汽車發(fā)動機曲柄連桿機構(gòu)教案

曲柄連桿機構(gòu)構(gòu)造任務(wù)一機體組學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握曲軸連桿機構(gòu)作用與結(jié)構(gòu)掌握機體組的結(jié)構(gòu)。掌握機體組組成部分的作用1.曲柄連桿機構(gòu)功用：曲柄連桿機構(gòu)是內(nèi)燃機實現(xiàn)工作循環(huán)，完成能量轉(zhuǎn)換的傳動機構(gòu)，用來傳遞力和改變運動方式。工作中，曲柄連桿機構(gòu)在作功行程中把活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動，對外輸出動力，而在其他三個行程中，即進(jìn)氣、壓縮、排氣行程中又把曲軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變成活塞的往復(fù)直線運動。總的來說曲柄連桿機構(gòu)主要是發(fā)動機借以產(chǎn)生并傳遞動力的機構(gòu)。通過它把燃料燃燒后發(fā)出的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。工作條件，發(fā)動機工作時，曲柄連桿機構(gòu)直接與高溫高壓氣體接觸，曲軸的旋轉(zhuǎn)速度又很高，活塞往復(fù)運動的速度相當(dāng)大，同時與可燃混合氣和燃燒廢氣接觸，曲柄連桿機構(gòu)還受到化學(xué)腐蝕作用，并且潤滑困難?？梢姡B桿機構(gòu)的工作條件相當(dāng)惡劣，它要承受高溫、高壓、高速和化學(xué)腐蝕。2.曲柄連桿機構(gòu)組成曲柄連桿機構(gòu)的主要零件可以分為三部分，機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組等組成。曲柄連桿機構(gòu)3.機體組機體組是構(gòu)成發(fā)動機的重要組成部分，是發(fā)動機各機構(gòu)和各系統(tǒng)的安裝基礎(chǔ)，其內(nèi)、外安裝著發(fā)動機的所有主要零件和附件，承受各種載荷。因此，機體必須要有足夠的強度和剛度。機體組主要由氣缸體、曲軸箱、氣缸蓋和氣缸墊、油底殼等零件組成。機體組1）氣缸體水冷發(fā)動機的氣缸體和上曲軸箱常鑄成一體，稱為氣缸體或曲軸箱。按照氣缸體的制造材料，可將氣缸體分為鑄鐵氣缸體和鋁合金氣缸體。鋁合金氣缸體具有散熱好、質(zhì)量輕等優(yōu)點被現(xiàn)代轎車發(fā)動機廣泛采用。氣缸體上部的圓柱形空腔為氣缸，氣缸是活塞在起內(nèi)部作往復(fù)運動的圓通狀零件。氣缸體下半部為支承曲軸的曲軸箱，其內(nèi)腔為曲軸運動的空間。在氣缸體內(nèi)部鑄有許多加強筋，冷卻水套和潤滑油道等。氣缸體應(yīng)具有良好的剛性（不易變形和彎曲），即足夠的強度和剛度，噪聲、震動小，良好的冷卻性能，輸出功率髙時熱傳導(dǎo)性好。良好的耐磨性能，即使活塞在高速運動的狀態(tài)下也不會產(chǎn)生磨損。氣缸體氣缸體應(yīng)具有足夠的強度和剛度，根據(jù)氣缸體與油底殼安裝平面的位置不同，通常把氣缸體分為以下三種形式。氣缸體三種形式（1）一般式氣缸體其特點是油底殼安裝平面和曲軸旋轉(zhuǎn)中心在同一高度。這種氣缸體的優(yōu)點是機體高度小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，便于加工，曲軸拆裝方便，但其缺點是剛度和強度較差。多用于中小型發(fā)動機，如夏利、富康等轎車發(fā)動機。（2）龍門式氣缸體其特點是油底殼安裝平面低于曲軸的旋轉(zhuǎn)中心。它的優(yōu)點是強度和剛度都好，能承受較大的機械負(fù)荷；但其缺點是工藝性較差，結(jié)構(gòu)笨重，加工較困難。上海桑塔納、一汽奧迪100、捷達(dá)等轎車發(fā)動機即為此類型。（3）隧道式氣缸體這種形式的氣缸體曲軸的主軸承孔為整體式，采用滾動軸承，主軸承孔較大，曲軸從氣缸體后部裝入。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊、剛度和強度好，但其缺點是加工精度要求高，工藝性較差，曲軸拆裝不方便。多用于主軸承采用滾動軸承的負(fù)荷較大的柴油機。2）氣缸（1）氣缸散熱方式氣缸體內(nèi)引導(dǎo)活塞作往復(fù)運動的圓柱形空腔稱為氣缸。也可以用氣缸的數(shù)目命名發(fā)動機。如四缸發(fā)動機就有四個氣缸。氣缸工作表面除承受燃?xì)獾母邷馗邏和猓钊€在其中作高速往復(fù)運動。故氣缸必須耐高溫、耐高壓、耐磨損和耐化學(xué)腐蝕。通常從氣缸的材料、加工精度和結(jié)構(gòu)型式等方面予以保證。為了能夠使氣缸內(nèi)表面在高溫下正常工作，必須對氣缸和氣缸蓋進(jìn)行適當(dāng)?shù)乩鋮s。冷卻方法有兩種，一種是水冷，另一種是風(fēng)冷。水冷發(fā)動機的氣缸周圍和氣缸蓋中都加工有冷卻水套，并且氣缸體和氣缸蓋冷卻水套相通，冷卻水在水套內(nèi)不斷循環(huán)，帶走部分熱量，對氣缸和氣缸蓋起冷卻作用?，F(xiàn)代汽車上基本都采用水冷多缸發(fā)動機。風(fēng)冷發(fā)動機廣泛應(yīng)用于摩托車上。ab（2）氣缸的排列形式對于多缸發(fā)動機，氣缸的排列形式?jīng)Q定了發(fā)動機外型尺寸和結(jié)構(gòu)特點，對發(fā)動機機體的剛度和強度也有影響，并關(guān)系到汽車的總體布置。按照氣缸的排列方式不同，氣缸體還可以分成單列式、V型和對置式等。氣缸的排列形式①直列式發(fā)動機的各個氣缸排成一列，一般是垂直布置的。單列式氣缸體結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，但發(fā)動機長度和高度較大。一般六缸以下發(fā)動機多采用單列式。例如捷達(dá)轎車、富康轎車、紅旗轎車所使用的發(fā)動機均采用這種直列式氣缸體。有的車型為了降低發(fā)動機的高度，把發(fā)動機傾斜一個角度。②V型氣缸排成兩列，左右兩列氣缸中心線的夾角＜180°，稱為V型發(fā)動機，V型發(fā)動機與直列發(fā)動機相比，縮短了機體長度和高度，增加了氣缸體的剛度，減輕了發(fā)動機的重量，但加大了發(fā)動機的寬度，且形狀較復(fù)雜，加工困難，一般用于8缸以上的發(fā)動機，6缸發(fā)動機也有采用這種形式的氣缸體。③對置式氣缸排成兩列，左右兩列氣缸在同一水平面上，即左右兩列氣缸中心線的夾角＝180°，稱為對置式。它的特點是高度小，總體布置方便，有利于風(fēng)冷。這種氣缸應(yīng)用較少。（3）氣缸套氣缸直接鏜在氣缸體上叫做整體式氣缸，整體式氣缸強度和剛度都好，能承受較大的載荷，這種氣缸對材料要求高，成本高。氣缸內(nèi)側(cè)是經(jīng)過耐磨處理的與活塞直接接觸的特別堅硬、耐磨的摩擦面，將這部分單獨制作而成的零件叫氣缸套，然后再裝到氣缸體內(nèi)。這樣，氣缸套采用耐磨的優(yōu)質(zhì)材料制成，氣缸體可用價格較低的一般材料制造，從而降低了制造成本。同時，氣缸套可以從氣缸體中取出，因而便于修理和更換，并可大大延長氣缸體的使用壽命。氣缸套有干式氣缸套和濕式氣缸套、干式鑄鐵氣缸套(如圖2-7所示)。氣缸套3）曲軸箱氣缸體下部用來安裝曲軸的部位稱為曲軸箱，曲軸箱分上曲軸箱和下曲軸箱。上曲軸箱與氣缸體鑄成一體，下曲軸箱用來貯存潤滑油，并封閉上曲軸箱，故又稱為油底殼。油底殼受力很小，一般采用薄鋼板沖壓而成，其形狀取決于發(fā)動機的總體布置和機油的容量。油底殼內(nèi)裝有穩(wěn)油擋板，以防止汽車顛動時油面波動過大。油底殼底部還裝有放油螺塞，通常放油螺塞上裝有永久磁鐵，以吸附潤滑油中的金屬屑，減少發(fā)動機的磨損，有些車型還裝有油位傳感器。在上下曲軸箱接合面之間裝有襯墊，防止?jié)櫥托孤?。油底?）氣缸蓋（1）氣缸蓋一般采用灰鑄鐵或鋁合金鑄成，鋁合金的導(dǎo)熱性好，有利于提高壓縮比，所以近年來鋁合金氣缸蓋被采用得越來越多。如伊蘭特、桑塔納等轎車發(fā)動機均采用鋁合金的氣缸蓋，以適應(yīng)高速高負(fù)荷強化汽油機散熱及提高壓縮比的需要。氣缸蓋的下平面用于密封氣缸和構(gòu)成燃燒室，氣缸蓋的上部空間用于安裝凸輪軸。為防止凸輪濺起機油，在凸輪軸上面設(shè)有機油反射罩。整個氣缸蓋上面裝有氣缸蓋罩。安裝在氣缸頂部的是有氣門、凸輪軸等構(gòu)件的安裝座和以及進(jìn)排氣管和火花塞的安裝孔構(gòu)成的叫氣缸蓋。氣缸蓋用來封閉汽缸的上部，并與活塞頂、汽缸壁共同構(gòu)成燃燒室。它經(jīng)常與高溫高壓燃?xì)庀嘟佑|，因此承受很大的熱負(fù)荷和機械負(fù)荷。水冷發(fā)動機的氣缸蓋內(nèi)部制有冷卻水套，缸蓋下端面的冷卻水孔與缸體的冷卻水孔相通。利用循環(huán)水來冷卻燃燒室等高溫部分。缸蓋上還裝有進(jìn)、排氣門座，氣門導(dǎo)管孔，用于安裝進(jìn)、排氣門，還有進(jìn)氣通道和排氣通道等。汽油機的氣缸蓋上加工有安裝火花塞的孔，而柴油機的氣缸蓋上加工有安裝噴油器的孔。頂置凸輪軸式發(fā)動機的氣缸蓋上還加工有凸輪軸軸承孔，用以安裝凸輪軸氣缸蓋（2）燃燒室氣缸蓋是燃燒室的組成部分，燃燒室的形狀對發(fā)動機的工作影響很大，由于汽油機和柴油機的燃燒方式不同，其氣缸蓋上組成燃燒室的部分差別較大。汽油機的燃燒室主要在氣缸蓋上，而柴油機的燃燒室主要在活塞頂部的凹坑。燃燒室常見的三種形式。①半球形燃燒室半球形燃燒室結(jié)構(gòu)緊湊，火花塞布置在燃燒室中央，火焰行程短，故燃燒速率高，散熱少，熱效率高。這種燃燒室結(jié)構(gòu)上也允許氣門雙行排列，進(jìn)氣口直徑較大，故充氣效率較高，雖然使配氣機構(gòu)變得較復(fù)雜，但有利于排氣凈化，在轎車發(fā)動機上被廣泛地應(yīng)用。②楔形燃燒室楔形燃燒室結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，散熱面積小，熱損失也小，能保證混合氣在壓縮行程中形成良好的渦流運動，有利于提高混合氣的混合質(zhì)量，進(jìn)氣阻力小，提高了充氣效率。氣門排成一列，使配氣機構(gòu)簡單，但火花塞置于楔形燃燒室高處，火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x長些，切諾基轎車發(fā)動機采用這種形式的燃燒室。③盆形燃燒室盆形燃燒室，氣缸蓋工藝性好，制造成本低，但因氣門直徑易受限制，進(jìn)、排氣效果要比半球形燃燒室差。捷達(dá)轎車發(fā)動機、奧迪轎車發(fā)動機采用盆形燃燒室。燃燒室的三種形式（3）燃燒室的性能和應(yīng)用與分類。①直接噴射開式（淺坑形，像一個字母"W"）燃燒室。燃燒室結(jié)構(gòu)形狀簡單，結(jié)構(gòu)緊湊。一般不組織氣渦流，因此散熱和流動損失小，啟動容易，經(jīng)濟(jì)性好，熱負(fù)荷低。燃燒室的分類混合氣形成主要靠噴散霧化及燃油分布，因此工作粗暴，易冒黑煙。該燃燒室適用在低速大型增壓柴油機上應(yīng)用，采用多孔式噴油嘴。②直接噴射半開式W型燃燒室燃燒室結(jié)構(gòu)緊湊，進(jìn)氣渦流中等，散熱損失小，啟動方便，經(jīng)濟(jì)性好，對提高轉(zhuǎn)速的適應(yīng)性有利，仍存在工作粗暴的缺點。W燃燒室可適應(yīng)在較高轉(zhuǎn)速的中等功率柴油機上應(yīng)用，采用多孔噴油嘴。③直接噴射半開式球形油膜燃燒室燃燒室以油膜蒸發(fā)為主，進(jìn)氣渦流較強，工作較柔和，冒煙改善，經(jīng)濟(jì)性和動力性指標(biāo)較高，但低速性能差，適應(yīng)范圍與W燃燒室相似，采用單孔或雙孔噴油嘴。燃燒室④直接噴射復(fù)合式燃燒室燃燒室使壁面油膜蒸發(fā)和空間霧化混合二者很好結(jié)合。轉(zhuǎn)速較高時，渦流較強以油膜為主，與球型燃燒室相似。低速時渦流弱，燃料以空間分布為主，改善了冷啟動性能，但高速性能較差，對增壓適應(yīng)性差，復(fù)合式燃燒室采用軸針式噴油嘴，噴孔不易堵塞。⑤分開型渦流式燃燒室燃燒室分兩部分，占一半以上容積的渦流在氣缸蓋內(nèi)，其余的主燃燒室在活塞頂內(nèi)，混合氣形成和燃燒主要利用有組織的壓縮渦流。如圖2-12所示渦流室工作柔和，高速適應(yīng)性好，但因散熱損失大，經(jīng)濟(jì)性較差，啟動也較困難，渦流室適用于小缸徑高速柴油機上，采用軸針式噴油嘴。⑥分開型預(yù)燃式燃燒室燃燒室也分兩部分，占不到一半容積的預(yù)燃室在氣缸蓋內(nèi)，其余的主燃燒室在活塞頂內(nèi)，預(yù)燃室工作柔和，排氣污染小，但經(jīng)濟(jì)性差，啟動困難。5）氣缸墊（1）氣缸墊裝在氣缸蓋和汽缸體之間，其功用是保證氣缸蓋與汽缸體接觸面的密封，防止漏氣，漏水和漏油。氣缸墊的材料要有一定的彈性，能補償結(jié)合面的不平度，以確保密封，同時要有好的耐熱性和耐壓性，在高溫高壓下不燒損、不變形。氣缸墊隨著內(nèi)燃機的不斷強化,熱負(fù)荷和機械負(fù)荷均不斷增加,氣缸墊的密封性愈來愈重要.對結(jié)構(gòu)和材料的要求是:在高溫高壓和高腐蝕的燃?xì)庾饔脳l件下具有足夠的強度,耐熱;不少損或變質(zhì),耐腐蝕;具有一定的彈性,能補償結(jié)合面的不平度,以保證密封;使用壽命長.目前應(yīng)用較多的有以下幾種氣缸墊:一種是金屬石棉氣缸墊.這種石棉中間夾有金屬絲或金屬屑,且外覆銅皮或鋼皮.這種鋼墊厚度為1.2~2mm有很好的彈性和耐熱性,能反復(fù)使用,但強度較差,厚度和質(zhì)量也不均勻.另一種是采用實心金屬片制成.這種墊多用在強化發(fā)動機上,在轎車和賽車上多采用這種.這種襯墊在需要密封的氣缸孔和水孔還有油孔周圍沖壓出一定高度的凸紋,利用凸紋的彈性變形來實現(xiàn)密封.（2）安裝氣缸墊時，首先要檢查氣缸墊的質(zhì)量和完好程度，注意氣缸墊的方向，所有氣缸墊上的孔要和氣缸體上的孔對齊。其次要嚴(yán)格按照說明書上的要求上好氣缸蓋螺栓。擰緊氣缸蓋螺栓時，必須由中央對稱地向四周擴展的順序分2～3次進(jìn)行，最后一次擰緊到規(guī)定的力矩。氣缸墊密封的檢查：起動發(fā)動機后，加大節(jié)氣門開度，將一橡膠軟管，一端靠近耳朵孔，另一端沿可能密封不良的缸蓋與缸體連接處查找。如缸墊密封不良，可在泄漏處細(xì)微的聽到泄氣聲。打開散熱器蓋，發(fā)動機保持怠速運轉(zhuǎn)，觀察散熱器冷卻液加注口，迅速將加速踏板加下，突然加速時如有水泡不斷從冷卻液中涌出，說明氣缸墊密封不良。氣泡越多越嚴(yán)重。嚴(yán)重時怠速狀態(tài)下散熱器口就翻水花。氣缸墊漏氣會造成發(fā)動機溫度過高，功率下降，應(yīng)及時更換。任務(wù)二活塞連桿組學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握活塞連桿組結(jié)構(gòu)。掌握活塞連桿組作用。1.活塞連桿組活塞連桿組，將活塞的往復(fù)運動變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動，同時將作用于活塞上的力轉(zhuǎn)變?yōu)榍S對外輸出轉(zhuǎn)矩，以驅(qū)動汽車車輪轉(zhuǎn)動。它是發(fā)動機的傳動件，它把燃燒氣體的壓力傳給曲軸，使曲軸旋轉(zhuǎn)并輸出動力?；钊B桿組主要由活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿及連桿軸瓦等組成?；钊B桿組1）活塞活塞是作為一個整體通過鍛造或鑄造加工制成的?；钊敳渴侨紵业撞?，是承受燃燒所產(chǎn)生的壓力的部分?；钊h(huán)槽是活塞環(huán)的安裝部位，一般有三道槽(兩道用于安裝氣環(huán)，一道用于安裝油環(huán))，活塞銷孔是安裝活塞銷的位置?；钊?）功用：活塞的功用是高速運動、承受高熱高壓的影響，承受的氣體壓力通過活塞銷傳給連桿，驅(qū)使曲軸旋轉(zhuǎn)，活塞頂部還是燃燒室的組成部分。（2）工作條件：活塞在高溫、高壓、高速、潤滑不良的條件下工作?；钊苯优c高溫氣體接觸，瞬時溫度可達(dá)2200℃以上，因此，受熱嚴(yán)重，而散熱條件又很差，所以活塞工作時溫度很高，頂部高達(dá)300℃～400℃，且溫度分布很不均勻；活塞頂部承受氣體壓力很大，特別是作功行程壓力最大，汽油機高達(dá)3MPa～5MPa，柴油機高達(dá)6MPa～9MPa，這就使得活塞產(chǎn)生沖擊，并承受側(cè)壓力的作用；活塞在氣缸內(nèi)以很高的速度(8m/s～12m/s)往復(fù)運動，且速度在不斷地變化，這就產(chǎn)生了很大的慣性力，使活塞受到很大的附加載荷?；钊谶@種惡劣的條件下工作，會產(chǎn)生變形并加速磨損，還會產(chǎn)生附加載荷和熱應(yīng)力，同時受到燃?xì)獾幕瘜W(xué)腐蝕。（3）要求：①要有足夠的剛度和強度，傳力可靠；②導(dǎo)熱性能好，要耐高壓、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕；③質(zhì)量小，重量輕，盡可能地減小往復(fù)慣性力。鋁合金材料基本上滿足上面的要求，因此，活塞一般都采用高強度鋁合金。（4）構(gòu)造：活塞可分為三部分，活塞頂部、活塞頭部和活塞裙部。2）活塞頂部活塞頂部承受氣體壓力，它是燃燒室的組成部分，其形狀、位置、大小都和燃燒室的具體形式有關(guān)，都是為滿足可燃混合氣形成和燃燒的要求，其頂部形狀可分為四大類，平頂活塞、凸頂活塞、凹頂活塞和成型頂活塞?；钊敳啃螤钇巾敾钊敳渴且粋€平面，結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，受熱面積小，頂部應(yīng)力分部較為均勻，一般用在汽油機上，柴油機很少采用。凸頂活塞頂部凸起呈球頂形，其頂部強度高，起導(dǎo)向作用，有利于改善換氣過程，二行程汽油機常采用凸頂活塞。凹頂活塞頂部呈凹陷形，凹坑的形狀和位置必須有利于可燃混合氣的燃燒，有雙渦流凹坑、球形凹坑、U形凹坑等等。3）活塞頭部活塞頭部指第一道活塞環(huán)槽到活塞銷孔以上部分。它有數(shù)道環(huán)槽，用來安裝活塞環(huán)，起密封作用。又稱為防漏部。柴油機壓縮比高，一般有四道環(huán)槽，上部三道安裝氣環(huán)，下部安裝油環(huán)。汽油機一般有三打道環(huán)槽，其中有兩道氣環(huán)槽和一道油環(huán)槽，在油環(huán)槽底面上鉆有許多徑向小孔，使被油環(huán)從氣缸壁上刮下的機油經(jīng)過這些小孔流回油底殼。第一道環(huán)槽工作條件最惡劣，一般應(yīng)離頂部較遠(yuǎn)些?；钊敳课盏臒崃恐饕彩墙?jīng)過頭部通過活塞環(huán)傳給氣缸壁，再由冷卻水傳出去。總之，活塞頭部的作用除了用來安裝活塞環(huán)外，還有密封作用和傳熱作用，與活塞環(huán)一起密封氣缸，防止可燃混合氣漏到曲軸箱內(nèi)，同時還將70%～80%的熱量通過活塞環(huán)傳給氣缸壁。4）活塞裙部活塞裙部指從油環(huán)環(huán)槽下端面起至活塞最下端的部分，它包括裝活塞銷的銷座孔。活塞裙部對活塞在氣缸內(nèi)的往復(fù)運動起導(dǎo)向作用，并承受側(cè)壓力。裙部的長短取決于側(cè)壓力的大小和活塞直徑。所謂側(cè)壓力是指在壓縮行程和作功行程中，作用在活塞頂部的氣體壓力的水平分力使活塞壓向氣缸壁。壓縮行程和作功行程氣體的側(cè)壓力方向正好相反，由于燃燒壓力大大高于壓縮壓力，所以作功行程中的側(cè)壓力也大大高于壓縮行程中的側(cè)壓力?；钊共砍惺軅?cè)壓力的兩個側(cè)面稱為推力面，它們處于與活塞銷軸線相垂直的方向上?；钊ぷ鲿r的側(cè)向壓力5）活塞環(huán)為了確保活塞能夠平穩(wěn)順暢的上下運動，填補和密封這部分的間隙，在活塞上設(shè)置了活塞環(huán)，活塞環(huán)是用特殊金屬制成，稱為密封環(huán)（氣環(huán)）和油環(huán)兩種?；钊h(huán)是具有彈性的開口環(huán)。功用：氣環(huán)是保證氣缸與活塞間的密封性，防止漏氣，并且要把活塞頂部吸收的大部分熱量傳給氣缸壁，由冷卻水降溫。其中密封作用是主要的，因為密封是傳熱的前提。如果密封性不好，高溫燃?xì)鈱⒅苯訌臍飧妆砻媪魅肭S箱。這樣不但由于環(huán)面和氣缸壁面貼合不嚴(yán)而不能很好散熱，而且由于外圓表面吸收附加熱量而導(dǎo)致活塞和氣環(huán)燒壞；油環(huán)起布油和刮油的作用，下行時刮除氣缸壁上多余的機油，上行時在氣缸壁上鋪涂一層均勻的油膜。這樣既可以防止機油竄入氣缸燃燒掉，又可以減少活塞、活塞環(huán)與氣缸壁的摩擦阻力，此外油環(huán)還能起到密封的輔助作用?；钊h(huán)（1）活塞環(huán)工作條件：活塞環(huán)在高溫、高壓、高速和潤滑極其困難的條件下工作，尤其是第一道環(huán)。長期以來，活塞環(huán)一直是發(fā)動機上使用壽命最短的零件?；钊h(huán)工作時受到氣缸中高溫高壓燃?xì)獾淖饔?，溫度很?特別是第一道環(huán)溫度可高達(dá)300℃)，活塞環(huán)在氣缸內(nèi)隨活塞一起作高速運動，加上高溫下機油變稀，使環(huán)的潤滑條件惡劣，難以保證良好的潤滑，因而磨損嚴(yán)重。另外，由于氣缸壁的錐度和橢圓度，活塞環(huán)隨活塞往復(fù)運動時，沿徑向會產(chǎn)生運動，使環(huán)受到交變應(yīng)力而容易折斷。因此，要求活塞環(huán)彈性好，強度高、耐磨損。目前廣泛采用的活塞環(huán)材料是合金鑄鐵(在優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵中加入少量銅、鉻、鉬等合金元素)，第一道環(huán)鍍鉻，其余環(huán)一般鍍錫或磷化。（2）氣環(huán)氣環(huán)是密封活塞和氣缸間的間隙，防止氣體泄漏的密封環(huán)。氣環(huán)有切口，具有彈性，在自由狀態(tài)下外徑大于氣缸直徑。它與活塞一起裝入氣缸后，外表面緊貼在氣缸壁上，形成第一密封面，被封閉的氣體不能通過環(huán)周與氣缸之間，便進(jìn)入了環(huán)與環(huán)槽的空隙，一方面把環(huán)壓到環(huán)槽端面形成第二密封面，同時，作用在環(huán)背的氣體壓力又大大加強了第一密封面的密封作用，氣環(huán)密封效果一般與氣環(huán)數(shù)量有關(guān)，汽油機一般采用2道氣環(huán)，柴油機一般多采用3道氣環(huán)。氣環(huán)的斷面形狀很多，最常見的有矩形環(huán)、扭曲環(huán)、錐面環(huán)、梯形環(huán)和桶面環(huán)?；钊h(huán)的斷面形狀①矩形環(huán)斷面為矩形，其結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，易于生產(chǎn)，應(yīng)用最廣。但是矩形環(huán)隨活塞往復(fù)運動時，會把氣缸壁面上的機油不斷送入氣缸中。這種現(xiàn)象稱為"氣環(huán)的泵油作用"?；钊滦袝r，由于環(huán)與氣缸壁的摩擦阻力及環(huán)的慣性，環(huán)被壓靠在環(huán)槽的上端面上，氣缸壁面上的油被刮入下邊隙和內(nèi)邊隙；活塞上行時，環(huán)又被壓靠在環(huán)槽的下端面。結(jié)果第一道環(huán)背隙里的機油就進(jìn)入燃燒室，竄入燃燒室的機油，會在燃燒室內(nèi)形成積炭，造成機油的消耗量增加，另外上竄的機油也可能在環(huán)槽內(nèi)形成積炭，使環(huán)在環(huán)槽內(nèi)卡死而失去密封作用，劃傷氣缸壁，甚至使環(huán)折斷，可見泵油作用是很有害的，必須設(shè)法消除。為了消除或減少有害的泵油作用，除了在氣環(huán)的下面裝有油環(huán)外，廣泛采用了非矩形斷面的扭曲環(huán)。②扭曲環(huán)是在矩形環(huán)的內(nèi)圓上邊緣或外圓下邊緣切去一部分，使斷面呈不對稱形狀，在環(huán)的內(nèi)圓部分切槽或倒角的稱內(nèi)切環(huán)，在環(huán)的外圓部分切槽或倒角的稱外切環(huán)。裝入氣缸后，由于斷面不對稱，產(chǎn)生不平衡力的作用，使活塞環(huán)發(fā)生扭曲變形?；钊闲袝r，扭曲環(huán)在殘余油膜上浮，可以減小摩擦，減小磨損。活塞下行時，則有刮油效果，避免機油燒掉。同時，由于扭曲環(huán)在環(huán)槽中上、下跳動的行程縮短，可以減輕"泵油"的副作用。目前被廣泛地應(yīng)用于第2道活塞環(huán)槽上，安裝時必須注意斷面形狀和方向，內(nèi)切口朝上，外切口朝下，不能裝反。③錐面環(huán)斷面呈錐形，外圓工作面上加工一個很小的錐面(0.5°～1.5°)，減小了環(huán)與氣缸壁的接觸面，提高了表面接觸壓力，有利于磨合和密封。安裝時不能裝反，否則會引起機油上竄。④梯形環(huán)斷面呈梯形，工作時，梯形環(huán)在壓縮行程和作功行程隨著活塞受側(cè)壓力的方向不同而不斷地改變位置，這樣會把沉積在環(huán)槽中的積炭擠出去，避免了環(huán)被粘在環(huán)槽中而折斷，可以延長環(huán)的使用壽命。但是主要缺點是加工困難，精度要求高。⑤桶面環(huán)桶面環(huán)的外圓為凸圓弧形，是近年來興起的一種新型結(jié)構(gòu)。當(dāng)桶面環(huán)上下運動時，均能與氣缸壁形成楔形空間，使機油容易進(jìn)入摩擦面，減小磨損。由于它與氣缸呈圓弧接觸，故對氣缸表面的適應(yīng)性和對活塞偏擺的適應(yīng)性均較好，有利于密封，但凸圓弧表面加工較困難。3）油環(huán)油環(huán)有普通油環(huán)和組合油環(huán)兩種。①普通油環(huán)普通油環(huán)又叫整體式油環(huán)。環(huán)的外圓柱面中間加工有凹槽，槽中鉆有小孔或開切槽，當(dāng)活塞向下運動時，將缸壁上多余的機油刮下，通過小孔或切槽流回曲軸箱；當(dāng)活塞上行時，刮下的機油仍通過回油孔流回曲軸箱。有些普通環(huán)還在其外側(cè)上邊制有倒角，使環(huán)在隨活塞上行時形成油楔，可起均布潤滑油的作用，下行刮油能力強，減少了潤滑油的上竄。油環(huán)②組合式油環(huán)組合環(huán)由上下兩片側(cè)軌環(huán)與中間的擴脹器組成，側(cè)軌環(huán)用鍍鉻鋼片制成，擴脹器的周邊比氣缸內(nèi)圓周略大一些，可裝側(cè)軌環(huán)緊緊壓向氣缸壁。這種油環(huán)的接觸壓力高，對氣缸壁面適應(yīng)性好，而且回油通路大，重量小，刮油效果明顯。組合油環(huán)由三個刮油鋼片和兩個彈性襯環(huán)組成，它具有上述組合環(huán)的優(yōu)點。近年來汽車發(fā)動機上越來越多地采用了組合式油環(huán)。它的缺點主要是制造成本高。6）活塞銷活塞銷的功用是連接活塞和連桿小頭，并把活塞承受的氣體壓力傳給連桿。活塞銷在高溫下周期地承受很大的沖擊載荷，其本身又作擺轉(zhuǎn)運動，而且處于潤滑條件很差的情況下工作，因此，要求活塞銷具有足夠的強度和剛度，表面韌性好，耐磨性好，重量輕。所以活塞銷一般都做成空心圓柱體，采用低碳鋼和低碳合金鋼制成，外表面經(jīng)滲碳淬火處理以提高硬度，精加工后進(jìn)行磨光，有較高的尺寸精度和表面光潔度?；钊N活塞銷的內(nèi)孔有三種形狀：a.圓柱形；b.兩段截錐與一段圓柱組合；c.兩段截錐形。圓柱形孔結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，但從受力角度分析，中間部分應(yīng)力最大，兩端較小，所以這種結(jié)構(gòu)質(zhì)量較大，往復(fù)慣性力大。為了減小質(zhì)量，減小往復(fù)慣性力，活塞銷做成兩段截錐形孔，接近等強度梁，但孔的加工較復(fù)雜，組合形孔的結(jié)構(gòu)介于二者之間?；钊N與活塞銷座孔及連桿小頭襯套孔的連接配合有兩種方式?；钊倪B接方式"全浮式"安裝和"半浮式"安裝。"全浮式"安裝，當(dāng)發(fā)動機工作時，活塞銷、連桿小頭和活塞銷座都有相對運動，這樣，活塞銷能在連桿襯套和活塞銷座中自由擺動，使磨損均勻。為了防止全浮式活塞銷軸向竄動刮傷氣缸壁，在活塞銷兩端裝有檔圈，進(jìn)行軸向定位。由于活塞是鋁合金材質(zhì)，而活塞銷采用鋼材料，鋁比鋼熱膨脹量大。為了保證高溫工作時活塞銷與活塞銷座孔為過渡配合，裝配時先把鋁合金活塞加熱到一定程度，然后再把活塞銷裝入，這種安裝方式應(yīng)用較廣泛。"半浮式"安裝的特點是活塞中部與連桿小頭采用緊配合連接，活塞銷只能在兩端銷座內(nèi)作自由擺動，而和連桿小頭沒有相對運動?；钊N不會作軸向竄動，不需要鎖片，轎車上應(yīng)用較多。7）連桿（1）連桿的功用連接活塞與曲軸。連桿小頭通過活塞銷與活塞相連，連桿大頭與曲軸的連桿軸頸相連。并把活塞承受的氣體壓力傳給曲軸，使得活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)變成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。連桿工作時，承受活塞頂部氣體壓力和慣性力的作用，而這些力的大小和方向都是周期性變化的。因此，連桿受到的是壓縮、拉伸和彎曲等交變載荷，這就要求連桿強度高，剛度大，重量輕。連桿一般都采用中碳鋼或合金鋼經(jīng)模鍛或輥鍛而成，然后經(jīng)機加工和熱處理。連桿分為三個部分：即連桿小頭、連桿桿身和連桿大頭(包括連桿蓋)，其中連桿小頭與活塞銷相連。（2）全浮式活塞銷，由于工作時小頭孔與活塞銷之間有相對運動，所以常常在連桿小頭孔中壓入減磨的青銅襯套。為了潤滑活塞銷與襯套，在小頭和襯套上銑有油槽或鉆有油孔以收集發(fā)動機運轉(zhuǎn)時飛濺上來的潤滑油并用以潤滑。有的發(fā)動機連桿小頭采用壓力潤滑，在連桿桿身內(nèi)鉆有縱向的壓力油通道。采用半浮式活塞銷是與連桿小頭緊配合的，所以小頭孔內(nèi)不需要襯套，也不需要潤滑。連桿結(jié)構(gòu)（3）連桿桿身通常做成"H"字形斷面，抗彎強度好，重量輕，大圓弧過渡，且上小下大，采用壓力法潤滑的連桿，桿身中部都制有連通大、小頭的油道。連桿大頭與曲軸的連桿軸頸相連，大頭有整體式和分開式兩種。一般都采用分開式，分開式又分為平分和斜分兩種。①平分：切分面與連桿桿身軸線垂直，汽油機多采用這種連桿。一般汽油機連桿大頭的橫向尺寸都小于氣缸直徑，可以方便地通過氣缸進(jìn)行拆裝，故常采用平切口連桿。平分式②斜分：切分面與連桿桿身軸線成30°～60°夾角，柴油機多采用這種連桿。因為，柴油機壓縮比大，受力較大，曲軸的連桿軸頸較粗，相應(yīng)的連桿大頭尺寸往往超過了氣缸直徑，為了使連桿大頭能通過氣缸，便于拆裝，一般都采用斜切口，最常見的是45°夾角。（4）連桿大頭分開可取下的部分叫連桿蓋，連桿與連桿蓋配對加工，加工后，在它們同一側(cè)打上配對記號，安裝時不得互相調(diào)換或變更方向；為此，在結(jié)構(gòu)上采取了定位措施。平切口連桿蓋與連桿的定位多采用連桿螺栓定位，利用連桿螺栓中部精加工的圓柱凸臺或光圓柱部分與經(jīng)過精加工的螺栓孔來保證。連桿蓋和連桿大頭用連桿螺栓連在一起，連桿螺栓在工作中承受很大的沖擊力，若折斷或松脫，將造成嚴(yán)重事故。為此，連桿螺栓都采用優(yōu)質(zhì)合金鋼，并精加工和熱處理特制而成。安裝連桿蓋擰緊連桿螺栓螺母時，要用扭力板手分2～3次交替均勻地擰緊到規(guī)定的扭矩，擰緊后還應(yīng)可靠的鎖緊。連桿螺栓損壞后絕不能用其它螺栓來代替。連桿軸承為了減小摩擦阻力和曲軸連桿軸頸的磨損，連桿大頭孔內(nèi)裝有瓦片式滑動軸承，簡稱連桿軸瓦。軸瓦分上、下兩個半片，目前多采用薄壁鋼背軸瓦，在其內(nèi)表面澆鑄有耐磨合金層。耐磨合金層具有質(zhì)軟，容易保持油膜，磨合性好，摩擦阻力小，不易磨損等特點。耐磨合金常采用的有巴氏合金，銅鋁合金，高錫鋁合金。連桿軸瓦的背面有很高的光潔度。半個軸瓦在自由狀態(tài)下不是半圓形，當(dāng)它們裝入連桿大頭孔內(nèi)時，又有過盈，故能均勻地緊貼在大頭孔壁上，具有很好的承受載荷和導(dǎo)熱的能力，并可以提高工作可靠性和延長使用壽命。連桿軸承上制有定位凸緣，供安裝時嵌入連桿大頭和連桿蓋的定位槽中，以防軸瓦前后移動或轉(zhuǎn)動，有的軸瓦上還制有油孔，安裝時應(yīng)與連桿上相應(yīng)的油孔對齊。連桿軸瓦知識擴展：活塞的選配：發(fā)動機大修時，應(yīng)根據(jù)汽缸修理尺寸選配與汽缸同級的活塞。選配時須注意以下幾點：

①同一臺發(fā)動機上，應(yīng)選用同一廠家成組的活塞，確保其材料、性能、重量、尺寸一致；同一組活塞的直徑差應(yīng)不超過0．02mm。

②測量活塞與汽缸壁之間的間隙?；钊鈴接们Х直頊y量，測量應(yīng)在活塞裙部(距活塞底端20mm處)和活塞銷孔垂直的方向進(jìn)行，活塞與汽缸壁的間隙標(biāo)準(zhǔn)為0．025~0．045mm，其測量方法為，將0．04mm厚薄規(guī)插入活塞和汽缸壁之間，拉力為2．0~14．7N

任務(wù)三曲軸飛輪組學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握曲軸飛輪結(jié)構(gòu)。掌握曲軸飛輪作用。1.曲軸飛輪組曲軸飛輪組主要由曲軸、飛輪和一些附件組成。曲軸飛輪組1）曲軸（1）功用：曲軸是發(fā)動機最重要的機件之一。它與連桿配合將作用在活塞上的氣體壓力變?yōu)樾D(zhuǎn)的動力，傳給底盤的傳動機構(gòu)。同時，驅(qū)動配氣機構(gòu)和其它輔助裝置，如風(fēng)扇、水泵、發(fā)電機等。柴油發(fā)動機曲軸的曲柄比汽油發(fā)動機曲軸的曲柄長，這也是造成柴油發(fā)動機壓縮比(大約15～21之間)和氣缸壓力(約在3.0Mpa左右)比汽油發(fā)動機高的原因。（2）應(yīng)具備的性能：工作時，曲軸承受氣體壓力，慣性力及慣性力矩的作用，受力大而且受力復(fù)雜，并且承受交變負(fù)荷的沖擊作用。同時曲軸又是高速旋轉(zhuǎn)件，因此要求曲軸具有足夠的剛度和強度，具有良好的承受沖擊載荷的能力，耐磨損且潤滑良好。（3）材料：曲軸一般用中碳鋼或中碳合金鋼模鍛而成。為提高耐磨性和耐疲勞強度，軸頸表面經(jīng)高頻淬火或氮化處理，并經(jīng)精磨加工，以達(dá)到較高的表面硬度和表面粗糙度的要求。（4）結(jié)構(gòu)：曲軸一般由主軸頸，連桿軸頸、曲柄、平衡塊、前端和后端等組成。曲軸主軸頸是曲軸的支承部分，通過主軸承支承在曲軸箱的主軸承座中。主軸承的數(shù)目不僅與發(fā)動機氣缸數(shù)目有關(guān)，還取決于曲軸的支承方式。曲軸的支承方式一般有兩種，一種是全支承曲軸，另一種是非全支承曲軸。曲軸的支承方式（5）全支承曲軸：曲軸的主軸頸數(shù)比氣缸數(shù)目多一個，即每一個連桿軸頸兩邊都有一個主軸頸。如直列六缸發(fā)動機全支承曲軸有七個主軸頸。四缸發(fā)動機全支承曲軸有五個主軸頸。這種支承，曲軸的強度和剛度都比較好，并且減輕了主軸承載荷，減小了磨損。柴油機和大部分汽油機多采用這種形式。非全支承曲軸：曲軸的主軸頸數(shù)比氣缸數(shù)目少或與氣缸數(shù)目相等。這種支承方式叫非全支承曲軸，雖然這種支承的主軸承載荷較大，但縮短了曲軸的總長度，使發(fā)動機的總體長度有所減小。有些汽油機，承受載荷較小可以采用這種曲軸型式。曲軸的連桿軸頸是曲軸與連桿的連接部分，通過曲柄與主軸頸相連，在連接處用圓弧過渡，以減少應(yīng)力集中。直列發(fā)動機的連桿軸頸數(shù)目和氣缸數(shù)相等；V型發(fā)動機的連桿軸頸數(shù)等于氣缸數(shù)的一半。曲柄是主軸頸和連桿軸頸的連接部分，斷面為橢圓形，為了平衡慣性力，曲柄處鑄有（或緊固有）平衡重塊。平衡重塊用來平衡發(fā)動機不平衡的離心力矩，有時還用來平衡一部分往復(fù)慣性力，從而使曲軸旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)。（6）曲軸前端裝有正時齒輪，驅(qū)動風(fēng)扇和水泵的皮帶輪等。為了防止機油沿曲軸軸頸外漏，在曲軸前端裝有一個甩油盤，在齒輪室蓋上裝有油封。曲軸的后端用來安裝飛輪，在后軸頸與飛輪凸緣之間制成擋油凸緣與回油螺紋，以阻止機油向后竄漏(現(xiàn)代汽車曲軸前后端采用了曲軸前后油封來防止機油外漏，甩油盤、回油螺紋等在現(xiàn)代的發(fā)動機上已很少采用)。曲軸的形狀和曲拐相對位置（即曲拐的布置）取決于氣缸數(shù)、氣缸排列和發(fā)動機的點火順序。安排多缸發(fā)動機的點火順序應(yīng)注意使連續(xù)作功的兩缸相距盡可能遠(yuǎn)，以減輕主軸承的載荷，同時避免可能發(fā)生的進(jìn)氣重疊現(xiàn)象。作功間隔應(yīng)力求均勻，也就是說發(fā)動機在完成一個工作循環(huán)的曲軸轉(zhuǎn)角內(nèi)，每個氣缸都應(yīng)點火作功一次，而且各缸點火的間隔時間以曲軸轉(zhuǎn)角表示，稱為發(fā)火間隔角。四行程發(fā)動機完成一個工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)兩圈，其轉(zhuǎn)角為720°，在曲軸轉(zhuǎn)角720°內(nèi)發(fā)動機的每個氣缸應(yīng)該點火作功一次。且點火間隔角是均勻的，因此四行程發(fā)動機的點火間隔角為720°/i，(i為氣缸數(shù)目)，即曲軸每轉(zhuǎn)720°/i，就應(yīng)有一缸作功，以保證發(fā)動機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。2）發(fā)動機的點火順序（1）四缸四行程發(fā)動機的點火順序和曲拐布置四缸四行程發(fā)動機的點火間隔角為720°/4＝180°，平均曲軸每轉(zhuǎn)半圈(180°)作一次功，四個缸的作功行程是交替進(jìn)行的，并在720°內(nèi)完成，因此，可使曲軸獲得均勻的轉(zhuǎn)速，工作平穩(wěn)柔和。對于每一個氣缸來說，其工作過程和單缸機的工作過程完全相同，只不過是要求它按照一定的順序工作，即為發(fā)動機的工作順序，也叫作發(fā)動機的點火順序?？梢?，多缸發(fā)動機的工作順序(點火順序)就是各缸完成同名行程的次序。四缸發(fā)動機四個曲拐布置在同一平面內(nèi)。四缸發(fā)動機曲拐布置形式1、4缸在上，2、3缸在下，互相錯開180°，其點火順序的排列只有兩種可能，即為1-3-4-2或為1-2-4-3，兩種工作順序的發(fā)動機工作循環(huán)表分別見表1和表2。（2）四行程直列六缸發(fā)動機的點火順序和曲拐布置（如圖2-31所示）：四行程直列六缸發(fā)動機點火間隔角為720°/6=120°，六個曲拐分別布置在三個平面內(nèi)，一種點火順序是1-5-3-6-2-4，國產(chǎn)汽車的六缸直列發(fā)動機都用這種，其工作循環(huán)表見表2-3；另一種點火順序是1-4-2-6-3-5。六缸發(fā)動機的曲拐布置形式2.曲軸軸承曲軸軸承用來承受曲軸運動時所產(chǎn)生的巨大載荷。曲軸軸承是發(fā)動機中的主要磨損零件，需要進(jìn)行仔細(xì)的檢查。主軸承支撐曲軸軸頸，連桿軸承安裝在曲軸和連桿之間?，F(xiàn)代的曲軸軸承被稱為軸瓦，軸瓦有兩種基本結(jié)構(gòu)，整圓(整體)式軸瓦用在軸頸可以插入的軸承孔中，如凸輪軸。剖分(兩半)式軸瓦用在用軸承蓋固定軸頸的場合，曲軸軸承就是典型的剖分式軸承。曲軸軸承1）許多曲軸裝配有帶翻邊的主軸承，這種軸承就是典型的止推軸瓦（如圖2-33所示），用來控制軸的軸向運動和端隙，過大的軸向運動影響活塞連桿組的正常工作。翻邊軸瓦用在氣缸體產(chǎn)生推力的位置，大多數(shù)止推軸瓦在兩端都有翻邊。有的車型采用止推片來控制軸的軸向運動和端隙。儲油槽能為止推面提供良好的潤滑。多數(shù)軸承制造商通常都提供滿足汽車制造商技術(shù)要求的軸承，同時也提供可供解決特別問題或需求的軸承。巴氏合金耐磨層主軸承可以用鋁、鋁合金、銅鉛合金、覆蓋巴氏合金層的鋼等制成，每種合金在耐腐蝕性、磨損率和疲勞強度方面各有特色。鋁合金軸承使用最為普遍，含有硅的雙金屬鋁軸承，有助于降低軸承磨損。有些軸承由多種金屬結(jié)合而成，如在鋼背上覆有一層銅鉛合金，在銅鉛合金層上覆有巴氏合金薄層，這種結(jié)構(gòu)利用了各種金屬的優(yōu)點。2）軸承伸展大多數(shù)主軸承和連桿軸承在制成后都有伸展，即軸瓦兩剖分邊的距離比軸承孔直徑稍大。安裝伸展的軸瓦時，必須輕微用力將軸瓦按到軸承孔中，保證軸瓦在軸承孔中正確定位，并在裝配時使軸承固定。3）軸承壓緊量每片剖分式軸瓦的半瓦都制得比精確半圓稍大。將半瓦壓入軸承座中后，就很容易看出來，軸瓦的剖分邊會伸出軸承座一些(如圖2-34所示下)，伸出部分稱為軸承壓緊量。裝好兩片軸瓦并將軸承蓋擰緊時，壓緊量就對軸瓦施加了徑向壓力，使軸瓦可以緊密地貼合在軸承座孔中。軸承壓緊量改善了軸承與軸承座孔之間的表面接觸，便于更好地傳熱，還可以補償軸承座孔的輕微變形。軸承壓緊量3.飛輪1）飛輪的功能：飛輪是用來貯存作功行程的能量，用于克服進(jìn)氣、壓縮和排氣行程的阻力和其它阻力，使曲軸能均勻地旋轉(zhuǎn)。飛輪外緣壓有的齒圈與起動電機的驅(qū)動齒輪嚙合，供起動發(fā)動機用；汽車驅(qū)動裝置如離合器、耦合器也裝在飛輪上，利用飛輪后端面作為驅(qū)動件的摩擦面，用來對外傳遞動力。飛輪飛輪應(yīng)具備的性能：飛輪是高速旋轉(zhuǎn)件，因此要進(jìn)行精確地平衡校準(zhǔn)，平衡性能要好，達(dá)到靜平衡和動平衡。3）飛輪的結(jié)構(gòu)：飛輪是一個很重的鑄鐵圓盤，用螺栓固定在曲軸后端的接盤上，具有很大的轉(zhuǎn)動慣量。4）飛輪輪緣上鑲有齒圈，齒圈與飛輪緊配合，有一定的過盈量。在飛輪輪緣上作有記號(刻線或銷孔)供找壓縮上止點用（四缸發(fā)動機為1缸或4缸壓縮上止點；六缸發(fā)動機為1缸或6缸壓縮上止點）。當(dāng)飛輪上的記號與外殼上的記號對正時，正好是壓縮上止點，例如奧迪100飛輪上有"0"標(biāo)記。飛輪與曲軸在制造時一起進(jìn)行過動平衡實驗，在拆裝時為了不破壞它們之間的平衡關(guān)系，飛輪與曲軸之間應(yīng)有嚴(yán)格不變的相對位置，通常用定位銷和不對稱布置的螺栓來定位。4.曲軸扭轉(zhuǎn)減振器曲軸是一種扭轉(zhuǎn)彈性系統(tǒng)，其本身具有一定的自振頻率。在發(fā)動機工作過程中，經(jīng)連桿傳給連桿軸頸的作用力的大小和方向都是周期性變化的，所以曲軸各個曲拐的旋轉(zhuǎn)速度也是忽快忽慢呈周期性變化。安裝在曲軸后端的飛輪轉(zhuǎn)動慣量最大，可以認(rèn)為是勻速旋轉(zhuǎn)，由此造成曲軸各曲拐的轉(zhuǎn)動比飛輪時快時慢，這種現(xiàn)象稱之為曲軸的扭轉(zhuǎn)振動。當(dāng)振動強烈時甚至?xí)嗲S。扭轉(zhuǎn)減振器的功用就是吸收曲軸扭轉(zhuǎn)振動的能量，消減扭轉(zhuǎn)振動，避免發(fā)生強烈的共振及其引起的嚴(yán)重惡果。一般低速發(fā)動機不易達(dá)到臨界轉(zhuǎn)速，但曲軸剛度小、旋轉(zhuǎn)質(zhì)量大、缸數(shù)多及轉(zhuǎn)速高的發(fā)動機，由于自振頻率低，強迫振動頻率高，容易達(dá)到臨界轉(zhuǎn)速而發(fā)生強烈的共振，因而加裝扭轉(zhuǎn)減振器就很有必要。曲軸扭轉(zhuǎn)減震器5.平衡軸1）發(fā)動機的震動原理在發(fā)動機的工作循環(huán)中，活塞的運動速度非?？?，而且速度很不均勻，因上、下止點位置活塞的速度為零，而在上、下止點中間的位置速度達(dá)到最高。由于活塞在氣缸內(nèi)做反復(fù)的高速直線運動，必然在活塞、活塞銷和連桿上產(chǎn)生很大的慣性力。在連桿上配置的配重可以有效地平衡這些慣性力，但連桿上的配重只有一部分運動質(zhì)量參與直線運動，另一部分參與旋轉(zhuǎn)。除了上、下止點位置外，各種慣性力不能被完全平衡，使發(fā)動機產(chǎn)生了震動。當(dāng)活塞每上、下運動一次，將使發(fā)動機產(chǎn)生一上一下兩次震動，所以發(fā)動機的震動頻率和發(fā)動機的轉(zhuǎn)速有關(guān)，其中震動頻率和發(fā)動機轉(zhuǎn)速相同的叫一階震動，震動頻率是發(fā)動機轉(zhuǎn)速二倍的叫二階震動，依次類推，還存在三階、四階震動。但震動頻率越高，振幅就越小，二階以上震動可以忽略不計。其中一階、二階震動占整個震動的70%以上，可引起發(fā)動機的左右擺動，是震動的主要來源，曲軸因本身裝有平衡塊，并且曲軸在出廠時已經(jīng)作了動平衡，所以曲軸本身的震動可以忽略不計，主要產(chǎn)生震動源是連桿活塞組，因為連桿活塞組在上升時是對空氣進(jìn)行壓縮，空氣好比一個空氣彈簧，即對空氣彈簧進(jìn)行壓縮，所以活塞在上升時產(chǎn)生和慣性力較小，而活塞在下行作功時空氣彈簧伸張，慣性力較大，所以一上一下兩次震動較厲害是各缸活塞下行時產(chǎn)生的合力。2）解決發(fā)動機震動途徑消除震動采用的方法有很多，例如采用輕質(zhì)的活塞減少運動件的質(zhì)量、提高曲軸的剛度、采用90o長夾角的V型雙缸布置發(fā)動機等等。如果采用對置活塞，那震動力在理論上就可以達(dá)到平衡，即可取消平衡軸。如果將直列發(fā)動機看成為夾角為0o的V型發(fā)動機，當(dāng)兩排氣缸持夾角擴大為180o，氣缸水平對置排列，就形成水平對置發(fā)動機。對置發(fā)動機最大的優(yōu)點:是重心低，由于它的氣缸為"平放"因此降低了汽車的重心，同時又能讓車頭設(shè)計得又扁又低。這些因素都能增強汽車的行駛穩(wěn)定性。此外，水平對置氣缸的布局是一種對稱穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，這使的發(fā)動機的運轉(zhuǎn)平順性比V型發(fā)動機更好，運行時的功率損耗也最小。水平對置發(fā)動機是日本富士重工的專有技術(shù)，如斯巴魯森林人就采用了水平對置發(fā)動機。目前采用水平對置發(fā)動機的汽車生產(chǎn)廠家主要有保時捷和日本富士重工兩家。發(fā)動機是整個動力傳動系統(tǒng)的基礎(chǔ)，它不同于其他發(fā)動機的最大特點在于發(fā)動機的結(jié)構(gòu)是完全水平對向往復(fù)運動，由此將相互作用的震動力完全抵消。與直列發(fā)動機和V型結(jié)構(gòu)發(fā)動機相比較，它的運動更加平滑順暢。更為重要的是，其體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、強度高、因此安裝時可以懸吊在底盤下方，使整車的重心更低，多用于跑車。（1）水平對置發(fā)動機的缺點：①由于重心太低，主要部件都隱藏在發(fā)動機的下部，因此不利于維修②由于兩排氣缸呈180o布置，無法共用部件，因此和直列及V型發(fā)動機相比，構(gòu)造更復(fù)雜。③現(xiàn)在只有保時捷和斯巴魯采用水平對置發(fā)動機，只能到這兩家的維修站進(jìn)行保養(yǎng)和維修，維修和保養(yǎng)不太方便④由于氣缸布局方式不同于其他發(fā)動機，因此聲音稍有點怪異。由于上述原因所以在發(fā)動機上普遍采用的方式是增加平衡軸來解決。平衡軸簡單地說是裝有偏心重塊并隋曲軸同步旋轉(zhuǎn)的軸，利用偏心重塊所產(chǎn)生的反向震動力，使發(fā)動機獲得良好的平衡，降低發(fā)動機的震動。3）平衡軸的分類：發(fā)動機采用的平衡軸方式有兩種：雙平衡軸和單平衡軸。兩種方式在原理上是相同的，但具體結(jié)構(gòu)有所不同。平衡軸（1）雙平衡軸方式雙平衡軸采用鏈條、齒形帶、齒輪等傳動方式帶動兩根平衡軸轉(zhuǎn)動，其中一根平衡軸與發(fā)動機的轉(zhuǎn)速相同，可以消除發(fā)動機的一階震動；另一根平衡軸的轉(zhuǎn)速是發(fā)動機轉(zhuǎn)速的二倍，可以消除發(fā)動機的二階震動，兩根平衡軸旋轉(zhuǎn)方向相反，可達(dá)到理想的減震效果。雙平衡軸方式較為復(fù)雜成本高，占用發(fā)動機的空間小。（2）單平衡軸方式單平衡軸采用單一的平衡軸，利用齒輪或鏈條傳動方式進(jìn)行工作，通過曲軸旋轉(zhuǎn)帶動相連的平衡軸驅(qū)動齒輪使平衡軸旋轉(zhuǎn)。單平衡可以平衡占整個震動比例相當(dāng)大的一階震動，可以使發(fā)動機的震動得到明顯的改善。由于單平衡軸結(jié)構(gòu)方式簡單，占用空間小，在單缸和小排量的發(fā)動機中就用較廣。4）平衡軸的平衡原理及影響平衡軸就是用來平衡和減少汽車發(fā)動機的擺動，以達(dá)到減少發(fā)動機的震動，降低發(fā)動機的噪聲，延長發(fā)動機的使用壽命，提升駕駛員的舒適度的目的。大眾奧迪S8車5.2LV10FSI、本田雅閣、本田奧德賽、北京現(xiàn)代索納塔、上海大眾途觀EA888、夏利等特別重視乘座的舒適性和噪聲水平，為此必須將引起汽車震動和噪聲的發(fā)動機不平衡力及不平衡力矩減小到最低限度。在曲軸的曲柄臂上設(shè)置的平衡重只能平衡旋轉(zhuǎn)慣性力及其力矩，而活塞往復(fù)慣性力及其力矩的的平衡則需采用專門的平衡軸機構(gòu)。如果平衡軸出現(xiàn)問題則發(fā)動機會表現(xiàn)出下列現(xiàn)象：（1）怠速時運轉(zhuǎn)不平穩(wěn)，氣缸體不停地抖動；（2）中、高速時，震動幅度加大，在車內(nèi)有明顯的震動感；（3）加速行駛時，在車內(nèi)有明顯的噪聲。（4）現(xiàn)代中級和普及型轎車普遍采用四沖程直列四缸發(fā)動機。下面我們依四缸直列發(fā)動機平衡原理作一個簡要講解：如圖2-38所示（a）所示：活塞連桿組在上升時產(chǎn)生的慣性力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于活塞在下降時產(chǎn)生的慣性力，需要抵消的慣性力矩主要是向下的慣性力，兩平衡軸重塊向下時與活塞連桿組的慣性力疊加，因為活塞向下（尤其是活塞在作功時向下的力）時它作用于機體上的慣性矩已經(jīng)足夠大，并得到發(fā)動機支座抵抗，平衡軸向下的力再疊加與不疊加對于發(fā)動機支座來說是大體相同的，疊加幾幾乎意義。（2）如圖2-38所示（b）平衡軸兩重塊向外或向內(nèi)時左右的力相等，并互相抵消，不會對機體左右擺動產(chǎn)生影響。（3）如圖2-38所示（c）兩平衡軸重塊向上時，其慣性力矩與機體向下的力矩相反，并抵消向下的震動力，從而使發(fā)動機的機體比較平衡地運轉(zhuǎn)。知識擴展：1）槽口兩個瓦片的槽口應(yīng)朝同一邊，如果連桿軸瓦特殊兩邊都有，應(yīng)看連桿側(cè)面的標(biāo)記。2）軸瓦長度新軸承裝入座孔內(nèi)，上下兩片的每端均應(yīng)高出軸瓦座平面0.03-0.05mm。以保證軸瓦與座孔緊密貼合，提高散熱效果。3）檢查軸瓦長度的經(jīng)驗做法是：將軸瓦安裝好，裝上軸瓦蓋，按規(guī)定力矩值擰緊一端螺栓，在另一端蓋與軸瓦座平面間插入厚度為0.05mm的墊片，當(dāng)擰該端螺栓力矩達(dá)到10-20N·m時，如墊片能抽不出，說明軸承長度過長，應(yīng)將無定位突榫的一端銼低；如墊片能抽出，說明軸瓦長度適合；如未擰到規(guī)定力矩值墊片就抽不出，說明軸瓦過短，應(yīng)重新選配。4）背面光滑突榫好軸承背面應(yīng)無斑點，表面粗糙度Ra為0.8μm，突榫可防止軸瓦轉(zhuǎn)動，起定位作用，如突榫過低，可用尖統(tǒng)沖擊理想的高度，如突榫損壞，應(yīng)重新選軸瓦。5）彈性合適無啞聲把新軸瓦放入軸瓦座上后，要求軸瓦的曲率半徑大于座孔的曲率半徑，當(dāng)軸瓦裝入座孔后，可借軸瓦自身的彈力與軸承座孔緊密貼合，以利于散熱。檢查軸瓦有無啞聲，可敲擊軸瓦背面查聽，有啞聲說明合金與底板結(jié)合不牢，應(yīng)重新選配。6）軸瓦軸頸的配合間隙要適當(dāng)選用軸瓦時，必須對其配合間隙進(jìn)行檢查。檢查時，用量缸表和測微器測量軸瓦和軸頸，其差值即為配合間隙。軸瓦的配合間隙的檢驗檢查方法是：對于連桿瓦，在軸瓦上涂一層薄機油，將連桿在相應(yīng)軸頸上，按規(guī)定力矩值擰緊螺栓，然后用手甩動連桿，能轉(zhuǎn)動1~1/2圈，沿軸線方向扳動連桿，沒有間隙感覺，即符合要求；對于曲軸瓦，在各道軸頸鶴軸瓦表面涂以機油，裝好曲軸按規(guī)定力矩值擰緊螺栓，雙手扳動曲軸，以曲軸能轉(zhuǎn)動1/2圈，且轉(zhuǎn)動輕便、均勻無阻滯現(xiàn)象為合適。任務(wù)四曲柄連桿機構(gòu)的常見故障學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握曲柄連桿機構(gòu)的常見故障的檢修曲柄連桿機構(gòu)的常見故障

曲柄連桿機構(gòu)的故障主要表現(xiàn)為異響。異響是指汽車發(fā)動機總成或某機構(gòu)在工作中產(chǎn)生的超過規(guī)定的不正常的響聲。

曲柄連桿機構(gòu)的異響一般是由于某些運動件自然磨損使其間隙過大，潤滑不良，緊固不良或修理調(diào)整不當(dāng)?shù)仍蛞?。曲柄連桿機構(gòu)異響常與發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、溫度有關(guān)。

1.曲軸主軸承晌

現(xiàn)象；

1)發(fā)動機一般穩(wěn)定運轉(zhuǎn)不響，轉(zhuǎn)速突然變化時，發(fā)出低沉鈍重連續(xù)“當(dāng)當(dāng)”的金屬敲擊聲。

2)發(fā)動機轉(zhuǎn)速越高，響聲越大。

3)發(fā)動機有負(fù)荷時響聲明顯。

4)單缸斷火時響聲無變化。

原因；

1)主軸承蓋螺栓松動。

2)主軸承與主軸頸配合間隙過大。3)發(fā)動機機油不良。4)主軸承合金層燒毀或脫落。

診斷與排除；

用旋具抵觸曲軸箱接近曲軸主軸承處聽察，反復(fù)變更發(fā)動機轉(zhuǎn)速，在突然加速或減速時，如有明顯的沉重響聲，則為主軸承響。第一道主軸承響，聲音較清脆；第五道主軸承響，聲音偏沉悶。

1)發(fā)動機溫度越高響聲越明顯，說明發(fā)動機機油粘度過低或老化，應(yīng)更換發(fā)動機機油。

2)發(fā)動機高速運轉(zhuǎn)，汽車重載爬坡，機件有較大的振動；機油壓力明顯下降，說明主軸承與主軸頸配合間隙過大，或合金層脫落，應(yīng)及時更換主軸承或修磨主軸頸。

3）若懷疑是曲軸軸向竄動響，可踏下離合器踏板，如果響聲減弱或消失，則為曲軸軸向竄動發(fā)響。此時應(yīng)更換曲軸止推墊片或更換曲軸。

4)若懷疑是飛輪固定不良發(fā)響，可在發(fā)現(xiàn)異響時，關(guān)閉點火開關(guān)，而當(dāng)發(fā)動機即將熄火時，再立即接通點火開關(guān)，若此時能聽到一聲撞擊聲，且每次重復(fù)上述操作均如此。即證明是飛輪固定不良發(fā)響，應(yīng)緊固或更換飛輪固定螺栓予以排除。

2.連桿軸承響

現(xiàn)象；

1）突然加速時，發(fā)動