活塞连杆组的拆卸

活动情景

活塞连杆组是发动机中的一个重要机构，其工作条件非常复杂，一旦发生故障，发动机将无法正常工作。通过对活塞连杆组的拆装和对活塞连杆组的工作过程的观察，进一步了解曲柄滑块机构的相关知识。

任务要求

（1）观察活塞连杆组的基本组成。

（2）观察活塞连杆组各构件之间的相互装配关系。

（3）观察活塞连杆组工作过程演示，了解转矩传递方式。

（4）通过活塞连杆组进一步了解曲柄滑块机构的种类和特点。

技能训练

图3－27 拆卸活塞连杆组所需工具

进行活塞连杆组的拆卸，所需器材和操作步骤如下。

1．所需器材

拆卸活塞连杆组所需工具有发动机拆装翻转架、拆装用发动机、套筒组合扳手、扭力扳手、摇把、气缸盖螺栓专用扳手、二用扳手、橡胶锤、铜棒、手锤、号码冲、活塞环安装工具、T形扳手，如图3－27所示。

2．操作步骤

（1）将发动机安装在发动机拆装翻转架上，摇转发动机拆装翻转架手柄，将拆装用发动机转到水平位置，如图3－28所示。

图3－28 发动机处于水平位置

（2）转动曲轴，先将1－4缸活塞转到下止点位置，用扭力扳手将连杆螺栓分两次拧松，如图3－29所示。

（3）对连杆轴承盖上的缸号标记进行检查确认，如图3－30所示；然后用套筒摇把或T形套筒拆下连杆螺栓螺母，如图3－31所示。

图3－29 用扭力扳手拧松连杆螺母

图3－31 用套筒摇把拆连杆螺栓螺母

图3－30 确认连杆轴承盖上的缸号标记

图3－32 用号码冲在连杆轴承盖上打气缸编号

如果连杆轴承盖上没有缸号标记，应先用号码冲在连杆轴承盖上打上缸号标记，然后再进行拆卸，如图3－32所示。

注意

（4）用橡胶锤敲击连杆轴承盖侧边，使连杆轴承盖松动，如图3－33所示；或用手锤、铜棒敲击连杆螺栓，如图3－34所示，然后取下连杆轴承盖，如图3－35所示。

图3－33 用橡胶锤敲击连杆轴承盖侧边

图3－34 用手锤、铜棒敲击连杆螺栓

（5）用木质手锤柄将活塞组件从气缸内推出，如图3－36所示。

图3－35 取下连杆轴承盖

图3－36 用木质手锤柄将活塞组件从气缸内推出

在推出活塞连杆组件之前，应检查气缸口，如有台阶，应先用刮刀刮去气缸口上的台阶后才能将活塞连杆组件从气缸上端推出。

注意

（6）对拆卸下来的活塞、连杆及连杆轴承盖，应检查它们的缸号装配标记是否一致，如图3－37所示，并按照装配关系装配组件，如图3－38所示，然后按照气缸顺序摆放在零件盘中，如图3－39所示，至此活塞连杆组的拆卸全部完成。

图3－37 确认活塞、连杆、连杆轴承盖上的缸号装配标记

图3－38 按照装配关系装配活塞连杆组件

（7）拆卸完毕，清洁、归还工具和实习器材。

注意

（1）拆装过程中不允许硬敲、硬撬，以免损伤气缸。

（2）对活塞连杆组的装配不作要求，感兴趣的同学可以在老师的指导下完成装配任务。

图3－39 活塞连杆组件按规定摆放

基本活动

1．了解活塞连杆组的组成

活塞连杆组一般由活塞、活塞销、活塞销卡簧、活塞环、连杆、连杆衬套、连杆轴瓦、连杆大头盖、连杆螺栓等组成，如图3－40所示。

图3－40 活塞连杆组

2．活塞连杆组工作过程演示

（1）通过观察解剖台架发动机的运转过程，观察活塞连杆组各构件间的相互连接关系。

（2）观察活塞连杆组的工作过程。

（3）通过观察活塞连杆组运转过程的演示，了解曲柄滑块机构中各杆件的运动变化。

高级技术

1．铰链四杆机构的演化及应用

在曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构这三种典型形式的基础上，改变其中某些构件的形状，如将铰链四杆机构中的一个转动副转化为移动副。内燃机中的曲柄连杆机构就是曲柄滑块机构最典型的应用实例之一，以活塞为主动构件做往复直线运动，连杆带动曲柄做连续的圆周运动，因此移动副可以看成是转动副的一种特殊情况，即转动中心位于垂直于移动副导路的无限远处的一个转动副。将曲柄摇杆机构中的摇杆制成无限长时，摇杆与连杆铰接点就转化成沿直线运动的滑块，如图3－41所示。除了曲柄滑块机构外，还可以进一步演化成导杆机构等，如图3－42所示。

图3－41 铰链四杆机构中一个转动副转化为移动副

图3－42 曲柄滑块机构、导杆机构示意图

曲柄滑块机构结构简单，受力情况优良，在实际生产中得到了广泛的应用。有时曲柄可以演化成偏心轮机构，其偏心距就是曲柄的长度，这种机构可以提高曲柄的强度和刚度，常应用于承受较大冲击载荷的机械。

小贴士

铰链四杆机构中存在曲柄的必要条件是：

（1）连架杆与机架中必有一杆为四杆机构中的最短杆；（2）最短杆与最长杆杆长之和应小于或等于其余两杆的杆长之和。

2．铰链四杆机构的“死点”位置

1）“死点”位置

在曲柄摇杆机构中，摇杆为主动件，曲柄为从动件，当摇杆摆到连杆与曲柄共线时，摇杆通过连杆作用在曲柄上的力正好通过曲柄的回转中心，摇杆对曲柄的作用力不能产生力矩，不会使曲柄转动，曲柄摇杆机构的这种现象称为“卡死”现象。如图3－43所示，这时机构所处的极限位置，称为“死点”位置。

发动机曲柄连杆机构中，当活塞与连杆处于同一直线且通过曲柄的回转中心这一上下“死点”位置时，我们分别称活塞处于“上止点”和“下止点”，如图3－44所示。

2）“死点”的影响

从运动角度看，“死点”的存在对机构的运动是不利的，应尽量避免出现在“死点”位置卡死的现象。实际上铰链四杆机构的“死点”位置是始终存在的，我们在日常应用中应克服其不利影响，常用的方法是采用加大从动构件的惯性，靠从动构件的惯性帮助其通过铰链四杆机构的“死点”位置，如在发动机的曲柄连杆机构上安装飞轮，能使曲轴保持连续转动。

图3－43 铰链四杆机构的“死点”位置

图3－44 活塞处于上、下止点位置

拓展训练

通过对曲柄连杆机构的拆卸实践，在了解了曲柄连杆机构的作用、组成的基础上，去认识“活塞是一个演化的摇杆，曲轴是演化的曲柄”。通过拆卸曲轴飞轮组，观察曲柄连杆机构各构件的相互装配关系、转矩传递方式和如何克服“死点”位置，并完成装配工作。

小贴士

（1）拆卸曲轴飞轮组时，要注意主轴承盖的顺序和方向。

（2）安装活塞连杆组件时要根据装配标记规定的方向安装。（3）主轴承盖和连杆大头盖螺栓应按规定力矩拧紧。

任务归纳

（1）通过拆装活塞连杆组件，了解平面四连杆机构的基本概念。

（2）通过拆装活塞连杆组件，了解平面四连杆机构各构件间的相互关系。

（3）观察活塞连杆组件的工作过程演示，了解平面四连杆机构的“死点”位置及对四连杆机构的影响。

思考练习

（1）活塞连杆组的基本组成和装配关系如何？

（2）什么是铰链四杆机构的“死点”位置？

（3）铰链四杆机构的“死点”对铰链四杆机构的运动有什么影响？

（4）如何理解活塞连杆机构是一个演化的曲柄摇杆机构？

表3－2 任务测评表