曲轴构造解析【专业教育】.ppt

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1、第四节 曲轴飞轮组,组成：曲轴、飞轮、扭转减振器、皮带轮、正时齿轮或链轮等,1,特备参考,EQ6100Q-1型发动机曲轴飞轮分解图,起动爪,起动爪锁紧垫圈,扭转减震器,带轮,挡油片,定时齿轮,半圆键,主轴承上下轴瓦,中间轴瓦,止推片,螺柱,润滑脂嘴,螺母,齿环,圆柱销,一、六气缸活塞处在上止点时的记号（钢球）,2,特备参考,桑塔纳2000时代超人轿车 AJR发动机曲轴飞轮组零件分解图,曲轴带轮,曲轴正时齿形带轮,曲轴链轮 （驱动油泵）,止推片,主轴承下轴瓦,转速传感器脉冲轮,飞轮,飞轮齿圈,曲轴正时齿形带轮,凸轮轴正时齿形带轮,正时齿形带,水泵齿形带轮,张紧轮,3,特备参考,4,特备参考,一、

2、曲轴,5,特备参考,（一）功用 1.将作用在活塞顶上的燃气压力转变为曲轴转矩输出给汽车传动系； 2.驱动配气机构及其它附属装置。,6,特备参考,（二）曲轴的工作条件和要求,1、工作条件：,承受周期性变化的气体压力、往复惯性力、离心力以及由此产生的扭矩、弯矩的共同作用。.,2、要求：,（1）足够的刚度、疲劳强度和冲击韧性；.,（2）各工作表面润滑良好、耐磨；.,（3）旋转惯性力系达到良好的平衡（离心力合力及其合力矩为零时称为完全平衡，亦称动平衡）。.,7,特备参考,（三）材料及工艺：,（1）多采用优质中碳钢或中碳合金钢如铬镍钢（18CrNi5）、铬铝钢（34CrAl16）模锻而成，其主轴颈和曲柄

3、销工作表面均需高频淬火或氮化，再经过精磨；其轴颈圆角过渡处不经淬火，采用滚压强化工艺，以提高疲劳强度。优点是机械疲劳强度高，轴颈直径可以较细，发动机结构紧凑，但表面加工质量要求高，否则，容易引起应力集中。.,（2）过去，国产的许多发动机采用高强度的稀土球墨铸铁铸造曲轴，优点是制造成本低，铸铁比钢的耐磨性、抗扭振性好，但发动机体积庞大。,8,特备参考,（四）曲轴的基本组成：,（五）曲轴的结构特点：,3）曲轴后端 6（功率输出端）。.,3）V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。.,整体式曲轴,1）曲轴前端3（自由端）；,3-前端轴,左、右主轴颈1.组成的曲拐；.,2-连杆轴颈（曲柄销）,2）若干

4、个由曲柄销2、.,左、右曲柄5.（包括平衡块4）、.,1-主轴颈,4-平衡块,5-曲柄,6-后端凸缘,1）曲轴的曲拐数取决于气缸的数目和排 列形式；.,2）直列式发动机曲轴的曲拐数等于气缸数；,5-定位螺栓,4-曲柄,9,特备参考,（六）曲轴的基本分类：,组合式曲轴（6135柴油机）,可分为整体式曲轴和组合式曲轴。.,1、3-滚动轴承,2-连接螺栓,10,特备参考,前端轴,连杆轴颈,曲轴轴颈,后端轴,平衡重,曲拐,曲拐：由一个连杆轴颈和它两端曲柄及主轴颈构成。,曲柄,11,特备参考,12,特备参考,（1）整体式曲轴刚性好，现代汽车发动机多采用模锻而成的中碳钢或中碳合金钢整体式曲轴，以追求汽车发

5、动机结构紧凑。.,13,特备参考,（2）组合式曲轴用于稀土球墨铸铁铸造的曲轴，特点是制造成本低，便于系列化。.,为减轻质量和离心力（为保证刚度要求，轴颈直径较粗），有时将曲柄销和主轴颈做成空心的，可兼做润滑油道。.,14,特备参考,（七）曲轴的支承,1、在相邻曲拐之间都设置一个主轴颈的曲轴，称为全支承曲轴； 优点：曲轴刚性好，不易弯曲； 缺点：缸心距加大，机体加长，制造成本增加。柴油机多用全支承曲轴。 2、主轴颈数等于或少于连杆轴颈数者称为非全支承曲轴。 优缺点与全支承曲轴恰好相反。多用于中小功率的汽油机。,15,特备参考,3、曲轴上有贯穿主轴颈、曲柄和连杆轴颈的油道，以便润滑主轴颈和连杆轴颈

6、。,16,特备参考,4、曲柄和平衡重,曲柄是用来连接主轴颈和连杆轴颈的。平衡重的作用是平衡各机件产生的离心惯性力及其力矩。,17,特备参考,平衡重,平衡重的作用是平衡连杆大头、连杆轴颈和曲柄等产生的离心惯性力和离心力矩，以及平衡活塞连杆组的往复惯性力极其力矩，以使发动机运转平稳。还可以减小曲轴轴承的负荷。 平衡重有的与曲轴制成一体，有的单独制成零件，再用螺栓固定于曲柄上，形成装配式平衡重，有些刚度较大的全支承曲轴没有平衡重。,18,特备参考,第一道主轴颈之前的部分。装有驱动其他装置的机件（正时齿轮4、,5、曲轴前端,扭转减振器等。,带轮7 ）,及起动爪8、,止推垫片3,甩油盘5、,油封6、,（

7、驱动风扇和水泵）带轮,滑动推力轴承,正时齿轮,起动爪,油封,甩油盘,止推垫片,用来安装止推垫圈、曲轴正时齿轮、起动抓、挡油圈、皮带轮、 扭转减震器,19,特备参考,回油螺纹的螺旋方向应为右旋，当曲轴旋转时，机油也被带动旋转，因为机油有粘性，所以受到机体后盖孔壁的摩擦阻力Fr。 ,回油螺纹的封油原理,8-主轴承盖,6、曲轴后端：,最后一道主轴颈之后的部分。一般在其后端为安装飞轮的法兰盘。.,曲轴前、后端的封油原理：,常用的防漏装置有甩油盘、填料油封、自紧油封和回油螺纹等。一般发动机都采用复合式防漏装置，由甩油盘与其它一至二种防漏装置组成。.,曲轴前端甩油盘的外斜面应朝外，当被齿轮挤出和甩出的润滑

8、油落到甩油盘上时，沿壁面流回油底壳中。,Fr可分解为平行于螺纹的分力Fr1和垂直于螺纹的分力Fr2。机油在Fr1的作用下，顺着螺纹槽道流回机油盘。,曲轴后端的结构（6100）,1-轴承座（曲轴箱体）.,2-甩油盘.,3-回油螺纹.,4-飞轮.,5-飞轮螺栓、螺母,6-曲轴凸缘盘.,7-填料油封.,20,特备参考,轴向（推力）轴承用于限制曲轴的轴向窜动（发动机工作时，曲轴常受到离合器施加于飞轮的轴向力作用而有轴向窜动的趋势），保证曲柄连杆机构各零件正确的相对位置。但曲轴受热膨胀时，又应允许其自由伸长，故曲轴上的轴向定位装置必须有，但只能设于一处，通常设在中间主轴承处。现代汽车发动机常将径向轴承和

9、推力轴承合而为一，制成翻边滑动轴承。,多层推力轴承 1-凸肩 2-油槽 3-钢质薄壁 4-基层 5-镍涂层 6-磨耗层 7-油孔 8-卷边,7、曲轴主轴承,曲轴轴承按其承载方向可分为径向轴承和轴向（推力）轴承。.,径向轴承用于支承曲轴，一般用滑动轴承，即上、下两半轴瓦，少数大功率柴油机用滚动轴承（与球墨铸铁铸成的组合式曲轴对应）。.,21,特备参考,径向轴承 轴向轴承,径向轴承,轴向轴承,22,特备参考,8、曲轴的轴向定位,（1）结构： 在某一道主轴承的两侧装止推片。止推片由低碳钢背和减磨层组成。,23,特备参考,1.单面合金止推垫圈 第一道主轴颈两侧，两片白金面分别朝外,24,特备参考,2.

10、组合翻边止推垫圈 EQ6100Q1 第四道主轴颈 依维柯,25,特备参考,止推片一般有: 翻边轴瓦、 半圆环止推片 止推轴承环三种。,26,特备参考,（2）安装注意：止推片有减磨层的一面朝向转动件。当曲轴向前窜动时，后止推片承受轴向推力；向后窜动时，前止推片承受轴向推力。,27,特备参考,（3）曲轴的轴向间隙的调整：更换止推片的厚度。,28,特备参考,29,特备参考,9、多缸发动机曲拐布置和发火顺序：曲轴的形状和各曲拐的相对位置取决于气缸数、气缸排列形式和各缸的作功行程交替顺序（发火顺序）。,1）发火顺序的要求：,(a)发动机每完成一个循环，各缸都应发火一次，且各缸作功间隔应均匀，即发火间隔角

11、应等于720/ I;,(b)应使连续作功的两缸相距尽可能远 ，避免相邻两缸发生进气重叠现象，同时降低主轴承负荷。,（c）V型发动机左右两气缸尽量交替作功。,（d）曲拐布置尽可能对称、均匀，以使发动机工作平衡性好。,30,特备参考,2）常用曲拐布置,1、 直列四冲程四缸发动机 曲拐对称布置于同一平面内。 相邻作功气缸的曲拐夹角为7200/4=1800。 发动机工作顺序有 1342 1243,31,特备参考,四行程四缸机工作循环,六缸机:工作间隔7200/4=1800 工作顺序：1243（或1342） 1缸作功00 2缸压缩00（进气1800） 4缸进气00（排气1800） 3缸排气00（作功18

12、00）,1,4,2,3,1,2,2,32,特备参考,33,特备参考,2、直列四冲程六缸发动机,曲拐对称布置于三个平面内。 相邻作功气缸的曲拐夹角为7200/6=1200。,34,特备参考,四行程六缸机工作循环,六缸机:工作间隔7200/6=1200 工作顺序：153624 1缸作功00 5缸压缩600 3缸进气1200 6缸进气00（排气1800） 2缸排气600 4缸作功1200,1,5,3,6,2,4,35,特备参考,发动机工作顺序有153624和142635两种。,36,特备参考,37,特备参考,空间曲拐，各平面曲拐成90夹角，发火间隔角是720/ 8=90 。发火顺序是18436572

13、。,V型八缸发动机的曲拐布置,3、V型八缸发动机：,38,特备参考,10、扭转减振器,扭转振动：当发动机工作时，曲轴在周期性变化的转矩作用下，各曲拐之间发生周期性相对扭转的现象。 功用：吸收曲轴扭转振动的能量、消除扭转振动，避免发生共振极其引起的恶果。 分类：橡胶扭转减振器、硅油扭转减振器、硅油-橡胶扭转减振器和摩擦式减振器等。,39,特备参考,惯性盘5与圆盘3有了相对角振动，橡胶垫4的扭转变形消耗了扭转振动能量，振幅减小。,6-带盘,1、摩擦式扭转减振器（汽车发动机）：,工作原理是使曲轴扭转振动能量逐渐消耗于减振器内的摩擦，从而使振幅逐渐减小。,（a）橡胶式扭转减振器,转动惯量较大的惯性盘5

14、与薄钢片制成的减振器圆盘3都同橡胶垫4硫化粘结，,减振器圆盘3毂部用螺栓固装于曲轴前端的风扇带轮6上，后者与曲轴前端螺栓固紧，因此，圆盘3与带轮、曲轴同步转动，,1-曲轴前端,2-带轮毂,3-减振器圆盘,4-橡胶垫,5-惯性盘,40,特备参考,橡胶减振器的主要优点是结构简单、质量小、工作可靠，但橡胶对曲轴扭转振动的衰减作用不够强，而且，橡胶易因摩擦生热而容易老化。.,两个惯性盘1松套在风扇带轮6的轮毂上（之间有衬套），轴向上在带轮与平衡重4之间，可轴向移动，但不能相对转动。,2,1-惯性盘 2-弹簧 3-曲轴 4-平衡重 5-摩擦片 6-带轮,（b）干摩擦式扭转减振器,这样，当曲轴带动带轮、平

15、衡重发生扭转振动时，由于惯性盘、带轮、平衡重与摩擦片之间的摩擦消耗了曲轴扭转振动的能量，振幅减小。,在带轮6与一惯性盘之间以及平衡重4与另一惯性盘之间各有一摩擦片5。装在两个惯性盘之间的弹簧2使惯性盘压紧摩擦片。,41,特备参考,（c）硅油-橡胶式扭转减振器 该减振器结构紧凑（质量和容积均较小）、减振性能良好。 减振体2浮动地装在密封外客1中，两者之间间隙很小（0.5-0.7mm），其中充满高粘度的有机硅油。当曲轴发生扭转振动时，带着外壳1一起振动，而转动惯量较大的减振体2基本上是匀速转动，于是两者之间发生相对滑动，使硅油受剪切，摩擦生热而消耗振动的能量，从而减小了扭转振幅。显然，摩擦使硅温度

16、升高，粘度下降，对曲轴的扭振衰减作用减弱。,150系列车用柴油机粘液摩擦式扭转减振器 1-密封外壳 2-减振体 3-衬套4-侧盖 5-注油螺塞孔,42,特备参考,飞轮,飞轮是一个转动惯量很大的圆盘 .,43,特备参考,（一）功用： （1）储存动能，克服阻力使发动机的工作循环周而复始，使曲轴转 速均匀，并使发动机具有短时间超载的能力； （2）驱动其它辅助装置； （3）传递扭矩给汽车传动系，是离合器的驱动件； （4）飞轮上正时刻度记号作为配气机构、供油系统（柴油机）、点火系统（汽油机）正时调整角度用。,44,特备参考,2、要求：质量尽可能小的前提下具有足够的转动惯量，因而轮缘通常做得宽而厚。 3、

17、材料、工艺、结构特点： （1）一般用灰铸铁，当轮缘速度超过50米/秒时要采用球铁或铸钢。 （2）飞轮外缘上的齿圈是热压配的，齿圈磨损失效后可以更换，但拆装齿圈时应注意加热后进行。 （3）多缸发动机的飞轮应与曲轴一起进行动平衡校准。为了拆装时不破坏它们的平衡状态，飞轮与曲轴之间的连接螺栓应不对称布置。,发动机发火定时记号 1-离合器外壳的记号 2-观察孔盖板 3-飞轮上的记号,45,特备参考,构造,飞轮边缘部分做的厚些，可以增大转动惯量,齿圈在发动机起动时与起动机齿轮啮合，带动曲轴旋转。,一缸上止点记号,46,特备参考,点火正时记号 1.CA6102Q 飞轮上的正时记号与飞轮壳检视孔旁的刻线对正

18、 2.BJ492Q 皮带盘上缺口与缸体上指针对正 依维柯发动机,47,特备参考,3.EQ6100Q-1 飞轮上的正时记号与飞轮壳检视孔旁的刻线对正 皮带盘上的缺口与齿轮盖上450筋线对正,48,特备参考,曲柄连杆机构的拆装 一、实训目的及要求 1、熟悉曲柄连杆机构的组成及其各主要机构构造、作用和装配关系。 2、熟悉发动机的工作顺序和连杆轴颈排列方式，掌握曲轴轴向定位和防漏方法。 3、掌握正确的拆装顺序、要求、方法 二、实训内容 四缸发动机曲柄连杆机构的拆卸和装配 三、实训设备及工、量具 1、设备：发动机、翻转架、拆装工作台 2、工、量具：常用工具和专用工具 四、实训步骤及操作方法,49,特备参

19、考,1、曲柄连杆机构的拆卸 1）拆下气缸盖 （1）旋出气门罩盖的螺栓取下气门罩盖和挡油盘。 （2）拆下进排气歧管。 （3）按要求顺序旋松气缸盖螺栓，并取下气缸盖和气缸垫。 （4）拆下火花塞。 2）拆下并分解曲柄连杆机构 （1）拆下油底壳、机油滤网、浮子和机油泵。 （2）拆下曲轴带轮。 （3）取下曲轴正时齿带轮。 （4）拆卸前油封和前油封凸缘。 （5）拆卸离合器压盘总成及飞轮为了保证其动平衡，应在飞轮与离合器壳作装配记号。 （6）拆下活塞连杆组 拆下活塞连杆组前，应检查连杆大端的轴向间隙。拆下连杆轴承盖，将活塞连杆组从气缸中抽出。 拆下活塞连杆组后，注意连杆与连杆大头盖和活塞上的记号于气缸的序号

20、一致，如无记号，则应重新打印记号。,50,特备参考,（7）检查曲轴轴向间隙，如超过极限值，应更换推力垫圈。 （8）按规定顺序松开主轴承盖螺栓，拆下主轴承盖，取下曲轴。 （9）分解活塞连杆组 2、曲柄连杆机构的装配 曲柄连杆机构的装配质量直接关系到发动机的工作性能，因此装配须注意下列事项。 （1）各零部件应彻底清洗，压缩空气吹干，油道孔保持畅通。 （2）对于一些配合工作面（如气缸壁、活塞、活塞环、轴颈、轴承、挺杆等）装合前要涂以润滑油。 （3）对于有位置、方向和平衡要求的机件，必须注意装配记号和平衡记号，确保安装关系正确和动平衡要求，如正时记号、活塞记号、飞轮和离合器总成等的记号。 （4）螺栓、

21、螺母必须按规定的力矩分次按序拧紧。螺栓、螺母、垫片等应齐全，以满足其完整性和完好性。,51,特备参考,1）活塞连杆组的装配 （1）将同一缸的活塞和连杆放在一起，如连杆无缸号标记，应在连杆杆身上打所属缸号记号。 （2）将活塞顶部的朝前“箭头”标记和连杆杆身的朝前“浇铸”记号对准。 （3）将涂有机油的活塞销，用大拇指压入活塞销孔和连杆铜套中，如压不进去，可用热装合法装配。 （4）活塞销装上后，要保证其与铜套的配合间隙为0.003mm0.008mm，经验检验法是用手晃动活塞销与销孔铜套无间隙感，活塞销垂直向下时又不会从销孔或铜套中滑出。 （5）安装活塞销卡环。 （6）用活塞专用工具安装活塞环，先安装

22、油环，再装第二道环，最后装第一道环，环的上下不能装错，标记（TOB）朝活塞顶。 （7）检查活塞环的侧隙、端隙。,52,特备参考,2）曲轴的安装 （1）将有油槽的上轴瓦装入缸体，使轴承上油槽与缸体上轴承座上的油道口对正。注意上、下轴承不能装反，然后将各道轴承涂上少许润滑油。注意推力轴承。 （2）将曲轴平稳的放入缸体轴承孔。 （3）插入半圆推力环，注意上、下环不能装错，有开口用于气缸体且开口必须朝轴承。 （4）按轴承盖上打印的1、2、3、4标记，由前向后顺序安装。 （5）曲轴轴承盖螺栓应由中间向两边交叉、对称、分三次拧紧，最后紧固力矩按厂家固定（桑塔纳为65Nm）。轴承盖紧固后，曲轴转动应平滑自如

23、，其有推力轴承轴向间隙和径向间隙应符合厂家规定（桑塔纳为0.070.17mm，径向间隙为0.0300.080mm） （6）安装带轮端曲轴油封和飞轮端曲轴油封。 （7）安装飞轮，按厂家要求的力矩紧固。,53,特备参考,3）活塞连杆组装入气缸 （1）将活塞环开口错开120度。 （2）用活塞环卡箍收紧各道活塞环，将活塞组平稳、小心地捅入气缸，装配时注意活塞顶部的箭头应朝向发动机前端。 （3）安装轴承及轴承盖。轴承安装时应注意其安装位置；连杆盖安装时也应注意安装标记和缸号不能装错，然后交替拧紧连杆螺栓，紧固力矩按厂家要求（桑塔那位30Nm）紧固后再转180度。 （4）检查连杆大端的轴向间隙，应在厂家规

24、定范围内（桑塔那位0.080.24mm） 4)气缸盖的安装 （1）安装气门、凸轮轴和油封。 （2）安装气缸盖衬垫，主要安装方向，标有“OPENTOP”的朝向气缸盖。 （3）将定位螺栓旋入，放好气缸盖，按由中间向两边交叉对称分四次拧紧，力矩按厂家规定。安装缸盖时，曲轴不可置于上止点。 (4）安装气门罩盖，其紧固力矩为1020Nm,54,特备参考,作业,一、填空题 1、曲柄连杆机构的工作条件是_、 _ 、_和_。 2、机体组的作用是_，安装 _并承受 _。 3、气缸体的形式有_、_、_三种，EQ140和CA141型汽车发动机采用_。 4、活塞与气缸壁之间应保持一定的配合间隙，间隙过大将会产生_、_

25、和_；间隙过小又会产生_、_。 5、活塞受_、_和_三个力的影响，为了保证其工作正常，活塞的形状是比较特殊的，轴线方向呈_形，径向方向呈_ 形。 6、四缸四冲程发动机的作功顺序一般是 _或 _；六缸四冲程发动机的作功顺序一般是 _或 _。 7、曲柄连杆机构的主要部件可分为 _、_和_三组。 8、机体组包括_、_、_、_等；活塞连杆组包括_、_、_、_等；曲轴飞轮组包括_和_。,55,特备参考,二、解释下列技术术语 燃烧室；湿式缸套；扭曲环；“全浮式”活塞销；全支承曲轴。 三、简答和论述题 1、简述活塞连杆组、曲轴飞轮组、气环和油环的作用。 2、气缸盖的作用是什么？安装时有何要求？ 3、为防止活塞热膨胀，在结构上采取了哪些措施？ 4、安装活塞环时应注意什么？ 5、曲轴由哪几部分组成？,56,特备参考,