么镶缸套？
牢记干式缸套与湿式缸套的区别及各处的应用
能区分三种不同燃烧室的特点
2.5气缸垫
1．作用：
2．构造:
金属—石棉垫：
（见a、b）外包铜皮和钢片，且在缸口、水孔、油道口周围卷边加强，内填石棉（常掺入铜屑或钢丝，以坚强导热）。
（1） 金属骨架—石棉垫：
以编织的钢丝网（图c）或有孔钢板（图d）为骨架，外覆石棉，只在缸口、水孔、油道口处用金属片包边。
纯金属垫：
（见图e）由单层或多层金属片（铜、铝或低碳钢）制成，用于某些强化发动机
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。
切记气缸垫的安装要求
归纳小结
曲柄连杆机构的组成与功用
机体组的主要结构特点
5
复习思考题
P58一
（1）；二（1，2）
课题
3活塞连杆组
课型
理论
班级
时间
第周星期第节
导学目标
通过学习：
1．正确描述活塞、活塞环、连杆，熟悉活塞销、连杆轴承等机件的功用、材料、及结构特点。
2．正确描述活塞环的三隙及其密封原理，理解活塞环的泵油原理。
3．正确描述活塞连杆组的安装方向及记号要求。
重点
活塞、活塞环、连杆的结构特点
难点
活塞头部结构特点、扭曲活塞环原理
教学方法手段 讲授、启发、讨论
导学过程设计
教学活动
学生活动
时间
回述上次课主要内容，向学生提问。
3活塞连杆组（P32）
组成机件：
活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆轴承
3.1活塞（P32）
3.1.1功用，工作条件，要求，材料
功用是与气缸盖、气缸壁组成燃烧室，承受气体压力并通过连杆传给曲轴。
要求：
足够的强度、刚度，质量尽可能小，导热性好、耐热性及耐磨性好，热膨胀小。
材料：
广泛采用铝合金，部分柴油机采用高级铸铁、耐热钢。
3.1.2构造
可分为顶部、头部、裙部，画简图说明。
顶部（作用；结构：
平顶-汽油机；凸顶-二冲程；凹顶-调节压缩比；成形顶-柴油机）
头部（作用、环槽的结构）
裙部（作用：
导向及承受侧压力；构造：
一薄壁圆筒，销座孔及卡环槽）
除正常结构外：
锥形（上小下大）、椭圆（长轴垂直于销）、绝热和膨胀槽、双金属活塞、隔热与冷却、偏置销座
复习问题:
活塞受哪些作用力?
其主要承压侧是哪侧?
气缸为什么要镶套?
气缸垫的安装应注意什么问题?
活塞防止热变形的措施有哪些?
活塞头部为什么要椭圆?
其长轴在哪个方向?
10
40
教师活动
学生活动
时间
3.2活塞环（P35）
3.2.1分类，功用，工作条件，材料（第一道环处理）。
3.2.2三个间隙（GP36）
3.2.3气环（GP36）
1）密封机理
2）断面形状及优缺点
3）泵油作用及危害
4）安装要求（主要是锥形环及扭曲环）
3.2.4油环（整体式和组合式）
3.3活塞销（P37）
1、功用，工作条件，材料，断面形状
2、与座孔及小头的连接方式：
全浮式、半浮式
小结:
活塞环的识别与安装
活塞连杆组的安装方向记号要求。
理解密封机理
活塞环密封的哪一次密封起主要作用?
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20
5
目标测试题目
P58一2；二6、7、8
课题
4曲轴飞轮组
课型
理论
班级
时间
第周星期第节
导学
目标
通过学习：
1.正确描述曲轴、飞轮的主要结构特点，。
2.正确描述曲柄连杆机构的维护主要内容及方法。
重点
曲轴的构造、积炭的清除、曲柄连杆机构的检查与调整
难点
曲轴的构造、曲柄连杆机构的检查与调整
教学方法手段讲授、启发、讨论
导学过程设计
教学活动
学生活动
时间
回述上次课主要内容，向学生提问。
3.4连杆（P38）
a）功用、组成与结构
小头，杆身，大头、连杆轴承、螺栓
小头（有青铜衬套、喷溅润滑的油道）杆身（工字形断面）大头（一般为分开式，另一部分称为连杆盖，组合加工，记号）
2．大头切口型式与定位
平切口（连杆螺栓上的精加工圆柱台或光杆与精加工的螺栓孔来保证）斜切口（止口定位、套筒定位、锯齿定位）
3．V型发动机连杆布置形式
（1）并列连杆式
（2）主副连杆式（3）叉形连杆式
4．连杆螺栓及锁止
5．轴承（钢背和减磨层组成的分开式薄壁轴承，自由状态下曲率半径大于承孔，定位唇）
目前常用的减磨合金有白合金、铜铅合金和铝基合金。
4曲轴飞轮组（P46）
组成机件：
曲轴、飞轮、正时齿轮、皮带轮、扭转减震器
4.1曲轴（P46）
4.1.1功用，工作条件，要求，材料
回答问题：
1.活塞的基本构造包括哪些部分，各有何特点？
2.活塞为什么要做成锥形，裙部为什么要做成椭圆？
3.活塞环按功用可分为哪几类？
气环的种类？
油环的种类？
4.连杆大头的切口形式及定位？
5.活塞连杆组的安装方向及记号。
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50
教师活动
学生活动
时间
4.1.2构造
可分为前端轴、主轴左面、连杆轴颈（曲柄销）、曲柄、平稳重及后端凸缘等。
曲拐的概念及数量确定。
全支撑（主-连-主）和非全支撑曲轴概念及优缺点。
整体式与组合式曲轴及应用。
平衡重（平衡原理、平衡重形式、平衡试验）。
前端结构及密封（挡油盘（注意方向）及唇形油封（正时齿盖上））
后端结构及密封：
甩油盘、油封、回油螺纹
轴向定位：
翻边轴承、止推片（安装位置）
曲轴的形状及曲拐布置
与缸数、气缸的排列形式、发动机的平稳及各缸的工作顺序有关。
连续作功的两缸间间隔远些，各缸间隔均匀。
4.1.3曲轴扭转减震器（自学）
4.2飞轮（P51）
4.2.1功用（贮能、使运转平稳、克服短时超负荷、向离合器传力）
4.2.2构造
转动惯量很大的圆盘，多采用灰铸铁制造。
外缘上镶有钢制的齿环，用于起动。
上止点记号；
4.2.3动平衡
（与曲轴组合）及装配记号（定位销及不等距螺栓）
小结:
曲轴飞轮组的主要件安装方向及记号
曲柄连杆机构的维护作业内容有哪些？
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30
5
目标测试题目
P58一3；二9
课题
６曲柄连杆机构的检修
课型
理论
班级
时间
第周星期第节
导学目标
1.简单描述气缸体、缸盖的主要损伤形式，正确描述气缸体、缸盖变形、裂纹检测方法，简单描述其修复方法。
简单描述气缸磨损的规律、正确描述其检测方法及修理方法。
（修理尺寸法及镶套修复法）
2.正确描述活塞连杆组主要零件的检测、选配方法及活塞连杆组的组装要求。
3.简单描述曲轴的常见耗损形式，正确描述其检测方法，熟悉曲轴弯扭校正方法及磨削方法，熟悉飞轮的修复，正确描述曲轴轴承的选配
重点
气缸体、气缸盖的检测方法及修理方法；活塞连杆组选配及组装要求；曲轴的检测及曲轴轴承的选配
难点
修理尺寸法、连杆的弯扭检查、曲轴的弯扭检查
教学方法手段讲授、启发、讨论
导学过程设计
教学活动
学生活动
时间
6曲柄连杆机构的检修
6.1曲柄连杆机构的维护
6.1.1积炭的清除
1、积炭的危害（改变压缩比、表面点火、磨粒、粘结环）
2、清除方法（机械清除及化学清除）
6.1.2曲柄连杆机构的检查与调整
１．曲轴轴承径向间隙的检查与调整
（１）检查方法：
（专用塑料线规法、通用量具法、手感）
（２）调整方法：
（轴承盖垫片的厚度、直接选配）
２．曲轴轴向间隙的检查与调整
（１）检查方法：
百分表、塞尺
（２）调整方法：
更换不同厚度的止推轴承进行调整。
6.2气缸体、气缸盖的修理（P29）
气缸体气缸盖的主要耗损形式有：
气缸体气缸盖平面的翘曲变形、缸体气缸盖的裂纹，气缸的磨损，螺纹孔的损坏及水道孔边缘处的腐蚀等。
6.2.1变形的检验
（1）缸体、缸盖平面的检测及修复
刀形样板尺及厚薄规；铲削、磨削。
损伤形式有哪些？
气缸体的检查内容有哪些？
观看录像
35
教师活动
学生活动
时间
（2）主轴承孔检测及修复
圆度、圆柱度、同轴度检测；导向镗削。
（3）气缸轴线垂直度检测及修复
6.2.2裂纹检验、修复
水压试验，300-400KPA，5MIN无渗漏。
加热减应焊及粘结。
6.2.3气缸的磨损与修理
（1）磨损规律及原因
（2）检测及修复方法（气缸的技术状况是发动机是否进行总成修理的标志）
修理尺寸法的定义；修理尺寸的确定；气缸的镗磨（学生自学）；气缸套的镶换。
6.2.4提高气缸使用寿命的措施（结构材料、维修、使用）
6.3活塞连杆组的修理（P39）
6.3.1活塞的选配（G39）
（1）耗损：
环槽、裙部及销座孔的磨损；活塞刮伤；顶部烧蚀和脱顶等。
（2）选配：
要求同一修理尺寸及分组；同一厂牌；尺寸差与质量差（0.01-0.015mm,4-8g）。
6.3.2活塞环的选配（P40）
（1）耗损：
磨损、弹性减弱及折断等。
（2）选配：
要求与气缸、活塞修理尺寸同级；弹力；漏光度、三隙符合规定。
（3）弹力检验（弹力检验仪压到规定端隙时的弹力）
（4）漏光度
（5）三隙的检测
6.3.3活塞销的选配
耗损为磨损，大修时选用标准，并铰配销座。
6.3.4连杆的检修
主要耗损为弯扭变形、裂纹，衬套磨损。
校正，铰削。
6.3.5活塞连杆组组装（P45）
装配方向、缸序，环的开口等。
6.4曲轴飞轮组的检修
1.曲轴的主要耗损：
2.曲轴的检验与校正。
3.曲轴的磨削及轴承的修理（自学）
4.飞轮的修理（更换齿圈、检修工作面、动平衡试验）
5.扭转减振器的检查
6．曲轴轴承的选配（内径、钢背及定位、弹开量（汽0.81.5mm,柴1.5-2.5mm）
7.曲轴飞轮组的装配要求（记号、方向，回忆）
小结:
本次课的重点内容
理解修理尺寸法的含义。
选配的技术要求
观看录像
为什么要进行漏光度检查
观看录像
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20
5
目标测试题目
P58一7、8
课题
7曲柄连杆机构的故障诊断
课型
理论
班级
时间
第周星期第节
导学
目标
１．简单描述异响概念，曲柄连杆机构异响部位，诊断方法
２．熟悉各部分异响现象，产生原因，诊断方法
重点
异响诊断
难点
原因分析
教学方法手段讲授、启发、讨论
导学过程设计
教学活动
学生活动
时间
I复习:
回答问题
II新课
7曲柄连杆机构的故障诊断
曲柄连杆机构故障主要体现为运行异响。
异响概念：
超过技术文件规定的不正常响声。
常见异响故障：
主轴承，连杆轴承，活塞销，活塞敲缸，活塞环响。
诊断方法：
人工、仪器
7.1常见异响的人工诊断法
人工方法是常用的，应先搞清故障的症状、特征、伴随情况
7.1.1主轴承响
1．现象
转速突变时响，低沉、钝重、连续金属敲击声。
n↑→响声大，负荷大→响声明显。
2．原因
松，△大。
烧瓦或脱落，配合选质量不好，润滑差。
3．诊断
加油口，转速变化，高速，断火上两缸，轴窜，飞轮冲击。
损伤形式有哪些？
气缸体的检查内容有哪些？
为什么要进行漏光度检查
什么是异响
异响部位有哪些？
掌握人工听诊法的基本要领
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80
教师活动
学生活动
时间
7.1.2连杆轴承响
1．现象：
突然加速时，连续铛、铛响声
2．原因：
固定松动，△大。
烧瓦或脱落，配合质量不好，润滑差。
3．诊断：
变换转速，断火上单缸，听诊，检查机油。
7.1.3活塞销响
1．现象：
低速时。
嗒、嗒响，像两钢球相碰
2．原因：
松、机油压力低、卡环脱落
3．诊断：
抖动节气门，断火（复火双响），听诊
7.1.4敲缸响
1．现象：
冷态，高温，冷热都有。
2．原因：
冷时——松，△大，机油不足。
温高时——轴颈，连杆，活塞销、环，润滑不良
冷热时——销与连杆装配过紧，裙部圆度过大，连杆轴承过紧
3．诊断：
在不同温度诊断。
断火，加机油确诊，听诊。
7.2仪器诊断法
一、归纳总表
二、仪器诊断
总结:
曲柄连杆机构的功用
曲柄连杆机构的组成
曲柄连杆机构的工作条件及受力分析
机体的结构与维修
活塞连杆组的结构与维修
曲轴飞轮组的结构与维修
曲柄连杆机构的故障诊断与排除
各部位异响特点
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目标测试题目
P58曲柄连杆机构主要故障有哪些，画简图说明仪器诊断的听诊部位。
课题
单元三配气机构
１配气机构概述２气门组的构造
课型
理论
班级
时间
第周星期第节
导学目标
通过学习：
1.简单描述配气机构的作用、要求，正确描述配气机构组成、布置及驱动型式
2.正确描述配气相位概念及配气相位图
3.正确描述气门、气门座、气门弹簧、导管的构造，简单描述气门旋转机构。
重点
配气机构组成、布置及驱动型式；配气相位；气门组件构造
难点
配气相位的分析、气门旋转机构的原理
教学方法手段讲授、启发、讨论
导学过程设计
教学活动
学生活动
时间
I复习:
发动机的总体结构,由此导出配气机构
１配气机构概述
1.1发动机的换气过程
换气过程的定义
1.1.1四冲程发动机的配气相位
1.1.1.1排气过程
（1）自由排气阶段
（2）强制排气阶段
1.1.1.2进气过程
1.1.2配气相位
用曲轴转角表示的发动机进排气门开、闭时刻与开启持续时间。
用曲轴转角的环形图来表示配气相位，称为配气相位图。
（1）进气提前角
（2）进气迟闭角
（3）排气提前角
（4）排气迟闭角
1.1.3四冲程发动机的充气效率
1.1.3.1充气效率的定义
1.1.3.2影响充气效率的因素
（1）进气终了压力
（2）进气终了温度
（3）残余废气的压力和温度
（4）压缩比ε对充气效率的影响
1.1.3.3提高发动机充气效率的措施
（1）减小进气系统的流动损失
去掉排气消声器后，发动机的工作会有何变化？
进排气门间隙有何不同?
为什么?
10
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教师活动
学生活动
时间
①减小进气门处的流动损失
a.增大进气门直径，配置适当大小的排气门。
b.增加进气门数目。
c.增大气门升程。
d.减小锥角。
②减小进气道和进气管的阻力：
a.较大的通道面积。
b.减少弯道和截面突变。
c.管道内表面光滑。
③减小化油器的阻力
a.选用多重喉管化油器。
b.采用多腔化油器。
c.直接喷射代替化油器。
④减小空气滤清器的阻力
（2）减少对新鲜充气量的热传导
①维持冷却系技术状况良好，防止发动机过热
②进、排气管分置
（3）减少排气系统对气流的阻力。
①减少排气门处阻力。
②减少排气道和排气管阻力。
（4）合理选择配气正时
①进气迟闭角
②气门叠开角
（5）利用进、排气管内的动态效应
1.2配气机构的功用与分类
1.2.1功用
1.2.2分类
分类方法
多用顶置气门式
1.2.2．1凸轮轴的布置型式及驱动
1．凸轮轴下置式
应用：
大多数载货汽车和大、中型客车。
特点：
驱动简单，润滑简单可靠；但需挺柱、推杆。
2．中置凸轮轴式
应用：
部分转速较高柴油机。
特点：
传动零件长度短或省去推杆，但驱动相对复杂（加惰轮，画图说明）。
3．顶置凸轮轴式
应用：
高速发动机，多为轿车用汽油发动机。
特点：
无推杆，部分车辆还无摇臂。
采用链传动或同步齿形带传动，需要有张紧装置。
安排学生查阅资料搞清楚：
半球形燃烧室气门的布置及驱动、V型发动机配气机构布置与驱动
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5
1．2．2．2每缸气门数及气门布置形式
二气门、三气门、四气门、五气门
二气门：
多数沿机体纵向轴线排成一列，排列方式取决于进排气道结构。
共用一个气道，相邻两缸相邻气气门相同，单独使用一个气道时，交错排列。
举例说明。
四气门：
同名气门排气两列；同名气门排成一列
五气门：
同名气门排成一列，分别用一根凸轮轴驱动。
1.2.3顶置气门式配气机构的基本组成及工作过程
凸轮轴通过正时齿轮同曲轴驱动而转动，四冲程发动机完成一个工作循环曲轴转两周，凸轮轴转一周，各缸进排气门开闭一次。
气门开启过程。
关闭过程。
介绍气门间隙的概念。
气门间隙：
为解决因气门受热后的膨胀而导致的气门关闭不严，发动机冷态装配时在气门组与传动组（气门杆尾端与摇臂）之间预留的间隙。
排气门间隙（0.3-0.35）大于进气门间隙（0.25-0.3mm）。
２气门组零件结构（P69）
2.1气门的一般构造
2.1.1气门
头部与杆身组成，头部由顶及密封锥面组成。
（1）顶部形状顶的形状有平（吸热面积小、结构简单、制造方便、质量小，进排气门均可）、喇叭（进气阻力小，但吸热面积大，强度低，进气门）、球面（排气门）三种。
（2）密封锥面（提高落座压力，密封散热可靠；气流方向圆弧过渡，气流阻力小；落座时有自定位作用，能挤掉接触面的沉积物。
）
气门锥角：
气门密封锥面与顶平面之间的夹角。
进气门一般为30度，排气门一般为45°。
（3）气门杆身导向，圆柱形，热处理磨光。
弹簧座的固定方式（锁片、锁销）
工作条件及材料
高温、高压、散热困难、冲击力大、惯性力等
节约出发，采用杆身用中碳钢，头部用耐热合金钢。
2.1.2气门座（与气门密封锥面贴合之处，可直接镗，也可镶座）
2.1.3气门导管（装在缸盖上，导向（杆与导管之间的间隙为0.05-0.12mm）、导热，为减小阻力，下部做成锥形）气门油封，
气门数为奇数（或偶数）时，进排气门的数目（或大小）有何不同？
2.1.4
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