Ch2 923讲.docx

1、Ch2 923讲第9讲 Ch2.曲柄连杆机构2.1 概 述一功用与组成：（一）组成：包括机体（零件）组：体、盖、垫、箱、壳不动件活塞连杆组：塞、销、杆、轴承 运动件曲轴飞轮组：曲轴、飞轮、轴承（二）功用：不运件：发动机骨架、安装各机构系统的基础运动件：主要工作机构，实现能量、运动转换二工作条件及受力分析（一）工作条件 可概括为：高温：瞬时2800K（汽） 热负荷：零件易变形、配合关系破坏、热应力高压：瞬时510MPa 气体压力十几十吨，！高速且变速：n惯性力，且变化。 性性力运动件质量数千倍！化学腐蚀：氧化、SO2、酸碱性物质等。机构冲击、振动与燃烧有关的零件热负荷影响为主曲连机构机械负荷（气

2、体压力、惯性力）影响为主（二）受力及影响分析 图2-1高温、高压、高速条件下，各构件的受力情况十分复杂。其中有：活塞顶部的气体压力： 往复运动件惯性力：Pj=mjR2(cos+cos2) 产生周期振动 使零件产生拉、压、弯、扭变形，增加摩擦磨损。旋转运动件离心力：Pc=mcac=mcRc2 周期振动接触表面的摩擦力：摩、磨温差引起的热应力：热变形（三）旋转惯性力的平衡 图2-1a为了保证工作可靠，减少磨损，在结构上必须采取相应的措施。措施：加配重、合理安排作功顺序旋转惯性矩可平衡，往复惯性力不可以平衡！第10、11讲 22 机体零件组一 气缸体与曲轴箱（一）功用 安装、固定气缸套及其他机构系统

3、的基础。（二）型式 按气缸体与曲轴箱的结合型式整体式 气缸体和曲轴箱铸成一体，上有高精度的平面和孔，内有油、水套。分 高温、高压、机件的振动，温差大时容易引起炸裂下部为油底壳，油底壳底部有带磁性的放油螺塞。分体式。气缸体与曲轴箱分开铸造，通过螺栓连接。风冷式发动机（三） 曲轴箱的型式平分（无裙）式、龙门（有裙）式和隧道式 （四）受力特点及材料 曲柄连杆机构压力、惯性力、燃烧时热负荷，行驶惯性冲力，与活塞配合面的润滑条件差。耐磨、热、腐，足够强、刚度，精度稳定铸铁、合金铸铁或铸铝合金。（五） 曲轴箱的密封。平面采用密封衬垫，曲面则采用油封密封。二 气缸与气缸套（一）功用能量转换的场所，活塞运动轨

4、迹。（二）工作条件与材料。高温、高压气体力、热负荷，润滑条件差。优质合金铸铁。（三）气缸型式。整体式（气缸体上直接搪孔）强度、刚度条件好，重量轻等特点。单铸式（缸套与缸体单独加工），省材、成本低，易维修。风冷式和水冷式（干、湿式缸套）（三）气缸的排列。单列：垂直或倾斜或水平单列布置，结构简单，易加工，六缸机多用。V型：短、矮、刚度好、轻，宽度大，复杂，加工难，大功率。对置气缸式用于某种特殊布置如重心低、风冷等发动机。 （五）气缸套的定位。干式缸套：不与冷却介质直接接触，壁薄13mm。过盈配合。湿式缸套：气缸外表面直接与冷却水接触，壁厚59mm。凸台轴向定位，过盈径向定位，阻水圈密封（涨封、压封

5、）汽蚀“机械物理腐蚀”。振动汽泡快速生成、破裂，高频冲击三气缸盖封闭气缸，组成燃烧室。热负荷大：侧置气门缸盖：简单顶置气门缸盖：有水套，机油道、气门座、导管、火花塞（喷油器）孔。风冷缸盖：散热片材料：铸铁或合金铸铁、铝（导热好、强度低）型式：单体式、块状式和整体式三种结构。四气缸垫、燃烧室、缸盖螺栓（一）缸盖保证体、盖严密贴合，防漏水、气、机油材料及种类：金属石棉、金属骨架石棉、纯金属（套与体分铸）缸垫的安装：铁体、盖：卷口向盖；铁体铝盖：卷口向体；铝体铝盖：卷口向体（二）汽油机燃烧室活塞顶与缸盖相应凹部组成的空间。其形状影响发动机工作。基本要求：结构紧凑，面容比小，减少热损失、缩短火焰行程；

6、压缩终了具有挤气涡流，保证混气及时、充分燃烧。汽油机燃烧室形式：设计者对燃烧理论参数的侧重点不同楔形：简单、紧凑。形成挤气涡流。红旗、解放。盆形：巧玲珑BJ 492QG2、EQ6100-1。半球形：更紧凑。面容比更小，燃烧完全、排气净化。配气复杂。富康。多球形：紧凑，面容比小，气门大，气道平直，挤气涡流。夏利。篷形：高性能多气门轿车。欧宝V6、奔驰320E、三菱3G81、富士EJ20。L型：已淘汰（三）缸盖螺栓：承受拉力。缸盖螺栓的拧紧（松）专用板手、规定顺序、分数次拧至规定力矩。铝盖：冷态拧紧；铁盖：热态拧紧。（四）曲轴箱及通风与密封结构：上部安装气缸、曲轴、凸轮轴；下部：油底壳密封：胶垫通

7、风：维持曲轴箱恒压与大气相通；降低机油耗损、减少尾气排放自然通风、强制通风五发动机的支承三点支承：前二后一（BJ492QA）、前一后二（EQ6100Q-1、 CA6102）。四点支承法： NJ1061A。第12、13讲 23 活塞连杆组一活塞（一）功用、工作条件及材料1功用：组成燃烧室、承受气体压力，将力连杆。2工作条件：高温、高压、高速、润滑条件差。3材料及要求：足够强度、刚度。铝合金 优：质量小，导热好、摩擦系数小；缺：膨胀系数大，耐磨差（二）结构1顶部：与燃烧室密切相关。分：平（汽）、凹、凸顶2防漏部承受气体压力。若干道环槽。12气环槽，12道油环槽。3导向（裙）部 导向和承受侧压。4销

8、座 安装销、传递动力销座孔中心与塞对称中心偏置 （活塞销偏置挂图）作用：减小活塞在上止点换向时对汽缸的拍击力安装方向：顺旋转的反方向偏移，有装配记号（实物）（三）活塞变形分析与结构措施 挂图受热膨胀预留合适间隙（过大漏气、运转无力、难起动；过小卡缸、拉缸）变形规律：1轴向：受热程度，上大下小；结构，上厚下薄，膨胀呈梯度措施：做成上大下小锥形（多段圆柱阶梯形；多段圆锥；桶形）2径向：销座方向金属多，垂直销座方向侧压销轴方向膨胀大措施：做成长轴在垂直销轴的椭圆开隔热槽减少热量向裙部传递销座端做成凹坑开膨胀（“T、”形）槽销座加阻胀片（圈）不受侧压两侧切除部分金属（四）活塞与缸套的配合 后述包括：配

9、合尺寸（修理尺寸、配合间隙）、重量的选配二 活塞环（一）气环 开口弹性圆环，直径比缸径大1作用：密封、导热、减磨。密封原理：端面密封：第一密封面A Pb、Pq、油膜第二密封面B：Pb、油膜、环惯性整个活塞的密封：迷宫式封气装置，气隙节流，最后漏气量为总气量的0.11%，且转速越高，漏气越小。2气环的型式（1）矩形环平环结构简单、制造方便、应用广为提高耐耐磨性多孔镀铬（光亮），为提高磨合性表面镀锡平环的泵油作用 如图（2）锥形环与缸壁接触面积小，易磨合，且具有布油、刮油作用，安装方向：锥面朝上（有记号）。（3）扭曲环矩形环：内（外）圆切口或倒角内（外）切（扭）环装入环槽产生扭曲 M=Pe优点：增

10、加密封性（二密封面三密封面）从断面看为三点接触 减少环的上下窜动泵油作用下降具有布油作用安装方向：内切朝上，外切朝下。（4）梯形环优点：活塞换向时环摆动，引起侧隙变化将槽内胶状物挤出自洁性好加工困难，用于大功率（增压）柴油机第一道环此外还有圆形切口环。（二）油环1作用：布油、刮油2型式：整体式普通油环（油槽和油孔）三片二簧式组合环： 整体油环加螺旋弹簧二片一簧式组合环优点：无侧隙、消除窜油、弹性好、适应性好、刮油好、制造方便、安装不方便。（三）环的数量及材料数量：与环槽相对应材料：铸铁（合金）或球铁（四）环的配合及间隙1开口间隙0.250.28mm，0.0030.005D（活塞直径）环的开口间

11、隙过大、过小的危害环间隙的检查与修整2边（侧）间隙0.040.15mm （0.00040.001D） 侧间隙过大、过小的危害 环侧向间隙的检查与修整3背隙、漏光度、弹性、活塞环的安装镀铬平环一般装在第一道、扭曲环、锥形环的方向性、端口相互错开12090，避开侧压力的方位三活塞销功用：连接塞与杆，承受并传递气体作用力。要求：足够刚度、强度，表面耐磨，质量小、外硬内韧。空心圆柱体。低碳钢或低碳合金钢，表面渗碳，精磨、抛光。 安装： “全浮式”销与座：常温下过盈（0.0020.02mm）、工作温度间隙配合0.0020.02mm，销与套间隙配合拆装时热装法，销端卡环定位。2半浮式安装销与座孔间隙配合，

12、销与套过盈配合（不转）四连杆（一）功用：连接塞与轴、传递动力、运动转换特点：运动、受力复杂（平面运动、气体力、惯性力）（二）材料：中碳钢、合金钢、稀土球铁，模锻、辊压，机加工、热处理。（三）组成：1小头：衬套（压装）与销配对铰配，不具互换性，间隙甚小。衬套有油孔或集油槽，小头与销座有23mm防干扰间隙。2杆身：工字变截面，油道通小头（压力润滑OUT车）3大头 中心油孔整体式小功率汽油机剖分式：平剖汽油机斜剖（3060）多为45（大头大于缸径）方便拆装斜剖连杆大头的定位：止口、套与销、锯齿定位三种。（四）型发动机连杆布置型式：1并列式：左右缸连杆一前一后装于同一曲柄销。优点：连杆可通用，两列气缸

13、活塞连杆组运动规律相同。缺点：两列气缸轴线沿曲轴轴向错开一距离，曲轴长大，刚度低。2主副连杆式：主连杆装在曲柄上。副连杆与主连杆铰链连结。特点：主副连杆运动规律、受力不同，不能互换。3叉形连杆式：左右两列气缸一连杆大头为叉形，另一个连杆装于叉中连杆大头结构、制造工艺复杂，且大头刚度不高。（五）连杆轴承（大头孔内）滚动轴承（小汽油机）滑动轴承（轴瓦）：钢背涂减磨合金轴瓦结构特征：自由状态，开口略小轴径凸键定位（防转动、轴向移动）润滑油孔或油槽（下瓦）切口附近铣槽（贮油改善润滑、防止变形引起间隙变小、消除润滑油中铁屑）轴瓦与轴颈配合间隙：0.090.16mm，视机型定过小：瓦与轴颈直接接触、发热、

14、烧瓦、抱轴过大：滑油流失、油压下降、加速磨损活塞连杆组的装合：1塞与杆的装合热（90100水浴）装合法，注意（杆、塞）装配记号2环与塞的装合 装前检查3轴瓦的装合 装前（弹性、高度、结合面、喷油孔）检查4连杆螺栓的拧紧与防松第14讲 24 曲轴飞轮组一曲轴（一）功用：承受连杆的传力，以旋转力矩输出动力，为其他机构系统提供动力。特点：受力大、冲击交变负荷、变形复杂要求：强、刚度高，耐磨。（二）材料： 优质低碳合金钢模锻，稀土镁球铁。（三）型式：组合式、整体式（四）结构1主轴颈 主轴承支承，并在其中旋转 前中后主轴颈长，其余较短曲轴的支承：全支承主轴颈数等于缸数+1非全支承主轴颈数少于缸数。2机油

15、净化装置 （挂图）结构原理：旋转离心力，机油杂质沉积于空腔。3曲柄主轴颈与连杆轴颈连接部分 R=活塞行程/2配置平衡重（整体式、单铸式）4曲拐的布置与多缸发动机点火顺序单缸机缺点：n不均匀、惯性力矩不平衡飞轮（笨），多作于小型机具多缸机：多个单缸机的串联。 怎串？作功间隔均匀，曲轴转角 n均匀原则 惯性力、力矩相互平衡或抵消减振相邻两作功缸尽可能远防止抢气、曲轴连续受载即多个单缸机串联后，各缸按一固定的点火顺序作功。 导出做功顺序点火（工作）顺序多缸机各缸作功的先后顺序或同名冲程在各自气缸中出现的先后顺序。由曲轴形状（曲柄排列）决定。几种常用的多缸发动机曲拐布置和点火顺序如下：（一）四冲程直列

16、四缸机的点火顺序：1-2-4-3 1-3-4-2 曲轴转角180360540 720曲轴转角180360540720第一缸 功排 进压第一缸功排进压第二缸压 功排进第二缸排进压功第三缸排气进 压功第三缸压功排进第四缸进 压功排第四缸进压功排（二）四冲程下列六缸机工作顺序（1-5-3-6-2-4）其次还有1-4-2-6-3-5曲轴转角一二三四五六0180060功排进功压进60120压排120180进功180360120180排压180240功进240360压排360540360420进功420480排压480540功进540720540600压排600660进功660720排压4曲轴前端起动爪、

17、定时齿（链、带）轮、带轮、扭转减振器（1）曲轴前端 复合式防漏结构：挡油盘、油封（填料、橡胶圈、自紧油封）。 （2）扭转减振器作用：削减曲轴的扭转振动，防止疲劳断裂型式：橡胶摩擦式：CA6102、EQ6100、切诺基摩擦片式：6G80、红旗硅油粘液式：150系列柴油机原理：（硅油粘液式）5曲轴后端飞轮接盘挡汪装置：回油螺纹（右旋）、油封、挡油盘 环形回油沟r1作用，机油顺着螺纹槽道推回机油盘。二主轴承 支承曲轴旋转滚动轴承：小汽油机、组合式曲轴（一）型式滑动轴承：多为轴瓦式，分上瓦（曲轴箱）和下瓦（主轴承盖）。（二）曲轴的轴向定位轴力， 0.150.30mm窜动量，过大引起（离合器、连杆机构）

18、工作不正常。轴向限位结构（装置），只一处，可中、前、后。止推片式、止推瓦式圆锥轴承：配对使用，可限位，调整垫片调整轴承间隙。（三）主轴承间隙与拧紧力矩主轴承间隙：视机型而定，较连杆轴承间隙大。主轴承螺栓的拧紧：三飞轮（一）功用：贮能、放能，完成三个辅助冲程。（二）构造：铸铁圆盘、严格的动平衡超动齿圈，磨损后可翻面安装使用记号：对位记号、上止点记号、供油或点火、配气记号。风冷机有散热片端面：安装离合器或皮带轮。（三）飞轮与曲轴定位作用：不破坏曲轴的动平衡，保证记号位置的正确。措施：螺孔不对称、定位销，记号、定位键等。第15、16讲 25 曲柄连杆机构的维护一维护前的准备将发动机运转至正常温度，趁

19、热放尽油底壳机油。用清洁0#柴油清洗油底壳，放尽柴油后，待发动机冷却至室温后拆下气缸盖、进排气歧管、油底壳。拆卸气缸盖时须用扭力扳手，并按规定顺序分数次拧松气缸盖。拆卸油底壳时，注意各部位螺钉规格（长度、直径、螺距、旋向）。二清除积炭用硬木片刮削燃烧室、气门、活塞顶积炭，或用退炭剂喷涂积炭处，然后用纱布擦拭。三曲轴轴承配合间隙的检查调整（一）径向间隙的检查调整 汽车主轴承径向间隙 表2-161压展专用塑料线规或压铅丝拆下轴承盖，将线规（或铅丝）纵向放入轴承中，按规定的扭矩紧固轴承盖（防止曲轴转动图2-58）。然后拆下轴承盖，取出被压展的线规，与附带有的不同宽度色标的量规或第一道主轴承侧面上不同

20、宽度的刻线相对比，与塑料线规压展宽度相等的刻线所标示的值，即为轴承的间隙值，上海桑塔纳轿车的测量线规用颜色来标识间隙值，如绿色表示间隙为0.0250.076mm，红色表示间隙为0.0500.150mm，蓝色表示间隙为0.1000.230mm。2用通用量具检验3手感检验法（二）曲轴轴向间隙的检查调整1检查方法用撬棒在轴承座和曲柄臂间撬动，把曲轴挤向后端，用规定厚度的塞尺插进曲柄臂与止推垫片之间测量。曲轴轴向间隙见表216。2调整间隙间隙过大，应更换止推片；间隙过小，可适当刮削止推片。26发动机异响诊断一异响定义、种类、特征（一）声响特征偏离了固有特征值。（二）异响种类：燃烧、机械、空气动力异响。

21、（三）异响特征异响是现象，故障是本质。异响与转速、温度、负荷、润滑条件、工作循环、缸序及其他故障现象有关二常见异响及经验诊断法（一）异响所在区域 如图（二）诊断异响的步骤或程序1从声响中找出有无异响声响中有无异响，哪些属允许暂存，哪些须即时排除。1）声响在低速时轻微单纯，高速时轰鸣，加速时平稳均匀，过渡时圆滑平稳，属正常。2）声响中伴有：沉重钝哑的“刚、刚、刚”声；清脆的“当、当、当”声；嘈杂的“哒、哒、哒”声；尖锐的“喋、喋、喋”声；细微的“刷、刷、刷”声；强烈的“嘎、嘎、嘎”声；则为异响，是否允许，应酌情决断。发动机常见异响及诊断 表2-17异响种类听诊部位主要特征及变化规律辅助听诊措施主

22、要原因曲轴主轴承响气缸体下部，靠近油底壳与机体的接合平面。稳定动转不响，转速突然变化时，发出低沉连续的“铛、铛”声，转速提高，声响增大，负荷增加，声响增强。单缸断火，声响无明显变化，相邻两缸断火时声响明显减弱，但不一定消失，观察机油压力有无变化，发动机不否抖动。主轴承盖螺栓松动；轴承磨损径向间隙过大、润滑不良等原因造成轴承合金烧毁或脱落。连杆轴承响机油加注口处转速突然变化时，有明显连续的“铛、铛”声，（比主轴承轻、短）怠速较小，中速较明显，转速越高，声响越大，负荷增加，声响增强。单缸断火，声响明显减弱或消失，观察机油压力有无变化。连杆轴承盖螺栓松动；轴承磨损径向间隙过大、轴承尺寸不符或质量不佳

23、；轴承变形或接触面积过小等原因造成轴承合金烧毁或脱落。活塞销响气缸上部或机油加注口处怠速时或略高于怠速时有较清晰、明显并有节凑的“嗒、嗒”声响；转速变化响声也周期性变化，加速时响声明显，温度升高，响声不减或更明显。单缸断火，声响减弱或消失，在“复火”瞬间声响特别清晰，将点火时间略提早一点，声响更加明显。活塞销与销座或衬套配合松旷；活塞销润滑不良；活塞销两端销环脱落使销窜动。活塞敲缸响气缸上部或机油加注口处通常怠速量较明显清晰、并有节凑的“吭、吭”声响；转速升高时变杂碎甚至消失；点火一次响两次，一般温度低时声响明显，温度升高时，声响明显减弱或消失。单缸断火，声响减弱或消失，机油加注口是否冒烟，排

24、气管有无蓝烟，可疑气缸加少量浓机油声响减弱或消失。活塞销裙部与气缸壁间间隙过大；活塞销与连杆衬套装配过紧；连杆弯曲变形。 气门脚响气门室附近怠速时发出有节凑的“嗲、嗲”声，转速升高声响也升高；单缸断火，声响不变。怠速时用手提起挺柱或插入厚薄规，若声响减弱或消失，即为该气门间隙过大。气门间隙过大；凸轮磨损，顶杆、挺杆跳动；气门杆与导管磨损松旷。第17、18讲 27 气缸体的检修一 气缸体裂纹检修 共振、冰冻、套与孔镶装过盈太大的裂纹。缸体在检验前、更换气缸套均应进行水压（350400kPa）或气压试验若有裂纹，可采取加热减应焊或胶粘修复工艺予以修理。二气缸体变形的检修 气缸体主要形位公差见GB3

25、801-83。（一）气缸体上平面平面度的检验 表2-18所示、厚薄规、桥形尺1平面全长平面度任意方向间隙最大值，25050mm内平面度误差。相邻两点间隙差的最大值为缸体与缸盖结合平面的平面度误差。（二）缸轴与主轴承孔公共轴线垂直度1000.03mm，全长上为0.05mm。（三）气缸主轴承承孔同轴度的检验 修理技术标准规定：主轴、承凸轮轴承孔同轴度公差0.15mm，相邻两座孔公差为0.10mm。三气缸的常见损伤与检验（一）常见损伤 表面磨损、拉痕、裂纹。湿式缸套穴蚀。（二）气缸磨损特征 图2-64、2-65上下不规则锥形，周向不规则椭圆，（垂直主轴方向，正对进气门、1、6缸磨损最大）最大磨损：上

26、止点一环缸壁，缸口出现的台阶。（三）气缸的检验 （图2-66、2-67）1直观检测：缸表面是否裂纹、拉伤、穴蚀。2测量气缸，分析计算：圆度、柱度、最大磨损量、配合间隙。（1）气缸的测量位置，汽（柴）油机取3（4）个横截面。共二位置、二方向、缸口、塞裙部8（柴10）个尺寸。（2）计算气缸磨损后的圆度、圆柱度、最大磨损量、与活塞配合间隙。最大磨损量：=D1B-D0（或=D1A-D0）圆度：=（Dmax-Dmin）/2，取三个截面中的max。圆柱度： S1-S1的B-B向与S3-S3的B-B向（DmaxB-DminB）/2。配合间隙：=Dmax（侧压方向）-d（裙部）。修理标准规定： 4项指标中之一

27、项过允许值（维修手册），均须修理。四 修理尺寸的确定（1）定义、分级：6级，每级加大0.25mm常用级：+0.50mm、+1.00mm、+1.50mm；辅助级：+0.25mm、+0.75mm、+1.25mm。（2）修理尺寸D1的确定。D1=D +（加工余量=0.100.20mm），选择最接近的修理尺寸。例：测得CA6102（D0=101.6 mm），D=102.35mm，取=0.20mm，解：D1=D +=102.35+0.20=102.55mm接近第四级修理尺寸（+1.00mm），气缸修理尺寸为102.60mm。五气缸的镗削与磨削(一)气缸的镗削量和镗削次数。1镗削量=dmax+-Dmin-

28、塞与缸配合间隙 CA6102，=0.0150.05mm。磨缸余量 =0.030.035mm。（2）确定镗削次数。铸铁缸第一和最末一刀的吃刀小，一般取0.030.05mm，中间吃刀量，一般取0.040.10mm。（二）镗缸1设备： T716型固定式和T8011型移动式镗磨缸机。2方法：同心镗法和偏心镗法 现场课3镗缸工艺要点，以T8014型移动式镗缸机为例。4气缸镗削的质量要求 表2-7。 （三）气缸的珩磨 现场课1、设备：专用珩磨机、 珩磨头。2、磨缸的工艺要点与气缸珩磨的质量要求 表2-9珩磨头行程， 珩磨头对缸壁压力，以珩磨头自身重量不下落为合适。珩磨头的速度，圆周速度为6070r/min；往复速度粗磨1520m/min，精磨时2025m/m