学习情境3-曲柄连杆机构拆装与调整.ppt

学习情境三学习情境三 曲柄连杆机构拆装与调整曲柄连杆机构拆装与调整 淮安信息职业技术学院淮安信息职业技术学院 汽车工程系汽车工程系 20102010年年3 3月月主要教学内容：主要教学内容：l1.机体组拆装l2.活塞连杆组拆装l3.曲轴飞轮组拆装曲柄连杆机构的功用：曲柄连杆机构的功用：l（1）实现运动形式的转换。l（2）实现能量的转换。l（3）驱动发动机本身各辅助机构的运动。曲柄连杆机构总体构造曲柄连杆机构总体构造 曲柄连杆机构的基本组成曲柄连杆机构的基本组成 曲柄连杆机构的工作条件曲柄连杆机构的工作条件 在高温、高压、高速、有化学腐蚀的条件下工作。曲柄连杆机构受力分析曲柄连杆机构受力分析曲柄连杆机构自身产生的作用力：曲柄连杆机构自身产生的作用力：（1）气体压力（2）往复惯性力（3）离心力（4）摩擦力l曲柄连杆机构受到外部曲柄连杆机构受到外部的作用力的作用力 汽车行驶中产生的冲击力气体压力气体压力 FP活塞所受气体压力 T曲轴转矩往复惯性力、离心力、摩擦力往复惯性力、离心力、摩擦力Fj往复惯性力 Fc离心力第一部分第一部分 机体组拆装机体组拆装 机体组的组成机体组的组成 机体组的功用机体组的功用 机体组是发动机的骨架，是发动机各机构、系统主要零部件的装配基体。一、气缸体一、气缸体1、气缸体的结构型式、气缸体的结构型式l水冷发动机的气缸体和上曲轴箱通常铸成一体，称为气缸体-曲轴箱，简称气缸体。l风冷发动机的气缸体和曲轴箱通常分开铸造。2、气缸体的工作条件和性能要求、气缸体的工作条件和性能要求l工作条件：工作条件：受气体热负荷、运动惯性力、冲击力、螺栓预紧力等。l性能要求：性能要求：具有足够的强度和刚度，良好的耐热性和耐蚀性。3、气缸体的结构形式、气缸体的结构形式按按气缸体与油底壳安装平面位置不同分气缸体与油底壳安装平面位置不同分油底壳安装平面油底壳安装平面和曲轴旋转中心和曲轴旋转中心在同一高度在同一高度油底壳安装平面油底壳安装平面低于曲轴的旋转低于曲轴的旋转中心中心 气缸体上曲轴气缸体上曲轴的主轴承孔为的主轴承孔为整体式。整体式。三种不同形式气缸体结构比较三种不同形式气缸体结构比较 名称名称性能性能应用用 一般式一般式（平分式）（平分式）机体高度小、重量轻、结构紧凑，便于加工拆卸。刚度和强度差。492Q汽油机，90系列柴油机。龙门式龙门式强度和刚度较好。工艺性差、结构笨重、加工困难。捷达轿车、富康轿车、桑塔纳轿车隧道式隧道式结构紧凑、刚度和强度好。难加工、工艺性差、曲轴拆卸不方便。负荷较大的柴油机上。S195、135系列4、气缸的排列型式、气缸的排列型式 对置式发动机工作情况对置式发动机工作情况 气缸排列方式发动机结构比较气缸排列方式发动机结构比较 高度小，总体布置方便。轿车中应用不多缩短了机体的长度和高度，增加了刚度，减轻了发动机的重量；形状复杂，加工困难。六缸以上发动机使用结构简单、加工容易，但发动机长度和高度较大，应用最多5、气缸体材料l（1）灰铸铁）灰铸铁用于水冷式发动机，应用最多。l（2）球墨铸铁）球墨铸铁用于强化柴油机。l（3）铝合金）铝合金用于风冷式发动机或小型汽油机。二、气缸与气缸套二、气缸与气缸套 气缸气缸1、气缸的功用、气缸的功用l（1）组成气缸容积和燃烧室。l（2）引导活塞作往复直线运动。l（3）承受活塞的侧压力。l（4）散热。2、对气缸的要求、对气缸的要求l（1）具有足够的强度和刚度。l（2）良好的耐热性和耐蚀性。l（3）高精度内表面。3、气缸的结构形式、气缸的结构形式l（1）整体式：）整体式：气缸直接镗在气缸体上。l（2）镶嵌式：）镶嵌式：气缸套镶嵌到气缸体内。无气缸套 湿式缸套 普通干式缸套 可卸干式缸套 两种形式气缸比较两种形式气缸比较 类型类型构造构造性能特点性能特点整体式整体式气缸直接镗在气缸体上强度和刚度好，能承受大负荷。成本高。镶嵌式镶嵌式用耐磨优质材料制成气缸套，再装到一般材料制成的气缸体内。降低了制造成本，便于修理和更换气缸套，延长了气缸体的使用寿命。4、气缸套、气缸套气缸套作用：气缸套作用：单独铸造、具有很好的耐磨性，可以延长发动机使用寿命气缸套结构形式气缸套结构形式（1）干式缸套 缸套外表面不与冷却水接触。（2）湿式缸套 缸套外表面与冷却水直接接触。两种形式气缸套比较两种形式气缸套比较 气缸套材料气缸套材料铸铁 三、气缸盖三、气缸盖 1、气缸盖功用、气缸盖功用（1）与气缸、活塞等共同组成燃烧室。（2）密封。（3）支承、安装发动机部分零部件。2、气缸盖的结构形式、气缸盖的结构形式（1）整体式用于中小型发动机，大多数汽油机采用。（2）分体式用于缸径较大的柴油机，部分汽油机。整体式气缸盖整体式气缸盖 分体式气缸盖分体式气缸盖 气缸盖的结构气缸盖的结构 气缸盖内部也有冷却水套，气缸盖上有气缸盖螺栓孔，冷却水孔，进、排气门座孔，气门导管孔，进、排气通道等。气缸盖是一个复杂的铸件。3、气缸盖材料、气缸盖材料（1）灰铸铁或合金铸铁（2）铝合金4、燃烧室形状、燃烧室形状 几种形状燃烧室比较几种形状燃烧室比较 名称名称 特点特点示意图示意图应用应用半球形半球形结构紧凑、火焰行程段、燃烧速率高、热损失小、热效率高桑塔纳夏利富康楔形楔形结构简单、紧凑、散热面积小、热损失少；火花塞置于燃烧室最高处，火焰传播距离长切诺基盆形盆形工艺性好、成本低、进排气效果不如半球形燃烧室捷达 奥迪四、气缸垫四、气缸垫 1、气缸垫的功用、气缸垫的功用密封气缸盖与机体的结合面。2、要求、要求（1）有一定的弹性、延展性。（2）有足够的强度。（3）耐高温、耐腐蚀、导热性好。3、气缸垫的材料及结构、气缸垫的材料及结构（1）金属夹石棉（2）金属骨架石棉垫（3）纯金属垫（4）耐热密封胶五、气缸盖螺栓五、气缸盖螺栓1、功用、功用连接并紧固气缸体与气缸盖。2、材料、材料合金调质钢（高强度螺栓）3、要求、要求（1）分布均匀。（2）装配时由中间向两边对称交叉分23次拧紧，最后一次拧紧至规定扭矩。拆卸时按相反的顺序。气缸盖螺栓六、油底壳六、油底壳 1、作用作用贮存机油、封闭曲轴箱。2、材料、材料薄钢板冲压或铝合金铸造。发动机的支承发动机的支承 各种形式的发动机支承各种形式的发动机支承 第二部分第二部分 活塞连杆组拆装活塞连杆组拆装 活塞连杆组的组成活塞连杆组的组成 活塞连杆组功用活塞连杆组功用l（1）将燃料燃烧的热能转化为机械能。l（2）将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。l（3）将作用于活塞上的力转变为曲轴对外输出的转矩。一、活塞一、活塞 1、活塞的功用、活塞的功用l（1）与气缸、气缸盖组成燃烧室。l（2）承受气体压力，并通过活塞销和连杆驱使曲轴旋转。2、活塞的工作条件、活塞的工作条件高温、高压、高速、散热条件差、惯性力大。3、要求、要求l（1）刚度和强度应足够大，传力可靠。l（2）导热性能好，耐高压、高温、磨损。l（3）质量较小，尽可能减少往复惯性力。4、活塞的材料、活塞的材料l（1）铝合金质量小，强度大，导热性好。l（2）灰铸铁承压能力强。少数高强度柴油机采用。5、活塞的结构、活塞的结构 活塞顶部：活塞顶部：l位置位置第一道活塞环槽以上部分。l功用功用燃烧室的组成部分，承受气体压力。活塞顶部汽油机活塞顶部的形状汽油机活塞顶部的形状 柴油机活塞顶部的形状柴油机活塞顶部的形状活塞头部（防漏部）：活塞头部（防漏部）：l位置位置活塞环槽以上的部分。l功用功用承受气体压力，安装活塞环，传热。活塞头部活塞裙部：活塞裙部：l位置位置油环环槽以下部分。l功用功用导向，承受侧压力。活塞裙部活塞裙部受力状况活塞裙部受力状况 活塞的变形活塞的变形 锥形活塞的变形锥形活塞的变形 制造时制造时变形后变形后工艺一工艺一 上小下大活塞上小下大活塞 工艺二工艺二 活塞裙部椭圆形活塞裙部椭圆形 工艺三工艺三 双金属活塞双金属活塞 工艺四工艺四 拖板活塞拖板活塞 二、活塞环二、活塞环 1、活塞环的类型、活塞环的类型l（1）气环l（2）油环2、活塞环的功用、活塞环的功用l气环的功用：密封，传热。l油环的功用：布油润滑，辅助密封。3、活塞环的工作条件、活塞环的工作条件l高温、高压、高速、润滑条件极差。l活塞环的平均寿命6万公里。（一）气环（一）气环l1、气环的密封、气环的密封l第一密封面第一密封面活塞环直径大于气缸直径，装入后产生弹性贴紧在气缸壁上而形成。l加强密封加强密封窜入环槽的少量气体作用在环的背面（背隙处），加强了第一密封面作用。l第二密封面第二密封面窜入环槽的少量气体作用在环槽底面，形成第二密封面。气环的密封原理气环的密封原理 2、活塞环的间隙、活塞环的间隙 3、气环的断面形状、气环的断面形状 各种断面形状气环的优缺点分析各种断面形状气环的优缺点分析 形状形状特点特点示意图示意图矩形环矩形环结构简单、制造方便、易于生产、应用面广；但有泵油作用扭曲环扭曲环断面不对称，受力不平衡，使活塞环扭曲，减小泵油作用，减轻磨损锥面环锥面环减少了环与气缸壁的接触面，提高了表面接触压力，有利于磨合和密封；可形成油膜改善润滑，但导热性差，不适用第一道环梯形环梯形环可将沉积在环中的结焦挤出，避免环折断，且密封性较好；但加工困难，精度要求高桶面环桶面环上下均可形成油膜，且对活塞的摆动适应性好，接触面小，利于密封，但外圆为凸圆弧形，加工困难4、气环的泵油作用、气环的泵油作用 气环的泵油原理气环的泵油原理 气环的泵油作用是有害的（二）油环（二）油环 1、油环的刮油作用、油环的刮油作用 油环的刮油作用是有利的。2、油环的种类、油环的种类 常见的油环有整体式和组合式两种结构形式，如图所示。目前广泛应用的是组合式油环。组合式油环一般由三个刮油钢片和两个弹性衬环组成，轴向衬环夹装在第二、三刮油钢片之间，径向衬环使三片刮油钢片压紧在气缸壁上。结构简单，易加结构简单，易加工，成本低工，成本低与气缸壁接触压力高，与气缸壁接触压力高，适应性好，刮油效果强，适应性好，刮油效果强，但成本高但成本高3、油环的结构型式、油环的结构型式 三、活塞销三、活塞销 1、活塞销功用、活塞销功用l连接活塞和连杆，把活塞所受的力传给连杆。2、活塞销工作条件、活塞销工作条件l（1）承受大小和方向都不断变化的冲击性载荷。l（2）润滑条件差。l（3）工作温度高。3、对活塞销的要求、对活塞销的要求l强度高、刚度大、韧性强、耐磨性高、重量轻。4、活塞销材料、活塞销材料l低碳钢或低合金钢，表面渗碳或渗氮处理。5、活塞销结构、活塞销结构厚壁空心圆柱体 活塞销结构类型活塞销结构类型 6、活塞销连接方式、活塞销连接方式 活塞销连接方式比较活塞销连接方式比较l（1）全浮式活塞销）全浮式活塞销发动机在正常工作温度下工作时，活塞销与活塞销座孔、活塞销与连杆小头都是间隙配合，活塞销处于“浮动”状态。（活塞销需要轴向定位）l（2）半浮式活塞销）半浮式活塞销发动机在正常工作温度下工作时，活塞销固定在连杆小头中或活塞销固定在活塞销座孔中，活塞销处于“半浮动”状态。（活塞销不需要轴向定位）四、连杆四、连杆 1、连杆的功用、连杆的功用l（1）将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。l（2）将活塞承受的力传给曲轴。2、连杆的工作条件、连杆的工作条件l承受复杂的交变应力。l3、对连杆的要求、对连杆的要求l足够的强度、刚度和韧性，质量尽量要小。4、连杆的组成、连杆的组成 （一）连杆体与连杆盖（一）连杆体与连杆盖l1、组成构造、组成构造2、连杆的材料、连杆的材料l合金调质钢、锻造镁合金、稀土镁球铁3、连杆小头结构特点、连杆小头结构特点l短圆筒形，内压减摩的连杆衬套。4、连杆杆身结构特点、连杆杆身结构特点l连杆杆身做成“工”字形断面。5、连杆大头的结构特点、连杆大头的结构特点l连杆大头一般做成剖分式，连杆体与连杆盖组合镗孔，内装连杆轴承。连杆体与连杆盖剖分面形式连杆体与连杆盖剖分面形式l（1）平切口多数发动机采用。l（2）斜切口部分柴油机或少数强化汽油机。连杆体与连杆盖的定位方式连杆体与连杆盖的定位方式 平切口连杆大头定位方式连杆螺栓定位。斜切口连杆大头定位方式斜切口连杆大头定位方式 6、连杆体与连杆盖的安装要求、连杆体与连杆盖的安装要求l（1）配对加工，配对安装。l（2）不可装反。l（3）不同气缸，不可错乱。7、V形发动机连杆结构 并列式并列式主副式主副式叉式叉式 （二）连杆螺栓（二）连杆螺栓l1、连杆螺栓的材料、连杆螺栓的材料优质合金钢2、连杆螺栓的装配要求、连杆螺栓的装配要求l分23次均匀地拧紧，最后拧紧至规定扭矩。3、连杆螺栓的防松措施、连杆螺栓的防松措施l防松胶、自锁螺母、自锁螺栓、双螺母、螺纹表面镀铜等。（三）连杆轴承（俗称（三）连杆轴承（俗称“小瓦小瓦”）l1、连杆轴承的功用、连杆轴承的功用使连杆轴颈与连杆大头间保持良好的配合，减小摩擦，加速磨合。2、连杆轴承的工作条件、连杆轴承的工作条件l（1）承受交变载荷。l（2）高速摩擦。l（3）低速大负荷时润滑条件差。3、连杆轴承的组成构造、连杆轴承的组成构造l连杆轴承一般采用滑动轴承，部分采用滚动轴承。l连杆轴承一般由瓦座和轴瓦两部分组成。l（1）瓦座由轴承座和轴承盖组成。l（2）轴瓦由13mm的低碳钢背和0.30.7mm的减摩合金层组成。对钢背的要求：对钢背的要求：l（1）足够的强度和刚度。l（2）一定的弹性。对减摩合金层的要求：对减摩合金层的要求：l（1）良好的减摩性能。l（2）良好的耐蚀性。l（3）足够的结合强度。4、连杆轴承的结构特点、连杆轴承的结构特点l（1）钢背表面粗糙度较低。l（2）轴瓦内表面表面粗糙度较低。l（3）轴瓦有定位唇与瓦座定位槽定位。l（4）轴瓦在自由状态下有一定的自由弹势。l（5）轴瓦与瓦座过盈配合。第三部分第三部分 曲轴飞轮组拆装与调整曲轴飞轮组拆装与调整 曲轴飞轮组的组成曲轴飞轮组的组成l曲轴飞轮组主要由曲轴、飞轮、正时带轮（齿轮）、驱动带轮、扭转减振器等组成。一、曲轴一、曲轴 曲轴的功用曲轴的功用 承受连杆传来的力，并由此造成绕其本身轴线的力矩，并对外输出转矩。曲轴的材料及加工工艺曲轴的材料及加工工艺l材料：采用优质中碳钢、中碳合金钢或球墨铸铁。曲轴的结构曲轴的结构l曲轴组成：（1）曲轴前端、（2）若干曲拐、（3）曲轴后端5、曲轴的分类、曲轴的分类l按结构可分为整体式和组合式两种按曲轴的支承形式分按曲轴的支承形式分 曲轴内部结构曲轴内部结构 7、曲轴的平衡、曲轴的平衡l（1）曲轴自身平衡）曲轴自身平衡平衡重平衡重平衡重平衡重平衡原理平衡重平衡原理 8、曲轴曲拐的布置、曲轴曲拐的布置l曲拐布置的一般规律：曲拐布置的一般规律：l（1）连续作功的两缸相隔尽量远一些，以减轻主轴承的载荷。l（2）作功间隔应力求均匀，也就是说，在发动机完成一个工作循环的曲轴转角内，每个气缸都应发火作功一次。四缸发动机曲轴曲拐布置四缸发动机曲轴曲拐布置 四缸发动机工作过程四缸发动机工作过程 直列六缸发动机曲轴曲拐布置直列六缸发动机曲轴曲拐布置 六缸发动机工作过程六缸发动机工作过程 曲轴的轴向定位曲轴的轴向定位l曲轴轴向定位的目的曲轴轴向定位的目的防止曲轴产生轴向窜动。l曲轴轴向定位方法：曲轴轴向定位方法：（1）翻边轴瓦（2）止推片采用翻边轴瓦采用翻边轴瓦 采用止推片采用止推片 止推垫片三、曲轴扭转减振器三、曲轴扭转减振器l1 1、曲轴扭转振动的危害、曲轴扭转振动的危害引起功率损失、曲轴扭转变形甚至断裂、正时齿轮产生冲击噪声等。l2、功用、功用吸收曲轴扭转振动的能量，消减扭转振动。l3、安装位置、安装位置曲轴前端的皮带轮上。橡胶式扭转减振器橡胶式扭转减振器（2 2）硅油式扭转减振器）硅油式扭转减振器橡胶式扭转减振器四、飞轮四、飞轮l1、飞轮的功用、飞轮的功用l（1）使曲轴旋转均匀。l（2）对外输出功率。l（3）克服短暂的超负荷能力。2、飞轮的材料、飞轮的材料灰铸铁 3、飞轮的结构特点、飞轮的结构特点铸铁圆盘l（1）质量主要集中在轮缘。l（2）飞轮齿圈过盈配合压装在飞轮外缘。