曲柄连杆机构的构造和工作原理

汽车发动机构造与维修目录/Contents第一节汽车发动机的类型及工作原理第二节发动机的总体构造第三节发动机的主要性能指标及编号规则第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理第二节曲柄连杆机构的维修第三节曲柄连杆机构的常见故障诊断与排除第一节配气机构的构造和工作原理第二节配气机构的维修第三节配气机构的常见故障诊断与排除第一节发动机冷却系的构造和工作原理第二节发动机水冷却系的维修第三节发动机水冷却系的常见故障诊断与排除第一节发动机润滑系的构造和工作原理第二节发动机润滑系的维修第三节发动机润滑系的常见故障诊断与排除第一节化油器式汽油机燃油系统的构造和工作原理第二节化油器式汽油机燃油系统的维修第三节化油器式汽油机燃油系的常见故障诊断与排除第一节汽油机电子控制燃油喷射系统的构造和工作原理第二节电喷汽油机燃油系统故障的检查与诊断第一节柴油机燃油系统的构造和工作原理第二节柴油机燃油系统的维修第三节柴油机燃油系统的常见故障诊断与排除第一节进气系统第二节排气系统第三节进气增压装置第四节排污净化装置第五节排污净化装置的维修第一节发动机的装配和调整第二节发动机的磨合第三节发动机总成修理竣工技术条件第6章化油器式汽油机燃油系统的构造与维修第7章汽油机电子控制燃油喷射系统的基本知识第8章柴油机燃油系统的构造与维修第5章发动机润滑系的构造与维修第4章发动机冷却系的构造与维修第3章配气机构的构造与维修第2章曲柄连杆机构的构造与维修第1章汽车发动机总论第9章进排气系统及排污净化装置第10章发动机的装配调整与磨合3010203曲柄连杆机构的构造和工作原理曲柄连杆机构的维修曲柄连杆机构的常见故障诊断与排除第二章曲柄连杆机构的构造与维修4第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理5第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理一、概述1.曲柄连杆机构的组成机体组活塞连杆曲轴飞轮组6第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理机体组气缸盖气缸垫气缸体油底壳7第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理活塞连杆组活塞活塞环活塞销连杆8第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理曲轴飞轮组曲轴飞轮扭转减振器9第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理2.工作条件和受力分析工作条件：高温、高压、高速、有化学腐蚀受力分析：气体作用力、往复惯性力、离心力、摩擦力、外界阻力10第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理（1）气体作用力作功行程气体压力11第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理压缩行程气体压力12第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理（2）往复惯性力与离心力13第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理（3）摩擦力任何一对互相压紧并作相对运动的零件表面之间必定存在摩擦力。物体所受摩擦力的大小与正压力和摩擦系数成正比，方向总是与物体运动的方向相反。14第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理二、机体组15第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理气缸体与气缸套气缸体的上半部有引导活塞作往复运动的圆筒，称为气缸。下半部分有供安装曲轴用的上曲轴箱，有承孔、油道、水道。气缸体的上、下表面是气缸体维修的基准。前后两个平面加工，安装正时齿轮盖和飞轮壳。16第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理•缸体17第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理18第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理气缸的排列形式对置式V形式直列式19第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理气缸有整体式和镶套式20第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理气缸套的形式干式缸套定义：其外表面不直接与冷却水接触。特点：1)壁较薄（1～3mm）；2)与刚体承孔过盈配合；3)不易漏水漏气。21第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理•干式缸套22第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理湿式缸套定义：其外表面直接与冷却水接触。特点：1)壁较厚（5～9mm）;2)散热效果好；3)易漏水漏气;4)易穴蚀。定位：1)径向靠上下两个凸出的、与气缸体间为动配合的圆环带。2)轴向利用缸套上部凸缘与缸体相应的台阶。密封：1)下部靠1～3个耐热耐油的橡胶密封圈。2)上部缸套顶面高出缸体0.05～0.15mm，当气缸盖螺栓拧紧后，缸套与缸体凸台接合处、缸套与缸垫接合处，承受较大的压紧力，具有防止水套漏水、气缸漏气和保证缸套定位的作用。23第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理•湿式缸套24第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理气缸盖1.结构气缸盖上有冷却水套、燃烧室、进排气门道、气门导管孔和进排气门座、火花塞孔（汽油机）或喷油器座孔。25第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理•汽缸盖26第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理燃烧室楔形燃烧室1)气门斜置，气流导流较好，充气效率高；2)有挤气—冷激面，可形成挤气涡流；3)燃烧速度较快，CO和HC排放较低而NO排放稍高。27第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理盆形燃烧室1）气门平行于气缸轴线；2）有挤气—冷激面，可形成挤气涡流；3）盆的形状狭窄，气门尺寸受限，换气质量较差，燃烧速度较低，CO和HC排放较高而NO排放较低。28第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理半球形燃烧室：1）气门成横向V形排列，气门头部直径可以做得较大，换气好；2）火花塞位于燃烧室的中部，火焰行程短，燃烧速度最高，动力性、经济性最好，是高速发动机常用的燃烧室；3）CO和HC排放最少，而NO排放较高。29第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理气缸垫作用：保证气缸体与气缸盖间的密封，防止漏水、漏气。构造：(1)金属—石棉垫(2)金属骨架—石棉垫(3)纯金属垫安装注意：金属皮的金属—石棉垫，缸口金属卷边一面应朝向易修整接触面或硬平面。因卷边一面会对与其接触的平面造成压痕变形。30第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理•汽缸垫31第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理油底壳油底壳的主要作用贮存机油并密封曲轴箱。内有稳油挡板、放油螺塞，有的还有磁铁。32第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理•油底壳33第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理三、活塞连杆组活塞连杆组由活塞、连杆、活塞环、活塞销和连杆等组成。34第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理•活塞连杆组35第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理活塞功用与气缸盖、气缸壁等共同组成燃烧室；承受气体压力，并将此力传给连杆，以推动曲轴旋转。材料汽车发动机活塞广泛采用铝合金。质量小（为铸铁活塞的50%～70%）；导热性好（约为铸铁的3倍）；热膨胀系数大。组成可分为顶部、环槽部、裙部。36第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理•活塞37第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理活塞顶部是燃烧室的组成部分，用来承受气体压力。汽油机活塞的顶部形状有：（1）平顶：受热面积小，广泛采用。（2）凸顶：与半球形燃烧室配用。（3）凹顶：高压缩比发动机为了防止碰撞气门，也可用凹坑的深度来调整压缩比。（4）组合顶。38第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理活塞环槽部环槽部部分切有若干道用以安装活塞环的槽。39第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理活塞裙部为活塞运动导向和承受侧压力。其型式有（1）全裙式：裙部为一薄壁圆筒。（2）拖板式：将非承压面的裙部全部去掉。40第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理活塞裙部变形41第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理活塞的变形及采取的相应措施变形原因：热膨胀、侧压力和气体压力。变形规律：（1）活塞的热膨胀量大于气缸的膨胀量，使配缸间隙变小。因活塞温度高于气缸壁，且铝合金的膨胀系数大于铸铁。（2）活塞自上而下膨胀量由大而小。因温度上高下低，壁上厚下薄。（3）裙部周向近似椭圆形变化，长轴沿销座孔轴线方向。因销座处金属量多而膨胀量大，以及侧压力作用的结果。42第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理结构措施（1）活塞纵断面制成上小下大的截锥形。（2）活塞横断面制成椭圆形，长轴垂直于销座孔轴线方向，即侧压力方向。（3）销座处凹陷0.5～1.0mm。（4）裙部开绝热—膨胀槽（“T”形或“∏”形槽），其中横槽叫绝槽，竖槽叫膨胀槽。（5）采用双金属活塞：即在活塞裙部或销座内嵌入铸钢片，以减少裙部的膨胀量。43第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理防止变形的措施44第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理45第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理46第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理偏置销座定义：活塞销座朝向承受作功侧压力的一面偏移1～2mm。作用：减轻活塞换向时对气缸壁的敲击噪声。原理：因销座偏置，在接近上止点时，作用在活塞销座轴线以右的气体压力大于左边，使活塞倾斜，裙部下端提前换向。而活塞在越过上止点，侧压力反向时，活塞才以左下端接触处为支点，顶部向左转（不是平移），完成换向。偏置销座使活塞换向分成了两步：第一步是在气体压力较小时进行，且裙部弹性好，有缓冲作用；第二步虽气体压力大，但它是个渐变过程。为此，两步过渡使换向冲击力大为减弱。47第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理•偏置销座48第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理活塞环（一）气环作用：（1）密封：防止气缸内的气体窜入油底壳；（2）传热：将活塞头部的热量传给气缸壁；（3）辅助刮油、布油。49第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理活塞环的间隙（1）端隙Δ1：又称开口间隙，是活塞环装入气缸后开口处的间隙。一般为0.25～0.50mm。（2）侧隙Δ2：又称边隙，是环高方向上与环槽之间的间隙。第一道环因温度高，一般为0.04～0.10mm；其他气环一般为0.03～0.07mm。油环一般侧隙较小，一般为0.025～0.07mm。（3）背隙Δ3：是活塞环装入气缸后，活塞环背面与环槽底部的间隙。一般为0.5～1mm。50第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理端隙1—气缸；2—活塞环；3—活塞；△1—开口间隙；△2—侧隙；△3—背隙51第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理活塞环的泵油作用及危害原因：（1）存在侧隙和背隙；（2）环运动时在环槽中靠上靠下。危害：（1）增加了润滑油的消耗；（2）火花塞沾油不跳火；（3）燃烧室积碳增多，燃烧性能变坏；（4）环槽内形成积碳，挤压活塞环而失去密封性；（5）加剧了气缸的磨损。措施：（1）采用扭曲环；（2）采用组合式油环；（3）油环下设减压腔。52第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理活塞环的泵油53第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理气环的断面形状（1）矩形环结构简单，与缸壁接触面积大，散热好，但易泵油。（2）锥形环1）特点与缸壁线接触，有利于密封和磨合。下行有刮油作用，上行有布油作用，并可形成楔形油膜。2）安装注意：锥角朝下（在环端有向上或TOP等标记）；（3）扭曲环将矩形环内圆上方或外圆下方切成台阶或倒角而成。54第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理镀铬活塞环55第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理外切口扭曲环56第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理内切口扭曲环57第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理（二）油环作用刮油，即将气缸壁上多余的润滑油刮下来。类型（1）整体式：其外圆上切有环形槽，槽底开有回油用的小孔或窄槽。（2）组合式：由上下刮油片和产生径向、轴向弹力的衬簧组成。58第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理油环59第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理1—钢片；2—衬簧；3—径向衬簧；4—轴向衬簧；5—活塞组合式油环60第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理活塞销作用：连接活塞和连杆，并传递活塞的力给连杆。结构：用低碳钢或低碳合金钢制成的厚壁管状体。1.全浮式（1）定义：在发动机正常工作温度下，活塞销在连杆小头孔和活塞销座孔中都能转动。（2）装配：销与销座孔在冷态时为过渡配合，采用分组选配法；将活塞放入热水或热油中加热后，迅速将销装入（热装合）。2.半浮式（1）定义：销与销座孔和连杆小头两处，一处固定，一处浮动（一般固定连杆小头）。（2）装配：加热连杆小头后，将销装入，冷态时为过盈配合。61第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理全浮式半浮式62第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理连杆功用将活塞的力传给曲轴，变活塞的往复运动为曲轴的旋转运动。组成连杆组由连杆体、连杆盖、连杆螺栓和连杆轴瓦等组成。63第一节曲柄连杆机构的构造和工作原理连杆构造小头用来安装活塞销，以连接活塞。杆身常做成“工”字形断面。大头与曲轴的连杆轴颈连。大