第二章 曲柄連桿機(jī)的構(gòu)造及維修

1、 氣缸體與曲軸箱氣缸體與曲軸箱 1、基本結(jié)構(gòu)和功用 水冷式發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸體和曲軸箱常鑄成一體， 稱為缸體。 氣缸體上半部有若干個(gè)為活塞在其中運(yùn)動(dòng)導(dǎo) 向的圓柱形空腔，稱為氣缸。 下半部為支承曲軸的曲軸箱，其內(nèi)腔為曲軸 運(yùn)動(dòng)空間。 氣缸的三種排列形式 直列式 V型 對(duì)置式 氣缸套1、干式缸套 不直接與冷卻水接觸 是在氣缸體上壓人特殊耐磨性好的合金鑄鐵的 缸套或合金鋼缸套 壁厚 一般為13 mm2、濕式氣缸套 與冷卻水直接接觸 壁厚 一般為59 mm 定位 徑向定位氣缸套的外表面凸出的圓環(huán)帶 軸向定位是利用上端的凸緣 密封 氣缸套凸緣下面的紫銅墊片 干式缸套濕式氣缸套 氣缸蓋氣缸蓋 功用：封閉氣缸上部

2、 與活塞頂部和氣 缸壁共同形成燃燒室。組成：上有冷卻水套進(jìn)、排氣門座、氣門導(dǎo)管孔、進(jìn)、排氣通道，燃燒室、火花塞座孔、噴油器座孔、安裝凸輪軸的軸承座。 燃燒室組成 由活塞頂部及缸蓋上相應(yīng)的凹部空間?；疽螅?1、結(jié)構(gòu)盡可能緊湊，充氣效率要高，以減小熱量 損失及縮短火焰行程； 2、使混合氣在壓縮終了時(shí)具有一定渦流運(yùn)動(dòng)，以 提高混合氣燃燒速度，保證混合氣得到及時(shí)和 充分燃燒； 3、表面要光滑，不易積炭。 燃燒室形狀(1)楔形燃燒室 結(jié) 構(gòu)： 簡(jiǎn)單、緊湊。 混合與燃燒：在壓縮終了時(shí)能形成擠氣渦流，因而燃 燒速度較快，經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性較好。 適 用： 解放CA6102型發(fā)動(dòng)機(jī)采用楔形燃燒室。(2)盆形燃

3、燒室 結(jié) 構(gòu)： 簡(jiǎn)單、緊湊。 適 用： 捷達(dá)EAll3型發(fā)動(dòng)機(jī)。(3)半球形燃燒室 結(jié) 構(gòu)： 更緊湊，但配氣機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜。 混合與燃燒： 散熱面積小，有利于促進(jìn)燃料的完全燃 燒和減少排氣中的有害氣體，對(duì)排氣凈化有利。 適 用： 富康轎車發(fā)動(dòng)機(jī)。 盆形燃燒室半球形燃燒室氣缸墊安置 氣缸蓋與氣缸體之間，又稱氣缸床。功用 填補(bǔ)氣缸體與缸蓋結(jié)合面上的微觀孔隙， 保證結(jié)合面處有良好的密封性 保證燃燒室的密封 防止氣缸漏氣、水套漏水。 油底殼油底殼 作用 貯存機(jī)油和封閉曲軸箱， 機(jī)油散熱 材料 采用薄鋼板沖壓而成 有的采用鋁合金鑄造而成，在底部還鑄有相 應(yīng)的散熱片，以利于散熱。 活塞活塞1、功用：與氣缸蓋

4、、氣缸壁共同組成燃燒室 承受氣體壓力 并將此力通過活塞銷傳給連桿，以推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)。 2、工作條件與性能要求： 高壓 足夠強(qiáng)度和硬度 高溫 良好耐熱性和導(dǎo)熱性 高速 慣性小 潤(rùn)滑困難 良好耐磨性 腐蝕性 良好耐蝕性活塞連桿組活塞連桿組 主要由 活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿組成 活塞的基本構(gòu)造 頂部 頭部 裙部 活塞頂部 燃燒室的組成部分，其形狀與選用的燃燒室 形式有關(guān)。平頂活塞 優(yōu)點(diǎn)是吸熱面積小，制造工藝簡(jiǎn)單， 汽油機(jī)活塞頂部較多采用。凹頂活塞 凹坑的大小還可以用來調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比。 汽油機(jī)為了改善混合氣形成和燃燒而采用。凸頂活塞 二沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)通常采用。 活塞裙部 指油環(huán)槽下端以下部分作用為

5、活塞在氣缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向和承受側(cè)壓力。 變形活塞沿軸線方向溫度分布和 質(zhì)量分布都不均勻。各個(gè)斷面的熱膨脹量是上大 下小。 措施活塞頭部直徑制成上小下 截錐形或階梯形?；钊共恐瞥缮闲∠麓蟮?截錐形。 開“n”形槽或“T”形。橫槽的作用 減少?gòu)念^部到裙部的傳熱，從而使裙部的熱膨 脹量減少。 橫槽還可兼作油孔?？v槽 使裙部具有彈性，使冷態(tài)下的裝配間隙得 以盡可能小，在熱態(tài)下又因切槽的補(bǔ)償 作用，活塞不致在氣缸中卡死。裝配 應(yīng)注意使縱槽位于作功行程中不承受側(cè)壓 力的裙部面上，即從發(fā)動(dòng)機(jī)前面向后看的右面。 銷孔的中心線一般位于活塞中心線的平面內(nèi)，但有些高速汽油機(jī)的銷孔中心線偏離活塞中心線平面，如教材

6、圖224所示。圖中銷孔軸線向在作功行程中受側(cè)向力的一面偏移了一段距離e(一般為12 mm)，這是為了防止活塞在越過上死點(diǎn)時(shí)發(fā)生“敲缸”現(xiàn)象，從而降低噪聲。但這種活塞偏置的結(jié)構(gòu)，卻使裙部?jī)啥说募饨秦?fù)荷增大，引起這些部位的磨損或變形增大，這就要求活塞與缸壁的間隙盡可能地減小。 氣環(huán) 又稱壓縮環(huán)作用 保證活塞與氣缸壁間的密封，防止氣缸中的高 溫、高壓燃?xì)獯罅柯┤饲S箱。 將活塞頂部的熱量傳導(dǎo)到氣缸壁。 一般發(fā)動(dòng)機(jī)上每個(gè)活塞裝有23道氣環(huán)。油環(huán) 刮油、 布油、 密封 活塞環(huán)活塞環(huán) 發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，活塞、活塞環(huán)等機(jī)件都會(huì)發(fā)生熱膨脹。而活塞環(huán)在氣缸、活塞環(huán)槽內(nèi)的運(yùn)動(dòng)相對(duì)較為復(fù)雜，既要與活塞一起在氣缸內(nèi)作上下

7、運(yùn)動(dòng)，徑向脹縮，還要在環(huán)槽內(nèi)作微量的圓周運(yùn)動(dòng)，保證氣缸的密封性，并防止環(huán)卡死在缸內(nèi)或脹死于環(huán)槽中。安裝時(shí)，活塞環(huán)應(yīng)留有端隙、側(cè)隙和背隙。 汽車構(gòu)造汽車構(gòu)造 精品課程精品課程氣環(huán)的密封原理 活塞環(huán)隨活塞一起裝入氣缸后，便產(chǎn)生彈力戶，而緊貼在氣缸壁上，形成密封面，使燃?xì)獠荒芡ㄟ^環(huán)與氣缸的接觸面之間的間隙。氣環(huán)的種類 氣環(huán)的泵油現(xiàn)象 矩形環(huán)斷面的氣環(huán)隨活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)把氣缸壁上的機(jī)油不斷送人氣缸中。這種現(xiàn)象稱為“氣環(huán)的泵油作用”。 氣環(huán)的泵油示意圖缸體缸體活塞活塞油環(huán) 分為普通油環(huán)和組合油環(huán)兩種，如圖232所示。 一般活塞上裝有12道油環(huán)。采用兩道油環(huán)時(shí)，下面一道多安置在活塞裙部的下端。無論活塞

8、下行還是上行，油環(huán)都能將氣缸壁上多余的機(jī)油刮下來經(jīng)活塞上的回油孔流回油底殼。 活塞銷活塞銷 功用： 連接活塞和連桿小頭，將活塞承受的氣 體作用力傳給連桿。 工作條件：高溫承受很大的周期性沖擊載荷， 潤(rùn)滑條件差 要求： 足夠的剛度和強(qiáng)度，表面耐磨，質(zhì) 量盡可能小。 材料： 一般用低合金滲碳鋼(15Cr或16MnCr5)， 高負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)則采用滲氮鋼。 加工： 先經(jīng)表面滲碳或滲氮處理以提高表面硬度 然后進(jìn)行精磨和拋光。 活塞銷結(jié)構(gòu) 通常做成空心圓柱體?；钊N分類：直通圓柱形孔和圓錐形孔的活塞銷質(zhì)量較小；中間或單側(cè)封閉的活塞銷，適用于二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，此種結(jié)構(gòu)可以避免掃氣損失；內(nèi)部有塑料芯的鋼套銷用于要求

9、不高的汽油機(jī)；成型銷用于增壓發(fā)動(dòng)機(jī)。 連桿連桿 功用 將活塞承受的力傳給曲軸，推動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)， 從而使活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 連桿大頭按剖分面的方向可分為平切口和斜切口兩種。平切口連桿的剖分面垂直于連桿軸線 V形發(fā)動(dòng)機(jī)由于左右兩缸的連桿裝在同一個(gè)曲柄銷上，故其結(jié)構(gòu)隨安裝布置而不同，V形發(fā)動(dòng)機(jī)的連桿布置有三種形式。 側(cè)隙：活塞環(huán)的側(cè)隙是指裝入活塞后，活塞環(huán)側(cè)面與活塞環(huán)槽之間的間隙。側(cè)隙過大將使活塞環(huán)的泵油作用加劇，使環(huán)岸疲勞破碎，加速環(huán)的斷裂和潤(rùn)滑油消耗增加；側(cè)隙過小會(huì)使活塞汽車構(gòu)造汽車構(gòu)造 精品課程精品課程 組成組成曲軸、飛輪、扭轉(zhuǎn)減振器、帶輪正時(shí)齒輪(或鏈條)曲軸飛輪組曲軸飛輪組

10、曲軸曲軸 功用 承受連桿傳來的力，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)榕ぞ?，然?通過飛輪輸出。驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)及其他 輔助裝置 組成： 由前端(自由端)、主軸頸、曲柄、平衡重、 連桿軸頸(曲柄銷)和后端(動(dòng)力輸出) 。 曲拐： 由一個(gè)連桿軸頸、和它左右主軸頸組成 曲拐數(shù)：取決于氣缸的數(shù)目和排列方式。 直列式發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的曲拐數(shù)等于氣缸數(shù)； V型發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的曲拐數(shù)等于氣缸數(shù)的一半。 2、曲軸材料 采用優(yōu)質(zhì)中碳鋼(如45號(hào)鋼)或中碳合金鋼(如 45Mn2、40Cr等)模鍛。 為了提高曲軸的耐磨性，其主軸頸和連桿軸頸 表面上均需高頻淬火或氮化。3、曲軸構(gòu)造 對(duì)于四缸、六缸、八缸和十二缸發(fā)動(dòng)機(jī)，如下圖 245所示，由于曲

11、拐是對(duì)稱布置的，往復(fù)慣性力 和離心力是平衡的，從整體上看能相互抵消。但曲 軸的局部確受到彎矩的作用。 曲軸軸向定位 為阻止車輛行駛時(shí)，離合器經(jīng)常結(jié)合與分離和帶錐齒輪驅(qū)動(dòng)時(shí)施加于曲軸上的軸向力以及在上、下坡行駛或突然加速、減速出現(xiàn)的軸向力作用而使曲軸有軸向竄動(dòng)的趨勢(shì)，曲軸必須有軸向定位，以保證曲柄連桿機(jī)構(gòu)的正常工作。但也應(yīng)允許曲軸受熱后能自由膨脹。曲軸作為轉(zhuǎn)動(dòng)件，必須與其固定件之間有一定的軸向間隙。曲軸軸向定位是通過止推裝置實(shí)現(xiàn)的，只能有一處設(shè)置軸向定位裝置。 曲軸徑向密封曲軸徑向密封環(huán)：安放在曲軸的自由端(前端)和飛端。 作用：防止內(nèi)燃機(jī)機(jī)體內(nèi)的機(jī)油外溢和水(汽) 與灰塵進(jìn)入機(jī)體內(nèi)。 多曲拐的布置： 常用的多缸發(fā)動(dòng)機(jī)曲拐布置和發(fā)火次序如下： 四沖程直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)火次序：發(fā)火間隔角應(yīng) 180。四個(gè)曲拐布置在同一平面內(nèi)。 發(fā)火次序有兩種可能的排列法 1243 1342 四沖程直列六缸發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)火次序 發(fā)火間隔角應(yīng)為7206=120。 曲拐布置 六個(gè)曲拐分別布置在三個(gè)平面內(nèi)，各平面夾角為120。 曲拐的具體布置有兩種方案，第一種發(fā)火次序是：15362-4，另一種發(fā)火次序是：142635。 V型八缸機(jī)有四個(gè)曲拐，其四個(gè)曲拐布置在同一平面內(nèi)，也可以布置在兩互相錯(cuò)開90的平面內(nèi)，這樣可使