曲轴飞轮组的构造与检修

续表

表2．1．3　曲轴飞轮组主要零件识别

【任务检测】

一、填空题

1．曲柄连杆机构的作用是将燃气作用在_________顶上的压力转变为能使曲轴_________运动而对外输出的动力。

2．发动机工作时，汽缸内最高温度可达_________℃以上，最高压力可达_________MPa。

3．曲柄连杆机构由_________、_________和_________三部分组成。

4．现代发动机的最高转速一般可达_________r/min，其______速度是很高的。

5．曲柄连杆机构在工作中的受力情况很复杂，其中主要有_________、运动质量的_________、旋转运动件的_______以及相对运动件的接触表面所产生的_________等。

6．气体压力是造成机件______和______的主要因素。如活塞与活塞销、活塞销与连杆衬套、连杆轴承与连杆轴颈、主轴承与主轴颈等。

7．曲柄连杆机构工作时，活塞在______内做______运动，它通过______与__________________曲轴连接；使曲轴做______运动；并由______将动力输出。

8．活塞连杆组主要包括______、______、______和______等运动件。

9．曲柄连杆机构的工作环境为______、______、______以及有化学腐蚀。

10．摩擦力的大小与______和______成正比，其方向总是与______的方向相反。

二、判断题

1．曲柄连杆机构是往复活塞式发动机将热能转换为机械能的主要机构。（　　）

2．发动机产生的动力，大部分经由曲轴后端的飞轮输出，全部用于驱动本机其他机构和系统。（　　）

3．曲柄连杆机构是在高温、高压、高速和有腐蚀的条件下工作的。（　　）

4．往复运动的物体，当运动速度变化时，将产生往复惯性力。（　　）

5．物体绕某一中心做旋转运动时，就会产生向心力。（　　）

6．曲柄连杆机构是在工作时是做变速运动。（　　）

7．气体压力还会使活塞紧压在汽缸壁上，从而加剧活塞、活塞环和汽缸壁的磨损。（　　）

8．曲柄连杆机构中互相接触的表面做相对运动时都存在摩擦力，其大小与正压力和摩擦系数成正比，其方向总是与相对运动的方向相同。（　　）

9．发动机工作时，汽缸内最高温度可达2500℃以上，最高压力可达5～9MPa。现代发动机的最高转速一般可达4000～6000r/min，其线速度是很高的。（　　）

10．气体压力是造成机件磨损和损坏的主要因素。如活塞与活塞销、活塞销与连杆衬套、连杆轴承与连杆轴颈、主轴承与主轴颈等。（　　）

【评价与反馈】

【教师评估】

任务2．2　曲柄连杆机构的拆装

【任务目标】

【任务描述】

曲柄连杆机构是发动机能量转换的重要机构，其受力情况极其复杂，装配精度要求高。拆卸与装配的质量将直接影响发动机的正常工作。

通过本任务的学习，认识曲柄连杆机构各个零件，知道曲柄连杆机构的拆卸与装配过程及其质量要求。

【知识准备】

汽缸体是发动机的主体骨架，发动机各个机构、系统都安装在汽缸体上。曲柄连杆机构是往复活塞式内燃机将能量转换为机械能的主要机构。汽缸体和曲柄连杆机构的拆装是发动机拆装中一项作业量大、技术性强的工作。在发动机拆装过程中，操作者一定要严格按照作业规范与工艺要求进行。否则，就达不到发动机拆装的技术要求。

下面以桑塔纳AJR型发动机为例，说明发动机曲柄连杆机构拆装过程。

2．2．1　汽缸盖

（1）汽缸盖的拆卸

①拆下同步带上护罩，拧下气门室罩的螺母。

②取下压条、支架、同步带护罩和气门室罩。

③拔下在水温传感器上的插头。

④拔下机油温度传感器的插头。

⑤拔下氧传感器的插头。

⑥旋下同步带后护罩的螺栓。

⑦拔出火花塞插头，并放置在一边。

⑧按照如图2．2．1所示，从1—10的顺序松开汽缸盖螺栓。

⑨将汽缸盖与汽缸垫一起拆下。

图2．2．1　汽缸盖螺栓拆卸顺序

（2）汽缸盖的安装

按照与拆卸相反的顺序安装汽缸盖，但应注意以下几点事项：

①在安装汽缸盖之前，要将曲轴转动到第一缸的压缩行程上止点位置。

②安装汽缸垫时，有标号（配件号）的一面必须可见。

③更换汽缸盖紧固螺栓，不能重复使用已经按照拧紧力矩拧紧过的螺栓。

④按照如图2．2．2所示的顺序以40N·m的力矩拧紧汽缸盖螺栓，然后用扳手再拧紧180°。

图2．2．2　汽缸盖螺栓拧紧顺序

⑤更换损坏的汽缸垫。

⑥对角拧紧气门室罩与汽缸盖的紧固螺母，拧紧力矩为10N·m。

2．2．2　曲轴、活塞

（1）曲轴和活塞的拆卸与安装

曲轴、活塞分解如图2．2．3和图2．2．4所示。

图2．2．3　曲轴飞轮组的分解图

图2．2．4　活塞连杆的分解图

表2．2．1　曲轴飞轮组拆卸顺序

图2．2．5　检查连杆轴向间隙

（2）连杆轴向间隙的检查

如图2．2．5所示，检查连杆的轴向间隙。连杆的轴向间隙为0．10～0．35mm，磨损极限值为0．40mm。测量径向间隙时，将塑料间隙规横放在连杆盖的轴瓦全宽上，拧紧连杆盖螺栓，拆下连杆盖，用塞尺测量压扁的塑料间隙规的宽度，即连杆径向间隙值。连杆的径向间隙为0．01～0．05mm，磨损极限值为0．12mm，在测量连杆径向间隙时不要转动曲轴。

表2．2．2　活塞连杆组拆卸顺序

2．2．3　飞　轮

（1）飞轮的拆卸

用专用工具10-201A固定飞轮，以旋松和拧紧飞轮固定螺栓。拆卸后更换所有固定螺栓。

（2）飞轮的安装

飞轮可按与拆卸相反的顺序进行安装，飞轮与曲轴固定螺栓拧紧力矩为60N·m＋90°（1/4圈）。

图2．2．6　曲轴飞轮组分解图

表2．2．3　曲轴飞轮组拆卸顺序

【任务实施】

（1）准备工作

1）工具设备和材料

课件、桑塔纳AJR型发动机及翻转架、组合工具、工具车、零件摆放台、计算机等上网设备。

2）安全防护用品

标准作业装。

（2）信息收集

车型：__________________，发动机型号：_________。

（3）各小组学生在教师的指导下，在桑塔纳AJR型发动机上进行发动机曲柄连杆机构的拆卸与装配，并完成表格填写。

（4）各小组成员通过教室上网设备，查阅有关桑塔纳轿车AJR型发动机曲柄连杆机构汽缸、曲轴、活塞的主要技术参数，各派一名代表上台叙述。

【任务检测】

一、填空题

1．拆卸发动机汽缸盖时，应该_________依次旋松；安装发动机汽缸盖时，则应_________依次拧紧。

2．汽缸盖拆卸时，应先拆下同步带_________，拧下气门室罩的_________；再取下_________、_________、同步带护罩和_________。

3．在安装汽缸盖之前，要将曲轴转动到_________的_________行程上止点位置。

4．桑塔纳AJR型发动机连杆的轴向间隙为_________mm，磨损极限值为_________mm。

5．安装汽缸盖时，以_____N·m的力矩拧紧汽缸盖螺栓，然后用扳手再拧紧_____。

6．桑塔纳AJR型发动机连杆轴承的径向间隙为_______mm，磨损极限值为____mm，在测量连杆径向间隙时不要转动曲轴。

7．桑塔纳AJR型发动机飞轮拆卸时，用专用工具10-201A固定飞轮，以旋松和拧紧飞轮_________螺栓。拆卸后更换所有_________螺栓。

8．安装发动机汽缸盖时，对角拧紧气门室罩与汽缸盖的______螺母，拧紧力矩______为N·m。

9．汽缸体是发动机的主体骨架，发动机各个______、______都安装在汽缸体上。

10．汽缸体和曲柄连杆机构的拆装是发动机拆装中一项______、______的工作。在发动机拆装过程中，操作者一定要严格按照______与______进行。否则，就达不到发动机拆装的技术要求。

二、判断题

1．拆卸与装配的质量将直接影响发动机的正常工作。（　　）

2．油底壳的大小和润滑系压力大小有关。（　　）

3．更换汽缸盖紧固螺栓，不能重复使用已经按照拧紧力矩拧紧过的螺栓。（　　）

4．活塞顶部没有标记。（　　）

5．对角拧紧气门室罩与汽缸盖的紧固螺母，拧紧力矩为100N·m。

6．用专用工具固定飞轮，以旋松和拧紧飞轮固定螺栓，拆卸后更换所有固定螺栓。（　　）

7．飞轮可按与拆卸相反的顺序进行安装，飞轮与曲轴固定螺栓拧紧力矩为60N·m＋90°（1/4圈）。（　　）

8．安装汽缸垫时，有标号（配件号）的一面不一定可见。（　　）

9．安装汽缸垫时，有标号（配件号）的一面必须可见。（　　）

10．飞轮可按与拆卸相反的顺序进行安装，飞轮与曲轴固定螺栓拧紧力矩为90N·m＋90°（1/4圈）。（　　）

【评价与反馈】

【教师评估】

任务2．3　机体组的构造与检修

【任务目标】

【任务描述】

机体组是发动机的骨架，它安装了发动机所有的主要零件和附件。它承受着发动机工作时产生的各种载荷。机体组性能的好坏直接影响发动机的工作状态。

通过本任务的学习，知道机体组的构造与功用，能够正确进行机体组主要零件的检查及修理。

【知识准备】

汽缸体和汽缸盖是汽车发动机的基础件。现代汽车配气机构的零件大多数布置在汽缸盖上；汽缸体除支承曲柄连杆机构外，还布置有发动机各个系的主要总成和零部件，并与转动系相连接，承受对外做功的反作用力。

2．3．1　汽缸体和曲轴箱

（1）汽缸体的基本结构

汽缸体上部有一个或数个为活塞在其中运动作导向的圆柱形空腔，称为汽缸，下部为支撑曲轴的曲轴箱，如图2．3．1所示。汽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。汽缸体分为水冷式和风冷式。

图2．3．1　东风EQ6100-1型发动机汽缸体

整体式汽缸体有上、下两个平面，用以安装汽缸盖和下曲轴箱。它往往也是汽缸修理的加工基准。

（2）汽缸与汽缸套

为了适应汽缸的工作条件，提高汽缸表面的耐磨性，可从材料、结构和加工精度等方面来考虑。汽缸体材料一般采用优质灰铸铁制造，有时在铸铁中加入少量合金元素，如镍、钼、铬和磷等，以提高其耐磨性，有些汽缸还采用表面处理，如表面淬火和镀铬等。

但是，如果汽缸体全部采用优质耐磨材料制造，将造成材料上的浪费，因为除了与活塞配合的汽缸壁表面外，其他各部分对耐磨性的要求并不高，所以，近年来多采用在汽缸体内镶入汽缸套，形成汽缸工作表面。这样，汽缸套可用耐磨性较好的合金铸铁或合金钢制造，以延长汽缸使用寿命，而汽缸体则可用价格较低的普通铸铁或铝合金等材料制造。汽缸套有干式和湿式两种形式，如图2．3．2所示。

图2．3．2　汽缸套

（3）汽缸的排列形式

多缸发动机汽缸排列形式如图2．3．3所示。

图2．3．3　多缸发动机汽缸排列形式

（4）曲轴箱的结构形式

曲轴箱的结构形式如图2．3．4所示。

图2．3．4　曲轴箱的结构形式

（5）下曲轴箱（油底壳）

下曲轴箱（油底壳）如图2．3．5所示。

图2．3．5　油底壳（CA6102型发动机）

2．3．2　汽缸盖与汽缸垫

（1）汽缸盖

汽缸盖的主要功用是封闭汽缸上部并与汽缸和活塞顶部共同构成燃烧室。汽缸盖内也有冷却水套，其端面上的冷却水孔与汽缸体上的冷却水孔相通，以便利用循环水来冷却燃烧室等高温部分。汽缸盖如图2．3．6所示。几种汽油机燃烧室类型如图2．3．7所示。

图2．3．6　汽缸盖与汽缸垫

（2）汽缸垫

汽缸垫用来保证汽缸体与汽缸盖接合面间的密封，防止漏气、漏水。汽缸垫接触高温、高压气体和冷却水，在使用中很容易被烧蚀，特别是缸口卷边周围。因此，汽缸垫要耐热、耐蚀，具有足够的强度、一定的弹性和导热性，从而保持可靠的密封。应用较多的是金属-石棉垫。汽缸垫安装时应注意将卷边朝向易修整的接触面或硬平面。

图2．3．7　汽油机燃烧室类型

2．3．3　汽缸体与汽缸盖的检修

（1）汽缸体与汽缸盖的常见损伤

1）裂纹

汽缸体与汽缸盖裂纹多发生在水套薄壁处、螺纹孔处以及过盈配合处。如气门座、汽缸套附件等。裂纹会导致发动机漏水、漏油、漏气，影响发动机正常工作，严重时还会造成汽缸体报废。

2）变形

①汽缸体变形。汽缸体在使用过程中发生变形的现象是普遍存在的。

②汽缸盖变形。汽缸盖变形是指与汽缸体的接合平面翘曲变形，是一种常见的损伤形式。

变形会破坏零件的几何形状，使零件配合表面的相对位置误差增加，当变形超过允许限度时将会引起发动机漏水、窜气、冲坏汽缸垫等故障。

③磨损汽缸的磨损程度是衡量发动机是否需要大修的重要依据之一。

a．汽缸磨损的特点在正常磨损情况下，汽缸磨损的特点是不均匀磨损的。一般情况下，汽缸磨损在汽缸轴向呈上大下小的锥形；在汽缸径向呈不规则的椭圆形。

b．汽缸磨损的原因。汽缸是在润滑不良、高温、高压、交变负荷和腐蚀性物质作用的恶劣环境下工作的，同时由于活塞、活塞环在汽缸内高速往复运动，也会使汽缸工作表面发生磨损。

（2）汽缸体与汽缸盖的检修

1）检查汽缸盖平面

将汽缸盖翻过来，把刀口尺放到汽缸盖下表面上，用塞尺检查汽缸盖的平面度。汽缸盖的平面度最大不得超过0．1mm。如超过最大极限值，应予以修理或更换，修理后的汽缸盖高度a不得低于规定值，如图2．3．8所示。

2）汽缸体与汽缸盖裂纹的检修

汽缸体裂纹的检查一般采用水压试验法。试验时，应用专用的盖板封住汽缸体水道口，用水压机将水压入缸体水道中，要求在0．3～0．4MPa的压力下，保持约5min应没有任何渗漏现象。

图2．3．8　汽缸平面度测量

3）汽缸磨损的测量

使用刻度范围在50～200mm的量缸表，在汽缸内三个位置上，如图2．3．9所示，进行横向（A向）和纵向（B向）垂直测量。

4）汽缸的修理

汽缸的修理就是按修理尺寸法或镶套修复法，通过锁削或磨削加工，使汽缸达到原来的技术要求，如图2．3．9所示。

图2．3．9　测量汽缸磨损

图2．3．10　汽缸盖修复尺寸

图2．3．11　检查汽缸直径

图2．3．12　汽缸测量

（3）测量汽缸的方法

1）汽缸圆度的测量

选择合适的测杆，并使其压缩1～2mm以留出测量余量。将测杆伸入汽缸中，微微摆动表杆，使测杆与汽缸中心线垂直，量缸表指示最小读数，即为正确的汽缸直径。用量缸表在部位①向（垂直于曲轴方向）测量，旋转表盘，使“0”刻度对准大表针，然后将测杆在此横截面上旋转90°，此时表针所指刻度与“0”位刻度之差的1/2即为该缸的圆度误差。

2）汽缸圆柱度的测量

用量缸表在A部位①向测量并找出正确直径位置。旋转表盘，使“0”刻度对准大指针。然后依次测出其他五个数值，取六个数值中最大差值之半作为该汽缸的圆柱度误差。

3）汽缸磨损尺寸的测量

一般发动机最大磨损尺寸在前后两缸的上部，应重点测量这两缸。测量时，用量缸表在A部位①向测量并找出正确汽缸直径的位置。旋转表盘，使“0”刻度对准大指针，并注意观察小指针所处位置。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”，且小指针处于原来的位置（在汽缸中所指示的位置）。此时，外径千分尺的尺寸即为汽缸的磨损尺寸，按此找出该发动机汽缸的最大磨损尺寸。

（4）汽缸修理尺寸（级别）的确定

①汽缸磨损超过允许限度后或缸壁上有严重刮伤、沟槽和麻点时，应将汽缸按修理级别镗削修理，并选配与汽缸修理尺寸相符合的活塞及活塞环。

②汽缸修理尺寸可按下式计算：

修理尺寸＝汽缸最大磨损尺寸＋镗削（磨削）余量

（一般情况，镗削余量取0．15mm；磨削余量一般取0．05mm）

③计算出的修理尺寸，若不在分级上时，应圆整到下一级分级次上。分级修理与分色选配是汽车零件修理与选配的基本方法。如桑塔纳2000轿车AJR发动机汽缸直径为Φ81．01，加大的尺寸等级依次为：＋0．25、＋0．50、＋1．00，分三级。其曲轴主轴颈直径为Φ54，缩小的尺寸等级依次为：－0．25、－0．50、－0．75，分三级。

（5）汽缸垫的检查和修理

汽缸垫是汽缸盖底面与汽缸体顶面之间的密封体，在汽缸螺柱及螺母紧固下，补偿结合面的不平度，以防止燃气、冷却水和润滑油发生窜漏。汽缸垫是柴油机各密封垫片中最重要的一种，要求其具有较高的密封性和耐热性，保证密封可靠。可在汽缸盖与汽缸体接合处的周围抹上润滑油，如发现接合处也有气泡冒出，就说明汽缸垫已失去密封作用，应换新件。

【任务实施】

（1）准备工作

1）工具设备和材料

课件、发动机及翻转架、组合工具、量具、工具车、零件摆放台、计算机等上网设备。

2）安全防护用品

标准作业装。

（2）信息收集

车型：__________________，发动机型号：____________。

（3）各小组学生在教师的指导下，在发动机上进行发动机曲柄连杆机构主要零件识别，并完成表2．2．1。

表2．3．1　机体组主要零件识别

（4）各小组学生在教师的指导下，进行汽缸磨损测量，通过计算并填写表2．3．2。

表2．3．2　汽缸磨损测量表

（5）各小组根据公式计算该发动机的修理尺寸。

（6）各小组成员通过教室上网设备，查阅有关桑塔纳轿车AJR型发动机汽缸、正时齿轮、主轴承盖、汽缸垫的主要技术参数，各派一名代表上台叙述。

【任务检测】

一、填空题

1．机体组是发动机的骨架，它安装了发动机的所有______和______。它承受着发动机工作时产生的______。

2．汽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______关系。汽缸体有______和______。

3．通常，多缸发动机汽缸排列有______、______、______三种形式。

4．汽缸盖的主要功用是封闭汽缸上部并与汽缸和活塞顶部共同构成______。汽缸盖内也有______水套，其端面上的冷却水孔与汽缸体上的冷却水孔相通，以便利用______来冷却燃烧室等高温部分。

5．汽缸体与汽缸盖裂纹多发生在______处、______处以及______处，如气门座、汽缸套附件等。

6．汽缸盖变形是指与汽缸体的______变形。变形会破坏零件的______，使零件配合表面的相对______误差增加，当变形超过______时将会引起发动机漏水、窜气、冲坏汽缸垫等故障。

7．检查汽缸盖平面是将汽缸盖翻过来，把______放到汽缸盖下表面上，用______检查汽缸盖的平面度。

8．汽缸磨损的测量使用刻度范围在50～200mm的量缸表，在汽缸内______个位置上，进行______和______测量。

9．计算出的修理尺寸，若不在分级上时，应______到下一级分级次上。______修理与______选配是汽车零件修理与选配的基本方法。

10．汽缸垫是汽缸盖底面与汽缸体顶面之间的密封体，在汽缸螺柱及螺母紧固下，补偿结合面的______，以防止______、______和______发生窜漏。

二、判断题

1．汽缸体上部有一个或数个为活塞在其中运动作导向的圆柱形空腔，称为汽缸，下部为支撑曲轴的曲轴箱。（　　）

2．整体式汽缸体有上下两个平面，用以安装汽缸盖和下曲轴箱。它往往不是汽缸修理的加工基准。（　　）

3．汽缸套可用耐磨性较好的合金铸铁或合金钢制造，以延长汽缸使用寿命，而汽缸体则可以用价格较低的普通铸铁或铝合金等材料制造。（　　）

4．汽缸垫用来保证汽缸体与汽缸盖接合面间的密封，防止漏气、漏水。（　　）

5．变形会导致发动机漏水、漏油、漏气，影响发动机正常工作，严重时还会造成汽缸体报废。（　　）

6．汽缸磨损的特点在正常磨损情况下，汽缸磨损的特点是不均匀磨损的。一般情况下，汽缸磨损在汽缸轴向呈上大下小的锥形；在汽缸径向呈不规则的椭圆形。（　　）

7．汽缸体与汽缸盖裂纹的检修，汽缸体裂纹的检查一般采用水压试验法。（　　）

8．汽缸盖的平面度最大不得超过0．1mm。如超过最大极限值，应予以修理或更换，修理后的汽缸盖高度可以低于规定值。（　　）

9．汽缸的修理就是按修理尺寸法或镶套修复法，通过锁削或磨削加工，使汽缸达到原来的技术要求。（　　）

10．修理尺寸＝汽缸最大磨损直径＋镗削（磨削）余量。（　　）

【评价与反馈】

【教师评估】

任务2．4　活塞连杆组的构造与检修

【任务目标】

【任务描述】

活塞连杆组是发动机中主要的运动部件，它是将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动，通过飞轮输出动力。

通过本任务的学习，知道各个零件的功用，能够正确进行活塞连杆组的检查与维修。

【知识准备】

活塞连杆组是发动机中的主要运动组件，其作用是将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动，并将作用在活塞顶部的气体压力转变为曲轴的转矩。活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销和连杆等主要机件组成，如图2．4．1所示。

图2．4．1　发动机活塞连杆组的组成

1—皮带轮；2—曲轴正时齿轮；3—曲轴；4—连杆；5—活塞销；6—活塞销座孔；7—活塞环槽；8—活塞；9—油环；10，11—气环

2．4．1　活　塞

（1）活塞的作用

活塞的作用是封闭汽缸，与汽缸盖、汽缸壁共同构成燃烧室，承受汽缸中气体压力并通过活塞销和连杆传给曲轴。

活塞应有足够的强度和刚度，质量尽可能小，导热性能好，有良好的耐热性、耐磨性，温度变化时尺寸及形状的变化小。因为活塞承受的气体压力和惯性力是呈周期性变化的，活塞的不同部分会受到交变的拉伸、压缩或弯曲载荷，并且由于活塞各部分的温度极不均匀，会在活塞内部产生一定的热应力。

汽车发动机目前广泛采用的活塞材料是铝合金，有的柴油机上也采用高级铸铁或耐热钢制造活塞。

（2）活塞的结构

活塞的基本结构如图2．4．2所示。

①活塞顶部是燃烧室的组成部分，用来承受气体压力。为了提高刚度和强度，并加强其散热能力，背面多有加强筋。根据不同的目的和要求，活塞顶部制成各种不同的形状，它的选用与燃烧室形式有关。汽油机活塞顶部多采用如图2．4．3所示的几种形式。

②活塞头部是最下边一道活塞环槽以上的部分。其主要作用是：承受气体压力并传给连杆；与活塞环一起实现对汽缸的密封；将活塞顶所吸收的热量通过活塞环传给汽缸壁。

图2．4．2　活塞的基本结构

图2．4．3　活塞顶部形状

③活塞裙部自油环槽下端面起至活塞底面的部分称为活塞裙部，其作用是当活塞在汽缸内做往复运动时导向和承受侧压力。

2．4．2　活塞环

（1）活塞环的作用与工作条件

1）活塞环的作用

活塞环按其主要作用可分气环和油环两类。

气环的作用是保证活塞与汽缸壁间的密封，防止汽缸中的气体窜入曲轴箱，同时还将活塞头部的热量传给汽缸，再由冷却水或空气带走。另外，气环还起刮油、布油的辅助作用。

油环的功用是用来将汽缸壁上多余的机油刮回油底壳，并在汽缸壁上均匀地布油，这样既可以防止机油窜入燃烧室，又可以减小活塞、活塞环与汽缸的摩擦力和磨损。此外，油环兼起密封作用。

2）活塞环的工作条件

活塞环是在高温、高压、高速和润滑困难的条件下工作的。它的运动情况也很复杂，不仅有与环槽侧面的上下撞击，还与缸壁有高速的滑动摩擦，以及由于活塞环的径向张缩运动而产生的与环槽侧面的摩擦。因此，活塞环是发动机中寿命最短的零件之一。当活塞环磨损至失效时，将出现发动机启动困难，功率下降，曲轴箱压力升高，机油消耗增加，排气冒蓝烟，燃烧室、活塞等表面严重积炭等不良状况。

（2）活塞环的结构

发动机工作时，活塞和活塞环都会发生热膨胀，并且活塞环随活塞在汽缸内做往复运动时，有径向张缩变形现象。因此，活塞环在汽缸内应有开口间隙，与活塞环槽间应有侧隙与背隙，如图2．4．4所示。

图2．4．4　活塞环的间隙

2．4．3　活塞销

（1）活塞销的作用和工作条件

活塞销的功用是连接活塞与连杆小头，将活塞承受的气体作用力传给连杆。

活塞销在高温下承受很大的周期性冲击载荷，润滑条件较差（一般靠飞溅润滑），因而要求有足够的刚度和强度，表面耐磨，质量尽可能小。为此，活塞销通常制成空心圆柱体。

活塞销一般用低碳钢或低碳合金钢制造，先经表面渗碳处理，以提高表面硬度，并保证芯部具有一定的冲击韧性，然后进行精磨和抛光。

活塞销的内孔形状有圆柱形、两段截锥形和两段截锥与一段圆柱的组合形等。圆柱形孔易加工，但活塞销的质量较大；两段截锥形的活塞销质量较小，又接近等强度梁的要求（活塞销所承受的弯矩在中部最大，距中部越远处越小），但孔的加工较复杂；组合形则介于两者之间。

（2）活塞销的分类

活塞销与活塞销座孔和连杆小头的连接方式，一般有以下两种形式：

①全浮式。活塞销连接在发动机正常工作温度时，活塞销能在连杆衬套和活塞销座孔中自由转动，因而增大了实际接触面积，减小了磨损且使磨损均匀，所以被广泛采用，如图2．4．5（a）所示。装配时，应先将活塞在温度为70～90℃的水或油中加热，然后将销装入。为防止销因轴向窜动而刮伤汽缸壁，在活塞销座两端用卜环加以轴向定位。

②半浮式。半浮式连接就是销与座孔或连杆小头两处，一处固定，一处浮动。其中大多数采用活塞销与连杆小头的固定方式，如图2．4．5（b）所示。

图2．4．5　活塞销的连接

2．4．4　连　杆

（1）连杆的组成与作用

连杆组件由杆身、连杆盖、连杆螺栓和连杆轴承等部分组成。

连杆的作用是将活塞承受的力传给曲轴，使活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。

连杆承受活塞销传来的气体作用力及其本身摆动和活塞往复运动时的惯性力。这些力的大小和方向都是周期性变化的。因此，连杆受到的是压缩、拉伸和弯曲等交变载荷。这就要求连杆在质量尽可能小的条件下有足够的刚度和强度。

（2）连杆的结构

连杆由小头、杆身和大头（包括连杆盖）三部分等组成，如图2．4．7所示。

图2．4．6　连杆盖的定位

1）小头

连杆小头与活塞销相连，工作时小头与活塞销之间有相对转动（全浮式），因此，小头孔中一般有减磨的青铜衬套。为润滑活塞销与衬套，在小头和衬套上钻有集油槽，用来收集发动机运转而被激溅到上面的机油，以便润滑。有的发动机连杆小头采用压力润滑，则在连杆杆身内钻有纵向的压力油通道。

2）杆身

连杆杆身通常制成“工”字形断面，以求在强度和刚度足够的前提下减小质量。

图2．4．7　连杆结构

3）大头

连杆大头与曲轴的连杆轴颈相连，除了个别小型汽油机的连杆采用整体式大头外，连杆大头一般都制成分开式。被分开的部分称为连杆盖，用特制的连杆螺栓紧固在连杆大头上。

（3）连杆螺栓及其锁止

连杆螺栓是一个要承受很大冲击力载荷的重要零件，当其发生损坏时，将给发动机带来极其严重的后果。因此，一般采用韧性较高的优质合金钢或优质碳素钢锻制或冷墩成形。连杆大头在安装时，必须紧固可靠。连杆螺栓必须按原厂规定的力矩，分2～3次均匀地拧紧。为了可靠起见，还必须采用锁止装置，如防松胶、开口销、双螺母、自锁螺母及其螺纹表面镀铜等，以防工作时自动松动。

（4）连杆轴承

1）连杆轴承的作用

连杆轴承也称连杆轴瓦（俗称“小瓦”），装在连杆大头内，用以保护连杆轴颈和连杆大头孔。其在工作时承受着较大的交变载荷、高速摩擦、低速大负荷时润滑困难等苛刻条件。为此，要求轴承具有足够的强度、良好的减磨性和耐腐蚀性。

2）分开式薄壁轴承

现代发动机所用的连杆轴承是由钢背和减磨层组成的分开式薄壁轴承。

2．4．5　活塞连杆组的检修

（1）活塞的磨损和选配

1）活塞的正常磨损

活塞的磨损主要是活塞环槽的磨损、活塞裙部的磨损和活塞销座孔的磨损等。

2）活塞的选配

当汽缸的磨损超过规定值及活塞发生异常损坏时，必须对汽缸进行修复，并且要根据汽缸的修理尺寸选配活塞。

（2）活塞环的损伤和选配

1）活塞环的常见损伤

活塞环的常见损伤主要是活塞环的磨损、弹性减弱和折断等。

2）活塞环的选配

在发动机大修时，活塞环是被当做易损件更换的。活塞环设有修理尺寸，它因汽缸与活塞的分级分组而对应选配。

（3）活塞销的选配

发动机正常工作时，全浮式活塞销与活塞销座和连杆衬套存在微小的间隙。因此，活塞销可以在销座和连杆衬套内自由转动，使得活塞销的径向磨损比较均匀，磨损速率也较低。

图2．4．8　活塞销试配方法

由于活塞销在发动机工作时承受较大的冲击载荷，当活塞销与活塞销座和连杆衬套的配合间隙超过一定数值时，就会由于配合的松旷而发生异响。发动机大修时，一般应选择标准尺寸的活塞销，以便为小修留有余地。活塞销试配方法如图2．4．8所示。

（4）连杆组的检修

连杆组的检修主要有连杆变形的检验、连杆小端衬套的压装与铰削和连杆大端与下盖结合平面损伤的修理等。

连杆变形的检验在连杆校正仪上进行。在更换活塞销的同时，必须更换连杆衬套，以恢复其正常配合。

【任务实施】

（1）准备工作

1）工具设备和材料

课件、发动机及翻转架、组合工具、量具、工具车、零件摆放台、计算机等上网设备。

2）安全防护用品

标准作业装。

（2）信息收集

车型：__________________，发动机编号：____________。

（3）各小组学生在教师的指导下，在发动机上进行发动机活塞连杆组零件识别，并完成表2．4．1的填写。

表2．4．1　活塞连杆组识别

（4）各小组学生在教师的指导下，进行活塞连杆组拆装操作，并填写表2．4．2。

表2．4．2　活塞连杆组拆装工艺过程

（5）各小组学生在教师的指导下，进行活塞的直径、圆度、圆柱度测量，并填写表2．4．3。

表2．4．3　活塞尺寸测量表

（6）各小组学生在教师的指导下，进行活塞环漏光度测量，并填写表2．4．4。

表2．4．4　活塞环漏光度测量表

（7）各小组成员通过教室上网设备，查阅有关桑塔纳轿车AJR型发动机活塞连杆组主要零件的制造材料，各派一名代表上台叙述。

【任务检测】

一、填空题

1．活塞连杆组是发动机中主要的运动部件，它是将活塞的往复_____运动转变为曲轴的_____运动，通过飞轮输出动力。

2．活塞连杆组由_____、_____、_____和_____等主要机件组成。

3．活塞头部是最下边一道活塞环槽以上的部分。其主要作用是：承受_____压力，并传给连杆；它与活塞环一起实现对汽缸的_____；将活塞顶所吸收的_____通过活塞环传给汽缸壁。

4．气环的作用是保证活塞与汽缸壁间的_____，防止汽缸中的_____窜入曲轴箱，同时还将活塞头部_____的传给汽缸，再由冷却水或空气带走。

5．油环的功用是用来将汽缸壁上多余_____的刮回油底壳，并在汽缸壁上均匀地布油，这样既可以防止机油_____燃烧室，又可以减小活塞、活塞环与汽缸的_____力和_____。

6．连杆组件由杆身_____、_____、_____和_____等部分组成。连杆的作用是将活塞承受的力传给_____，使活塞的_____运动转变为曲轴的_____运动。

7．活塞的磨损主要是_____的磨损、_____的磨损和_____的磨损等。

8．连杆组的检修主要有连杆_____的检验、连杆小端衬套的_____与_____和连杆大端与下盖结合平面_____的修理等。

9．活塞环的常见损伤活塞环的常见损伤主要是活塞环的_____、弹性_____和_____等。

10．由于活塞销在发动机工作时，承受较大的_____。当活塞销与活塞销座和连杆衬套的配合间隙超过一定数值时，就会由于配合的_____而发生_____。

二、判断题

1．活塞的作用是封闭汽缸，与汽缸盖、汽缸壁共同构成燃烧室，承受汽缸中气体压力并通过活塞销和连杆传给曲轴。（　　）

2．活塞销一般用中碳钢或中碳合金钢制造，先经表面渗碳处理，以提高表面硬度，并保证芯部具有一定的冲击韧性，然后进行精磨和抛光。（　　）

3．全浮式活塞销在发动机正常工作温度时，活塞销能在连杆衬套和活塞销座孔中自由转动，因而增大了实际接触面积，减小了磨损且使磨损均匀，所以被广泛采用。（　　）

4．当活塞销与活塞销座和连杆衬套的配合间隙超过一定数值时，就会由于配合的松旷而发生异响。（　　）

5．活塞环没有修理尺寸，它因汽缸与活塞的分级分组而对应选配。（　　）

6．活塞裙部自油环槽下端面起至活塞底面的部分称为活塞裙部，其作用是为活塞在汽缸内做往复运动导向和承受侧压力。（　　）

7．连杆螺栓是一个要承受很大冲击力载荷的重要零件，当其发生损坏时，将给发动机带来极其严重的后果。（　　）

8．连杆工作时受到压缩、拉伸和弯曲等交变载荷。这就要求连杆在质量尽可能大的条件下有足够的刚度和强度。（　　）

9．连杆变形的检验在连杆校正仪上进行。在更换活塞销的同时，必须更换连杆衬套，以恢复其正常配合。（　　）

10．活塞环的选配在发动机大修时，活塞环是被当做易损件更换的。（　　）

【评价与反馈】

【教师评估】

任务2．5　曲轴飞轮组的构造与检修

【任务目标】

【任务描述】

曲轴飞轮组是发动机的核心部件，它将活塞的往复直线运动转变为转矩，用以驱动汽车传动系统和其他辅助装置，如风扇、水泵、空调等。

通过本任务的学习，知道各个零件的功用，并且能够正确的检查和维修曲轴飞轮组的各个零件。

【知识准备】

曲轴飞轮组主要由曲轴、飞轮、扭转减振器、正时齿轮和曲轴带轮等组。发动机的结构特点与性能不同，其零件和附件的种类及数量也有所不同。曲轴飞轮组结构如图2．5．1所示。

图2．5．1　曲轴飞轮组

1—启动爪；2，3—带轮；4，5—正时齿轮；6—销钉孔；7—齿圈；8—飞轮；9，10—销钉；11—销钉；12—止推瓦；13—主轴承；14—半圆键；15—半圆键；16—曲轴

2．5．1　曲　轴

（1）曲轴的作用与工作条件

曲轴的主要功用是把活塞连杆组传来的气体压力转变为转矩并对外输出，另外，曲轴还用来驱动发动机的配气机构和其他各种辅助装置。

曲轴在工作时，要承受周期性变化的气体压力、往复惯性力和离心力，以及它们产生的转矩和弯矩的共同作用。在上述载荷的作用下，会引起扭转振动和弯曲振动而产生附加应力；转速和负荷经常变化，导致轴颈处有时不易形成良好的油膜，而它与轴承的相对滑动速度又很高；在紧急制动等情况下，曲轴还会产生轴向窜动。

（2）曲轴的结构与平衡

1）曲轴的结构

曲轴的基本组成包括前端轴、主轴颈、连杆轴颈、曲柄、平衡重和后端凸缘等，一个连杆轴颈与它两端的曲柄及主轴颈构成一个曲拐。曲轴的曲拐数取决于汽缸的数目和排列方式。直列发动机曲轴的曲拐数等于汽缸数；V形发动机曲轴的曲拐数等于汽缸数的一半。

主轴颈是曲轴的支承部分。每个连杆轴颈两边都有一个主轴颈者，称为全支承曲轴，显然全支承曲轴的主轴颈总比连杆轴颈数多一个；主轴颈少于连杆轴颈者，称为非全支承曲轴。全支承曲轴的优点是可以提高曲轴的刚度，且主轴承的负荷较小。故它在汽油机和柴油机中被广泛采用。

连杆大端为整体式的某些小型汽油发动机或采用滚动轴承作为曲轴主轴承的柴油发动机，必须采用组合式曲轴，即曲轴的各部分分段加工后组合成整个曲轴，如图2．5．2所示。

图2．5．2　柴油发动机组合式曲轴

1—起动爪；2—带轮；3—前端轴；4—滚动轴承；5—连接螺栓；6—连杆轴颈；7—飞轮齿圈；8—飞轮；9—后端齿缘；10—档动圈；11—定位螺钉

2）曲轴的平衡

为了平衡连杆大端、连杆轴颈和曲柄等产生的离心力及其力矩，有时还为了平衡部分往复惯性力，使发动机运转平稳，须对曲轴进行平衡。

（3）曲拐的布置与多缸发动机的工作顺序

曲轴的形状和各个曲拐的相对位置主要取决于汽缸数、汽缸的排列形式和发动机的工作顺序。在安排发动机工作顺序时应尽量满足以下原则：

①使连续工作的两个汽缸尽可能相距远些，以减少主轴承的载荷，避免在进气行程中发生相邻两缸的进气门同时打开，而出现抢气现象，提高发动机的充气效率。

②各缸的做功间隔角应该相等，以利于发动机的运转平稳。汽缸数为i的四冲程发动机，做功间隔角为720°/i。四冲程四缸直列发动机做功间隔角为720°/4＝180°，四个曲拐在一个平面内，四缸直列发动机工作顺序（点火顺序）为1—3—4—2或1—2—4—3，如图2．5．3所示。其工作循环见表2．5．1。

图2．5．3　直列四冲程四缸发动机曲拐布置

表2．5．1　直列四冲程四缸发动机工作循环表（工作顺序1—3—4—2）

四冲程六缸直列发动机，做功间隔角为720°/i。四冲程四缸直列发动机做功间隔角为720°/6＝120°，四个曲拐在一个平面内，发动机工作顺序（点火顺序）为1—5—3—6—2—4或者1—4—2—6—3—5两种，如图2．5．4所示。

图2．5．4　直列四冲程六缸发动机曲拐布置

③如果是V形发动机，则左右两列的汽缸应交替做功。四冲程八缸V形排列发动机，做功间隔角为720°/8＝90°。曲拐排列有两种形式，一种是四个曲拐在同一平面，另一种是四个曲拐不在同一平面，四个曲拐互成90°夹角。

（4）曲轴前后端的密封和轴向定位

①曲轴前端装有驱动配气凸轮轴的正时齿轮、驱动风扇和水泵的带轮及止推片等，如图2．5．5所示。

图2．5．5　曲轴前端的结构

图2．5．6　曲轴后端的封油原理

②曲轴后端有安装飞轮用的凸缘。为了防止机油向后漏出，常采用甩油盘、油封（自紧油封或填料油封）和回油螺纹等封油装置。回油螺纹的工作原理如图2．5．6所示。

2．5．2　飞　轮

（1）飞轮的作用

飞轮的主要功用是通过储存和释放能量来提高发动机运转的均匀性和改善发动机克服短暂的超负荷能力，与此同时，又将发动机的动力传给离合器。

（2）飞轮的构造

飞轮是一个转动惯量很大的圆盘。为了保证在有足够转动惯量的前提下尽可能减小飞轮的质量，应使飞轮的大部分质量都集中在轮缘上，故轮缘通常做得宽而厚。飞轮多采用灰铸铁制造，当轮缘的圆周速度超过50m/s时，要采用强度较高的球墨铸铁或铸钢制造。飞轮外缘上压有一个齿圈，其作用是在发动机启动时，与启动机齿轮啮合，带动曲轴旋转。飞轮上通常刻有点火正时记号，以便校准点火时间。

（3）飞轮的平衡

飞轮与曲轴装配后应进行动平衡实验，否则在旋转时因质量不平衡而产生的离心力将引起发动机的振动并加速主轴承的磨损。做完动平衡的曲轴与飞轮的位置是固定而不能再变的。为避免装错而引起错位，使平衡受到破坏，飞轮与曲轴之间应有严格的相对位置，用定位销或不对称布置的螺栓予以保证。

2．5．3　曲轴飞轮组的检修

曲轴在高速旋转中，将周期性地受气体压力、往复惯性力和离心力的作用，可能导致曲轴的弯曲、扭转、断裂、疲劳破坏和轴颈磨损。因此，要求曲轴具有足够的刚度、强度、耐磨性和旋转平稳性。

（1）曲轴的常见损伤

曲轴的常见损伤形式有：轴颈磨损、弯扭变形和裂纹等。

①曲轴主轴颈和连杆轴颈的磨损是不均匀的，且磨损部位有一定的规律性。

②所谓曲轴弯曲，是指主轴颈的同轴度误差大于0．05mm。若连杆轴颈分配角误差大于0°30′，则称为曲轴扭曲。

③曲轴的断裂。曲轴的裂纹多发生在曲柄与轴颈之间的过渡圆角处以及油孔处。前者是径向裂纹，严重时将造成曲轴断裂；后者多为轴向裂纹，沿斜置油孔的锐边顺轴向发展。

（2）曲轴的检修

曲轴的检验主要包括裂纹的检验、变形的检验和磨损的检验。

1）裂纹的检验

曲轴清洁后首先应检查有无裂纹，可用磁力探伤器或染色渗透剂进行裂纹的检验。若曲轴检验出裂纹，一般应报废更换。

2）曲轴弯曲的检验

检验弯曲变形应以两端主轴颈的公共轴线为基准，检查中间主轴颈的径向圆跳动误差。检验时，将曲轴、两端主轴颈分别放置在检验平板的V形块上，将百分表触头垂直地抵在中间主轴颈上，慢慢转动曲轴一圈。百分表指针所示的最大摆差，即中间主轴颈的径向圆跳动误差值，若大于0．15mm，则应进行压力校正。低于此限，可结合磨削主轴颈予以修正。

3）曲轴扭曲变形的检验

曲轴扭曲变形的检验是将连杆轴颈转到水平位置上，用百分表分别确定同一方位上两个轴颈的高度差。这个高度差即为扭曲变形量。

4）曲轴轴颈磨损的检验

对经探伤检查而允许修复的曲轴，必须再进行轴颈磨损量的检查：先检视轴颈有无磨痕和损伤，再测量主轴颈和连杆轴颈的圆度误差和圆柱度误差。对曲轴短轴颈的磨损以检验圆度误差为主，对长轴颈则必须检验圆度和圆柱度误差。

5）曲轴径向间隙的检查

曲轴径向间隙的检查方法与连杆径向间隙的检查方法基本相同。

6）曲轴轴向间隙的检验与调整

曲轴轴向间隙的检验与调整如图2．5．7所示，曲轴轴向间隙一般为0．07～0．21mm，使用极限为0．30mm。

图2．5．7　检查曲轴轴向间隙

1—曲轴；2—百分表；3—调节杆

【任务实施】

（1）准备工作

1）工具设备和材料

课件、发动机及翻转架、组合工具、工具车、零件摆放台、计算机等上网设备。

2）安全防护用品

标准作业装。

（2）信息收集

车型：_______________，发动机编号：__________。

（3）各小组学生在教师的指导下，在发动机上进行发动机曲柄连杆机构主要零件识别，并完成表2．5．2。

表2．5．2　曲轴飞轮组主要零件识别

（4）各小组学生在教师的指导下，进行发动机曲轴、曲轴主轴承测量，并完成表2．5．3。

表2．5．3　JL462Q发动机曲轴测量与计算表

（5）各小组学生在教师的指导下，进行发动机飞轮的检查，并填写表2．5．4。

表2．5．4　发动机飞轮检查表

（6）各小组成员通过教室上网设备，查阅有关桑塔纳轿车AJR型发动机曲轴的加工工艺过程，各派一名代表上台叙述。

【任务检测】

一、填空题

1．曲轴飞轮组是发动机的核心部件，它把活塞连杆组传来的_____转变为_____，用以驱动汽车_____和其他辅助装置，如_____、_____、_____等。

2．曲轴飞轮组主要由_____、_____、_____、_____和_____等组成。

3．曲轴的结构曲轴的基本组成包括_____、_____、连杆轴颈、_____、_____和后端凸缘等。

4．主轴颈是曲轴的支承部分。每个连杆轴颈两边都有一个主轴颈者，称为__________。显然，全支承曲轴的主轴颈总比连杆轴颈数多_____个；主轴颈_____连杆轴颈者，称为非全支承曲轴。

5．四冲程四缸直列发动机做功间隔角为__________＝180°，四个曲拐在一个_____。通常，四冲程四缸直列发动机工作顺序（点火顺序）为__________或1—2—4—3。

6．为了防止机油向后漏出，常采用_____、_____（自紧油封或填料油封）和_____等封油装置。

7．飞轮的主要功用是通过_____和_____能量来提高发动机运转的_____和改善发动机克服短暂的__________，与此同时，又将发动机的动力传给_____。

8．飞轮外缘上压有一个_____，其作用是在发动机启动时，与启动机齿轮_____，带动曲轴旋转。飞轮上通常刻有点火_____记号，以便校准点火时间。

9．飞轮与曲轴装配后应进行动_____实验，否则在旋转时因质量不平衡而产生的_____力，将引起发动机的_____并加速主轴承的_____。

10．曲轴在高速旋转中，将周期性地受气体压力、往复惯性力和离心力的作用，可能导致曲轴的_____、_____、_____、_____破坏和_____磨损。

二、判断题

1．曲轴在工作时，要承受周期性变化的气体压力、往复惯性力和离心力，以及它们产生的转矩和弯矩的共同作用。（　　）

2．直列发动机曲轴的曲拐数等于汽缸数；V形发动机曲轴的曲拐数等于汽缸数。（　　）

3．为了平衡连杆大端、连杆轴颈和曲柄等产生的离心力及其力矩，有时还为了平衡部分往复惯性力，使发动机运转平稳，须对曲轴进行平衡。（　　）

4．曲轴前端装有驱动配气凸轮轴的正时齿轮、驱动风扇和水泵的带轮及止推片等。（　　）

5．曲轴清洁后首先应检查有无裂纹，可用磁力探伤器或染色渗透剂进行裂纹的检验。若曲轴检验出裂纹，一般可以继续使用。（　　）

6．对经探伤检查而允许修复的曲轴，必须再进行轴颈磨损量的检查：先检视轴颈有无磨痕和损伤，再测量主轴颈和连杆轴颈的圆度误差和圆柱度误差。（　　）

7．曲轴扭曲变形的检验是将连杆轴颈转到水平位置上，用百分表分别确定同一方位上两个轴颈的高度差。这个高度差即为扭曲变形量。（　　）

8．曲轴轴向间隙一般为0．07～0．21mm，使用极限为0．40mm。（　　）

9．检验弯曲变形应以两端主轴颈的公共轴线为基准，检查中间主轴颈的径向圆跳动误差。（　　）

10．曲轴的断裂曲轴的裂纹多发生在曲柄与轴颈之间的过渡圆角处以及油孔处。前者是径向裂纹，严重时将造成曲轴断裂；后者多为轴向裂纹，沿斜置油孔的锐边顺轴向发展。（　　）

【评价与反馈】

【教师评估】