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第二单元发动机机体及曲柄连杆机构的检修（学习情境2）学习情境描述一部一汽丰田威驰轿车进厂修理，客户反映该车发动机运转不稳，经维修业务接待员检查，可能是在机体与曲柄连杆机构零件故障，需对机体与曲柄连杆机构进行检修。生产任务一检修发动机机体及曲柄连杆机构1、工作对象待检修的汽油发动机1台2、工作内容①领取所需的工具，做好工作准备；②从发动机上拆除进排气管、分电器等外围附件；③拆除发动机油底壳、汽缸盖及相关零部件，分解汽缸体和曲柄连杆机构；④清洗、检查曲柄连杆机构各零部件，对主要零部件进行检测，分析检测结果，制定修复方案；⑤按规范组装检修后的曲柄连杆机构各零部件；⑥组装汽缸盖及发动机其他零部件和外围附件；⑦调整配气正时；⑧检查、评价工作质量；⑨整理工具，清洁工作场地。3、工作目标与要求：①学生应以小组工作的方式，完成本项工作任务；②学生应当能在小组成员的配合下，利用发动机维修手册（或实训指导书），制定工作计划，实施工作计划；③能通过阅读资料和现场观察，辨别所拆发动机曲柄连杆机构各零部件，说出其名称；④能分辨所检修发动机曲柄连杆机构各零部件的结构类型，描述各零部件的作用；⑤能按规范的步骤，完成发动机曲柄连杆机构的分解、组装和调整；⑥能正确使用检验测量工具，对曲柄连杆机构零件进行检验，并分析检验结果，制定修复方案；⑦能向客户解释所修发动机曲柄连杆机构的损伤情况和修复方案；⑧在工作过程中注意工作安全，做好废料的处理，保持工作环境整洁。曲轴飞轮组活塞连杆组机体组曲柄连杆机构概述相关知识1、曲柄连杆机构的功用把燃气作用在活塞顶上的力转变为曲轴的转矩，为汽车的行驶提供动力。一、曲柄连杆机构的概述曲柄连杆机构机体组活塞连杆组曲轴飞轮组汽缸体曲轴箱汽缸盖汽缸套汽缸衬垫油底壳活塞活塞环活塞销连杆曲轴飞轮扭转减振器2、曲柄连杆机构的组成二、机体组机体组的组成：汽缸盖、汽缸垫、汽缸体、油底壳、汽缸套1、汽缸体（一）汽缸体和汽缸套汽缸体（1）汽缸汽缸体上半部有若干个为活塞在其中运动导向的圆柱形空腔。汽缸的排列形式：直列式、V型、水平对置式（2）汽缸体的结构下半部是用来支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间，称为曲轴箱。结构形式有：平底式、龙门式和隧道式三种（2）汽缸体的结构在侧壁上钻有主油道，前后壁和中间隔板上钻有分油道。发动机用水冷却时，汽缸周围和汽缸盖中均有用以充水的空腔，称为水套。（3）汽缸体的材料：铸铁、铝合金（4）汽缸体的型芯孔塞2、汽缸和汽缸套（1）汽缸的形式：整体式汽缸、镶套式汽缸整体式汽缸：汽缸直接镗在汽缸体上强度和刚度都好，能承受较大的载荷，这种汽缸对材料要求高，成本高。镶套式汽缸：将汽缸制造成单独的圆筒形零件(即汽缸套)，然后再装到汽缸体内。降低成本，延长使用寿命。（2）镶套式汽缸干式汽缸套：外壁和汽缸体的壁面接触，壁厚较薄湿式汽缸套：外壁直接与冷却水接触，壁厚较厚（二）汽缸盖和汽缸垫1、汽缸盖汽缸盖下平面、燃烧室、火花塞孔、水套、气门座、进排气道、凸轮轴承座燃烧室的形式半球形、楔形、盆形汽缸盖的常用材料铸铁：强度大、耐高温铝合金：重量轻，导热性好，轿车发动机常用汽缸盖罩也称气门室罩，一般用薄钢板冲压而成，上有加注机油用的注油孔。汽缸盖罩与汽缸盖之间设有一密封垫。2、汽缸垫作用：保证汽缸密封，防止漏气、漏水、漏油。要求：耐高温，耐腐蚀、有一定弹性。材料：外表铜皮，中间石棉、钢丝，燃烧室周围用镍皮包边。（三）油底壳功用贮存机油，并密封曲轴箱，同时还可以进行机油散热。结构油底壳局部做得较深。油底壳内还设有稳油挡板，防止汽车振动时油面波动过大。油底壳底部有放油塞。有的放油塞是磁性的，能吸集机油中的金属屑，以减少发动机运动零件的磨损。材料薄钢板冲压，铝合金。三、活塞连杆组组成活塞活塞环活塞销连杆（一）活塞功用与汽缸盖共同构成燃烧室，承受气体压力，并将此力通过活塞销传给连杆，以推动曲轴旋转。工作条件高温、高压、高速、润滑不良和散热困难的条件。材料铝合金。1、活塞的结构顶部头部裙部活塞环槽活塞销座孔向前标记（1）活塞顶部作用活塞顶部是燃烧室的组成部分，用来承受气体压力。（2）活塞头部作用承受气体压力，并传给连杆；与活塞环一起实现汽缸的密封；将活塞顶所吸收的热量通过活塞环传导到汽缸壁上。（3）活塞裙部作用为活塞运动导向和承受侧压力。活塞的承压面作功行程中，活塞受侧压力的一面，称为活塞的主承压面。绝热槽和膨胀槽：绝热槽（横槽）减少头部热量向裙部传导，从而减少裙部的热膨胀。膨胀槽（竖槽）使裙部具有一定的弹性和热态时能起补偿作用。活塞裙部的条纹提高存油性改善润滑减轻磨损2、活塞的几何尺寸特征沿圆周方向呈椭圆形活塞销方向的直径较小垂直于活塞销方向的直径较大上小、下大，呈锥形头部直径略小于裙部活塞偏心有些发动机将活塞销中心线偏离活塞中心线活塞偏心可减小活塞敲缸响声（二）活塞环1、活塞环的功用及工作条件：（1）按其功用进行分类：气环：用于保证汽缸与活塞间的密封，防止漏气，并把活塞头部的热量传到汽缸壁。油环：用于布油和刮油，活塞下行时刮除汽缸壁上多余的机油，上行时在汽缸壁上铺涂一层均匀的油膜。（2）活塞环的工作条件：高温、高压、高速、润滑条件极差2、活塞环的材料及表面处理：合金铸铁多孔性镀铬或喷钼，镀锡或磷化处理3、活塞环的间隙：端隙侧隙背隙4、气环：（1）气环的密封气环的密封面迷宫式安装（2）气环的开口形状（3）气环的断面形状：矩形环的泵油作用常通过使用扭曲环来减少泵油作用气环的组合：第一道环为桶面环或反扭曲环第二道环为扭曲环气环的安装：有标记的表面向上按规定次序安装开口互相错开5、油环：（1）油环的刮油作用（2）油环的类型整体式（槽孔式、槽孔撑簧式）组合式（三）活塞销作用：连接活塞与连杆小头，将活塞承受的气体压力传给连杆。工作条件：承受冲击很大的周期性冲击载荷，润滑条件差要求：具有足够的强度和刚度，表面韧性好，耐磨性好，重量轻。形状：中空的圆柱形材料：低碳合金钢或渗氮钢，表面经渗碳淬火活塞销与活塞、连杆的连接配合方式1、全浮式活塞销与连杆小头、活塞销座之间为过渡配合热车后，活塞销可以在连杆小头和活塞销座内相对转动2、半浮式活塞销与连杆小头为过盈配合，与活塞销座为间隙配合发动机工作时，活塞销只能在活塞销座内转动（四）连杆连杆的组成：连杆体、连杆盖、连杆螺栓和连杆轴承连杆的功用：将活塞承受的力传给曲轴，推动曲轴转动，从而使活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。连杆的材料：中碳钢或合金钢经模锻或辊锻而成。1、连杆的结构：小头杆身大头（大端）喷油孔轴承盖向前标记配对记号2、连杆的轴承：钢背和减摩合金定位凸缘油槽四、曲轴飞轮组组成曲轴飞轮扭转减振器皮带轮正时齿轮（一）曲轴功用承受连杆传来的力，并由此产生绕自身轴线的旋转力矩，该力矩通过飞轮对外输出；另外，曲轴还用来驱动发动机的配气机构和发电机、水泵、转向油泵、空气压缩机等附件。材料采用中碳钢（如45号钢）或中碳合金钢(如35Mn2、40Cr等)模锻工作条件承受周期性变化的气体压力、往复惯性力和离心力。1、曲轴的构造前端（自由端）主轴颈连杆轴颈(曲柄销)曲柄臂平衡重后端（动力输出）曲轴的连杆轴颈和主轴颈的油孔2、曲轴的支承方式全支承优点是可以提高曲轴的刚度，并且可减轻主轴承的载荷。缺点是曲轴长度较长，使发动机机体长度增加。非全支承3、曲拐的布置曲拐一个连杆轴颈和它两端的曲柄及相邻两个主轴颈构成一个曲拐。曲轴的形状和各曲拐的相对位置取决于汽缸数、汽缸的排列形式和作功顺序(即点火顺序)。各缸的作功间隔时间应均匀。应使连续作功的两缸相隔尽量远，V型发动机左右两列汽缸尽量交替作功；四缸发动机曲拐的布置作功顺序①：1－3－4－2；②：1－2－4－3四缸发动机工作循环直列六缸发动机曲拐布置直列六缸发动机各缸作功（发火）顺序①：1－5－3－6－2－4②：1－4－2－6－3－5六缸发动机工作循环表（1－5－3－6－2－4）（二）曲轴的前、后端密封曲轴前端曲轴前端是第一道主轴颈之前的部分通常有键槽，用来安装驱动机油泵的齿轮（有的机油泵通过皮带传动），驱动水泵的皮带轮曲轴后端是最后一道主轴颈之后的部分通常有飞轮、手动变速器第一轴导向轴承、油封（三）曲轴的主轴承曲轴的主轴承俗称大瓦，和连杆大头轴承一样，也是剖分为两半的滑动轴承，即主轴瓦（上瓦及下瓦）。在主轴承上瓦上通常开有油孔和油槽而下瓦通常是不开油孔和油槽的。不可将上、下轴瓦装错。（四）曲轴的轴向定位轴向定位的必要性曲轴产生一定的热膨胀，而使曲轴长度增加。间隙太小曲轴弯曲卡死间隙太大曲轴蹿动轴向定位的方法止推轴承有整体式和止推片式（五）曲轴皮带轮和扭转减振器曲轴皮带轮用来驱动冷却水泵、发电机、空调压缩机等附件；点火正时记号和正时刻度盘。扭转减振器用来消减曲轴的扭转振动。在发动机工作过程中，经连杆传给曲轴的作用力的大小和方向不断地在变化，从而使得曲轴旋转的瞬时角速度也不断地在变化。（六）飞轮功用保证曲轴的旋转角速度和输出转矩尽可能均匀，使发动机运转平稳，并可能克服短时间的超负荷，此外，飞轮又用作摩擦式离合器的主动件。结构大部分质量都集中在轮缘上，因而轮缘通常做得宽而厚。课堂讨论1、曲轴轴向定位不准确对曲轴正时齿轮传动有何影响？2、分析曲轴轴向间隙太大的后果。3、分析冷车和热车对活塞间隙的影响。相关技能五、机体组的检修（一）汽缸盖和汽缸体的检修1、汽缸盖和汽缸体的表面检查表面检查的内容：主要检查表面清洁度、表面大的裂纹和表面刮伤等不正常现象。表面清洁主要是清洁汽缸体和汽缸盖的表面是否有灰尘、积炭、水垢等杂质，包括水套和油道的清洁。表面大的裂纹主要是通过肉眼能够看到的大的缝隙。2、汽缸盖和汽缸体平面度的检修平面度的影响：造成“三漏”。使用的仪器和量具主要检查用刀口尺和厚薄规。检查方法应该在图中的6个位置进行测量。数据处理取最大数据作为平面度的数据。（二）汽缸磨损的检修汽缸磨损的影响：造成汽缸间隙、活塞环端隙和背隙增大。汽缸磨损的特点：沿高度方向呈上大下小不规则的锥形。磨损的最大部位是第一道活塞环在上止点位置时相对应的汽缸壁。检查方法应该在图中的3个位置和2个方向进行测量。使用的仪器和量具主要用量缸表检查汽缸的圆度和圆柱度。常见的维修方法：所谓修理尺寸法，就是对磨损后的汽缸孔进行镗、磨加工，使之达到标准的加大尺寸（修理尺寸），然后配用加大的活塞和活塞环。所谓镶套修理法，就是将原有的汽缸套压出，镶入新的汽缸套，再将新的汽缸套加工到汽缸的标准尺寸。数据处理圆度误差一般采用两点法测量，即用同一截面上不同方向最大直径与最小直径差值的一半做为圆度误差。圆柱度误差也用两点法测量，其数值是被测汽缸任意截面、任意方向上所测得的最大直径与最小直径差值的一半。六、活塞连杆组的检修（一）活塞的检修活塞积炭和磨损的影响：积炭造成燃烧不正常，磨损使活塞环侧隙和活塞间隙增大。活塞磨损的特点：最大磨损部位是活塞环槽的磨损和活塞销座孔的磨损。第一道活塞环槽的磨损最为严重。活塞磨损的原因活塞在正常工作中磨损很小。活塞在工作时，由于气体压力和惯性力的作用，使活塞销座孔形成椭圆形磨损。活塞测量使用的仪器和量具主要用外径千分尺检查活塞的直径。活塞间隙的计算方法活塞间隙是汽缸的最大直径减去活塞的直径的值。活塞积炭的清除用清洁活塞环槽的工具或断裂的活塞环清除活塞环槽内的积炭。注意：不能用钢丝刷或刮刀、螺钉旋具等工具硬撬。（二）活塞环的检修活塞环磨损的影响：活塞环的弹力逐渐减弱，端隙增大，使汽缸的密封性变差，出现窜油、漏气等现象。活塞环磨损的特点：主要磨损是外径的磨损。活塞环磨损的原因由于受高温作用和润滑条件差的影响。活塞环端隙和侧隙测量使用的仪器和量具主要用厚薄规。测量端隙测量侧隙（三）连杆的检修连杆损伤的影响：连杆弯曲或扭曲，会使活塞在汽缸内歪斜。连杆损伤的特点：杆身发生弯曲、扭曲、弯扭并存