一、任务目标
通过本任务学习,应能:
1.描述曲轴飞轮组的组成、结构、功用。
2.依据汽车维修操作要求,规范、熟练地对曲轴飞轮组进行拆装。
二、知识准备
1.曲轴飞轮组组成
如图3-60、图3-61所示,曲轴飞轮组主要由曲轴和飞轮以及其他具有不同作用的零件和附件组成,其零件和附件的种类和数量取决于发动机的结构和性能要求。
图3-60 曲轴飞轮组安装位置及外观展示图
图3-61 曲轴飞轮组结构分解图
2.曲轴结构
如图3-62所示,曲轴主要由前端轴、平衡重、连杆轴颈、主轴颈、曲柄臂和后端凸缘等部件组成。在发动机工作中,曲轴要承受弯曲与扭转载荷,要求曲轴要具有足够的刚度、强度和耐磨性。
图3-62 曲轴结构
(1)曲拐的布置
如图3-63所示,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气缸的数目及其排列方式。直列式发动机曲轴的曲拐数等于气缸数,V形发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。
图3-63 曲拐数
(2)平衡重
如图3-64所示,平衡重在曲拐的对面,用来平衡发动机不平衡的离心力和离心力矩,有时还用来平衡一部分往复惯性力。
3.曲轴功用
如图3-65所示,曲轴的功用是承受活塞连杆组传来的力,并由此产生绕其本身轴线的力矩,并将转矩对外输出。同时,曲轴还为活塞连杆组的上行运动提供动力。
图3-64 平衡重功用
图3-65 曲轴功用
4.飞轮结构
如图3-66所示,飞轮是一个转动惯量很大的圆盘,外缘上压有一个齿圈,与起动机的驱动齿轮啮合,供起动机起动发动机时使用。为了保证足够的转动惯量,飞轮轮缘通常做得宽而厚。
5.飞轮功用
飞轮的主要作用是储存做功行程的一部分动能,以克服其他行程中的阻力,使曲轴均匀旋转,使发动机具有克服短时超载的能力。
图3-66 飞轮结构
三、任务实施
(一)实施方案
1.质量要求
参照厂家的质量标准要求。
2.组织方式
每四位同学一组,按照企业岗位操作规范识别2007款卡罗拉1.6L/AT轿车1ZR-FE发动机上曲柄连杆机构中的曲轴飞轮组的外形结构,并对曲轴飞轮组进行拆装作业。每组作业时间为____分钟。
3.作业准备
(1)技术要求与标准:
①气缸体边缘和上轴承边缘间的距离、轴承盖边缘和下轴承边缘间的距离小于0.7mm。
②按规定扭矩紧固各部件固定螺栓。
③安装前要对相关部件进行清洗与检查。
(2)设备器材:如图3-67所示。
(3)场地设施:带消防设施的场地。
图3-67 设备器材
图3-67 设备器材(续)
(4)设备设施:2007款卡罗拉1.6L/AT轿车1ZR-FE发动机一台、发动机台架、工具车、标保工具车、零件车、垃圾桶。
(5)耗材:干净抹布、泡沫清洁剂。
(二)操作步骤
1.拆卸曲轴飞轮组
(1)拆卸飞轮分总成
①如图3-68所示,用曲轴皮带轮固定工具和结合法兰固定工具固定住曲轴。
②如图3-69所示,按对角顺序拆下8个飞轮螺栓和飞轮分总成。
图3-68 固定住曲轴
图3-69 按顺序拆卸飞轮螺栓
(2)拆卸曲轴
①如图3-70所示,按由两边向中间的顺序,均匀分次地拧松并拆下10个主轴承盖螺栓。
②如图3-71所示,用两个已拆下的主轴承盖螺栓依次插入轴承盖,左右摇动并向上用力将轴承盖拉出。同样方法拆卸5个主轴承盖和下主轴承。
注意事项
✧小心不要损坏轴承盖和气缸体的接触面。
✧将下轴承和主轴承盖作为一个组件保存,并按正确的顺序摆放。
图3-70 按顺序拧松并拆下主轴承盖螺栓
图3-71 拆卸主轴承盖和小主轴承
③如图3-72所示,取出曲轴。
图3-72 取出曲轴
(3)拆卸曲轴上止推垫圈
如图7-73所示,从气缸体上拆下曲轴上止推垫圈。
(4)拆卸曲轴主轴承
①如图3-74所示,从气缸体上拆下5个上主轴承。②如图3-75所示,从5个主轴承盖上拆下5个下主轴承。
注意事项
✧按正确的顺序摆放轴承。
图3-73 拆下曲轴上止推垫圈
图3-74 从气缸体上拆下主轴承
2.安装曲轴飞轮组
(1)安装曲轴轴承
①将带机油槽的上主轴承安装到气缸体上。
②如图3-76所示,用游标卡尺测量气缸体边缘和上主轴承边缘间的距离。
图3-75 从主轴承盖上拆下主轴承
图3-76 用游标卡尺测量距离
尺寸(A-B):0.7mm或更小。
注意事项
✧不要在主轴承背面和主轴承接触表面上涂抹发动机机油。
③将下主轴承安装到主轴承盖上。
④如图3-77所示,用游标卡尺测量主轴承盖边缘和下主轴承边缘间的距离。
图3-77 用游标卡尺测量距离
尺寸(A-B):0.7mm或更小。
(2)安装曲轴上止推垫圈
①如图3-78所示,使机油槽向外,将两个止推垫圈安装到气缸体的3号轴颈下方。
图3-78 安装止推垫圈
②在曲轴止推垫圈上涂抹发动机机油。
(3)安装曲轴
①在上主轴承上涂抹发动机机油,并将曲轴安装到气缸体上。
②在下主轴承上涂抹发动机机油。
③如图3-79所示,检查数字标记,并将主轴承盖安装到气缸体上。
图3-79 检查数字标记
④在主轴承盖螺栓的螺纹上涂抹一薄层发动机机油。
⑤如图3-80所示,随手稍拧10个主轴承盖螺栓。
⑥如图3-81所示,以主轴承盖螺栓为导向,用手按下主轴承盖,直到主轴承盖和气缸体间的间隙小5mm。
图3-80 稍拧螺栓
图3-81 用手按下主轴承盖让间隙小5mm
⑦如图3-82所示,用塑料锤轻轻敲击主轴承盖以确保正确安装。
⑧如图3-83所示,安装曲轴轴承盖螺栓,然后按由中间向两边的顺序,均匀分次拧紧10个主轴承盖螺栓,再用定扭扳手紧固至40N·m。
图3-82 用塑料锤敲击主轴承盖
图3-83 按照顺序拧紧主轴承盖螺栓
⑨如图3-84所示,用油漆在主轴承盖螺栓前端做标记。
⑩按由中间向两边顺序,将主轴承盖螺栓再旋转紧固90°。
(4)安装飞轮分总成
①如图3-85所示,用曲轴皮带轮固定工具和结合法兰固定工具固定住曲轴。
注意事项
✧安装曲轴皮带轮固定工具时要检查其安装位置,以防止固定工具安装螺栓接触正时链条盖分总成。
图3-84 用油漆做标记
图3-85 用工具固定住曲轴
②如图3-86所示,在新飞轮螺栓末端的2或3个螺纹上涂抹黏合剂。
黏合剂:丰田原厂黏合剂1324、THREE BOND1324或同等产品。
③如图3-87所示,用8个飞轮螺栓将飞轮安装至曲轴凸缘上,按对角的顺序,分次均匀地预紧8个飞轮螺栓,再用定扭扳手将8个飞轮螺栓紧固至49N·m。
图3-86 涂抹黏合剂
图3-87 预紧螺栓
④用油漆在螺栓前端做标记。
⑤如图3-88所示,按对角的顺序,将8个螺栓再旋转紧固90°。
四、任务小结
图3-88 按顺序紧固螺栓
1.曲轴组成
曲轴主要由前端轴、平衡重、主轴颈、连杆轴颈、曲柄臂和后端凸缘等部件组成。
2.飞轮
飞轮是一个转动惯量很大的圆盘,外缘上压有一个齿圈,与起动机的驱动齿轮啮合,供起动发动机时使用。
3.飞轮的作用
飞轮的主要作用是储存做功行程的一部分能量,以克服各辅助行程的阻力,使曲轴均匀旋转,使发动机具有克服短时超载的能力。
4.拆卸曲轴飞轮组的注意事项
(1)气缸体上主轴承座边缘和上主轴承边缘间的距离、主轴承盖边缘和下主轴承边缘间的距离应小于或等于0.7mm。
(2)拆卸曲轴主轴承盖螺栓时,需要按照由两边到中间的顺序进行拆卸。
五、任务评价
(一)理论评价
1.判断题
(1)飞轮是一个转动惯量很大的圆盘,外缘上压有一个齿圈,与起动机的驱动齿轮啮合,供启动发动机时使用。( )
(2)拆卸飞轮时,需要用专用工具固定住曲轴。( )
(3)拆卸了两个主轴承盖螺栓后,即可将主轴承盖取下。( )
(4)安装飞轮固定螺栓时,只要连续安装相邻螺栓即可。( )
(5)安装曲轴轴承盖螺栓时,按顺序由中间向两边安装并均匀紧固。( )
2.单选题
(1)以下哪项不是曲轴组成部件?( )
A.曲柄 B.平衡重 C.主轴颈 D.连杆
(2)拆卸曲轴主轴承盖螺栓时,应按照什么顺序?( )。
A.由两边向中间 B.由中间向两边 C.顺序循环 D.任意
(3)安装曲轴上止推垫圈时,机油槽放置方向是:( )。
A.向内 B.向外 C.根据标记 D.任意
(4)安装曲轴轴承盖时,以两个轴承盖螺栓为导向,插入主轴承座,直到主轴承盖和气缸体主轴承座间的间隙小于( )mm。
A.3 B.5 C.7 D.10
(二)技能评价
表3-5 曲轴飞轮组拆装技能评价
续表
(注:操作正确即得分,操作错误或未进行操作得0分)
学习拓展
1.带扭转减振器的皮带轮结构
如图3-89所示,带扭转减振器的皮带轮主要由曲轴皮带轮、壳体、曲轴皮带轮轮毂、橡胶环等组成。
图3-89 带扭转减振器的皮带轮结构
2.扭转减振器功用
如图3-90所示,曲轴扭转减振器用来消减曲轴转动时产生的扭转振动。连杆作用于曲轴上的力是呈周期性变化的,造成曲轴的扭转振动。汽车发动机常用的曲轴扭转减振器为橡胶式扭转减振器。
3.干式缸套与湿式缸套
气缸套有干式和湿式两种形式,如图3-91所示。
干式缸套不直接与冷却液接触,壁厚一般为1~3mm。不易漏水、漏气,刚体结构刚度大。但是修理更换不便,散热效果差。
湿式缸套不直接与冷却液接触,壁厚一般为5~9mm。缸体上没有封闭的水套,铸造较容易,又便于修理更换,且散热效果较好。但是易漏水、漏气,缸体刚度较差。
图3-90 扭转减振器功用
图3-91 干式缸套与湿式缸套结构
4.活塞顶部的结构与类型
根据不同的目的与要求,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3-92所示几种形式。
图3-92 活塞顶部形式
(1)平顶活塞。结构简单,加工方便,受热面积小,在汽油机上广泛采用。
(2)凸顶活塞。顶部刚度较大,制造时可减薄顶部的厚度,因而质量较小,但顶部温度较高,主要适用于二冲程发动机。
(3)凹顶活塞。可以用来调节发动机的压缩比,且可以改善燃烧室形状,但顶部受热量大,易形成积碳,加工制造比较困难。
(4)成型顶活塞。一般适用于二冲程汽油机,特殊的顶部形状可满足燃烧过程中的不同要求。
5.活塞环的结构类型
发动机工作时,活塞和活塞环都会发生热膨胀,并且,活塞环随活塞在气缸内作往复运动时,有径向张缩变形现象。因此,活塞环在气缸内应有端隙、侧隙和背隙,如图3-93所示。
(1)端隙又称开口间隙,是活塞冷状态下装入气缸后开口处的间隙。
(2)侧隙又称边隙,是环高方向上与环槽之间的间隙。
(3)背隙是活塞和活塞环装入气缸后,活塞环背面与环槽底部间的间隙。
图3-93 活塞环“三隙”
6.活塞与连杆的连接方式
活塞销、活塞销座孔、连杆小头的连接方式有全浮式和半浮式两种,如图3-94所示。
(1)全浮式活塞销:在发动机正常工作温度下,活塞销在连杆小头孔和活塞销座孔中都能转动。
(2)半浮式活塞销:销与销座孔和连杆小头两处,一处固定,一处浮动(一般固定连杆小头)。
图3-94 活塞与连杆的连接形式
7.曲轴的支承形式
主轴颈是曲轴的支承部分。曲轴的支承分两种,如图3-95所示。
图3-95 曲轴的支承
(1)全支承曲轴:每个连杆轴颈两边都有一个主轴颈者。
(2)非全支承曲轴:主轴颈数等于或少于连杆轴颈数者。
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