【管理资料】柴油机拆装与维护曲柄连杆机构的构造与维护汇编课件

柴油机拆装与维护曲柄连杆机构的构造与维护二、组成曲柄连杆结构的组成曲柄连杆结构由机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组三部分组成。(1)机体组：气缸体、气缸垫、气缸盖、曲轴箱及油底壳、曲轴箱、汽缸套(2)活塞连杆组：活塞、活塞环、活塞销、连杆(3)曲轴飞轮组：曲轴、飞轮、扭转减振器、平衡轴三、工作特点曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的发动机工作时，曲柄连杆机构直接与高温高压气体接触，曲轴的旋转速度又很高，活塞往复运动的线速度相当大，同时与可燃混合气和燃烧废气接触，曲柄连杆机构还受到化学腐蚀作用，并且润滑困难。可见，曲柄连杆机构的工作条件相当恶劣，它要承受高温、高压、高速和化学腐蚀作用，此外，还要承受各种变力。四、受力分析主要承受气体作用力、往复惯性力、旋转离心力及机件摩擦力的作用。具体参照教材中有关内容。机体组一、气缸体水冷发动机的气缸体和上曲水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体，称为气缸体轴箱常铸成一体，称为气缸体曲轴箱，也可称为气缸体。曲轴箱，也可称为气缸体。气缸体一般用灰铸铁铸成，气气缸体一般用灰铸铁铸成，气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸，下半部为支承曲轴的曲轴缸，下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。箱，其内腔为曲轴运动的空间。在气缸体内部铸有许多加强筋，在气缸体内部铸有许多加强筋，冷却水套和润滑油道等。冷却水套和润滑油道等。气缸体形式气缸体应具有足够的强度和刚度，根据气缸体与油底壳安装平面的位置不同，通常把气缸体分为以下三种形式。三种形式1 1、一般式气缸体一般式气缸体 其特点是油底壳安装平面和曲轴旋其特点是油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度。这种气缸体的优点是机体高度小，转中心在同一高度。这种气缸体的优点是机体高度小，重量轻，结构紧凑，便于加工，曲轴拆装方便；但其重量轻，结构紧凑，便于加工，曲轴拆装方便；但其缺点是刚度和强度较差。缺点是刚度和强度较差。2 2、龙门式气缸体龙门式气缸体 其特点是油底壳安装平面低于曲轴其特点是油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心。它的优点是强度和刚度都好，能承受较的旋转中心。它的优点是强度和刚度都好，能承受较大的机械负荷；但其缺点是工艺性较差，结构笨重，大的机械负荷；但其缺点是工艺性较差，结构笨重，加工较困难。加工较困难。3 3、隧道式气缸体隧道式气缸体 这种形式的气缸体曲轴的主这种形式的气缸体曲轴的主轴承孔为整体式，采用滚动轴承，主轴承孔较大，轴承孔为整体式，采用滚动轴承，主轴承孔较大，曲轴从气缸体后部装入。其优点是结构紧凑、刚曲轴从气缸体后部装入。其优点是结构紧凑、刚度和强度好，但其缺点是加工精度要求高，工艺度和强度好，但其缺点是加工精度要求高，工艺性较差，曲轴拆装不方便。性较差，曲轴拆装不方便。气缸体冷却形式气缸体冷却形式为了能够使气缸内表面在高温下正常工作，必须对气缸和气为了能够使气缸内表面在高温下正常工作，必须对气缸和气缸盖进行适当地冷却。冷却方法有两种，一种是水冷，另一缸盖进行适当地冷却。冷却方法有两种，一种是水冷，另一种是风冷。水冷发动机的气缸周围和气缸盖中都加工有冷却种是风冷。水冷发动机的气缸周围和气缸盖中都加工有冷却水套，并且气缸体和气缸盖冷却水套相通，冷却水在水套内水套，并且气缸体和气缸盖冷却水套相通，冷却水在水套内不断循环，带走部分热量，对气缸和气缸盖起冷却作用。不断循环，带走部分热量，对气缸和气缸盖起冷却作用。气缸体形式气缸体应具有足够的强度和刚度，根据气缸体与油底壳安装平面的位置不同，通常把气缸体分为以下三种形式。气缸的排列形式现代汽车上基本都采用水冷多缸发动机，对于多缸发动机，气缸的排列形式决定了发动机外型尺寸和结构特点，对发动机机体的刚度和强度也有影响，并关系到汽车的总体布置。按照气缸的排列方式不同，气缸体还可以分成单列式，V型和对置式三种。1、直列式 发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布置的。单列式气缸体结构简单，加工容易，但发动机长度和高度较大。一般六缸以下发动机多采用单列式。例如捷达轿车、富康轿车、红旗轿车所使用的发动机均采用这种直列式气缸体。有的汽车为了降低发动机的高度，把发动机倾斜一个角度。2、V型 气缸排成两列，左右两列气缸中心线的夹角180，称为V型发动机，V型发动机与直列发动机相比，缩短了机体长度和高度，增加了气缸体的刚度，减轻了发动机的重量，但加大了发动机的宽度，且形状较复杂，加工困难，一般用于8缸以上的发动机，6缸发动机也有采用这种形式的气缸体。3、对置式 气缸排成两列，左右两列气缸在同一水平面上，即左右两列气缸中心线的夹角 180，称为对置式。它的特点是高度小，总体布置方便，有利于风冷。这种气缸应用较少。气缸套气缸套气缸直接镗在气缸体上叫做整体式气缸，整体式气缸强度和气缸直接镗在气缸体上叫做整体式气缸，整体式气缸强度和刚度都好，能承受较大的载荷，这种气缸对材料要求高，成刚度都好，能承受较大的载荷，这种气缸对材料要求高，成本高。如果将气缸制造成单独的圆筒形零件本高。如果将气缸制造成单独的圆筒形零件(即气缸套即气缸套)，然，然后再装到气缸体内。这样，气缸套采用耐磨的优质材料制成，后再装到气缸体内。这样，气缸套采用耐磨的优质材料制成，气缸体可用价格较低的一般材料制造，从而降低了制造成本。气缸体可用价格较低的一般材料制造，从而降低了制造成本。同时，气缸套可以从气缸体中取出，因而便于修理和更换，同时，气缸套可以从气缸体中取出，因而便于修理和更换，并可大大延长气缸体的使用寿命。气缸套有干式气缸套和湿并可大大延长气缸体的使用寿命。气缸套有干式气缸套和湿式气缸套两种式气缸套两种。干式气缸套的特点是气缸套装入气缸体后，其外壁不直接与冷却水接触，而和气缸体的壁面直接接触，壁厚较薄，一般为13mm。它具有整体式气缸体的优点，强度和刚度都较好，但加工比较复杂，内、外表面都需要进行精加工，拆装不方便，散热不良。湿式气缸套的特点是气缸套装入气缸体后，其外壁直接与冷却水接触，气缸套仅在上、下各有一圆环地带和气缸体接触，壁厚一般为59mm。它散热良好，冷却均匀，加工容易，通常只需要精加工内表面，而与水接触的外表面不需要加工，拆装方便，但缺点是强度、刚度都不如干式气缸套好，而且容易产生漏水现象。应该采取一些防漏措施。二、气缸盖气缸盖安装在气缸体的上面，从上部密封气缸并构成燃烧气缸盖安装在气缸体的上面，从上部密封气缸并构成燃烧室。它经常与高温高压燃气相接触，因此承受很大的热负室。它经常与高温高压燃气相接触，因此承受很大的热负荷和机械负荷。水冷发动机的气缸盖内部制有冷却水套，荷和机械负荷。水冷发动机的气缸盖内部制有冷却水套，缸盖下端面的冷却水孔与缸体的冷却水孔相通。利用循环缸盖下端面的冷却水孔与缸体的冷却水孔相通。利用循环水来冷却燃烧室等高温部分。水来冷却燃烧室等高温部分。缸盖上还装有进、排气门座，气门导管孔，用于安装进、缸盖上还装有进、排气门座，气门导管孔，用于安装进、排气门，还有进气通道和排气通道等。汽油机的气缸盖上排气门，还有进气通道和排气通道等。汽油机的气缸盖上加工有安装火花塞的孔，而柴油机的气缸盖上加工有安装加工有安装火花塞的孔，而柴油机的气缸盖上加工有安装喷油器的孔。顶置凸轮轴式发动机的气缸盖上还加工有凸喷油器的孔。顶置凸轮轴式发动机的气缸盖上还加工有凸轮轴轴承孔，用以安装凸轮轴。轮轴轴承孔，用以安装凸轮轴。气缸盖一般采用灰铸铁或合金铸铁铸成，铝合金的导热性气缸盖一般采用灰铸铁或合金铸铁铸成，铝合金的导热性好，有利于提高压缩比，所以近年来铝合金气缸盖被采用好，有利于提高压缩比，所以近年来铝合金气缸盖被采用得越来越多。得越来越多。气缸盖是燃烧室的组成部分，燃烧室的形状对发动机的工气缸盖是燃烧室的组成部分，燃烧室的形状对发动机的工作影响很大，由于汽油机和柴油机的燃烧方式不同，其气作影响很大，由于汽油机和柴油机的燃烧方式不同，其气缸盖上组成燃烧室的部分差别较大。汽油机的燃烧室主要缸盖上组成燃烧室的部分差别较大。汽油机的燃烧室主要在气缸盖上，而柴油机的燃烧室主要在活塞顶部的凹坑。在气缸盖上，而柴油机的燃烧室主要在活塞顶部的凹坑。这里只介绍汽油机的燃烧室，而柴油机的燃烧室放在柴油这里只介绍汽油机的燃烧室，而柴油机的燃烧室放在柴油供给系里介绍。供给系里介绍。汽油机燃烧室常见的三种形式汽油机燃烧室常见的三种形式1 1、半球形燃烧室半球形燃烧室 半球形燃烧室结构紧凑，火花塞布置半球形燃烧室结构紧凑，火花塞布置在燃烧室中央，火焰行程短，故燃烧速率高，散热少，热在燃烧室中央，火焰行程短，故燃烧速率高，散热少，热效率高。这种燃烧室结构上也允许气门双行排列，进气口效率高。这种燃烧室结构上也允许气门双行排列，进气口直径较大，故充气效率较高，虽然使配气机构变得较复杂，直径较大，故充气效率较高，虽然使配气机构变得较复杂，但有利于排气净化，在轿车发动机上被广泛地应用。但有利于排气净化，在轿车发动机上被广泛地应用。2 2、楔形燃烧室、楔形燃烧室 楔形燃烧室结构简单、紧凑，散热面楔形燃烧室结构简单、紧凑，散热面积小，热损失也小，能保证混合气在压缩行程中形成积小，热损失也小，能保证混合气在压缩行程中形成良好的涡流运动，有利于提高混合气的混合质量，进良好的涡流运动，有利于提高混合气的混合质量，进气阻力小，提高了充气效率。气门排成一列，使配气气阻力小，提高了充气效率。气门排成一列，使配气机构简单，但火花塞置于楔形燃烧室高处，火焰传播机构简单，但火花塞置于楔形燃烧室高处，火焰传播距离长些，切诺基轿车发动机采用这种形式的燃烧室。距离长些，切诺基轿车发动机采用这种形式的燃烧室。盆形燃烧室盆形燃烧室 盆形燃烧室，气缸盖工艺性好，制造成盆形燃烧室，气缸盖工艺性好，制造成本低，但因气门直径易受限制，进、排气效果要比半本低，但因气门直径易受限制，进、排气效果要比半球形燃烧室差。捷达轿车发动机、奥迪轿车发动机采球形燃烧室差。捷达轿车发动机、奥迪轿车发动机采用盆形燃烧室用盆形燃烧室气缸盖的拆卸和安装1、说明：1）安装带凸轮轴的气缸盖时，必须在挺杆和凸轮轴接触面涂上机油。2）装上气缸盖前，才可去掉保护气门的塑料垫圈，该垫圈是交货时带来的。3）更换气缸盖时，必须更新全部冷却液。2、拆装条件发动机处于冷态。3、拆卸1）关闭点火开关后，拆除蓄电池接地线。2）排净冷却液。3）将冷却液软管从缸盖上的连接管上拔下。4）拆下进气歧管上部。5）用干净抹布堵住气缸盖上的进水管。6）拆下火花塞插头并松开高压点火线的卡箍。7）拆下喷油阀的护板。8）拔下霍尔传感器，冷却液温度传感器，空调热敏开关，喷油阀的插头。9）松开燃油分配器的电线卡箍。10）拔下燃油压力调节器上的真空软管。注意：燃油管路处于压力状态，松开软管接头前，应将抹布放在管接头处，慢慢拔、下软管以卸压11）拔下燃油分配器上的供油和回油软管。12）拆下线束支架和连接管/气缸盖上的冷却液管路。13）从排气管接头上拧下前排气管。14）如箭头所示按发动机转动方向拧齿形皮带轮端的中央螺钉，将曲轴转到第一缸上止点标记。15）拆下齿形皮带上护罩。16）把螺纹杆（M555）1牢固拧到张紧装置上，将带大垫圈3的六角螺角2，拧到螺纹杆上。17）拉紧张紧装置的高压活塞，直到它可以用安全销固定为止，安全销型式(可参见发动机吊架2024A)如箭头所示。18）从凸轮轴正时齿轮上取下齿形皮带。19）取下气缸盖罩。20）按顺序松开并拧下气缸盖螺栓。21）轻轻取下气缸盖。4、安装说明1）全部更换气缸盖螺栓。2）气缸体上拧缸盖螺栓的盲孔中不能有机油或冷却液。3）只有在马上要安装时，才可从包装中取出新气缸垫。4）须非常小心地拿取密封垫，如损坏，会导致密封不严（1）在气缸内塞入干净抹布，以免污物等进入缸壁和活塞间。同时也不要让污物进入冷却液中。（2）清洁缸盖和缸体的密封表面，注意不要形成拉长的小沟或刮痕(使用砂纸粒度不得低于100)。（3）用抹布仔细擦掉研磨残余物。（4）将第一缸活塞设置在上死点，并反向旋转曲轴。（5）铺上气缸密封垫1）注意箭头所示的定位销。2）注意密封垫安装位置，应在进气侧读出零件号。（6）装上缸盖。（7）安上缸盖螺栓并用手拧紧。（8）气缸盖按顺序分两步拧紧。第三节第三节 活塞连杆组活塞连杆组 一、一、组成组成二、活塞二、活塞功用：活塞的功用是承受气体压力，并通过活塞销传给连功用：活塞的功用是承受气体压力，并通过活塞销传给连杆驱使曲轴旋转，活塞顶部还是燃烧室的组成部分。杆驱使曲轴旋转，活塞顶部还是燃烧室的组成部分。工作工作条件：活塞在高温、高压、高速、润滑不良的条件下工作。条件：活塞在高温、高压、高速、润滑不良的条件下工作。活塞直接与高温气体接触，瞬时温度可达活塞直接与高温气体接触，瞬时温度可达2500K2500K以上，因此，以上，因此，受热严重，而散热条件又很差，所以活塞工作时温度很高，受热严重，而散热条件又很差，所以活塞工作时温度很高，顶部高达顶部高达600600700K700K，且温度分布很不均匀；活塞顶部承受，且温度分布很不均匀；活塞顶部承受气体压力很大，特别是作功行程压力最大，汽油机高达气体压力很大，特别是作功行程压力最大，汽油机高达3 35MPa5MPa，柴油机高达，柴油机高达6 69MPa9MPa，这就使得活塞产生冲击，并承，这就使得活塞产生冲击，并承受侧压力的作用；活塞在气缸内以很高的速度受侧压力的作用；活塞在气缸内以很高的速度(8(812m/s)12m/s)往复运动，且速度在不断地变化，这就产生了很大的惯性往复运动，且速度在不断地变化，这就产生了很大的惯性力，使活塞受到很大的附加载荷。活塞在这种恶劣的条件力，使活塞受到很大的附加载荷。活塞在这种恶劣的条件下工作，会产生变形并加速磨损，还会产生附加载荷和热下工作，会产生变形并加速磨损，还会产生附加载荷和热应力，同时受到燃气的化学腐蚀作用。应力，同时受到燃气的化学腐蚀作用。要求：要求：1)1)要有足够的刚度和强度，传力可靠；要有足够的刚度和强度，传力可靠；2)2)导热性能好，要耐高压、耐高温、耐磨损导热性能好，要耐高压、耐高温、耐磨损3)3)质量小，重量轻，尽可能地减小往复惯性力质量小，重量轻，尽可能地减小往复惯性力铝合金材料基本上满足上面的要求，因此，活塞一般都采铝合金材料基本上满足上面的要求，因此，活塞一般都采用高强度铝合金，但在一些低速柴油机上采用高级铸铁或用高强度铝合金，但在一些低速柴油机上采用高级铸铁或耐热钢。耐热钢。构造：活塞可分为三部分，活塞顶部、活塞头部和活塞裙构造：活塞可分为三部分，活塞顶部、活塞头部和活塞裙部。部。1 1、活塞顶部活塞顶部活塞顶部承受气体压力，它是燃烧室的组成部活塞顶部承受气体压力，它是燃烧室的组成部分，其形状、位置、大小都和燃烧室的具体形分，其形状、位置、大小都和燃烧室的具体形式有关，都是为满足可燃混合气形成和燃烧的式有关，都是为满足可燃混合气形成和燃烧的要求，其顶部形状可分为四大类，平顶活塞、要求，其顶部形状可分为四大类，平顶活塞、凸顶活塞、凹顶活塞和成型顶活塞凸顶活塞、凹顶活塞和成型顶活塞。平顶活塞顶部是一个平面，结构简单，制造容易，受热面平顶活塞顶部是一个平面，结构简单，制造容易，受热面积小，顶部应力分布较为均匀，一般用在汽油机上，柴油积小，顶部应力分布较为均匀，一般用在汽油机上，柴油机很少采用。机很少采用。凸顶活塞顶部凸起呈球顶形，其顶部强度高，起导向作用，凸顶活塞顶部凸起呈球顶形，其顶部强度高，起导向作用，有利于改善换气过程，二行程汽油机常采用凸顶活塞。有利于改善换气过程，二行程汽油机常采用凸顶活塞。凹顶活塞顶部呈凹陷形，凹坑的形状和位置必须有利于可凹顶活塞顶部呈凹陷形，凹坑的形状和位置必须有利于可燃混合气的燃烧，有双涡流凹坑、球形凹坑、燃混合气的燃烧，有双涡流凹坑、球形凹坑、U U形凹坑等形凹坑等等。等。1 1、活塞头部活塞头部活塞头部指第一道活塞环槽到活塞销孔以上部分。它有活塞头部指第一道活塞环槽到活塞销孔以上部分。它有数道环槽，用以安装活塞环，起密封作用，又称为防漏数道环槽，用以安装活塞环，起密封作用，又称为防漏部。柴油机压缩比高，一般有四道环槽，上部三道安装部。柴油机压缩比高，一般有四道环槽，上部三道安装气环，下部安装油环。汽油机一般有三道环槽，其中有气环，下部安装油环。汽油机一般有三道环槽，其中有两道气环槽和一道油环槽，在油环槽底面上钻有许多径两道气环槽和一道油环槽，在油环槽底面上钻有许多径向小孔，使被油环从气缸壁上刮下的机油经过这些小孔向小孔，使被油环从气缸壁上刮下的机油经过这些小孔流回油底壳。第一道环槽工作条件最恶劣，一般应离顶流回油底壳。第一道环槽工作条件最恶劣，一般应离顶部较远些。部较远些。活塞顶部吸收的热量主要也是经过防漏部通过活塞环传活塞顶部吸收的热量主要也是经过防漏部通过活塞环传给气缸壁，再由冷却水传出去。总之，活塞头部的作用给气缸壁，再由冷却水传出去。总之，活塞头部的作用除了用来安装活塞环外，还有密封作用和传热作用，与除了用来安装活塞环外，还有密封作用和传热作用，与活塞环一起密封气缸，防止可燃混合气漏到曲轴箱内，活塞环一起密封气缸，防止可燃混合气漏到曲轴箱内，同时还将同时还将(70(7080)%80)%的热量通过活塞环传给气缸壁。的热量通过活塞环传给气缸壁。1 1）活塞群部开槽活塞群部开槽为了减小活塞裙部的受热量，通常在裙部开横向的隔为了减小活塞裙部的受热量，通常在裙部开横向的隔热槽，为了补偿裙部受热后的变形量，裙部开有纵向热槽，为了补偿裙部受热后的变形量，裙部开有纵向的膨胀槽。槽的形状有的膨胀槽。槽的形状有TT形或形或形槽。横槽一般形槽。横槽一般开在最下一道环槽的下面，裙部上边缘销座的两侧开在最下一道环槽的下面，裙部上边缘销座的两侧(也有开在油环槽之中的也有开在油环槽之中的)，以减小头部热量向裙部传，以减小头部热量向裙部传递，故称为隔热槽。竖槽会使裙部具有一定的弹性，递，故称为隔热槽。竖槽会使裙部具有一定的弹性，从而使活塞装配时与气缸间具有尽可能小的间隙，而从而使活塞装配时与气缸间具有尽可能小的间隙，而在热态时又具有补偿作用，不致造成活塞在气缸中卡在热态时又具有补偿作用，不致造成活塞在气缸中卡死，故将竖槽称为膨胀槽。裙部开竖槽后，会使其开死，故将竖槽称为膨胀槽。裙部开竖槽后，会使其开槽的一侧刚度变小，在装配时应使其位于作功行程中槽的一侧刚度变小，在装配时应使其位于作功行程中承受侧压力较小的一侧。柴油机活塞受力大，裙部一承受侧压力较小的一侧。柴油机活塞受力大，裙部一般不开槽般不开槽。1 1）有些活塞为了减轻重量，在裙部开孔或把裙部不有些活塞为了减轻重量，在裙部开孔或把裙部不受侧压力的两边切去一部分，以减小惯性力，减小销受侧压力的两边切去一部分，以减小惯性力，减小销座附近的热变形量，形成拖板式活塞或短活塞，拖板座附近的热变形量，形成拖板式活塞或短活塞，拖板式结构裙部弹性好，质量小，活塞与气缸的配合间隙式结构裙部弹性好，质量小，活塞与气缸的配合间隙较小，适用于高速发动机。较小，适用于高速发动机。2 2）为了减小铝合金活塞裙部的热膨胀量，有些汽油为了减小铝合金活塞裙部的热膨胀量，有些汽油机活塞在活塞裙部或销座内嵌入钢片。恒范钢片式活机活塞在活塞裙部或销座内嵌入钢片。恒范钢片式活塞的结构特点是，由于恒范钢为含镍塞的结构特点是，由于恒范钢为含镍33%33%36%36%的低碳的低碳铁镍合金，其膨胀系数仅为铝合金的铁镍合金，其膨胀系数仅为铝合金的1/101/10，而销座通，而销座通过恒范钢片与裙部相连，牵制了裙部的热膨胀变形量。过恒范钢片与裙部相连，牵制了裙部的热膨胀变形量。1 1）有的汽油机上，活塞销孔中心线是偏离活塞中有的汽油机上，活塞销孔中心线是偏离活塞中心线平面的，向作功行程中受主侧压力的一方偏移心线平面的，向作功行程中受主侧压力的一方偏移了了1 12mm2mm（图（图2-192-19）。这种结构可使活塞在从压缩）。这种结构可使活塞在从压缩行程到作功行程中较为柔和地从压向气缸的一面过行程到作功行程中较为柔和地从压向气缸的一面过渡到压向气缸的另一面，以减小敲缸的声音。在安渡到压向气缸的另一面，以减小敲缸的声音。在安装时，这种活塞销偏置的方向不能装反，否则换向装时，这种活塞销偏置的方向不能装反，否则换向敲击力会增大，使裙部受损。敲击力会增大，使裙部受损。活塞销偏置的方向2 2、活塞裙部活塞裙部活塞裙部指从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，它活塞裙部指从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，它包括装活塞销的销座孔。活塞裙部对活塞在气缸内的往包括装活塞销的销座孔。活塞裙部对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受侧压力。裙部的长短取决于复运动起导向作用，并承受侧压力。裙部的长短取决于侧压力的大小和活塞直径。所谓侧压力是指在压缩行程侧压力的大小和活塞直径。所谓侧压力是指在压缩行程和作功行程中，作用在活塞顶部的气体压力的水平分力和作功行程中，作用在活塞顶部的气体压力的水平分力使活塞压向气缸壁。压缩行程和作功行程气体的侧压力使活塞压向气缸壁。压缩行程和作功行程气体的侧压力方向正好相反，由于燃烧压力大大高于压缩压力，所以，方向正好相反，由于燃烧压力大大高于压缩压力，所以，作功行程中的侧压力也大大高于压缩行程中的侧压力作功行程中的侧压力也大大高于压缩行程中的侧压力（图（图2-132-13）。活塞裙部承受侧压力的两个侧面称为推力）。活塞裙部承受侧压力的两个侧面称为推力面，它们处于与活塞销轴线相垂直的方向上。面，它们处于与活塞销轴线相垂直的方向上。活塞裙部承受的侧压力活塞裙部的结构特点1 1）预先做成椭圆形预先做成椭圆形为了使裙部两侧承受气体压力并与气缸保持小而安全为了使裙部两侧承受气体压力并与气缸保持小而安全的间隙，要求活塞在工作时具有正确的圆柱形。但是，的间隙，要求活塞在工作时具有正确的圆柱形。但是，由于活塞裙部的厚度很不均匀，活塞销座孔部分的金由于活塞裙部的厚度很不均匀，活塞销座孔部分的金属厚，受热膨胀量大，沿活塞销座轴线方向的变形量属厚，受热膨胀量大，沿活塞销座轴线方向的变形量大于其他方向。另外，裙部承受气体侧压力的作用，大于其他方向。另外，裙部承受气体侧压力的作用，导致沿活塞销轴向变形量较垂直活塞销方向大。这样，导致沿活塞销轴向变形量较垂直活塞销方向大。这样，如果活塞冷态时裙部为圆形，那么工作时活塞就会变如果活塞冷态时裙部为圆形，那么工作时活塞就会变成一个椭圆，使活塞与气缸之间圆周间隙不相等，造成一个椭圆，使活塞与气缸之间圆周间隙不相等，造成活塞在气缸内卡住，发动机就无法正常工作。因此，成活塞在气缸内卡住，发动机就无法正常工作。因此，在加工时预先把活塞裙部做成椭圆形状。椭圆的长轴在加工时预先把活塞裙部做成椭圆形状。椭圆的长轴方向与销座垂直，短轴方向沿销座方向。这样活塞工方向与销座垂直，短轴方向沿销座方向。这样活塞工作时趋近正圆。作时趋近正圆。1 1）预先做成阶梯形、锥形）预先做成阶梯形、锥形活塞沿高度方向的温度很不均匀，活塞的温度是上部高、活塞沿高度方向的温度很不均匀，活塞的温度是上部高、下部低，膨胀量也相应是上部大、下部小。为了使工作时下部低，膨胀量也相应是上部大、下部小。为了使工作时活塞上下直径趋于相等，即为圆柱形，就必须预先把活塞活塞上下直径趋于相等，即为圆柱形，就必须预先把活塞制成上小下大的阶梯形、锥形。制成上小下大的阶梯形、锥形。二、活塞环活塞环是具有弹性的开口环，有气环活塞环是具有弹性的开口环，有气环和油环之分。和油环之分。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。如果密封性不好，高温燃气将直接从气缸表面流入曲轴箱。这样不但由于环面和气缸壁面贴合不严而不能很好散热，而且由于外圆表面吸收附加热量而导致活塞和气环烧坏。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。活塞环工作时受到气缸中高温高压燃气的作用，温度很高(特别是第一道环温度可高达600K)，活塞环在气缸内随活塞一起作高速运动，加上高温下机油可能变质，使环的润滑条件变坏，难以保证良好的润滑，因而磨损严重。另外，由于气缸壁的锥度和椭圆度，活塞环随活塞往复运动时，沿径向会产生一张一缩运动，使环受到交变应力而容易折断。因此，要求活塞环弹性好，强度高、耐磨损。目前广泛采用的活塞环材料是合金铸铁(在优质灰铸铁中加入少量铜、铬、钼等合金元素)，第一道环镀铬，其余环一般镀锡或磷化。气环开有切口，具有弹性，在自由状态下外径大于气缸直径，气环开有切口，具有弹性，在自由状态下外径大于气缸直径，它与活塞一起装入气缸后，外表面紧贴在气缸壁上，形成第它与活塞一起装入气缸后，外表面紧贴在气缸壁上，形成第一密封面，被封闭的气体不能通过环周与气缸之间，便进入一密封面，被封闭的气体不能通过环周与气缸之间，便进入了环与环槽的空隙，一方面把环压到环槽端面形成第二密封了环与环槽的空隙，一方面把环压到环槽端面形成第二密封面，同时，作用在环背的气体压力又大大加强了第一密封面面，同时，作用在环背的气体压力又大大加强了第一密封面的密封作用（图的密封作用（图2-212-21），气环密封效果一般与气环数量有关，），气环密封效果一般与气环数量有关，汽油机一般采用汽油机一般采用2 2道气环，柴油机一般多采用道气环，柴油机一般多采用3 3道气环。道气环。气环的断面形状1）矩形环 断面为矩形，其结构简单，制造方便，易于生产，应用最广。但是矩形环随活塞往复运动时，会把气缸壁面上的机油不断送入气缸中。这种现象称为气环的泵油作用。矩形环活塞下行时，由于环与气缸壁的摩擦阻力及环的惯性，环被压靠在环槽的上端面上，气缸壁面上的油被刮入下边隙和内边隙；活塞上行时，环又被压靠在环槽的下端面。结果第一道环背隙里的机油就进入燃烧室，窜入燃烧室的机油，会在燃烧室内形成积炭，造成机油的消耗量增加，另外上窜的机油也可能在环槽内形成积炭，使环在环槽内卡死而失去密封作用，划伤气缸壁，甚至使环折断，可见泵油作用是很有害的，必须设法消除。为了消除或减少有害的泵油作用，除了在气环的下面装有油环外，广泛采用了非矩形断面的扭曲环。2)扭曲环 扭曲环是在矩形环的内圆上边缘或外圆下边缘切去一部分，使断面呈不对称形状，在环的内圆部分切槽或倒角的称内切环，在环的外圆部分切槽或倒角的称外切环。装入气缸后，由于断面不对称，产生不平衡力的作用，使活塞环发生扭曲变形。活塞上行时，扭曲环在残余油膜上浮，可以减小摩擦，减小磨损。活塞下行时，则有刮油效果，避免机油烧掉。同时，由于扭曲环在环槽中上、下跳动的行程缩短，可以减轻泵油的副作用。目前被广泛地应用于第2道活塞环槽上，安装时必须注意断面形状和方向，内切口朝上，外切口朝下，不能装反。3）锥面环 断面呈锥形，外圆工作面上加工一个很小的锥面(0.51.5)，减小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。活塞下行时，便于刮油；活塞上行时，由于锥面的油楔作用，能在油膜上飘浮过去，减小磨损，安装时，不能装反，否则会引起机油上窜。4）梯形环 断面呈梯形，工作时，梯形环在压缩行程和作功行程随着活塞受侧压力的方向不同而不断地改变位置，这样会把沉积在环槽中的积炭挤出去，避免了环被粘在环槽中而折断。可以延长环的使用寿命。但是主要缺点是加工困难，精度要求高。5）桶面环 桶面环的外圆为凸圆弧形，是近年来兴起的一种新型结构。当桶面环上下运动时。均能与气缸壁形成楔形空间，使机油容易进入摩擦面，减小磨损。1、油环油环有普通油环和组合油环两种。普通油环 普通油环又叫整体式油环。环的外圆柱面中间加工有凹槽，槽中钻有小孔或开切槽，当活塞向下运动时，将缸壁上多余的机油刮下，通过小孔或切槽流回曲轴箱；当活塞上行时，刮下的机油仍通过回油孔流回曲轴箱。有些普通环还在其外侧上边制有倒角，使环在随活塞上行时形成油楔，可起均布润滑油的作用，下行刮油能力强，减少了润滑油的上窜。组合式油环 组合环由上下两片侧轨环与中间的扩胀器组成，侧轨环用镀铬钢片制成，扩胀器的周边比气缸内圆周略大一些，可装侧轨环紧紧压向气缸壁。这种油环的接触压力高，对气缸壁面适应性好，而且回油通路大，重量小，刮油效果明显。右侧所示的组合环由三个刮油钢片和两个弹性衬环组成，它具有上述组合环的优点。近年来汽车发动机上越来越多地采用了组合式油环。它的缺点主要是制造成本高。三、活塞销活塞销的功用是连接活塞和连杆小头，并把活塞承受的气体压力传给连杆。活塞销的作用与形式活塞销在高温下周期地承受很大的冲击载荷，其本身又作摆转运动，而且处于润滑条件很差的情况下工作，因此，要求活塞销具有足够的强度和刚度，表面韧性好，耐磨性好，重量轻。所以活塞销一般都做成空心圆柱体，采用低碳钢和低碳合金钢制成，外表面经渗碳淬火处理以提高硬度，精加工后进行磨光，有较高的尺寸精度和表面光洁度。活塞销的内孔有三种形状：a 圆柱形；b 两段截锥与一段圆柱组合；c两段截锥形。圆柱形孔结构简单，加工容易，但从受力角度分析，中间部分应力最大，两端较小，所以这种结构质量较大，往复惯性力大；为了减小质量，减小往复惯性力，活塞销做成两段截锥形孔，接近等强度梁，但孔的加工较复杂；组合形孔的结构介于二者之间。活塞销与活塞销座孔及连杆小头衬套孔的连接配合有两种方式：全浮式安装和半浮式安装。活塞销的连接方式全浮式安装，当发动机工作时，活塞销、连杆小头和活塞销座都有相对运动，这样，活塞销能在连杆衬套和活塞销座中自由摆动，使磨损均匀。为了防止全浮式活塞销轴向窜动刮伤气缸壁，在活塞销两端装有档圈，进行轴向定位。由于活塞是铝活塞，而活塞销采用钢材料，铝比钢热膨胀量大。为了保证高温工作时活塞销与活塞销座孔为过渡配合。装配时，先把铝活塞加热到一定程度，然后再把活塞销装入，这种安装方式应用较广泛。半浮式半浮式 安装的特点是活塞中部与连杆小头采安装的特点是活塞中部与连杆小头采用紧固螺栓连接，活塞销只能在两用紧固螺栓连接，活塞销只能在两端销座内作自由摆动，而和连杆小头没有相对端销座内作自由摆动，而和连杆小头没有相对运动。活塞销不会作轴向窜动，不需要锁片。运动。活塞销不会作轴向窜动，不需要锁片。小轿车上应用较多。小轿车上应用较多。四、连杆连杆的功用是连接活塞与曲轴。连杆小头通过活塞销与活塞相连，连杆大头与曲轴的连杆轴颈相连。并把活塞承受的气体压力传给曲轴，使活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动。连杆工作时，承受活塞顶部气体压力和惯性力的作用，而这些力的大小和方向都是周期性变化的。因此，连杆受到的是压缩、拉伸和弯曲等交变载荷。这就要求连杆强度高，刚度大，重量轻。连杆一般都采用中碳钢或合金钢经模锻或辊锻而成，然后经机加工和热处理，连杆分为三个部分：即连杆小头1，连杆杆身2和连杆大头3(包括连杆盖)。连杆小头与活塞销相连。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。连杆杆身通常做成I字形断面，抗弯强度好，重量轻，大圆弧过渡，且上小下大，采用压力法润滑的连杆，杆身中部都制有连通大、小头的油道。连杆结构连杆大头与曲轴的连杆轴颈相连，大头有整体式和分开式两种。一般都采用分开式，分开式又分为平分和斜分两种。平切口分面与连杆杆身轴线垂直，汽油机多采用这种连杆。因为，一般汽油机连杆大头的横向尺寸都小于气缸直径，可以方便地通过气缸进行拆装，故常采用平切口连杆。斜切口分面与连杆杆身轴线成3060夹角。柴油机多采用这种连杆。因为，柴油机压缩比大，受力较大，曲轴的连杆轴颈较粗，相应的连杆大头尺寸往往超过了气缸直径，为了使连杆大头能通过气缸，便于拆装，一般都采用斜切口，最常见的是45夹角。把连杆大头分开可取下的部分叫连杆盖，连杆与连杆盖配对加工，加工后，在它们同一侧打上配对记号，安装时不得互相调换或变更方向。为此，在结构上采取了定位措施。平切口连杆盖与连杆的定位多采用连杆螺栓定位，利用连杆螺栓中部精加工的圆柱凸台或光圆柱部分与经过精加工的螺栓孔来保证的。斜切口连杆常用的定位方法有锯齿定位、圆销定位、套筒定位和止口定位。连杆盖和连杆大头用连杆螺栓连在一起，连杆螺栓在工作中承受很大的冲击力，若折断或松脱，将造成严重事故。为此，连杆螺栓都采用优质合金钢，并精加工和热处理特制而成。安装连杆盖拧紧连杆螺栓螺母时，要用扭力板手分23次交替均匀地拧紧到规定的扭矩，拧紧后还应可靠的锁紧。连杆螺栓损坏后绝不能用其它螺栓来代替。连杆轴瓦连杆轴瓦（图2-30）为了减小摩擦阻力和曲轴连杆轴颈的磨损，连杆大头孔内装有瓦片式滑动轴承，简称连杆轴瓦。轴瓦分上、下两个半片，目前多采用薄壁钢背轴瓦，在其内表面浇铸有耐磨合金层。耐磨合金层具有质软，容易保持油膜，磨合性好，摩擦阻力小，不易磨损等特点。耐磨合金常采用的有巴氏合金，铜铝合金，高锡铝合金。连杆轴瓦的背面有很高的光洁度。半个轴瓦在自由状态下不是半圆形，当它们装入连杆大头孔内时，又有过盈，故能均匀地紧贴在大头孔壁上，具有很好的承受载荷和导热的能力，并可以提高工作可靠性和延长使用寿命。连杆轴瓦上制有定位凸键，供安装时嵌入连杆大头和连杆盖的定位槽中，以防轴瓦前后移动或转动，有的轴瓦上还制有油孔，安装时应与连杆上相应的油孔对齐。V型发动机左右两侧对应两个气缸的连杆是装在曲轴的一个连杆轴颈上的，称为叉形连杆。第四节、曲轴飞轮组 曲轴飞轮组主要由曲轴、飞轮和一些曲轴飞轮组主要由曲轴、飞轮和一些附件组成。附件组成。曲轴飞轮组 曲轴飞轮组主要由曲轴、飞轮和一些曲轴飞轮组主要由曲轴、飞轮和一些附件组成。附件组成。一、曲轴一、曲轴曲轴一般用中碳钢或中碳合金钢模锻而成。为提高耐磨性和耐疲劳强度，轴颈表面经高频淬火或氮化处理，并经精磨加工，以达到较高的表面硬度和表面粗糙度的要求。1、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，驱动配气机构和其它辅助装置，如风扇、水泵、发电机等。工作时，曲轴承受气体压力，惯性力及惯性力矩的作用，受力大而且受力复杂，并且承受交变负荷的冲击作用。同时，曲轴又是高速旋转件，因此，要求曲轴具有足够的刚度和强度，具有良好的承受冲击载荷的能力，耐磨损且润滑良好。曲轴一般由主轴颈，连杆轴颈、曲柄、曲轴一般由主轴颈，连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端等组成。一个主平衡块、前端和后端等组成。一个主轴颈、一个连杆轴颈和一个曲柄组成轴颈、一个连杆轴颈和一个曲柄组成了一个曲拐，曲轴的曲拐数目等于气了一个曲拐，曲轴的曲拐数目等于气缸数缸数(直列式发动机直列式发动机)；V V型发动机曲型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半轴的曲拐数等于气缸数的一半。2、曲轴的支承形式主轴颈是曲轴的支承部分，通过主轴承支承在曲轴箱的主轴承座中。主轴承的数目不仅与发动机气缸数目有关，还取决于曲轴的支承方式。曲轴的支承方式一般有两种，一种是全支承曲轴，另一种是非全支承曲轴。全支承曲轴：曲轴的主轴颈数比气缸数目多一个，即每一个连杆轴颈两边都有一个主轴颈。如六缸发动机全支承曲轴有七个主轴颈。四缸发动机全支承曲轴有五个主轴颈。这种支承，曲轴的强度和刚度都比较好，并且减轻了主轴承载荷，减小了磨损。柴油机和大部分汽油机多采用这种形式。非全支承曲轴：曲轴的主轴颈数比气缸数目少或与气缸数目相等。这种支承方式叫非全支承曲轴，虽然这种支承的主轴承载荷较大，但缩短了曲轴的总长度，使发动机的总体长度有所减小。有些汽油机，承受载荷较小可以采用这种曲轴型式。曲轴的连杆轴颈是曲轴与连杆的连接部分，通过曲柄与主轴颈相连，在连接处用圆弧过渡，以减少应力集中。直列发动机的连杆轴颈数目和气缸数相等。V型发动机的连杆轴颈数等于气缸数的一半。曲柄是主轴颈和连杆轴颈的连接部分，断面为椭圆形，为了平衡惯性力，曲柄处铸有(或紧固有)平衡重块。平衡重块用来平衡发动机不平衡的离心力矩，有时还用来平衡一部分往复惯性力，从而使曲轴旋转平稳。曲轴前端装有正时齿轮，驱动风扇和水泵的皮带轮以及起动爪等。为了防止机油沿曲轴轴颈外漏，在曲轴前端装有一个甩油盘，在齿轮室盖上装有油封。曲轴的后端用来安装飞轮，在后轴颈与飞轮凸缘之间制成档油凸缘与回油螺纹，以阻止机油向后窜漏3、发火次序曲轴的形状和曲拐相对位置(即曲拐的布置)取决于气缸数、气缸排列和发动机的发火顺序。安排多缸发动机的发火顺序应注意使连续作功的两缸相距尽可能远，以减轻主轴承的载荷，同时避免可能发生的进气重叠现象。作功间隔应力求均匀，也就是说发动机在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，而且各缸发火的间隔时间以曲轴转角表示，称为发火间隔角。四行程发动机完成一个工作循环曲轴转两圈，其转角为720，在曲轴转角720内发动机的每个气缸应该点火作功一次。且点火间隔角是均匀的，因此四行程发动机的点火间隔角为720/i，(i为气缸数目)，即曲轴每转720/i，就应有一缸作功，以保证发动机运转平稳。1)四缸四行程发动机的发火顺序和曲拐布置四缸四行程发动机的发火间隔角为720/4180，曲轴每转半圈(180)作功一次，四个缸的作功行程是交替进行的，并在720内完成，因此，可使曲轴获得均匀的转速，工作平稳柔和。对于每一个气缸来说，其工作过程和单缸机的工作过程完全相同，只不过是要求它按照一定的顺序工作，即为发动机的工作顺序，也叫作发动机的发火顺序。可见，多缸发动机的工作顺序(发火顺序)就是各缸完成同名行程的次序。四缸发动机四个曲拐布置在同一平面内。1，4缸在上，2，3缸在下，互相错开180，其发火顺序的排列只有两种可能，即为1-3-4-2或为1-2-4-3，两种工作顺序的发动机工作循环表分别见表。2)2)四行程直列六缸发动机的发火顺序和曲拐布置四行程直列六缸发动机的发火顺序和曲拐布置四行程直列六缸发动机发火间隔角为四行程直列六缸发动机发火间隔角为 720/6=120720/6=120，六个曲拐分别布置在三个平面内，一种发火顺序是，六个曲拐分别布置在三个平面内，一种发火顺序是1-5-3-6-2-41-5-3-6-2-4，国产汽车的六缸直列发动机都用这种，国产汽车的六缸直列发动机都用这种，其工作循环表见表。另一种发火顺序是其工作循环表见表。另一种发火顺序是1-4-2-6-3-51-4-2-6-3-5。发动机工作循环表略3）四行程V型八缸发动机的发火顺序四行程V型八缸发动机的发火间隔角为720/8=90，V型发动机左右两列中对应的一对连杆共用一个曲拐，所以V型八缸发动机只有四个曲拐（图2-37）。曲拐布置可以与四缸发动机相同，四个曲拐布置在同一平面内，也可以布置在两个互相错开90的平面内，使发动机得到更好地平衡。发火顺序为1-8-4-3-6-5-7-2。二、飞轮飞轮的主要功用是用来贮存作功行程的能量，用于克服进气、压缩和排气行程的阻力和其它阻力，使曲轴能均匀地旋转。飞轮外缘压有的齿圈与起动电机的驱动齿轮啮合，供起动发动机用；汽车离合器也装在飞轮上，利用飞轮后端面作为驱动件的摩擦面，用来对外传递动力。飞轮是高速旋转件，因此，要进行精确地平衡校准，平衡性能要好，达到静平衡和动平衡。飞轮是一个很重的铸铁圆盘，用螺栓固定在曲轴后端的接盘上，具有很大的转动惯量。飞轮轮缘上镶有齿圈，齿圈与飞轮紧配合，有一定的过盈量。在飞轮轮缘上作有记号(刻线或销孔)供找压缩上止点用(四缸发动机为1缸或4缸压缩上止点；六缸发动机为1缸或6缸压缩上止点)。当飞轮上的记号与外壳上的记号对正时，正好是压缩上止点。奥迪100飞轮上有0标记。飞轮与曲轴在制造时一起进行过动平衡实验，在拆装时为了不破坏它们之间的平衡关系，飞轮与曲轴之间应有严格不变的相对位置。通常用定位销和不对称布置的螺栓来定位。三、曲轴扭转减震器曲轴是一种扭转弹性系统，其本身具有一定的自振频率。在发动机工作过程中，经连杆传给连杆轴颈的作用力的大小和方向都是周期性变化的，所以曲轴各个曲拐的旋转速度也是忽快忽慢呈周期性变化。安装在曲轴后端的飞轮转动惯量最大，可以认为是匀速旋转，由此造成曲轴各曲拐的转动比飞轮时快时慢，这种现象称之为曲轴的扭转振动。当振动强烈时甚至会扭断曲轴。扭转减振器的功用就是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恶果。一般低速发动机不易达到临界转速。但曲轴刚度小、旋转质量大、缸数多及转速高的发动机，由于自振频率低，强迫振动频率高，容易达到临界转速而发生强烈的共振。因而加装扭转减振器就很有必要。此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢