發(fā)動(dòng)機(jī)教案--模塊二 項(xiàng)目二活塞連桿組構(gòu)造與檢修剖析

1、宿遷開放大學(xué) 江蘇省宿遷中等專業(yè)學(xué)校 課程單元教學(xué)簡案教務(wù)處編制2021年3月發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與維修 課程單元教學(xué)簡案學(xué)習(xí)情境任務(wù) 曲柄連桿機(jī)構(gòu)維修學(xué)習(xí)單元工程二活塞連桿組構(gòu)造與檢修 課次 1授課方式請打理論課 實(shí)踐課 理實(shí)一體課 習(xí)題課 其他 課時(shí)安排 8授課班級 上課時(shí)間2021年 月 日第 周 - 節(jié)星期 授課地點(diǎn) 2021年 月 日第 周 - 節(jié)星期 2021年 月 日第 周 - 節(jié)星期 學(xué)習(xí)目標(biāo)、要求知識點(diǎn)： 活塞的結(jié)構(gòu)型式及特點(diǎn) 活塞環(huán)的結(jié)構(gòu)型式及特點(diǎn) 活塞銷的結(jié)構(gòu)型式及特點(diǎn) 連桿組各零件的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 能力點(diǎn)：掌握活塞連桿組的部件組成 熟悉活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿的功用、材料、結(jié)構(gòu)及特

2、點(diǎn) 學(xué)習(xí)重點(diǎn)及難點(diǎn) 重點(diǎn)：1活塞、連桿的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)難點(diǎn)：活塞、連桿的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)教 學(xué) 基 本 內(nèi) 容方法手段一、活塞1活塞的功用和工作條件1活塞的功用承受燃?xì)鈮毫Σ⒋肆鬟f給連桿、與氣缸蓋共同組成燃燒室2工作條件高溫、高壓、高速往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)高溫：與活塞頂部相接觸的燃?xì)鉁囟茸罡哌_(dá)22732773K，活塞頂部的最高溫度可達(dá)473673 K。材料的強(qiáng)度和硬度由于溫度升高而降低，溫度不均勻易產(chǎn)生熱應(yīng)力裂紋。高壓：作功沖程中受到燃?xì)獾膸_擊性的高壓力的作用。柴油機(jī)瞬時(shí)最高壓力69MPa，汽油機(jī)35 MPa。導(dǎo)致活塞側(cè)壓力增大，加速活塞外表磨損，引起活塞變形。高速：在作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，活塞還承受本身所產(chǎn)生的

3、往復(fù)慣性力側(cè)壓力。活塞由于受到上述周期性變化的燃?xì)鈮毫蛻T性力的作用，各個(gè)局部就產(chǎn)生交變的拉伸，壓縮和彎曲應(yīng)力，使活塞容易變形。2活塞的材料及要求1材料及要求要求：活塞的質(zhì)量要小，可以減小慣性力；熱膨脹系數(shù)要小，減小受熱時(shí)的變形；導(dǎo)熱性好，防止活塞過熱，發(fā)生損壞；耐磨性好，防止在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中大量磨損。材料：常用鋁合金制造，質(zhì)量小，導(dǎo)熱性好，但是熱膨脹系數(shù)大，高溫下，強(qiáng)度和硬度下降很快。有的柴油機(jī)采用高級鑄鐵或耐熱鋼制造。2成型方法鑄造：高溫強(qiáng)度下降較小、本錢低，易出現(xiàn)氣孔、縮松等鑄造缺陷。鍛造：強(qiáng)度比鑄造高、導(dǎo)熱性較好，適用于強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)，制造本錢高。液態(tài)模鍛：兼顧鍛造與鑄造的特點(diǎn)，消除鑄造缺陷且

4、提高了毛坯質(zhì)量。3活塞的結(jié)構(gòu)型式根據(jù)所起作用的不同，可將活塞分為頂部、頭部和裙部如圖3-121活塞頂部活塞頂部指活塞的頂面，它承受氣體壓力，并組成燃燒室。1汽油機(jī)活塞頂部如圖3-13多采用平頂、有些采用凹頂，二沖程汽油機(jī)多用凸頂。平頂：吸熱面積小、制造工藝簡單。 凹頂：改善混合氣形成和燃燒、調(diào)節(jié)壓縮比。2柴油機(jī)活塞頂部如圖3-14多采用各種各樣的凹坑凹坑：形狀、位置和大小必須與柴油機(jī)混合氣形成或與燃燒室要求相適應(yīng)。2活塞頭部如圖3-15活塞環(huán)槽以上部位：承受氣體的壓力，與活塞環(huán)一起實(shí)現(xiàn)氣缸內(nèi)氣體的密封，將熱量通過活塞環(huán)傳給氣缸壁。環(huán)槽：用來安裝氣環(huán)和油環(huán)，一般氣環(huán)槽有23個(gè)，油環(huán)槽為一個(gè)。隔熱

5、槽：活塞頂面和燃?xì)饨佑|，使活塞頭部溫度過高，導(dǎo)致氣環(huán)損壞，造成漏氣，因此有的發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞在第一到環(huán)的上方開一條隔熱槽，改變熱流方向，降低第一道環(huán)的溫度。護(hù)圈：保護(hù)環(huán)槽，防止高溫下?lián)p壞，一般為熱負(fù)荷較高的發(fā)動(dòng)機(jī)采用。護(hù)圈的材料一般為耐熱且膨脹系數(shù)與鋁合金接近的高錳奧氏體鑄鐵。3活塞裙部 活塞環(huán)槽以下部位。在活塞運(yùn)動(dòng)的時(shí)候起導(dǎo)向作用并承受側(cè)壓力。1活塞裙部變形如圖3-16燃?xì)馐谷共繌澢冃?，?cè)壓力使銷座軸線方向增大，使活塞工作時(shí)變成軸線沿活塞銷軸線方向的橢圓形熱變形使銷座軸線方向增大 2活塞裙部形狀如圖3-17冷態(tài)下把活塞加工成裙部斷面為長軸垂直于活塞銷方向的橢圓形活塞環(huán)1活塞環(huán)功用、工作條件及材

6、料1活塞環(huán)功用氣環(huán)功用：起到封氣、導(dǎo)熱，即防止高溫、高壓的燃?xì)飧Z入曲軸箱，污染機(jī)油，同時(shí)將活塞頂所吸收的大局部熱量傳給缸壁的作用。油環(huán)功用：刮除缸壁上多余的燃油，形成均勻的油膜，防止竄油，減小磨損。此外，起輔助封氣作用2活塞環(huán)工作條件高溫 高壓 高速及潤滑條件極差磨損嚴(yán)重， 發(fā)動(dòng)機(jī)零件中工作壽命最短3活塞環(huán)材料一般活塞環(huán)多用優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵、球墨鑄鐵或合金鑄鐵制造第一道活塞環(huán)甚至所有的環(huán)，其外外表進(jìn)行多孔鍍鉻來減緩磨損其他的環(huán)多采用鍍錫、磷化或硫化處理來提高磨合性2氣環(huán)結(jié)構(gòu)與工作 1氣環(huán)密封原理如圖3-18氣環(huán)自由狀態(tài)非圓，隨活塞裝入氣缸后，靠氣彈力緊貼在氣缸壁上F1，形成第一密封面。同時(shí)，氣環(huán)在燃

7、氣作用下被壓向環(huán)槽下端面F3，形成第二密封面。另外，繞到環(huán)背后的燃?xì)馐箽猸h(huán)更貼緊缸壁F2，加強(qiáng)了第一密封面的密封效果幾道氣環(huán)切口錯(cuò)開布置，這樣形成迷宮式封氣系統(tǒng)，這樣，竄入曲軸箱內(nèi)的燃?xì)饬恳押苌倭?氣環(huán)切口形狀如圖3-19直角型：工藝性好，密封性差階梯形：密封性好，工藝性差斜切口：密封性和工藝性介于上述二者之間3氣環(huán)斷面形狀如圖3-201矩形環(huán)工藝性和導(dǎo)熱效果較好但產(chǎn)生泵油作用2扭曲環(huán)正扭曲環(huán)：扭曲成碟子形。包括內(nèi)圓上邊緣切槽及外圓下邊緣切槽的氣環(huán)反扭曲環(huán)：扭曲成蓋子形。內(nèi)圓下邊緣切槽的氣環(huán)進(jìn)氣、壓縮和排氣行程：環(huán)扭曲，消除泵油現(xiàn)象，減輕磨損作功行程：燃?xì)鈮毫ψ饔檬弓h(huán)不再扭曲，與矩形環(huán)相同3錐

8、面環(huán)環(huán)的外圓面為錐面，理論上為線接觸活塞下行時(shí)：能刮油；活塞上行時(shí)：錐面油楔作用浮起，減少磨損，不泵油假設(shè)扭曲環(huán)的外圓面為錐面那么為扭曲錐面環(huán)，正反扭曲錐面環(huán)4梯形環(huán)斷面為梯形，抗粘結(jié)性好，防止環(huán)被粘結(jié)而折斷側(cè)向力換向活塞左右擺動(dòng)時(shí)，梯形環(huán)的側(cè)隙發(fā)生變化，將環(huán)槽中膠質(zhì)擠出作功行程中，燃?xì)鈴较驂毫訌?qiáng)了環(huán)的密封 缺點(diǎn)：上下面精磨工藝復(fù)雜5桶面環(huán)外圓面為外凸圓弧形桶面環(huán)上下運(yùn)動(dòng)時(shí) 均能形成楔形油膜，將環(huán)浮起，減輕環(huán)與氣缸壁磨損其密封性、磨合性、對氣缸外表的適應(yīng)性都比擬好 缺點(diǎn)：凸圓弧外表加工困難3油環(huán)結(jié)構(gòu)與工作 1油環(huán)刮油原理如圖3-21在油環(huán)徑向方向開有貫穿的油孔或油槽，在活塞的油環(huán)槽內(nèi)和環(huán)岸上

9、開有許多排小孔和斜孔當(dāng)活塞下行時(shí)，刮下的油通過油環(huán)徑向槽內(nèi)的小孔或狹縫和環(huán)岸上的斜孔流入機(jī)體內(nèi)當(dāng)活塞上行時(shí)，活塞環(huán)都貼在環(huán)槽下側(cè)面，使氣環(huán)與油環(huán)間的機(jī)油通過活塞環(huán)槽上的排油孔流入機(jī)體內(nèi)2油環(huán)類型與結(jié)構(gòu)1普通油環(huán)如圖3-22槽孔式油環(huán)：刮油靠油環(huán)自身彈力、外圓面加工環(huán)形集油槽、結(jié)構(gòu)簡單加工容易本錢低槽孔撐簧式油環(huán)：槽孔式油環(huán)內(nèi)圓面加裝撐簧、增大接觸壓力提高刮油能力耐久性 槽孔式油環(huán) 槽孔撐簧式油環(huán)2鋼帶組合油環(huán)如圖3-23接觸壓力大、刮油能力強(qiáng)、防機(jī)油上竄、上下刮片能單獨(dú)動(dòng)作、對氣缸活塞變形適應(yīng)能力強(qiáng)、優(yōu)質(zhì)鋼本錢高活塞銷1活塞銷功用、工作條件及材料1活塞銷功用連接活塞和連桿將活塞承受的力傳給連桿

10、2活塞銷工作條件承受沖擊載荷，潤滑條件差，所以剛度，強(qiáng)度要求較高，韌性好，耐磨；質(zhì)量要小，銷和銷孔適當(dāng)?shù)呐浜喜⒁泻玫耐獗碣|(zhì)量3活塞銷材料低碳鋼或低碳合金鋼，外外表滲碳淬硬，再精磨和拋光。既提高外表硬度和耐磨性 又保證較高強(qiáng)度和沖擊韌性連桿2活塞銷的結(jié)構(gòu)內(nèi)孔形狀如圖3-24圓柱形兩段截錐形組合形 連桿組連桿組的組成如圖3-251連桿組功用、工作條件及材料1連桿組功用將活塞承受的力傳給曲軸并將活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)2連桿組工作條件連桿小頭與活塞銷連接，同活塞一起作往復(fù)運(yùn)動(dòng)；連桿大頭與曲柄銷連接，同曲軸一起作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此連桿作復(fù)雜的平面運(yùn)動(dòng)連桿組主要受到壓縮、拉伸和彎曲交變載荷。

11、最大壓縮載荷出現(xiàn)在做功行程上止點(diǎn)附近，最大拉伸載荷出現(xiàn)在進(jìn)氣行程上止點(diǎn)附近。在壓縮載荷和連桿組作平面運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的橫向慣性力的共同作用下，連桿體可能發(fā)生彎曲變形要求： 剛度高，尤其是大頭要有足夠的剛度；疲勞強(qiáng)度要求，防止斷裂；輕巧，減小慣性力3連桿組材料連桿體、連桿蓋：優(yōu)質(zhì)中碳鋼和中碳合金鋼，如45、42CrMo 40Cr 、40MnB連桿螺栓：優(yōu)質(zhì)合金鋼，如40Cr、35CrMo2連桿構(gòu)造連桿由連桿大頭、連桿小頭、連桿桿身等組成圖3-26有的柴油機(jī)桿身內(nèi)還設(shè)有潤滑油道1連桿小頭與活塞銷連接方式如圖3-271全浮式青銅襯套連桿襯套以一定的過盈壓入小頭內(nèi)部，工作時(shí)，活塞銷可以在小頭內(nèi)作一定角度的擺

12、動(dòng)，而且還可在活塞銷座孔內(nèi)擺動(dòng)全浮式活塞銷的連接方法，使活塞銷磨損均勻，為防止活塞銷兩端刮傷氣缸壁，在活塞銷孔外側(cè)裝置活塞銷檔圈卡環(huán)2半浮式活塞銷只在活塞銷孔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，在小頭孔內(nèi)不轉(zhuǎn)用螺栓將活塞銷夾緊在連桿小頭孔內(nèi)另一種方法：首先將小頭加熱到300左右，再將活塞銷壓入小頭孔中，不用緊固螺栓，從而防止了因過度擰緊二使活塞銷變形 全浮式 半浮式2連桿桿身圖3-28桿身斷面多為工字形，剛度大，質(zhì)量輕，適于模鍛3連桿大頭1剖分形式連桿大頭剖分，用連桿螺栓緊固圖3-29平切口結(jié)合面與連桿軸線垂直這種剖分形式剛度大，變形小，加工簡單，本錢低，多應(yīng)用于汽油機(jī)斜切口柴油機(jī)的曲柄銷直徑較大，所以連桿大頭的尺寸相應(yīng)

13、較大，要使拆卸時(shí)能從氣缸上斷取出連桿體，必須采用斜切口結(jié)合面與連桿軸線成3060夾角，而且要有一定形式的定位機(jī)構(gòu)平切口 斜切口2定位方式防止連桿蓋橫向移動(dòng)圖3-30平切口連桿利用連桿螺栓上一段精密加工圓柱面與精密加工螺栓孔進(jìn)行定位斜切口連桿連桿螺栓承受較大剪切力，易產(chǎn)生疲勞破壞，應(yīng)采用能承受橫向力的定位方法止口定位：利用連桿蓋與連桿體大端的止口進(jìn)行定位，由止口承受橫向剪切力。工藝簡單，加工方便，但容易造成大頭尺寸增大，定位不可靠。鋸齒定位：在連桿體與連桿蓋的結(jié)合面上拉處鋸齒，依靠齒面實(shí)現(xiàn)橫向定位。優(yōu)點(diǎn)是鋸齒接觸面大，貼合緊密，定位可靠，機(jī)構(gòu)緊湊，因此應(yīng)用廣泛套筒定位：在連桿蓋上的每個(gè)連桿螺栓孔

14、中，同心的壓入剛度大、抗剪切的定位套筒，套筒外圓與連桿體大端的定位孔為高精度配合。優(yōu)點(diǎn)是多向定位，定位可靠；缺點(diǎn)是工藝要求高，假設(shè)定位孔距不準(zhǔn)，那么會(huì)發(fā)生過定位而使大頭失圓 止口定位 鋸齒定位 套筒定位3V型發(fā)動(dòng)機(jī)連桿圖3-311并列連桿兩個(gè)完全相同的連桿一前一后地并列裝在同一個(gè)曲柄銷上，因此左右兩列活塞的運(yùn)動(dòng)規(guī)律完全相同，前后連桿可以通用但是增加了曲軸和發(fā)動(dòng)機(jī)長度2主副連桿副連桿通過銷軸鉸接在主連桿體或主連桿蓋上。一列氣缸裝主連桿，一列氣缸裝副連桿這種結(jié)構(gòu)主副連桿不能互換，且副連桿對主連桿作用以附加彎矩兩列氣缸中活塞的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和上止點(diǎn)位置均不相同但發(fā)動(dòng)機(jī)的長度可縮短3叉形連桿一列氣缸的連桿大

15、頭為叉形，另一列氣缸的連桿那么插在叉形連桿大頭的開襠中優(yōu)點(diǎn)是兩列氣缸中活塞的運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造和維修困難，且剛度差 并列連桿 主副連桿 叉形連桿重點(diǎn)講解：簡要介紹：要求學(xué)生了解活塞的功用和工作條件簡要介紹：要求學(xué)生了解活塞的材料及要求重點(diǎn)介紹：圖3-12：活塞頂部、頭部和裙部要求學(xué)生比擬理解汽油機(jī)與柴油機(jī)活塞頂部的結(jié)構(gòu)型式及特點(diǎn)圖3-13：汽油機(jī)活塞頂部圖3-14：柴油機(jī)活塞頂部要求學(xué)生了解活塞頭部的結(jié)構(gòu)圖3-15：活塞頭部啟發(fā)分析：要求學(xué)生理解掌握活塞裙部的變形及形狀圖3-16：活塞裙部變形圖3-17：活塞裙部形狀重點(diǎn)講解：簡要介紹：要求學(xué)生了解活塞環(huán)的功用和工作條件及材料重點(diǎn)介紹

16、：要求學(xué)生理解氣環(huán)密封原理3-18：氣環(huán)密封原理要求學(xué)生了解氣環(huán)三種切口形狀及特點(diǎn)圖3-19：氣環(huán)切口形狀直角型階梯形斜切口要求學(xué)生理解掌握氣環(huán)六種斷面形狀及特點(diǎn)比照分析：圖3-20：氣環(huán)斷面形狀重點(diǎn)介紹：要求學(xué)生理解油環(huán)刮油原理圖3-21：油環(huán)刮油原理要求學(xué)生理解油環(huán)結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)圖3-22：普通油環(huán)圖3-23：鋼帶組合油環(huán)簡單講解：要求學(xué)生了解活塞銷的功用、工作條件、材料要求學(xué)生了解活塞銷的結(jié)構(gòu)圖3-24：活塞銷的結(jié)構(gòu)重點(diǎn)講解：圖3-25：連桿組的組成簡要介紹：要求學(xué)生了解活塞連桿組的功用和工作條件及材料重點(diǎn)介紹：圖3-26：連桿的組成要求學(xué)生理解掌握連桿小頭構(gòu)造及特點(diǎn)圖3-27：連桿小頭的結(jié)

17、構(gòu)要求學(xué)生了解連桿桿身構(gòu)造及特點(diǎn)圖3-28：連桿桿身的結(jié)構(gòu)要求學(xué)生理解掌握連桿大頭剖分形式及特點(diǎn)圖3-29：連桿大頭的剖分形式要求學(xué)生理解掌握連桿大頭定位方式及特點(diǎn)圖3-30：斜切口連桿大頭的定位形式簡要介紹：要求學(xué)生了解V型發(fā)動(dòng)機(jī)連桿的三種結(jié)構(gòu)形式及特點(diǎn)圖3-31：V型發(fā)動(dòng)機(jī)連桿的三種結(jié)構(gòu)形式歸納小結(jié)：概括根本內(nèi)容，歸納重點(diǎn)內(nèi)容，布置下一講主要教學(xué)內(nèi)容作業(yè)布置1.活塞連桿組的組成？作用？2.活塞連桿組的檢測與維修方法?聽課人教學(xué)反思 評 課 說明：聽課人、教學(xué)反思和評課三項(xiàng)在教學(xué)任務(wù)完成后手工填寫。古今名言敏而好學(xué)，不恥下問孔子業(yè)精于勤，荒于嬉；行成于思，毀于隨韓愈興于?詩?，立于禮，成于樂孔子己所不欲，勿施于人孔子讀書破萬卷，下筆如有神杜甫讀書有三到，謂心到，眼到，口到朱熹立身以立學(xué)為先，立學(xué)以讀書為本歐陽修讀萬卷書，行萬里路劉彝黑發(fā)不知勤學(xué)早，白首方悔讀書遲顏真卿書卷多情似故人，晨昏憂樂每相親于謙書猶藥也，善讀