拆卸内燃机的活塞连杆机构

活动二　拆卸内燃机的活塞连杆机构

曲柄连杆机构是内燃机完成能量转换的主要机构，它把燃料燃烧产生的热能通过活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动，对外输出动力。为了了解活塞的往复运动如何转变为曲轴的旋转运动，我们通过拆卸内燃机的活塞连杆机构可以很直观地了解它的工作原理，它是铰链四杆机构的一种演化应用。

1.仔细观察曲柄连杆机构的组成部分。

2.分析连杆由哪些零件组成？

3.观察活塞是如何完成向上运动的？

一、内燃机的活塞连杆机构的组成

内燃机的活塞连杆机构由活塞、活塞环、活塞销、连杆等组成。

二、内燃机活塞连杆机构的拆卸

1.所需器材

发动机拆装翻转架、发动机、丁字套筒、棘轮扳手、橡胶锤、扭力扳手。

2.操作步骤

将气缸体放在发动机拆装翻转架上，然后按如下步骤拆活塞连杆机构。

①将气缸体的气缸底翻到上面，并拆卸气缸底盖。如图8－2－1和图8－2－2所示。

②取出气缸底盖。如图8－2－3所示。

图8－2－1　翻转气缸底

图8－2－2　拆卸气缸底盖

图8－2－3　取出气缸底盖

③将气缸体翻转90°。如图8－2－4和图8－2－5所示。

图8－2－4　翻转气缸体90°

图8－2－5　转动活塞到下止点

④将活塞作标记，标明从皮带盘端算起的气缸号码，转动曲轴将准备拆卸的连杆对应的活塞转到下止点。如图8－2－5所示。

⑤用扭力扳手拆下连杆螺栓。如图8－2－6所示。

⑥用橡胶锤敲下连杆盖和连杆轴瓦。如图8－2－7所示。

⑦用橡胶锤或手锤木柄推出活塞连杆组（应事先刮去气缸上的台阶，以免损坏活塞环），注意不要硬撬、硬敲，以免损伤气缸。如图8－2－8和图8－2－9所示。

图8－2－6　拆下连杆螺栓

图8－2－7　敲下连杆盖和连杆轴瓦

图8－2－8　推出活塞连杆组

图8－2－9　完成内燃机活塞连杆机构的拆卸

一、铰链四杆机构的演化及应用

在曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构中，改变某些构件的形状、相对长度或选择不同构件作为机架等，可以演变成其他形式的四杆机构，如曲柄滑块机构、导杆机构等。如在铰链四杆机构中将一个转动副转化为移动副，如图8－2－10所示。

图8－2－10　铰链四杆机构中转动副转化为移动副

移动副可以认为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。常见的铰链四杆机构应用就是曲柄滑块机构，将曲柄摇杆机构的摇杆长度取无穷大时，曲柄摇杆机构中的摇杆将转化为沿直线运动的滑块，成为曲柄滑块机构。曲柄滑块机构广泛用于回转运动与往复移动之间的转换。在内燃机的活塞连杆机构中，以活塞作为主动件，作往复直线运动时，连杆带动曲柄连续作圆周运动，如图8－2－10所示。

由于曲柄滑块机构结构简单，受力情况好，故在实际生产中得到广泛应用。但有时可以将曲柄做成偏心轮机构，其偏心圆盘的偏心距就是曲柄的长度，这种结构减少了曲柄的驱动力，增大了转动副的尺寸，提高了曲柄的强度和刚度，广泛应用于冲压机床、破碎机等承受较大冲击载荷的机械中。

二、铰链四杆机构的死点位置

在曲柄摇杆机构中，当摇杆为原动件，曲柄为从动件，当摇杆摆到与曲柄共线时，摇杆作用在曲柄的力一定是通过曲柄的回转中心，不会产生力矩，不能使曲柄转动，这时机构出现“卡死”的现象。机构处在连杆与从动件曲柄重合为一直线的极限位置时，称为死点位置。如图8－2－11所示。

死点的存在对机构运动是不利的，应尽量避免出现死点。当无法避免出现死点时，一般可以采用加大从动件惯性的方法，靠惯性帮助通过死点。例如在内燃机上的曲柄连杆机构，在曲柄上安装飞轮，就是利用飞轮的惯性，使连杆和曲轴重合时能越过死点位置，使曲轴连续地转动。

图8－2－11　铰链四杆机构的死点位置

通过本活动，对曲柄连杆机构的组成有一定的认识，活塞是一个演化的摇杆，曲轴是演化的曲柄，感兴趣的学生可以拆卸曲柄飞轮组，看看曲柄连杆机构是如何克服死点位置的。