汽车发动机构造与维修绪论

汽车发动机构造与维修绪论本课程学习内容、目的、要求的介绍一、目的和要求1、本课程教学目的汽车构造与维修绪论讨论汽车的总体构造和一般维修工具及设备、生产安全和简单的维修理论知识。汽车发动机构造与维修，讨论汽车用发动机（主要是内燃机）的工作原理、构造与维修方法（不包括故障诊断与排除）。2、对本课程的学习要求1、掌握汽车发动机的基本工作原理、构造及维修方法。2、掌握车用发动机的主要参数的检查、调整方法和维护使用技能。3、为后继专业课程和在今后从事汽车维修工作打下基础。二、学习方法认真听课，认真做好实验和实习，积极参与有关汽车新技术新车型的学习活动,将书本上的理论知识与实物结合起来学习。学会看参考书，学会查询资料，学会利用网络。学会预习和复习。•三、主要参考书及参考资料•1、《汽车发动机构造与维修》张西振，韩梅主编机械工业出版社•2、《汽车发动机构造与维修》张子波主编高等教育出版社•3、《汽车维修工程》戴冠军人民交通出版社•4、《汽车理论》余志生机械工业出版社•5、《汽车发动机原理教程》刘峥，王建昕清华大学出版社•6、《现代汽车新技术》崔心存人民交通出版社汽车构造与维修绪论第一节汽车总体构造概论•汽车的总体构造大致可以分成四个部分：•发动机•底盘•车身•电气与电子设备•这四个部分相互交叉相互依存又相互独立，在学习中要充分注意。首先看一下汽车总体构造的一个粗略的介绍，这个介绍也只是一家之言再介绍一下发动机的简单工作过程11-发动机2-悬架3-空调4-转向盘5-车身6-后梁7-驱动轮8-制动器9-半轴10-副车架这里较直观的介绍汽车的总体结构这是汽车最基础的单词图解•在目前的汽车维修企业中通常把汽车发动机与底盘的维修放在一起称为机修,把汽车电子与电气设备称为车电,把车身维修称为扳喷(即扳金与喷漆)扳喷有时也包括汽车美容。在本课程中仅讨论汽车发动机和底盘的构造与维修，车电在汽车电气中讨论，而扳喷还有扳喷专业学习，•一、汽车维修的几个概念•汽车是由数以万计的零部件组成的，非等寿命的系统。其零部件的寿命差是很巨大的。所以汽车是一个可维修系统。而汽车的使用性能和安全性能的保证在很大程度上取决于汽车的正确使用与维修。•1、维修是指：在系统投入运行后，为保持或在系统发生故障后恢复产品完成规定功能的能力而采取的技术与管理措施第二节汽车维修的理念•2、可靠性的概念•1)可靠性是指产品在规定的使用条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。•产品的可靠性可分为固有可靠性和使用可靠性•★固有可靠性是指产品从设计到制造整个过程中确定了的内在可靠性•★维修可靠性是指一个可维修系统，在使用中通过恰当的合理的维修作业，该系统保持其完成规定功能的能力。•2)对汽车可靠性的评价•★可靠度：•汽车在规定的使用条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率，称为可靠度•▲规定的使用条件，包括使用时的环境条件，如温度、湿度、振动、冲击、辐射，使用时的应力条件、维修条件，储存时的储存条件以及使用时对操作人员技术等级的要求等。•▲规定的时间，是根据用户要求或设计目标决定的期限，此处是指广义的时间，可以是次数、周期、行驶里程、运行时间(秒、小时或年)等。•▲规定的功能，指达到设计制造要求或规定的工作性能目标，达不到的叫做故障。•▲概率是用来刻划事件发生可能性大小的数量指标，事件A的概率以P(A)表示，•★失效度•产品在规定的条件下，在规定的时间内丧失规定功能(即发生故障)的概率称为累积故障概率或失效度。•累积故障概率与可靠度的关系：•由于出现故障与不出现故障是两个对立的事件，故可靠度+失效度=1•3、平均寿命：•某产品平均能工作多长时间。对可维修系统是它的无故障工作时间，不可维修系统是它的平均寿命。•★故障的定义：•所谓故障或失效是指产品丧失了保持原有功能的能力•汽车上常见的故障模式如下：•(1)损坏型故障模式。如：断裂、碎裂、开裂、裂纹、点蚀、烧蚀、击穿、变形、拉伤、龟压痕等。•(2)退化型故障模式。如：老化、变质、剥落、磨损等。•(3)松脱型故障模式。如：螺栓松动、脱落等。•(4)失调型故障模式。如：压力过高或过低、行程失调、间隙过大或过小、干涉、卡滞：•(5)堵塞与渗漏型故障模式。如：堵塞、气阻、漏油、漏水、漏气、渗油等。•(6)性能衰退或功能失效型故障模式。如；功能失效、性能衰退、公害超标、异响、过热等。•汽车可能由于各种原因而产生故障，按照故障率函数特点可把故障分为三种类型•早期故障型、偶然故障型和耗损故障型。•事实上这是系统故障率的一般规律，新车或新电器早期出现故障的概率是很高的，在使用一段时间后故障率下降。系统（设备）进入正常使用期，在此期间故障很少出现。在使用到接近该系统（设备）的寿命时，故障率又会大幅度上升。系统需要维护或更新了。通常我们的免费保修期要大于早期故障期，但长的免费保修对生产者的负担并不太重。•二、汽车零件的失效•1、失效的基本类型•汽车零部件按失效模式分类可分为磨损、疲劳断裂、变形、腐蚀及老化等五类•一个零件可能同时存在几种失效模式或失效机理。研究失效原因，找出主要失效模式提出改进和预防措施，从而提高汽车零部件的可靠性和使用寿命失效类型失效模式举例磨损粘着磨损、磨料磨损、表面疲劳磨损、腐蚀磨损、微动磨损气缸工作表面“拉缸”、曲轴“抱轴”、齿轮表面和滚动轴承表面的麻点、凹坑等疲劳断裂高应变低周疲劳低应力高周疲劳腐蚀疲劳热疲劳曲轴断裂、齿轮轮齿折断等腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀穴蚀湿式气缸套外壁麻点、孔穴变形过量弹性变形过量塑性变形曲轴的弯曲、扭曲，基础件(气缸体、变速器壳、驱动桥壳)变形老化龟裂、变硬橡胶轮胎、塑料器件的老化损坏•2、零件失效的基本原因•引起零件失效的原因很多，主要可分为•1、工作条件(包括零件的受力状况和工作环境)、•2、设计制造(设计不合理、选材不当、制造工艺不当等)•3、使用与维修条件。•1、汽车零件失效的分类讨论:•1）磨损:•从下表中可知磨损可分成多种,其中正常磨损为氧化磨损,在暴露环境中磨料磨损也可算正常磨损.磨料磨损物体表面与硬质颗粒或硬质凸出物相互摩擦引起表面材料损失的现象刮伤、沟槽擦伤农业及矿山机械零件、内燃机的气缸壁等粘着磨损摩擦副相对运动时，由于固相焊合作用的结果，造成接触面金属损耗的现象擦伤、锥形坑、鱼鳞片状、麻点、沟槽内燃机的铝活塞与缸壁、滑动轴承等表面疲劳磨损两接触表面在交变接触压应力的作用下，材料表面因疲劳而产生物质损失的现象称为表面疲劳磨损裂纹、麻点、剥落滚动轴承、齿轮副、凸轮和挺杆、滑动轴承等腐蚀磨损在磨擦过程中，金属与周围介质发生化学或电化学反应，产生材料损失的现象。有反应物生成（形成膜、颗粒）曲轴轴的氧化磨损、气缸套的低温腐蚀等微动磨损两紧配合的接触表面相对低振幅振动引起材料损失的现象复合形式磨损嵌合部件、铆钉螺钉联接、紧配合的轴等。常见磨损名称、原理、表现、常见部位•磨料磨损是物体表面与硬质颗粒或硬质凸出物相互摩擦引起表面材料损失的现象•磨料磨损可以类比砂轮切削。与磨料的硬度、磨料尺寸、材料硬度、磨擦速度与润滑条件相关。磨料磨损示意模型•粘着磨损是摩擦副相对运动时，由于固相焊合作用的结果，造成接触面金属损耗的现象•发生在气缸套上粘着磨损俗称拉缸，是严重的不允许出现的磨损，通常带来非常严重的后果。这是粘着磨损原理的示意图。在干摩擦条件下金属表面的突起在相对运动时产生高温可能达到金属的熔点，产生焊合，又在以后的运动中被撕裂使金属表面更加粗糙，摩擦更加剧，焊合点更多，热量更大，形成恶性循环。轻微粘着磨损的表面.的放大图，在这里我们可以看到金属表面在微观下是不平的。中等严重的拉缸后的活塞与缸套的情况。表面疲劳磨损两接触表面在交变接触压应力的作用下，材料表面因疲劳而产生物质损失的现象称为表面疲劳磨损。这种磨损通常在高付表面出现较多。如滚动轴承，链条传动等处。腐蚀磨损•零件表面在摩擦过程中，表面金属与周围介质发生化学或电化学反应，因而出现物质损失的现象称为腐蚀磨损。•a．氧化磨损•氧化膜不断被除去，又反复形成的过程称为氧化磨损。•氧化磨损是最常见的一种磨损形式，曲轴轴颈、气缸、活塞销、齿轮啮合表面、滚珠或滚柱轴承等零件都会产生氧化磨损。与其它磨损类型比较，氧化磨损具有最小的磨损速度(线磨损值为0.1～0.5μm／h)，而且零件表层形成的一层氧化膜有时还能起到保护膜的作用。在通常条件下可视为一种正常磨损。•b．特殊介质腐蚀磨损•摩擦副与酸、碱、盐等特殊介质作用生成各种产物，在摩擦过程中不断被磨去的现象称为特殊介质腐蚀磨损。其磨损机理与氧化磨损相似，但磨损速度通常较快，磨损率随介质的腐蚀大而变大。若材料表面能形成一层结构致密，与基体金属结合牢固的钝化膜，则磨损率不随介质腐蚀性而变化。这是应防止出现的磨损。•润滑油的抗氧化能力：•润滑油氧化时将生成有机酸，对轴承材料中的铅、镉有很大腐蚀作用，开始时在轴承表面形成黑点，并逐渐扩展成海绵状空洞，在摩擦过程中呈小块剥落，因此要严格控制润滑油中的酸值。•气蚀(又称穴蚀或空蚀)•气蚀是当零件与液体接触并有相对运动时，零件表面出现的一种损伤现象。•柴油机湿式气缸壁与冷却液接触的表面、滑动轴承在最小油膜间隙之后的油膜扩散部分(由于负压存在)，都可能产生穴蚀，•微动磨损及其失效机理•两接触表面间没有宏观相对运动，但在外界变动负荷影响下，有小振幅的相对振动(一般小于100μm)，此时接触表面间产生大量的微小氧化物磨损粉末，因此造成的磨损称为微动磨损。•微动磨损的机理：•接触压力使结合面上实际承载处发生塑性变形和粘着，外界小振幅的振动将粘着点剪切。脱落的磨屑和剪切面与大气中的氧反应，发生氧化磨损产生三氧化二铁的磨屑堆积在表面之间起着磨料的作用。•所以微动磨损是粘着、氧化、磨料磨损形式的组合。•2)疲劳断裂失效及机理•零件在交变应力作用下，经过较长时间工作而发生的断裂现象称为疲劳断裂。•疲劳断裂是汽车常见的失效方式之一。也是危害最大的一种失效方式。裂纹策源地是疲劳断裂的发生地，通常是材料的应力集中区，是由材料或加工缺陷造成的。前沿线反映了交变应力的状态。裂纹扩展区与名义应力大小相关。最后断裂区能反映最后断裂时应力或冲击力的大小及材料的某些性能。对疲劳裂纹的分析通常是对车辆机械损坏原因分析的重要内容•提高汽车零件抗疲劳断裂的途径（原则）•1)延缓疲劳裂纹萌生时间•2)降低疲劳裂纹扩展的速率•3)提高疲劳裂纹门槛值•通常的技术手段有设计中减少应力集中现象，努力提高加工表面光洁度，使用滚压、喷丸等消除微裂纹的手段，对重要的机件定期进行探伤检查。•3、腐蚀失效及机理•零件受周围介质作用而引起的损坏称为零件的腐蚀。按腐蚀机理可分为化学腐蚀和电化腐蚀，汽车上约20%的零件因腐蚀而失效。•腐蚀分化学腐蚀与电化学腐蚀两种，以电化学腐蚀为严重。•4、汽车零件的老化•橡胶、塑料制品和电子元件等汽车用零件，随着时间的增长，原有的性能会逐渐衰退称为老化现象。这类元件、制品不论工作与否，老化现象都会发生，如橡胶轮胎、塑料器件等长期贮存也会发生龟裂、变硬等老化症状。•5、变形失效及机理•零件在使用过程中，由于承载或内部应力的作用，使零件的尺寸和形状改变的现象称为零件的变形。•汽车零件的变形特别是基础件的变形对汽车使用性能的影响是很大的也是不容易检查的。•变形的种类：•零件变形失效的类型有弹性变形失效、塑性变形失效和蠕变失效。•引起零件变形的因素•外力作用•热应力作用•关于失效分析：•在维修企业是分析原因与责任的重要内容。扭断的曲轴第二章汽车维修工具使用•在汽车维修作业中手动工具是必须熟练掌握的。在实际作业中正确使用与使用安全是最重要的。第一节汽车维修手动工具•手工量具也是维修中必须掌握的重要工具。量具通常精度较高，在使用中必须轻拿轻放，严格按操作规范操作。第二节汽车维修常用量具不同读数方式的千分尺用于不同测量点的千分尺•厚薄规是用来测量零部件配合体间隙大小的工具。一般按标准规定有五种规格，分别是1号13片，测量范围0.03—0.5毫米；3号11片，测量范围0.03—0.5毫米；3号11片，测量范围0.03—0.5