《曲柄连杆机构》PPT课件.ppt

,第2章 曲柄连杆机构,学习目标,理解曲柄连杆机构的作用和组成知道曲柄连杆机构的受力分析掌握机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组主要零件的构造 和装配连接关系掌握机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组主要零件的检测 和维修方法学会曲柄连杆机构的装配与调整,第2章 曲柄连杆机构,曲柄连杆机构是往复活塞式发动机实现能量转换的主要机构。其作用是将燃气作用在活塞顶上的压力转变为曲轴的转矩，使曲轴产生旋转运动而对外输出动力。 曲柄连杆机构由三部分组成。1、机体组 主要包括气缸体、曲轴箱、气缸盖、气缸套、气缸垫等不动件。2、活塞连杆组 主要包括活塞、活塞环、活塞销、连杆等运动件。3、曲轴飞轮组 主要包括曲轴、飞轮等机件。,2.1概述2.1.1曲柄连杆机构的作用和组成,第2章 曲柄连杆机构,2.1概述2.1.1曲柄连杆机构的作用和组成,图2-1 桑塔纳2000GSi轿车AJR发动机曲柄连杆机构的组成,第2章 曲柄连杆机构,1、气体作用力 在发动机工作循环的每个行程中，气体作用力始终存在且不断变化。作功行程最高，压缩行程次之，进气和排气行程较小，对机件影响不大，故这里主要分析作功和压缩两行程中的气体作用力。,2.1概述2.1.2曲柄连杆机构受力分析,第2章 曲柄连杆机构,在作功行程中，气体压力是推动活塞向下运动的力，燃烧气体产生的高压直接作用在活塞顶部，如图2-2a）所示。活塞所受总压力为FP，它传到活塞销上可分解为FP1和FP2。分力FP1通过活塞传给连杆，并沿连杆方向作用在连杆轴颈上。FP1还可分解为两个分力R和S。沿曲柄方向的分力R使曲轴主轴颈与主轴承间产生压紧力；与曲柄垂直的分力S除了使主轴颈与主轴承间产生压紧力外，还对曲轴形成转矩T，推动曲轴旋转。FP2把活塞压向气缸壁，形成活塞与缸壁间的侧压力，有使机体翻倒的趋势，故机体下部的两侧应支撑在车架上。 在压缩行程中，气体压力是阻碍活塞向上运动的阻力。这时作用在活塞顶部的气体压力FP也可分解为两个分力FP1和FP2，如图2-2b）所示。而FP1又分解为R和S两个分力。R使曲轴主轴颈与主轴承间产生压紧力；S对曲轴造成一个旋转阻力矩T，企图阻止曲轴旋转。而FP2则将活塞压向气缸的另一侧壁。在发动机工作循环的任何工作行程中，气体作用力的大小都是随着活塞的位移而变化的，再加上连杆的左右摇摆，因而作用在活塞销和曲轴轴颈的表面以及二者的支撑表面上的压力和作用点不断变化，造成各处磨损不均匀。,2.1概述2.1.2曲柄连杆机构受力分析,第2章 曲柄连杆机构,2、往复惯性力 往复运动的物体，当运动速度变化时，将产生往复惯性力。曲柄连杆机构中的活塞组件和连杆小头在气缸中作往复直线运动，其速度很高且数值变化，当活塞从上止点向下止点运动时，速度变化规律是：从零开始，逐渐增大，临近中间达最大值，然后又逐渐减小至零。即前半行程是加速运动，惯性力向上，以Fj表示，如图2-3a)所示。后半行程是减速运动，惯性力向下，以Fj表示，如图2-3b)所示。同理，当活塞向上运动时，前半行程是加速运动，惯性力向下，后半行程是减速运动，惯性力向上。 惯性力使曲柄连杆机构的各零件和所有轴颈承受周期性的附加载荷，加快轴承磨损；未被平衡的变化的惯性力传到气缸体后，还会引起发动机振动。,2.1概述2.1.2曲柄连杆机构受力分析,3、离心力 物体绕某一中心作旋转运动时，就会产生离心力。在曲柄连杆机构中，偏离曲轴轴线的曲柄、连杆轴颈、连杆大头在绕曲轴轴线旋转时，将产生离心力Fc，其方向沿曲柄向外，如图2.3所示。离心力在垂直方向上的分力Fcy与惯性力Fj的方向总是一致的，因而加剧了发动机的上、下振动。而水平方向的分力Fcx则使发动机产生水平方向的振动。此外，离心力使连杆大头的轴承和轴颈受到又一附加载荷，增加了它们的变形和磨损。4、摩擦力 任何一对互相压紧并作相对运动的零件表面之间都存在摩擦力。在曲柄连杆机构中，活塞、活塞环、气缸壁之间；曲轴、连杆轴承与轴颈之间都存在摩擦力，它是造成零件配合表面磨损的根源。 上述各种力作用在曲柄连杆机构和机体的各有关零件上，使它们受到压缩、拉伸、弯曲和扭转等不同形式的载荷。为保证发动机工作可靠，减少磨损，在结构上应采取相应措施。,第2章 曲柄连杆机构,2.1概述2.1.2曲柄连杆机构受力分析,第2章 曲柄连杆机构,1、气缸体与曲轴箱的构造 气缸体是发动机各个机构和系统的装配基体，并由它来保持发动机各运动件相互之间的准确位置关系。水冷式发动机通常将气缸体与上曲轴箱铸成一体，简称气缸体，如图2-4所示。 气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，称为气缸。下半部为支承曲轴的上曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。在上曲轴箱上制有主轴承座孔。为了这些轴承的润滑，在侧壁上钻有主油道，前后壁和中间隔板上钻有分油道。 气缸体的上、下平面用以安装气缸盖和下曲轴箱，是气缸修理的加工基准。,2.2机体组的构造与维修2.2.1气缸体与曲轴箱,第2章 曲柄连杆机构,下曲轴箱也称油底壳，如图2-5所示。主要用于贮存机油并密封曲轴箱，同时也可起到机油散热作用。油底壳一般采用薄钢板冲压而成，其形状取决于发动机总体结构和机油容量。为保证发动机纵向倾斜时机油泵仍能吸到机油，油底壳中部做得较深，并在最深处装有放油螺塞，有的放油螺塞是磁性的，能吸附机油中的金属屑，以减少发动机运动件的磨损。油底壳内还设有挡油板，防止汽车振动时油面波动过大。为防止漏油，一般都有密封垫，也有的采用密封胶密封。,2.2机体组的构造与维修2.2.1气缸体与曲轴箱,第2章 曲柄连杆机构,（1）气缸体的结构形式 气缸体有三种结构形式，即平分式、龙门式和隧道式，如图2-6所示。 平分式气缸体其发动机的曲轴轴线与气缸体下平面在同一平面上。其特点是便于机械加工，但刚度较差，曲轴前后端的密封性较差，多用于中小型发动机。 龙门式气缸体其发动机的曲轴轴线高于气缸体下平面。其特点是结构刚度和强度较好，密封简单可靠，维修方便，但工艺性较差，大中型发动机采用。 隧道式气缸体主轴承孔不分开，其特点是结构刚度最大，其质量也最大，主轴承的同轴度易保证，但拆装比较麻烦，多用于主轴承采用滚动轴承的组合式曲轴。,2.2机体组的构造与维修2.2.1气缸体与曲轴箱,第2章 曲柄连杆机构,2.2机体组的构造与维修2.2.1气缸体与曲轴箱,第2章 曲柄连杆机构,（2）气缸的排列方式 发动机气缸排列方式基本上有三种：直列式、V型和对置式，如图2-7所示。图2-7 气缸的排列方式 直列式发动机的各个气缸排成一列，所有气缸共用一根曲轴和一个缸盖，气缸一般垂直布置。直列式结构简单，易于制造，从而在一定程度上降低了成本，但长度和高度较大，故有些发动机为了降低高度，有时也把气缸布置成倾斜的。一般六缸以下发动机多采用直列式。 V型发动机将气缸排成二列，其气缸中心线的夹角1800，最常见的是600900。这种设计采用一根曲轴驱动两列气缸中的活塞运动，曲轴上每个连杆轴颈上连接两个连杆，发动机必须有两个缸盖。V型结构缩短了发动机的长度，降低了发动机的高度，改善了车辆外部空气动力学特性，且增加了气缸体的刚度，但发动机宽度增大，形状复杂，加工困难，一般多用于气缸数多的大功率发动机上。 一些制造厂也设计了一种特殊类型的V型结构，称作W型发动机。它看上去与V型结构很相像，但与V型结构相比，每一侧的活塞数增加了一倍。这种发动机结构非常紧凑，较小的尺寸却有较大的动力。W型结构用在负荷较重的车辆，这些车辆需要10缸或12缸的动力，但却要求尺寸较小。 对置式发动机两列气缸之间的夹角为1800，一根曲轴、两个缸盖，曲轴的每个轴颈上连接两个连杆。这种发动机高度最小，用在发动机垂直空间很小的车辆上。,2.2机体组的构造与维修2.2.1气缸体与曲轴箱,第2章 曲柄连杆机构,2.2机体组的构造与维修2.2.1气缸体与曲轴箱,第2章 曲柄连杆机构,（3）气缸与气缸套 气缸套有两种结构，即干式和湿式，如图2-8所示。 干式气缸套不直接与冷却水接触，干式缸套是被压入缸体孔中的，由于缸套自上而下都支撑在缸体上，所以可以加工得很薄，壁厚一般为13mm。 湿式气缸套与冷却水直接接触，也是被压入缸体的。冷却水接触到缸套的中部，由于它只在上部和下部有支撑，所以必须比干式缸套厚一点，一般壁厚为59mm。为了保证径向定位，气缸套外表面有两个凸出的圆环带，即上支承定位带和下支承密封带，轴向定位利用上端凸缘实现。湿式缸套的顶部和底部必须采用密封件，以防止水从冷却系统中渗出。湿式缸套铸造方便，容易拆卸更换，冷却效果好，但气缸体刚度差，易出现漏气漏水。 大多数湿式缸套压入缸体后，其顶面高出气缸体上平面0.050.15mm。这样当紧固气缸盖螺栓时，可将气缸盖衬垫压得更紧，以保证气缸更好地密封和气缸套更好地定位。 水冷式气缸周围和气缸盖中均有用以充水的空腔，称为水套。气缸体和气缸盖上的水套是相互连通的，利用水套中的冷却水流过高温零件的周围而将热量带走。,2.2机体组的构造与维修2.2.1气缸体与曲轴箱,第2章 曲柄连杆机构,2.2机体组的构造与维修2.2.1气缸体与曲轴箱,第2章 曲柄连杆机构,2、气缸体的维修（1）气缸体变形的检修1）气缸体变形的检验 气缸体的翘曲变形可用平板作接触检验，也可用刀形样板尺（或直尺）和厚薄规（塞尺）检测。用刀形样板尺和厚薄规检测气缸体平面翘曲的方法如图2-9所示。将等于或大于被测平面全长的刀形样板尺放到气缸体平面上，沿气缸体平面的纵向、横向和对角线方向多处用厚薄规进行测量，求得其平面度误差。2）气缸体变形的修理气缸体变形后，可根据变形程度采取不同的修理方法。平面度误差在整个平面上不大于0.05mm或仅有局部不平时，可用刮刀刮平；平面度误差较大时可采用平面磨床进行磨削加工修复，但加工量不能过大，约0.240.50mm，否则会影响压缩比。,2.2机体组的构造与维修2.2.1气缸体与曲轴箱,第2章 曲柄连杆机构,（2）气缸体裂纹的检修1）气缸体裂纹的检验 气缸体外部明显的裂纹，可直接观察。而对于细微裂纹和内部裂纹，一般采用和气缸盖装合后进行水压试验，如图2-10所示。将气缸盖和气缸衬垫装在气缸体上，将水压机出水管接头与气缸前端水泵入水口处连接好，并封闭所有水道口，然后将水压入水套，要求在0.30.4MPa的压力下，保持约5min，应没有任何渗漏现象。如有水珠渗出，则表明该处有裂纹。2）气缸体裂纹的修理 在对气缸体裂纹进行修理时，凡涉及漏气、漏水、漏油等问题，一般予以更换。对未影响到燃烧室、水道、油道的裂纹，则根据裂纹的大小、部位、损伤程度等情况选择粘接、焊接等修理方法进行修补。,2.2机体组的构造与维修2.2.1气缸体与曲轴箱,第2章 曲柄连杆机构,（3）气缸磨损的检修1）气缸的磨损规律 气缸正常磨损的特征是不均匀磨损。气缸孔沿高度方向磨损成上大下小的倒锥形，最大磨损部位是活塞处于上止点时第一道活塞环对应的气缸壁位置，而该位置以上几乎无磨损形成明显的“缸肩”。气缸沿圆周方向的磨损形成不规则的椭圆形，其最大磨损部位一般是前后或左右方向。 造成上述不均匀磨损的原因是：活塞在上止点附近时各道环的背压最大，其中又以第一道环为最大，以下逐道减小；加之气缸上部温度高，润滑条件差，进气中的灰尘附着量多，废气中的酸性物质引起的腐蚀等，造成了气缸上部磨损较大。而圆周方向的最大磨损部位主要是侧向力、曲轴的轴向窜动等造成的。,2.2机体组的构造与维修2.2.1气缸体与曲轴箱,第2章 曲柄连杆机构,2）气缸磨损程度的衡量指标 气缸的磨损程度一般用圆度和圆柱度表示，也有以标准尺寸和气缸磨损后的最大尺寸之差值来衡量，如桑塔纳、捷达等轿车。 圆度误差是指同一截面上磨损的不均匀性，用同一横截面上不同方向测得的最大直径与最小直径差值之半作为圆度误差。 圆柱度误差是指沿气缸轴线的轴向截面上磨损的不均匀性，用被测气缸表面任意方向所测得的最大直径与最小直径差值之半作为圆柱度误差。,2.2机体组的构造与维修2.2.1气缸体与曲轴箱,第2章 曲柄连杆机构,3）气缸磨损的检验 在进行测量时，测量部位的选择很重要，气缸的测量位置如图2-11所示，在气缸体上部距气缸上平面10mm处，气缸中部和气缸下部距缸套下口10mm处的三个截面，按A、B两个方向分别测量气缸的直径。,2.2机体组的构造与维修2.2.1气缸体与曲轴箱,第2章 曲柄连杆机构,测量时，通常使用量缸表，其方法如下：气缸圆度的测量：A、根据气缸直径的尺寸，选择合适的接杆，装入量缸表的下端，并使伸缩杆有12mm的压缩量。B、将量缸表的测杆伸入到气缸中的相应部位，微微摆动表杆，使测杆与气缸中心线垂直，量缸表指示的最小读数即为正确的气缸直径。用量缸表在上部A向测量，旋转表盘使“0”刻度对准大表针，然后将测杆在此截面上旋转900，此时表针所指刻度与“0”位刻度之差的1/2即为该截面的圆度误差。气缸圆柱度的测量：用量缸表在上部A向测量并找出正确的直径位置，旋转表盘使“0”刻度对准大表针。然后依次测出其他五个数值，取六个数值中最大差值的1/2作为该气缸的圆柱度误差。气缸磨损尺寸的测量：一般发动机最大磨损尺寸在前后两缸的上部。测量时，用量缸表在上部A向测量并找出正确气缸直径位置，旋转表盘使“0”刻度对准大表针，并记住小表针所指位置。取出量缸表，将测杆放置于外径千分尺的两测头之间，旋转外径千分尺的活动测头，使量缸表的大指针指向“0”，且小指针指向原来的位置（在气缸中所指示的位置）。此时，外径千分尺的尺寸即为气缸的磨损尺寸。,2.2机体组的构造与维修2.2.1气缸体与曲轴箱,第2章 曲柄连杆机构,4）气缸的修理 当发动机中磨损量最大的气缸，其磨损程度衡量指标超过规定标准时，则应进行修理。如桑塔纳2000GSi轿车AJR发动机，规定其磨损最大的气缸直径与标准直径的最大偏差为0.08mm。气缸的修理通常采用机械加工的方法，即修理尺寸法和镶套修复法。 修理尺寸法是指在零件结构、强度和强化层允许的条件下，将配合副中主要件的磨损部位经过机械加工至规定尺寸，恢复其正确的几何形状和精度，然后更换相应的配合件，得到尺寸改变而配合性质不变的修理方法。 修复后的尺寸称为修理尺寸，对于孔件是扩大了的，对于轴件是缩小了的。 镶套修复法是对于经多次修理，直径超过最大修理尺寸，或气缸壁上有特殊损伤时，可对气缸套承孔进行加工，用过盈配合的方式镶上新的气缸套，使气缸恢复到原来的尺寸的修理方法。,2.2机体组的构造与维修2.2.1气缸体与曲轴箱,第2章 曲柄连杆机构,气缸的镗磨加工：A、确定气缸的修理尺寸 气缸的修理尺寸 = 气缸最大直径 + 镗磨余量 镗磨余量一般取0.100.20mm。 计算出的修理尺寸应与修理级别对照。如与修理级别不相符，应圆整到下一个修理级别。同一台发动机的各气缸应采用同一级修理尺寸。B、确定镗削量 镗削量 = 活塞裙部最大直径气缸最小直径+配合间隙磨缸余量 磨缸余量一般取0.010.05mm。C、镗缸D、气缸的珩磨,2.2机体组的构造与维修2.2.1气缸体与曲轴箱,第2章 曲柄连杆机构,镶装气缸套 干式气缸套的镶配工艺：A、选择气缸套。第一次镶套选用标准尺寸的气缸套；若气缸体上已镶有缸套，拆除旧套后，应选用大一级修理尺寸的气缸套。B、检修气缸套承孔。根据气缸套的外径尺寸，将气缸套承孔镗至所需尺寸，按要求留有过盈量。C、镶配。将气缸套外壁涂以机油，放正气缸套，用压床以2050kN的缓慢压入。为防止缸体变形，应采用隔缸压入法。压入后的缸套应与气缸体上平面平齐。压入缸套前后应对气缸体进行水压试验。 湿式气缸套镶配工艺：A、拆除旧气缸套，并清除气缸体承孔接合面上的沉积物。B、将镗磨好的气缸套，在装水封圈的部位涂以密封胶，装妥水封圈并压紧在气缸体承孔内。装后应进行水压试验。,2.2机体组的构造与维修2.2.1气缸体与曲轴箱,第2章 曲柄连杆机构,气缸盖的作用是封闭气缸上部，并与活塞顶部和气缸壁一起构成燃烧室。1、气缸盖的构造 气缸盖是发动机上最复杂的零件之一。气缸盖内部有与气缸体相通的冷却水套；有进、排气门座及气门导管孔和进、排气通道；有燃烧室、火花塞座孔或喷油器座孔；上置凸轮轴式发动机的气缸盖上还有用以安装凸轮轴的轴承座。如图2-12所示为桑塔纳2000GSi轿车AJR发动机气缸盖分解图。 气缸盖材料一般采用优质灰铸铁、合金铸铁或铝合金铸造。,2.2机体组的构造与维修2.2.2气缸盖,第2章 曲柄连杆机构,（1）气缸盖的结构形式 汽车发动机气缸盖的结构形式有两种：整体式和分开式。 整体式气缸盖是指多缸发动机的多个气缸共用一个缸盖。整体式缸盖结构紧凑，零件数少，可缩短气缸中心距和发动机总长度，制造成本低。当气缸数不超过6个，气缸直径小于105mm时，均采用整体式气缸盖。 分开式气缸盖是指一个、两个或三个气缸共用一个缸盖。这种结构刚度较高，变形小，易于实现对高温高压燃气的有效密封，同时易于实现发动机产品的系列化。但气缸盖零件数增多会使气缸中心距增大，一般用在缸径较大的发动机上。,2.2机体组的构造与维修2.2.2气缸盖,第2章 曲柄连杆机构,（2）燃烧室 汽油机的燃烧室是由活塞顶部及缸盖上相应的凹部空间组成。对燃烧室有如下基本要求：一是结构尽可能紧凑，冷却面积要小，以减少热量损失和缩短火焰行程；二是使混合气在压缩终了时具有一定的涡流运动，以提高混合气混合质量和燃烧速度，保证混合气得到及时和充分燃烧；三是表面要光滑，不易积炭。 汽油机常用燃烧室形状有以下三种，即楔形、盆形和半球形，如图2-13所示。,2.2机体组的构造与维修2.2.2气缸盖,第2章 曲柄连杆机构,（3）气道 现代汽车发动机采用顶置气门，进、排气道都布置在气缸盖上。如果每个气门都有一个气道是最理想的，但由于空间的问题，有时只能将气道合并。这些气道被称为叉形气道，如图2-14所示。,2.2机体组的构造与维修2.2.2气缸盖,第2章 曲柄连杆机构,（3）气道 现代汽车发动机采用顶置气门，进、排气道都布置在气缸盖上。如果每个气门都有一个气道是最理想的，但由于空间的问题，有时只能将气道合并。这些气道被称为叉形气道，如图2-14所示。,2.2机体组的构造与维修2.2.2气缸盖,第2章 曲柄连杆机构,（4）气缸盖罩 气缸盖罩密封配气机构等零部件，防止灰尘污染润滑油或灰尘进入加快气门传动机构的磨损。有的罩盖上有加机油口和曲轴箱通风管接口。 气缸盖罩用铝合金铸造或薄钢板冲压制成，与气缸盖结合面加上橡胶衬垫。,2.2机体组的构造与维修2.2.2气缸盖,第2章 曲柄连杆机构,2、气缸盖的维修（1）气缸盖变形的检修 气缸盖变形主要指与气缸体结合的下平面的平面度误差超限。1）气缸盖变形的检验 如图2-15所示，将气缸盖翻过来，把刀形样板尺放到气缸盖下表面，用厚薄规检查气缸盖的平面度。,2.2机体组的构造与维修2.2.2气缸盖,第2章 曲柄连杆机构,2）气缸盖变形的修理 气缸盖平面度超出限值，应予以修理或更换。如桑塔纳2000GSi轿车AJR发动机气缸盖的平面度最大不得超过0.1mm。其修理方法和气缸体平面度的修复方法相同。 经过修理后的气缸盖，其缸盖高度不得低于规定值，如桑塔纳2000GSi轿车AJR发动机气缸盖的高度不得低于133mm，如图2-16所示。同时还应检查燃烧室容积，燃烧室容积一般不得小于标定容积的95，同一缸盖各缸燃烧室容积差不大于平均容积的12，否则更换缸盖。 燃烧室容积的简易测量方法为：彻底清除燃烧室内的积炭和污垢，将修平的气缸盖放置在工作台上，用水平仪找好水平；将火花塞和进、排气门按规定装配好，并保证不泄漏；用量杯加入80的煤油和20的机油的混合油至燃烧室，记下量杯中液面变化的差值，总注入量即为燃烧室容积。如果活塞顶部有凹坑，还应测量凹坑的容积。若燃烧室容积减少，应采用铣削方法，去掉燃烧室内金属较厚的部分，调整合适为止。,2.2机体组的构造与维修2.2.2气缸盖,第2章 曲柄连杆机构,（2）气缸盖裂纹的检修 气缸盖的裂纹常出现在气门座及火花塞螺孔之间。 气缸盖出现裂纹一般应予以更换。（3）气缸盖的拆装 为保证高温高压燃气的密封，气缸盖用多个缸盖螺栓以一定力矩紧固到缸体上。气缸盖螺栓的拆装顺序一般采用对称法：装配时，由中间向两端逐个对称拧紧；拆卸时，则由两端向中间逐个对称拧松，如图2-17所示。几乎所有发动机都明确规定了气缸盖螺栓的拧紧力矩并要求分几次拧紧至规定值，如桑塔纳2000GSi轿车AJR发动机要求以40Nm的力矩拧紧气缸盖螺栓，然后再用板手拧紧1800。,2.2机体组的构造与维修2.2.2气缸盖,气缸垫用来保证气缸体与气缸盖结合面间的密封，防止漏气、漏水。1、气缸垫的构造目前应用较多的有以下几种气缸垫。（1）金属石棉气缸垫。石棉中间夹有金属丝或金属屑，且外覆铜皮或钢皮，在缸口、水孔和油道口周围采用卷边加固，以防被高温燃气烧坏。这种气缸垫有很好的弹性和耐热性，能重复使用，但强度较差。（2）金属骨架石棉垫。用编织的钢丝网或冲孔钢片为骨架，外覆石棉及橡胶粘结剂压成垫片，只在缸口、油道口及水孔处用金属包边。这种缸垫弹性更好，但易粘结，只能一次性使用。图2-18 桑塔纳2000GSi轿车AJR发动机气缸垫（3）金属片式气缸垫。这种气缸垫多用在强化发动机上，轿车和赛车上采用较多。它需要在密封的气缸孔、水孔、油道口周围冲压出一定高度的凸纹，利用凸纹的弹性变形实现密封。,第2章 曲柄连杆机构,2.2机体组的构造与维修2.2.3气缸垫,2、气缸垫的维修 气缸垫常见损伤是烧蚀。部位一般在水道孔、油道孔与气缸孔之间，导致油、水、气相互渗透，致使发动机不能正常工作。 气缸垫损坏后只能更换。3、气缸垫的安装 气缸垫安装时，应注意将卷边朝向易修整的接触面或硬平面。如气缸盖和气缸体同为铸铁时，卷边应朝向气缸盖（易修整）；当气缸盖为铝合金，气缸体为铸铁时，卷边应朝向气缸体（硬平面）。换用新的气缸垫时，有标记（“OPEN”、“TOP”顶部的意思）的一面朝向气缸盖，如图2-19所示。,第2章 曲柄连杆机构,2.2机体组的构造与维修2.2.3气缸垫,第2章 曲柄连杆机构,一般来说，发动机有三种安装位置。在绝大多数车上，发动机安装在车辆前部，乘客室前面。相对于车辆来说，前置发动机可以横向布置，也可以纵向布置。 发动机的第二种安装位置是安装在车辆中部，乘客室和后悬架之间。中置发动机通常是横向布置的。 发动机的第三种安装位置是安装在车辆后部，在这种情况下一般使用水平对置式发动机。对于这几种安装位置来说，每种安装位置既有优点又有缺点。 发动机通过气缸体和飞轮壳或变速器壳支承在车架上。一般支承方法有三点支承和四点支承两种，如图2-20所示。所谓三点支承即前端两点通过曲轴箱支承在车架上，后端一点通过变速器壳支承在车架上。四点支承则为前端两点通过曲轴箱支承在车架上，岳端两点通过飞轮壳支承在车架上。 为了消除汽车在行驶中车架的变形对发动机的影响，以及减少传给底盘和乘员的振动和噪声，发动机在车架上的支承采用弹性支承。,2.2机体组的构造与维修2.2.4发动机的安装和支撑,活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆组等机件组成。桑塔纳2000GSi轿车AJR发动机的活塞连杆组零件如图2-21所示。,第2章 曲柄连杆机构,2.3活塞连杆组的构造与维修,第2章 曲柄连杆机构,活塞的作用有两个：一是活塞顶部与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室；二是承受气体压力，并将此力通过活塞销传给连杆，推动曲轴旋转。1、活塞的构造（1）活塞的基本结构 活塞由顶部、头部、裙部三部分组成，如图2-22所示。,2.3活塞连杆组的构造与维修2.3.1活塞,第2章 曲柄连杆机构,活塞顶部是燃烧室的组成部分，其形状与燃烧室形式有关，一般有平顶、凸顶和凹顶三种，如图2-23所示。,2.3活塞连杆组的构造与维修2.3.1活塞,第2章 曲柄连杆机构,活塞头部是活塞环槽以上的部分，其作用是承受气体压力，并将力通过活塞销座、活塞销传给连杆；同时与活塞环一道实现气缸的密封；将活塞顶部吸收的热量通过活塞环传导到气缸壁。 活塞头部切有若干道用以安装活塞环的环槽。发动机活塞一般有23道气环槽和1道油环槽，随着发动机高速化，气环数有减少的趋势。气环槽一般具有同样的宽度，油环槽比气环槽宽度大，且槽底加工有回油孔，油环刮下的润滑油从回油孔回到油底壳。 活塞环槽的宽度和深度略大于活塞环的高度和厚度，以保证发动机工作时，活塞环可在环槽内运动，以除去环槽内的积炭和保证密封。这样，活塞环槽的磨损常常是影响发动机使用寿命的一个重要因素，特别是第一道环槽温度高，使材料硬度下降，磨损更为严重。为了保护环槽，有的发动机在环槽部位铸入用耐热材料制成的环槽护圈，以提高活塞使用寿命，如图2-25所示。,2.3活塞连杆组的构造与维修2.3.1活塞,第2章 曲柄连杆机构,活塞裙部是油环槽下端以下的部分，其作用是为活塞在气缸内作往复运动导向和承受侧压力。 活塞裙部要有一定的长度和足够的面积，以保证可靠的导向和减磨。裙部基本形状为一薄壁圆筒，圆筒完整的称为全裙式；许多高速发动机为了减轻活塞质量，在活塞不受侧向力的两侧，即沿销座孔轴线方向的裙部切去一部分，形成拖板式裙部，这种结构裙部弹性较好，可以减小活塞与气缸的装配间隙，如图2-26所示。 活塞裙部的销孔用于安装活塞销，为厚壁圆筒结构。销座孔内接近外端面处车有安放弹性锁环的锁环槽，锁环用来防止活塞销在工作中发生轴向窜动。,2.3活塞连杆组的构造与维修2.3.1活塞,第2章 曲柄连杆机构,（2）活塞的变形规律及应对措施 活塞工作时，由于机械负荷和热负荷的影响，会使活塞产生变形。在圆周方向，其裙部直径沿活塞销座轴线方向增大，使裙部变成长轴在活塞销座轴线方向上的椭圆。这是由于气体压力和侧压力的作用，同时活塞销座附近金属堆积，受热后膨胀量大，使得活塞径向产生了椭圆变形。在高度方向，由于温度分布和质量分布不均匀，则变形量上大下小。 为了保证活塞在工作时与气缸壁间保持比较均匀的间隙，以免在气缸内卡死或引起局部磨损，必须在结构上采取各种措施。,2.3活塞连杆组的构造与维修2.3.1活塞,第2章 曲柄连杆机构,1）冷态下将活塞制成其裙部断面为长轴垂直于活塞销方向的椭圆，轴线方向为上小下大的近似圆锥形。 2）活塞销座附近的裙部外表面制成凹陷0.51mm。图2-27 开槽活塞 3）在活塞裙部受侧压力小的一侧开“”形槽或“”形槽，如图2-27所示。其中横槽称绝热槽，可减少从活塞头部向裙部的传热，使裙部膨胀量减少；纵槽称膨胀槽，使裙部具有弹性，这样冷态下的间隙可减小，热态下又因切槽的补偿作用，使活塞不致卡死在气缸中。 4）采用双金属活塞。有些铝合金活塞在活塞销座孔处嵌入线膨胀系数小的“恒范钢片”或“筒形钢片”，其作用是牵制活塞裙部的膨胀量。桑塔纳2000GSi轿车AJR发动机活塞就嵌入了恒范钢片。采用上述措施后，活塞裙部与气缸壁之间的冷态装配间隙便可减小，使发动机不产生冷“敲缸”现象。,2.3活塞连杆组的构造与维修2.3.1活塞,第2章 曲柄连杆机构,2、活塞的维修 活塞的损伤主要是磨损。包括活塞环槽的磨损、活塞裙部的磨损、活塞销座孔的磨损。其次活塞刮伤、顶部烧蚀和脱顶属于非正常的损伤形式。（1）活塞的选配 当气缸的磨损超过规定值及活塞发生异常损坏时，必须对气缸进行修复，并且要根据气缸的修理尺寸选配活塞，以恢复恢复正常的配合间隙。选配活塞时要注意以下几点： 1）选用同一修理尺寸和同一分组尺寸的活塞。活塞裙部的尺寸是镗磨气缸的依据，即气缸的修理尺寸是哪一级，也要选用哪一级修理尺寸的活塞。由于活塞的分组，只有在选用同一分组活塞后，才能按选定活塞的裙部尺寸进行镗磨气缸。 2）同一发动机必须选用同一厂牌的活塞。活塞应成套选配，以保证其材料和性能的一致性。 3）在选配的成套活塞中，尺寸差和质量差应符合要求。成套活塞中，其尺寸差一般为0.02mm0.025mm，质量差一般为4g8g，销座孔的涂色标记应相同。,2.3活塞连杆组的构造与维修2.3.1活塞,第2章 曲柄连杆机构,（2）活塞的检测1）活塞裙部尺寸的检测 在活塞下部离裙部底边约15mm、与活塞销垂直方向处用千分尺测量活塞裙部直径。2）配缸间隙的检测 活塞与气缸壁之间的间隙称为配缸间隙，此间隙应符合标准。桑塔纳2000GSi轿车AJR发动机的配缸间隙为0.045mm。检测时可用量缸表测量气缸的直径，用外径千分尺测量活塞的直径，两者之差即为配缸间隙。也可如图2-29所示，将活塞（不装活塞环）放入气缸中，用塞尺测量其间隙值。,2.3活塞连杆组的构造与维修2.3.1活塞,第2章 曲柄连杆机构,1、活塞环的构造 活塞环有气环和油环两种，其结构如图2-30所示。 气环的作用是保证活塞与气缸壁间的密封，防止高温、高压的燃气漏入曲轴箱，同时将活塞顶部的热量传导到气缸壁，再由冷却液或空气带走。一般发动机每个活塞上装有23道气环。 气环为一带有切口的弹性片状圆环，在自由状态下，气环的外径略大于气缸的直径，当环装入气缸后，产生弹力使环压紧在气缸壁上，其切口具有一定的间隙。,2.3活塞连杆组的构造与维修2.3.2活塞环,第2章 曲柄连杆机构,油环用来刮除气缸壁上多余的润滑油，并在气缸壁上布上一层均匀的油膜。通常发动机上有12道油环。 油环有两种结构形式：整体式和组合式。 整体式油环其外圆面的中间切有一道凹槽，在凹槽底部加工出很多穿通的排油小孔或缝隙。 组合油环由上、下刮片和产生径向、轴向弹力的衬簧组成。这种环环片很薄，对气缸壁的比压大，刮油作用强；质量小；回油通道大。在高速发动机上得到广泛应用。 无论活塞上行或下行，油环都能将气缸壁上多余的机油刮下来经活塞上的回油孔流回油底壳。油环的刮油作用如图2-30所示。,2.3活塞连杆组的构造与维修2.3.2活塞环,第2章 曲柄连杆机构,（1）活塞环的间隙 发动机工作时，活塞、活塞环都会发生热膨胀，并且，活塞环随着活塞在气缸内作往复运动时，有径向胀缩变形现象。为防止环卡死在缸内或胀死在环槽中，安装时，活塞环应留有端隙、侧隙和背隙，如图2-32所示。 端隙1又称为开口间隙，是活塞环在冷态下装入气缸后，该环在上止点时环的两端头的间隙。一般为0.250.50mm之间。 侧隙2又称边隙，是指活塞环装入活塞后，其侧面与活塞环槽之间的间隙。第一环因工作温度高，间隙较大，一般为0.040.10mm，其它环一般为0.030.07mm。油环侧隙较气环小。 背隙3是活塞及活塞环装入气缸后，活塞环内圆柱面与活塞环槽底部间的间隙，一般为0.501.00mm。油环背隙较气环大，以增大存油间隙，利于减压泄油。,2.3活塞连杆组的构造与维修2.3.2活塞环,第2章 曲柄连杆机构,（2）气环的密封原理图 活塞环在自由状态下不是圆环形，其外形尺寸比气缸内径大，因此，它随活塞一起装入气缸后，便产生弹力F1而紧贴在气缸壁上，形成第一密封面，使燃气不能通过环与气缸接触面的间隙。活塞环在燃气压力作用下，压紧在环槽的下端面上，形成第二密封面，于是燃气绕流到环的背面，并发生膨胀，其压力降低。同时，燃掘压力对环背的作用力F2使环更紧地贴在气缸壁上，形成对第一密封面的第二次密封，如图2-33所示。 燃气从第一道气环的切口漏到第二道气环的上平面时压力已有所降低，又把这道气环压贴在第二环槽的下端面上，于是，燃气又绕流到这个环的背面，再发生膨胀，其压力又进一步降低。如此下去，从最后一道气环漏出来的燃气，其压力和流速已大大减小,因而漏气量也就很少了。 为减少气体泄漏，将活塞环装入气缸时，各道环的开口应相互错开。如有三道环，则各道环开口应沿圆周成1200夹角；如有四道环，则第一、二道互错1800，第二、三道互错900，第三、四道互错1800，形成迷宫式的路线，增大漏气阻力，减少漏气量。,2.3活塞连杆组的构造与维修2.3.2活塞环,第2章 曲柄连杆机构,（3）气环的泵油现象 由于侧隙和背隙的存在，当发动机工作时，活塞环便产生了泵油现象，如图2-34所示。活塞下行时，环靠在环槽上方，环从缸壁上刮下来的润滑油充入环槽下方；当活塞上行时，环又靠在环槽的下方，同时将机油挤压到环槽上方。如此反复，就将缸壁上的机油泵入燃烧室。 泵油现象会使燃烧室内形成积炭，同时增加机油消耗，并且可能在环槽中形成积炭，修理环卡死，失去密封作用，甚至折断活塞环。,2.3活塞连杆组的构造与维修2.3.2活塞环,第2章 曲柄连杆机构,（4）气环的种类 气环按其断面形状分有多种，如图2-35所示。,2.3活塞连杆组的构造与维修2.3.2活塞环,第2章 曲柄连杆机构,2、活塞环的维修 活塞环的损伤主要是磨损，随着磨损的加剧，活塞环的弹力逐渐减弱，端隙、侧隙、背隙增大。此外，活塞环还可能折断。（1）活塞环的选配 除有标准尺寸的活塞环以外，还有与各级修理尺寸气缸、活塞相对应的加大尺寸的活塞环。发动机修理时，应按照气缸的标准尺寸或修理尺寸，选用与气缸、活塞同级别的活塞环。 在大修时，优先使用活塞、活塞销及活塞环成套供应配件。,2.3活塞连杆组的构造与维修2.3.2活塞环,第2章 曲柄连杆机构,（2）活塞环的检验 为了保证活塞环与活塞环槽及气缸的良好配合，在选配活塞环时，还应对活塞环弹力、环的漏光度、端隙、侧隙、背隙等进行检测，当其中任何一项不符合要求时，均应重新选配活塞环。1）活塞环端隙的检验 将活塞环平正地放入气缸内，用活塞顶部把它推平，然后用塞尺测量开口处的间隙，如图2-37所示。,2.3活塞连杆组的构造与维修2.3.2活塞环,第2章 曲柄连杆机构,2）活塞环侧隙的检验 将活塞环放入环槽内，围绕环槽滚动一周，应能自由滚动，既不松动，又无阻滞现象。用厚薄规按图2-38所示的方法测量，其值符合要求。 如侧隙过小，可将活塞环放在有平板的砂布上研磨，不允许加工活塞；如侧隙过大，则应另选活塞环。3）活塞环背隙的检验 在实际测量中，活塞环背隙通常以槽深和环厚之差来表示。检验活塞环背隙的经验方法是：将活塞环置入环槽内，如活塞环低于环槽岸，能转动自如，且无松旷感觉，则间隙合适。,2.3活塞连杆组的构造与维修2.3.2活塞环,第2章 曲柄连杆机构,4）活塞环弹力的检验 活塞环的弹力是指活塞环端隙达到规定值时作用在活塞环上的径向力。活塞环的弹力是保证气缸密封的必要条件。弹力过弱，气缸密封性变差，燃润料消耗增加，燃烧室积炭严重，发动机动力性、经济性降低。弹力过大使环的磨损加剧。活塞环的弹力可用活塞环弹力检验仪检验，其值应符合规定的要求。,2.3活塞连杆组的构造与维修2.3.2活塞环,第2章 曲柄连杆机构,5）活塞环漏光度的检验 活塞环漏光度用于检查活塞环的外圆与缸壁贴合的良好程度。漏光度的检查方法如图2-39所示，将活塞环平正地放入气缸内，用活塞顶部把它推平，在气缸下部放置一发亮的灯泡，在活塞环上放一直径略小于气缸内径，能盖住活塞环内圆的盖板，然后从气缸上部观察漏光处及其对应的圆心角。 一般要求活塞环局部漏光每处不大于250；最大漏光缝隙不大于0.03mm；每环漏光处不超过2个，每环总漏光度不大于450；在活塞环开口处300范围内不允许有漏光现象。,2.3活塞连杆组的构造与维修2.3.2活塞环,活塞销的作用是连接活塞和连杆小头，将活塞承受的气体作用力传给连杆。1、活塞销的构造 为了减轻质量，活塞销一般做成空心圆柱，空心柱可以是、组合形或两段截锥形，如图2-40所示。,第2章 曲柄连杆机构,2.3活塞连杆组的构造与维修2.3.3活塞销,活塞销的连接方式有两种：全浮式和半浮式，如图2-41所示。 全浮式连接是指在发动机工作温度时，活塞销与销座、活塞销与连杆小头之间都是间隙配合，可以相互转动。这种连接方式增大了实际接触面积，减小了磨损且使磨损均匀，被广泛采用。为防止工作时，活塞销从孔中滑出，必须用卡环将其固定在销座孔内。 半浮式连接是指销与座孔或销与连杆小头两处，一处固定，一处浮动。其中大多数采用销与连杆小头固定的方式。可以将活塞销压配在连杆小头孔内，也可将活塞销中部与连杆小头用紧固螺栓连接。这种方式不需要卡环，也不需要连杆衬套。,第2章 曲柄连杆机构,2.3活塞连杆组的构造与维修2.3.3活塞销,第2章 曲柄连杆机构,2、活塞销的维修（1）活塞销的选配 发动机大修时，一般应更换活塞销。 活塞销的选配原则是：同一台发