第3章-曲轴连杆机构的结构与维修

汽车发动机构造与维修电子教案主编丁鸣朝幻灯制作冯玉芹李刚中等职业学校教学用书（汽车运用与维修专业）第三章第3章曲轴连杆机构的结构与维修第3章曲柄连杆机构的结构与维修曲柄连杆机构结构概述曲柄连杆机构的功用是把燃气作用在活塞顶上的力转变为曲轴的转矩，在发动机工作时使热能转换成为机械能而对外输出。由于它们工作在高温、高压、高速的苛刻条件下，其主要零部件极易遭受损伤，而本部分一旦出现故障，将会使发动机的正常运转遭受到严重影响。第3章曲柄连杆机构的结构与维修3.1活塞连杆组的结构与检修3.1.1活塞的结构与检修发动机活塞由顶部、头部和裙部三部分组成。顶部形状与选用的燃烧室类别有关，汽油机一般多采用平顶式。活塞头部制有环槽用于装配活塞环；裙部有安装活塞销的座孔。为适应材料热胀冷缩的需要，活塞在轴向呈上小下大的圆锥形，径向呈椭圆形。第3章曲柄连杆机构的结构与维修活塞的常见损伤有：顶部烧损、脱顶；裙部裂损、拉毛或粘结；环槽磨损等多种。发动机大修时，应根据气缸的修理尺寸选配同级活塞。选配时应注意同一台发动机应配用整套活塞，禁止拆套选用；气缸搪磨加工和活塞连杆组装时均需测量、调修活塞与气缸壁之间的配合间隙。测量活塞裙部尺寸用厚薄规测量活塞与气缸间隙第3章曲柄连杆机构的结构与维修3.1.2活塞环的结构与检修活塞环装置在活塞头部的环槽内，有气环和油环两种。气环的断面形状有多种，常见的有矩形环、锥形环、梯形环、桶形环、扭曲环等。当代汽车多采用钢带组合式油环。它由两片相互独立的刮片和一个弹性良好的钢丝衬环组成，衬环的弹力作用使两个刮片分别向上和向下压向活塞环槽端面，形成端面密封，从而大大地减少了窜油量。第3章曲柄连杆机构的结构与维修活塞环长期在高温下工作，润滑条件差。随着磨损加剧，弹力逐渐减弱，开口间隙、侧隙增大，导致气缸密封性变坏，产生漏气窜油现象，使发动机功率降低，油料消耗增多。实践证明，活塞环使用寿命比气缸使用寿命要短，因此要掌握正确的换环时机。发动机大修时，应选用与气缸、活塞同一级别的活塞环。第3章曲柄连杆机构的结构与维修为了保证活塞环与活塞环槽、气缸的良好配合，在选配活塞环时，应做好活塞环弹力、活塞环侧隙、活塞环开口间隙、活塞环背隙、活塞环漏光度等项目的检查、检测。安装活塞环时，要注意使第一道环端面上的“RN”标记，第二道环端面上的“R”标记朝向活塞顶部，并且将环的开口按图示的位置错开，最后在活塞环表面涂以清洁的润滑油，方可将活塞装入气缸。活塞环开口间隙和侧隙的检测各道活塞环开口位置错开角度第3章曲柄连杆机构的结构与维修3.1.3活塞销的结构与检修活塞销是将活塞与连杆小头装配在一起的圆管形空心连接销。按发动机工作时活塞销的运动状态，分为全浮式和半全浮式两种安装形式。活塞销在高温下承受很大的周期性冲击载荷，且润滑条件较差，所以容易磨损。当活塞销与活塞销座孔或连杆衬套磨损加剧后，发动机将出现异响故障。测量活塞销直径活塞销的选配：发动机大修中更换活塞销时，应选择标准尺寸，测量活塞销直径，如图所示。活塞销与座孔、衬套的配合采用基轴制。用铰削加工的方法保证孔与其配合的公差。活塞销和活塞销座孔的配合1、活塞销与活塞销座孔的配合：将活塞在水或油中加热至80～100℃。用拇指用力推活塞销，如图所示。活塞销能在稍有阻力或无阻力的状态下平滑移动。活塞销和连杆衬套的配合活塞销与连杆衬套的配合视配合形式不同而不同。对全浮式活塞销，要求二者有稍微间隙的过渡配合。半浮式活塞销与连杆衬套为过盈配合，。装配活塞和连杆时，应将连杆前侧记号和活塞顶端的前侧记号保持同一方向。安装活塞销时，应使用专用的修理工具和台式油压机将活塞销压入。第3章曲柄连杆机构的结构与维修3.1.4连杆的结构与检修连杆的结构：连杆小头的孔内装有青铜衬套与活塞销连接，连杆大头与曲轴上连杆轴颈相连接。为了装配需要，连杆大头做成可分开的两半，上半部与杆身成一体，下半部称连杆盖用螺栓将其连接。柴油机的连杆，由于受力较大，其大头的尺寸超过气缸直径，为使连杆大头能通过气缸便于拆装，采用斜切口结构。连杆大头在安装时，必须按规定的力矩分次均匀拧紧，防止工作时自动松动。第3章曲柄连杆机构的结构与维修连杆的损伤及检修：连杆在工作中承受气体压力和往复惯性力产生的交变载荷，易使杆身弯曲，扭曲；或使大、小头内孔出现失圆、锥形，连杆螺栓、连杆大头或杆身断裂，从而造成发动机破坏的事故。因此在维修时，应对连杆进行认真地检查与校正。连杆弯曲与扭曲的检验、校正一般在连杆校正器上进行。连杆弯曲与扭曲的检查连杆弯曲与扭曲的校正连杆衬套的修配连杆衬套的修配：连杆校正之后，应检查连杆小头衬套的磨损情况。当衬套磨损超过使用限度时，应按修理尺寸进行小头衬套的镗削或铰削，压入具有0.10～0.20mm过盈的新衬套。镗削连杆小头衬套的圆柱度及直径圆度误差应不大于0.01mm。衬套内径磨损的修理方法取决于活塞销的尺寸，当使用加大尺寸的活塞销时，衬套可铰削或镗削到同级加大尺寸；当活塞销直径比原活塞销直径小时，可以不更换活塞销，而间隙超过允许值时，需要更换新衬套。连杆衬套的修配当衬套抱住活塞销或由于冲击载荷较大，使衬套产生塑性变形而破坏衬套与连杆小头孔的紧度时，衬套在连杆小头孔内就会转动，使衬套外径及连杆小头孔磨损。衬套外径磨损时，必须换用新衬套。压出旧衬套和压入新衬套，最好用合适的冲头在台压机上进行，压入时连杆与衬套必须放正，不得偏斜。压入前应对连杆小头口修整除去毛边，以免划伤衬套；压入时，应注意连杆小头油孔要对齐。连杆衬套的铰削铰削时，将铰刀夹在虎钳上，一手托住连杆大头并均匀用力扳转，一手把住小头并向下略施压力，如图3.24所示，确保连杆轴线垂直于铰刀轴线，以防铰偏衬套。当铰削到用手掌力能将活塞销推入衬套1/3～1/2时停铰，用木锤将活塞销打入衬套内，夹在台钳上左右扳动连杆，如图3.25所示。然后压出活塞销，视衬套的压痕适当修刮。活塞销与连杆衬套的配合检验①将活塞销涂以机油，对经过镗削加工的衬套，因其光洁度高，接触面好，应能用大拇指把销子推入衬套内，并无间隙感觉。对于用铰刀铰削的衬套，能用手掌把销子推入衬套，则其配合松紧度符合要求。活塞销与连杆衬套的配合检验②活塞销涂以机油，并装入连杆衬套内，然后把销子夹在钳口垫铜皮的虎钳上（夹持力不能过大，以防变形影响检验效果），先沿活塞销方向扳动连杆，应无间隙感觉；在衬套两端加热机油扳动时，销与衬套间不应产生“气泡”；转动连杆时，连杆应能随手圆滑转动。对于铰削的衬套，把连杆置于与水平面成75°时能停住，用手轻轻敲打时，连杆应借自身重量徐徐下降，则配合符合要求。活塞销与连杆衬套的配合检验检验活塞销与连杆衬套的配合时，如有间隙感觉或连杆下降太快，这表明配合太松；如有“气泡”产生，表明有喇叭口或间隙过大。遇此情况不要勉强使用，应选用同级中直径较大的销子进行试配，或更换衬套重新铰配。若配合过紧应加以修刮。在检验销与衬套松紧度的同时，还应检查接触面的情况，接触印痕应星点分布均匀，轻重一致，接触面达到75%以上为合适。当配合紧度和接触面都达到要求后，再装复使用。活塞连杆组的组装活塞连杆组的零件经检验合格后，即可进行组装。组装前应对零件进行清洗，并用压缩空气吹干。活塞与连杆组装时，要注意正确的安装方向，不得错乱。活塞和连杆通常都有装配标记。活塞上的标记一般为一个小箭头或边缘缺口，箭头应朝前（向皮带盘）。汽油机活塞的膨胀槽开在做功行程侧压力较小的左侧。活塞顶部还标有所属气缸号。连杆安装位置的要求是，浇铸标记须朝前（向皮带盘）。活塞连杆组的组装活塞与连杆组装后，还应在连杆校验仪上检验活塞轴线对连杆大头轴承孔的垂直度。检验时，将连杆大头轴承孔套装在校验仪的轴上，用厚薄规分别测量活塞顶部前、后方向的边缘与平板的间隙，若保持一致即可，其公差为0.05~0.08mm。否则应检修再次进行组装。活塞连杆组的组装向活塞上安装活塞环时，应使用专用工具，并注意各道环的类形、规格和安装方向。镀铬的活塞环一般在第1道，增强环的耐磨性；内缺口或内倒角的扭曲环安装方向应朝上；外缺口或外倒角的朝下。否则会使机油大量进入燃烧室。活塞环的端部侧面有装配标记“O”、“T1”、“T2、“R”、“TOP”等记号的，此端须朝向活塞顶部活塞环安装记号第3章曲柄连杆机构的结构与维修3.2曲轴飞轮组的结构与检修曲轴飞轮组的作用是把连杆传来的作用力转变为绕曲轴中心轴线转动的转矩，再经飞轮传给汽车传动系。3.2.1曲轴的结构与检修曲轴多采用中、高碳钢锻造而成。曲轴通过若干主轴颈支承在缸体的主轴座孔内，通过连杆轴颈和连杆相连，曲柄臂连接着主轴颈和连杆轴颈，为了抵消离心力，在曲轴臂上配有平衡重。在曲轴的前端，有驱动凸轮轴的正时齿轮；为了驱动水泵、交流发电机等设备，曲轴上还装有皮带轮，后端装有飞轮。曲轴的结构为了使润滑油从主轴承流入连杆轴承，在曲轴中还开有油道。曲轴损伤的检查与修复在发动机工作过程中，曲轴由于受力和工作条件复杂，除轴颈磨损外，还会出现曲轴弯曲、扭曲变形，裂纹或折断等损伤。因此在修理曲轴时，必须进行检验，查明曲轴有无裂纹、变形及磨损程度如何。曲轴裂纹可用磁力或荧光探伤法及油浸锤击法等多种方法进行检查。曲轴损伤的检查与修复曲轴在使用过程中，由于主轴承间隙过大，工作中受到冲击；发动机爆震或突然加大负荷使曲轴过分受振动；少数缸不工作或轴承松紧度不一致使曲轴受力不均匀，这些原因都会造成曲轴的弯曲和扭曲变形。曲轴弯曲一般是由于中间轴颈受负荷和振动较大，而使得弯曲变形在中间主轴颈处反映比较明显。曲轴弯曲变形的检验与校正曲轴轴颈磨损的检验与修理曲轴主轴颈和连杆轴颈的磨损在轴向何径向都是不均匀的。轴颈磨损后，通常使用外径千分尺测量轴颈上两个正截面上的四个直径，其圆度、圆柱度误差超过极限时，应在曲轴磨床上进行磨削修理，必要时应予以表面淬硬处理，以保证轴颈的耐磨性。曲轴主轴颈和连杆轴颈光磨后，应符合下列要求：轴颈的圆柱度允许值不超过0.005mm，表面粗糙度的Ra最大允许值为0.4μm，轴颈应留1.5~2mm的内圆角，油孔应有1mm×45°的倒角，并去掉毛刺。曲轴轴颈的测量曲轴轴承内经的测量轴承内经测量时，必须将轴承螺栓拧紧到规定力矩。曲轴轴承的损伤及选配曲轴轴承在使用中除了自然磨损外，还会因油路堵塞或润滑油供油量不足而产生半干摩擦甚至干摩擦，引起过热而使轴瓦熔化或脱落。当轴颈与轴承配合间隙超过使用极限或轴瓦发生严重损伤以及发动机进行大修时，都需要重新选配轴瓦。选配时要求遵循按轴颈尺寸选配轴承的原则。曲轴轴承的安装①安装曲轴轴承时，要注意将带有油孔和油槽的轴承装在上端（轴承座内），不带油孔和油槽的轴承装在下端（轴承盖内），以保持轴承润滑良好，延长其使用寿命。轴承的安装如图所示。曲轴轴承的安装安装曲轴止推垫圈时，应将有油槽的一面朝向曲轴旋转面如图所示曲轴轴承的安装安装曲轴轴承盖时，应将轴承盖上的箭头标记朝向发动机前端如图所示曲轴轴承的安装曲轴轴承必须按规定力矩和顺序拧紧，其拧紧顺序如图所示扭转减振器及曲轴油封现代汽车六缸以上发动机的曲轴上都装有扭转减振器，目前较新结构的四缸发动机也装有减振器。橡胶式减振器的曲轴皮带盘与惯性环之间用橡胶接合，利用橡胶的弹性来吸收振动。丰田发动机曲轴扭转减振器如右图所示。减振器总成无法分解，若减振效果不良，应更换减振器总成。扭转减振器及曲轴油封更换扭转减振器可用锤敲入或采用专用工具安装。通常应使减振器深入靠向挡油盘和正时链轮。如果有疑虑，可先装水泵和带轮，然后将减振器敲入，直至其带轮与水泵带轮对齐。建议采用专用工具安装，因为用锤敲击减振器会在曲轴推力轴承上产生应力。如果必须用锤敲，最好将缸体立起来并支承曲轴。有些减振器与曲轴不是过盈配合，因此，必须在减振器后面发动机的螺栓上装一个大垫圈，否则，减振器会飞掉造成损坏或伤害事故。扭转减振器及曲轴油封为了防止机油从曲轴前、后端流出来，在曲轴前、后端装有橡胶架式油封，这种结构的油封效果比较好。安装曲轴油封时，