【教学任务书】

【项目实施建议】

（续）

【项目实施】

一、曲轴飞轮组认知

曲轴飞轮组主要由曲轴、飞轮以及其他不同作用的零件和附件组成。它与连杆配合将作用在活塞上的气体压力变为旋转的动力，传给底盘的传动机构，同时，驱动配气机构和其他辅助装置，如风扇、水泵、发电机等。

工作时，曲轴承受气体压力、惯性力及惯性力矩的作用，并且承受交变负荷的冲击作用，受力大而且受力复杂。同时，曲轴又是高速旋转件，因此，要求曲轴具有足够的刚度和强度，具有良好的承受冲击载荷的能力，耐磨损且润滑良好。曲轴飞轮组分解图如图3-51所示。

（1）曲轴

1）功用。曲轴的功用是把活塞连杆组传来的气体压力转变为转矩对外输出，驱动配气机构及其他附属装置。

2）材料。曲轴的材料大多采用优质中碳钢或中合金钢，有的采用球墨铸铁。

3）构造。曲轴包括前端轴、主轴颈、连杆轴颈、曲柄、平衡重和后端轴等，一个连杆轴颈和它两端的曲柄及主轴颈构成一个曲拐。

（2）主轴颈和连杆轴颈 按照曲轴的主轴颈数，可以把曲轴分为全支承曲轴和非全支承曲轴两种。主轴颈是曲轴的支承部分，每个连杆轴颈两边都有一个主轴颈者称为全支承曲轴（见图3-52a）；主轴颈数等于或少于连杆轴颈数者称为非全支承曲轴（见图3-52b）。全支承曲轴的优点是可以提高曲轴的刚度和弯曲强度，并且可减轻主轴承的载荷；其缺点是曲轴的加工表面增多，主轴承数增多，使机体加长。这两种形式的曲轴，均可用于汽油机，但柴油机因载荷较大多采用全支承曲轴。

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，如图3-53所示。

图3-51 曲轴飞轮组分解图

1—曲轴V形带轮、正时齿带轮的轴向紧固螺栓 2—V形带轮 3—曲轴正时带轮 4—曲轴 5—半圆形止推环 6—主轴承 7—滚针轴承 8—飞轮齿圈 9—定位销 10—飞轮紧固螺栓 11—飞轮 12—连杆轴承

图3-52 曲轴的支承形式示意图

a）全支承曲轴 b）非全支承曲轴

（3）曲柄和平衡重 曲柄是主轴颈和连杆轴颈的连接部分，断面为椭圆形，为了平衡惯性力，曲柄处铸有（或紧固有）平衡重块。平衡重块用来平衡发动机不平衡的离心力矩，有时还用来平衡一部分往复惯性力，从而使曲轴旋转平稳，如图3-54所示。

图3-53 曲轴油道

1—主轴颈 2—曲轴 3—连杆轴颈 4—圆角 5—积污腔 6—油管 7—开口销 8—螺塞 9—油道 10—挡油盘 11—回油螺纹

（4）曲拐的布置 曲轴的形状和曲拐的相对位置（即曲拐的布置）取决于气缸数、气缸排列和发动机的发火顺序。安排多缸发动机的发火顺序应注意使连续做功的两缸相距尽可能远，以减轻主轴承的载荷，同时避免可能发生的进气重叠现象。做功间隔应力求均匀，也就是说发动机在完成一个工作循环的曲轴转角内，每个气缸都应发火做功1次，而且各缸发火的间隔时间以曲轴转角表示，称为发火间隔角。四冲程发动机完成一个工作循环曲轴转两圈，其转角为720°，在曲轴转角720°内发动机的每个气缸应该点火做功1次。且点火间隔角是均匀的，因此四冲程发动机的点火间隔角为720°/i（i为气缸数目），即曲轴每转720°/i，就应有一缸做功，以保证发动机运转平稳。

1）布置原则。

图3-54 装配平衡重曲柄

1—曲轴 2—螺栓 3—平衡块 4—紧固螺栓焊缝

① 使各缸做功间隔角尽量相等。对于直列多缸四冲程发动机，做功间隔角为720°/缸数。

② 连续做功的两缸相隔尽量远，减少主轴承连续载荷和避免相邻两缸进气门同时开启的抢气现象。

③ V形发动机左、右两排气缸尽量交替做功。

2）常用曲拐布置 几种常用的多缸发动机曲拐布置和发火次序如下：

发火间隔角应为720°/4=180°，四个曲拐布置在同一平面内。发火次序有两种可能的排列法，即1—3—4—2或1—2—4—3，分别见表3-2和表3-3。直列四冲程发动机曲拐布置图如图3-55所示。

表3-2 发火顺序为1—3—4—2工作循环表

表3-3 发火顺序为1—2—4—3工作循环表

① 四冲程直列六缸机的点火间隔角为720°/6=120°。这种发动机曲轴的曲拐，每两缸布置在1个平面内，互成120°夹角，曲拐布置的点火顺序为1—5—3—6—2—4，见表3-4。直列六缸机惯性力平衡，发动机运转平稳，广泛用在各种车辆上。直列六冲程发动机曲拐布置如图3-56所示。

表3-4 发火顺序为1—5—3—6—2—4工作循环表

② V8机左、右两缸共用一个曲拐，故曲拐布置与四缸机一样可采用曲拐180°平面布置，也可采用曲拐90°夹角空间布置。V8结构紧凑，平衡性好，大型轿车广泛应用。原国产红旗轿车发动机就是采用曲拐空间布置形式。

V8发动机的点火顺序为1—8—4—3—6—5—7—2，见表3-5。

③ 五缸发动机均匀点火间隔角为720°/5=144°。其曲拐的排列形式如为1—2、4—5缸之间曲拐夹角为144°，2—3、3—4缸之间的曲拐夹角为72°。点火顺序为1—2—4—5—3。五缸机的转矩波动介于四缸和六缸之间，不平衡惯性力比四缸小，故振动和噪声较小，奥迪轿车采用五缸机。八缸发动机曲拐布置图如图3-57所示。

图3-55 直列四冲程发动机曲拐布置图

表3-5 发火顺序为1—8—4—3—6—5—7—2V形八缸四冲程发动机循环表

（5）曲轴前、后端密封 曲轴前端借助甩油盘和橡胶油封实现密封。发动机工作时，落在甩油盘上的润滑油，在离心力的作用下被甩到定时传动室盖的内壁上，再沿壁面流回油底壳。即使有少量润滑油落到甩油盘前面的曲轴上，也会被装在定时传动室盖上的自紧式橡胶油封挡住。曲轴前、后端密封如图3-58和图3-59所示。

（6）曲轴扭转减振器 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称为扭转振动，简称扭振。当发动机转矩的变化频率与曲轴扭转的自振频率相同或成整数倍时，就会发生共振。共振时扭转振幅增大，并导致传动机构磨损加剧，发动机功率下降，甚至使曲轴断裂。为了消减曲轴的扭转振动，现代汽车发动机多在扭转振幅最大的曲轴前端装设扭转减振器。汽车发动机多采用橡胶扭转减振器、硅油扭转减振器和硅油橡胶扭转减振器等。

图3-56 直列六冲程发动机曲拐布置

图3-57 八缸发动机曲拐布置图

图3-58 曲轴前端密封

图3-59 曲轴后端密封

1）橡胶扭转减振器。减振器壳体与曲轴连接，减振器壳体与扭转振动惯性质量粘接在硫化橡胶层上。发动机工作时，减振器壳体与曲轴一起振动，由于惯性质量滞后于减振器壳体，因而在两者之间产生相对运动，使橡胶层来回揉搓，振动能量被橡胶的内摩擦阻尼吸收，从而使曲轴的扭振得以消减。橡胶扭转减振器结构简单，工作可靠，制造容易，在汽车上广为应用，但其阻尼作用小，橡胶容易老化，故在大功率发动机上较少应用。橡胶扭转减振器如图3-60所示。

图3-60 橡胶扭转减振器

2）硅油扭转减振器。由钢板冲压而成的减振器壳体与曲轴连接。侧盖与减振器壳体组成封闭腔，其中滑套着扭转振动惯性质量。惯性质量与封闭腔之间留有一定的间隙，里面充满高粘度硅油。当发动机工作时，减振器壳体与曲轴一起旋转、一起振动，惯性质量则被硅油的粘性摩擦阻尼和衬套的摩擦力所带动。由于惯性质量相当大，因此它近似作匀速转动，于是在惯性质量与减振器壳体之间产生相对运动。曲轴的振动能量被硅油的内摩擦阻尼吸收，使扭振消除或减轻。硅油扭转减振器减振效果好，性能稳定，工作可靠，结构简单，维修方便，所以在汽车发动机上的应用日益普遍。但它需要良好的密封和较大的惯性质量，致使减振器尺寸较大。

图3-61 硅油-橡胶扭转减振器

3）硅油-橡胶扭转减振器。硅油-橡胶扭转减振器中的橡胶环主要作为弹性体，并用来密封硅油和支撑惯性质量，如图3-61所示。在封闭腔内注满高粘度硅油。硅油-橡胶扭转减振器集中了硅油扭转减振器和橡胶扭转减振器二者的优点，即体积小、质量轻和减振性能稳定等。

（7）飞轮 对于四冲程发动机来说，每四个活塞行程做功1次，即只有做功行程做功，而排气、进气和压缩三个行程都要消耗功。因此，曲轴对外输出的转矩呈周期性变化，曲轴转速也不稳定。为了改善这种状况，在曲轴后端装置飞轮。

飞轮是高速旋转、转动惯量很大的盘形零件。因此，要进行精确的平衡校准，达到静平衡和动平衡。飞轮用螺栓固定在曲轴后端的接盘上，飞轮轮缘上镶有齿圈，齿圈与飞轮紧配合，有一定的过盈，如图3-62所示。

1）主要作用。

① 储存动能，克服阻力使发动机的工作循环周而复始地进行，使曲轴转速均匀，并使发动机具有短时间超载的能力。

② 驱动其他辅助装置。

③ 传递转矩给汽车传动系统，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，奥迪100飞轮上有一“0”标记。

2）特点。要求质量在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。

① 一般用灰铸铁，当轮缘速度超过50m/s时要采用球墨铸铁或铸钢。

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。

图3-62 飞轮

图3-63 链传动双轴平衡机构

（8）平衡机构 现代轿车特别重视乘坐的舒适性和噪声水平，为此必须将引起汽车振动和噪声的发动机不平衡力及不平衡力矩减小到最低限度。在曲轴的曲柄臂上设置的平衡重只能平衡旋转惯性力及其力矩，而往复惯性力及其力矩的平衡则需采用专门的平衡机构。链传动双轴平衡机构如图3-63所示。

当发动机的结构和转速一定时，一阶往复惯性力与曲轴转角的余弦成正比，二阶往复惯性力与二倍曲轴转角的余弦成正比。发动机往复惯性力的平衡状况与气缸数、气缸排列形式及曲拐布置形式等因素有关。

现代中级和普及型轿车普遍采用四冲程直列四缸发动机。平面曲轴的四缸发动机的一阶往复惯性力、一阶往复惯性力矩和二阶往复惯性力矩都平衡，只有二阶往复惯性力不平衡。为了平衡二阶往复惯性力需采用双轴平衡机构。两根平衡轴与曲轴平行且与气缸中心线等距，旋转方向相反，转速相同，都为曲轴转速的二倍。两根轴上都装有质量相同的平衡重，其旋转惯性力在垂直于气缸中心线方向的分力互相抵消，在平行于气缸中心线方向的分力则合成为沿气缸中心线方向作用的力，与F_jⅡ大小相等，方向相反，从而使F_jⅡ得到平衡，如图3-64所示。

图3-64 作用在曲轴上的一、二阶往复惯性力示意图

二、曲轴飞轮组的检修和装配

1.曲轴的性能检测

（1）曲轴裂纹性能检测 曲轴的裂纹一般出现在应力集中部位，如横向裂纹（环形裂纹）、纵向裂纹（斜角形裂纹）以及淬火微细裂纹。

常用的检查方法有磁力探伤、超声波探伤、X射线探伤和浸油敲击法等。用磁力探伤法检查时，使磁力线通过被检查的部位，如果轴颈表面有裂纹，在裂纹处磁力线会偏散而形成磁极，将磁性铁粉撤在表面上，铁粉会被磁化并吸附在裂纹处，从而显现出裂纹的位置和大小。浸油敲击法检查是将曲轴置于煤油中浸一会儿，取出后擦净并撒上白粉，然后分段用锤子轻轻敲击，如果有明显的油迹出现，则说明该处有裂纹。

如果有横向裂纹，则必须予以大修或报废。

纵向裂纹的深度如果在曲轴轴颈修理尺寸以内，则可以通过磨削来消除。否则，应予以报废。

（2）变形的性能检测 曲轴弯曲变形的检验应以两端主轴颈的公共轴线为基准，检查中间主轴颈的径向圆跳动误差，如图3-65所示。检验时，将曲轴两端主轴颈分别放置在检验平板的V形架上，将百分表触头垂直地抵在中间主轴颈上，慢慢转动曲轴1圈，百分表指针所示的最大摆差即为中间主轴颈的径向圆跳动误差值。该值若大于0.15mm，则应予以校正；若低于0.15mm，可结合磨削主轴颈时进行修正。

曲轴扭曲变形的检验可在曲轴磨床上进行，也可将曲轴两端同平面内的连杆轴颈转到水平位置，用百分表分别测量这两个连杆轴颈的高度。在同一方位上，两个连杆轴颈的高度差即为曲轴扭曲变形量。

曲轴产生变形的原因：

1）轴承磨损使配合间隙增大。

2）发动机爆燃或超负荷运转等，而承受很大的冲击载荷，这样将会使曲轴产生振动。

图3-65 曲轴弯曲变形的检测

3）各气缸工作不均衡，主轴承松紧不一致使曲轴受力不均匀。

4）气缸体主轴承孔不同心等，这些都会造成曲轴的弯曲、扭曲变形。

（3）磨损的性能检测 首先检视轴颈有无磨痕，轴颈磨损是不均匀的，沿着径向磨成椭圆，沿着轴向磨成锥形。连杆轴颈的最大磨损靠近主轴颈一侧，主轴颈的磨损椭圆与结构有关，连杆轴颈的磨损速度比主轴颈的大。曲轴各轴颈的磨损程度用外径千分尺测量，主要测量轴颈的圆度和圆柱度以及最小尺寸。以确定是否需要进行大修及确定修理级别。

测量时，用千分尺先在油孔两侧测量，然后旋转90°。再测量，最大直径与最小直径之差的1/2为圆度误差。轴颈两端测得的直径差的1/2为圆柱度误差。对于曲轴主轴颈和连杆轴颈的圆度误差，标准值小于0.005mm，维修极限值为0.006mm；对于曲轴主轴颈和连杆轴颈的圆柱度误差，标准值小于0.005mm，维修极限值为0.006mm。当曲轴主轴颈与连杆轴颈的圆度和圆柱度误差大于标准值时，应按修理尺寸法进行磨削修整或进行振动堆焊、镀铬，然后磨削至规定尺寸。

在同一轴颈的同一横截面内的圆周进行多点测量，取其最大直径与最小直径差的一半，即为该轴颈的圆度误差。在同一轴颈的全长范围内，轴向移动千分尺，测其不同截面的最大值与最小值，其差值之半，即为该轴颈的圆柱度误差。曲轴主轴颈和连杆轴颈的圆度、圆柱度误差不得大于0.025mm，超过该值，应按修理尺寸对轴颈进行磨削修理。

曲轴轴颈除磨损外，还有轴颈表面擦伤、烧伤。擦伤主要是润滑油不清洁，油中坚硬杂质划伤表面。

烧伤是由于油路堵塞，或润滑油粘度低，使配合副无油或缺油而形成干摩擦或半干摩擦，造成温度升高，使铀颈表面退火呈蓝色，严重时可使轴瓦的合金烧熔，进而使配合副抱死。

曲轴的其他损伤还有曲轴后端凸缘中心的变速器第一轴前轴承轴承孔磨损、凸缘盘上固定飞轮的螺栓孔磨损或变形、曲轴前端起动爪螺纹孔磨损以及曲轴前、后油封颈磨损等。

检查曲轴的油道，必要时，用管道清洁器或合适的刷子清洁曲轴油道。另外应重点检查曲轴键槽和螺纹，看有无损伤。

（4）曲轴轴向间隙的性能检测 如图3-66所示，将曲轴撬向一端，用塞尺检查第三道主轴承的轴向间隙（配合间隙），新的轴承轴向间隙为0.07～0.17mm，磨损极限值为0.25mm。轴向间隙超过极限值时，应更换第三道主轴承两侧的半圆止推环。

（5）曲轴径向间隙的性能检测 已装好的发动机可用塑料间隙测量片检查径向间隙。

1）拆下曲轴轴承盖，清洁曲轴轴承和曲轴轴颈。

2）将塑料间隙测量片放在曲轴轴颈或曲轴轴承上，如图3-67所示。

3）装上曲轴主轴承盖，并用65N·m的力矩紧固，不得使曲轴转动。

图3-66 曲轴轴向间隙的性能检测

4）拆下曲轴主轴承盖，测量挤压过的塑料间隙测量片的厚度，如图3-67所示。新轴承径向间隙应为0.03～0.08mm，磨损极限值为0.17mm。超过磨损极限时，应将相应的轴承予以更换。

（6）飞轮检验

1）检查飞轮齿圈的磨损情况，当磨损程度超过规定时要更换齿圈。

2）检查飞轮的离合器工作面，当平面度超过0.2mm时，需要进行磨平修理，但飞轮的减薄量不能超过原厂的规定。

3）飞轮不能有裂纹。

（7）连杆检验

1）用连杆校验仪检查连杆的弯、扭变形情况。

2）当连杆的弯曲度及扭曲度在100mm长度上大于0.03mm时，应进行校正。

图3-67 曲轴径向间隙的性能检测

3）校正用连杆校正仪进行，校正过程要注意弹性后效。校正之后要再次进行检验，以检查确认校正的效果。

2.曲轴的修理

（1）曲轴弯曲变形的修理

1）有压床条件曲轴校正。曲轴变形校正如图3-68所示。

① 先将曲轴放置在压床工作平台的V形架上，并在压力机的压杆与曲轴轴颈之间垫以铜片或铅皮，以免压伤轴颈与压杆的接触平面。

② 曲轴弯曲拱面朝上，以使压力作用的方向与曲轴弯曲的方向相反。

③ 将两只百分表支于曲轴中部下面，触头触及轴颈下表面，指针调零。

图3-68 曲轴变形校正

④ 开动压床进行加压，当弯曲变形量较大时，应分多次进行校正，以免一次压弯量太大而使曲轴折断。对于曲轴加压变形量，铸铁曲轴为曲轴原来弯曲量的10～15倍，钢曲轴为30～40倍，校正压力保持2～4min后松开。

⑤ 防止重新弯曲的方法是进行时效处理，可分为以下两种：

a.人工时效法。将校直后的曲轴加热到197～500℃，保温0.5～1h后自然冷却，就可消除冷压时的内应力，然后进行检验。

b.自然时效处理。将冷压后的曲轴搁置5～10d（天），再重新检查，如有需要再进行校正。

2）在无压床条件曲轴校正。将气缸体倒放，在前、后两轴承座上放好旧轴承，再放上曲轴，用百分表检查弯曲部位，在弯曲度最大的轴颈上，安装旧轴承盖，用螺栓均匀拧紧轴承盖，并保持一定时间即可达到校正的目的。

3）曲轴的校正也可采用冷作敲击法。冷作敲击法是用锤子或气锤敲击曲柄边缘的非工作表面，使被敲击表面产生塑性残余变形，残余变形的压应力则对邻近金属层产生拉应力，使曲轴轴线发生拉伸位移从而达到校正曲轴弯曲的目的。因其变形产生在曲柄上，所以轴颈圆角处无残余应力。同时，校直的准确度较高，校正后的变形比较稳定。敲击的程度和方向根据曲轴弯曲量的大小和方向而定。

4）用氧乙炔焰对曲轴变弯的凸面曲柄一点或几点迅速加热，然后在空气中冷却。由于热点局部金属热胀冷缩是在周围金属的约束下进行，结果使凸面缩短，从而起到校直作用。

（2）曲轴的磨削 磨修曲轴轴颈是在专用曲轴磨床上，而且是在曲轴校正的基础上进行的。

曲轴的磨削要求包括轴颈表面尺寸、几何形状（圆度及圆柱度）、表面粗糙度、形位公差，同时还应保证曲轴原轴线位置不变，以保持曲轴原有的平衡性。当磨损轴颈的尺寸超出修理尺寸时，必须更换曲轴。

曲轴磨削的加工步骤如下：

1）选择曲轴磨削时的定位基准

① 磨削曲轴主轴颈的定位基准：起动爪螺纹孔倒角、曲轴后端轴承座孔。(www.daowen.com)

② 磨削连杆轴颈的定位基准：曲轴前端正时齿轮轴颈、后端固定飞轮的突缘盘的外圆柱面。

③ 曲轴磨削时定位基准准确度不高的影响。不能保证曲轴的旋转轴线不变，增加了曲轴运转的不平衡性，使发动机工作时发生抖动，同时增加了零件的磨损，导致正时齿轮工作时发出噪声，并将影响发动机的使用寿命。所以，在曲轴磨削前应对定位基准进行检查和修正。如果凸缘外因表面磨损或摆差超过技术标准要求，则首先要修正凸缘使之符合技术要求，其端面圆跳动量符合原厂规定。

2）确定曲轴主轴颈的修理尺寸、选择修理级别和轴瓦。曲轴主轴颈修理尺寸是根据曲轴轴颈前一次的修理尺寸、磨损程度和磨削余量等确定的。选择适当的修理级别，同时选择相应修理级别的轴瓦，可以减少刮瓦的工序，提高装配质量。

3）确定两种磨削方法。由于连杆轴颈磨损不均匀，通常偏向曲轴中心线一侧磨损较严重，由此产生了两种磨削方法，即同心磨削法和偏心磨削法。

① 同心磨削法。同心磨削法是指磨削后保持连杆轴颈的轴线位置不变，即曲柄半径和分配角不变。

② 偏心磨削法。偏心磨削法是指按磨损后的连杆轴颈表面来定位磨削的方法。

4）曲轴的动平衡试验。连杆轴颈磨削后，要求连杆轴线与主轴颈轴线的平行度误差应不大于0.01mm。连杆轴颈轴线与主轴颈轴线的距离偏差应不大于0.15mm。所以，在连杆轴颈磨削时应尽量减小曲柄半径的增加量，以保证同方位连杆轴颈轴心线的同轴度误差不大于±0.10mm，这样才能保证曲轴运转中的平衡。

3.曲轴轴承的修理

曲轴并非直接在轴承上转动，而是在轴承与轴颈表面间的油膜上转动，这些油是由发动机机油泵供给的。如果曲轴轴颈失圆、出现锥度或被划伤，油膜不能很好地生成，则轴颈将和轴承接触，从而引起轴承的过早磨损。因为主轴承和连杆轴承一般都由含有铅、钢、锡或铝的合金制成，所以它们都是比曲轴软的零件。由于用软材料，因此都会先在轴承上出现磨损。轴承故障的早期诊断往往不致过分损伤曲轴，在修配时只需更换轴承即可。

（1）轴承的选配 有些轴承已加工成成品，在使用时不用再加工，直接装配即可。轴承选配前，应先检查轴承座孔是否符合标准。

（2）连杆轴承的修配 有些轴承选配后不能直接使用，必须进行修配，修配的轴承规格应与轴颈用同一级修理尺寸。

（3）曲轴主轴承的修配 首先应进行水平线的校正，而后再修刮各道轴承。

4.曲轴轴向及径向间隙的调整

（1）轴向间隙 为了适应发动机机件正常工作的需要，曲轴必须留有合适的轴向间隙，若轴向间隙过小，则会使机件因受热膨胀而卡死；若轴向间隙过大，则曲轴工作时将产生轴向窜动，加速气缸的磨损，活塞连杆组也会不正常磨损，还会影响配气相位和离合器的正常工作。

（2）径向间隙 曲轴的径向也必须留有适当的间隙，因为轴承的适当润滑和冷却是取决于曲轴径向间隙的大小。曲轴径向间隙过小会使阻力增大，加重磨损，使轴瓦划伤。曲铀径向间隙太大，曲轴会上、下敲击，并使润滑油压力降低，曲轴表面过热并与轴瓦烧熔到一起。

1）轴向间隙的检查与调整。曲轴轴向间隙的检查方法可用千分尺（或塞尺）触杆顶在曲轴平衡重上，前、后撬动曲轴，观察表针摆动数值。轴向正常间隙为0.07～0.17mm，磨损极限为0.25mm。捷达轿车发动机新曲轴的轴向间隙为0.07～0.17mm，磨损极限为0.25mm。轴向间隙过小或过大时，应更换或修刮止推垫片并进行调整。

2）径向间隙的检查与调整。

① 清洁曲轴主轴颈、连杆轴颈、轴瓦和轴承盖，将塑料间隙塞尺（或软金属丝）放置在曲轴轴颈上（不要将油孔盖住），盖上轴承盖并按规定扭力拧紧螺栓。

注意：不要转动曲轴。

② 取下轴承盖和塑料间隙塞尺，用被压扁的塑料间隙塞尺和间隙条宽度相对照，查得间隙塞尺宽度（或测量软金属丝的厚度）对应的间隙值即为径向间隙。

③ 如果径向间隙不在规定的范围内，就要重新选配轴承。

5.曲轴的安装

1）把清洁和干燥的气缸体倒置在工作台上。因下轴瓦都有油槽，所以将曲轴主轴承下轴瓦涂上少许润滑油放在轴承座上，确保所有孔对正。轴瓦背面绝不能有润滑油或润滑脂。把擦净的曲轴平放在轴瓦上。在主轴颈和连杆轴颈上涂上一层润滑油。要按照工厂的警告，切勿放倒曲轴，这会使其变得翘曲或弯曲，存放时应直立并在中部适当给予支承。不只是曲轴，发动机所有零件都应按要求仔细存放。

2）依照装配标记，按正确次序和相对曲轴的方向，依次装上对应的涂好润滑油的上轴瓦及轴承盖。有些车型采用的推力轴承为翻边轴瓦，两边设有半圆止推环；还有的推力轴承两侧另有半圆止推环，安装时开口必须朝向轴瓦。用过的轴瓦不能互换。曲轴主轴承盖螺栓分几次均匀拧紧，最后达到规定力矩。轴承全部装好后，用手转动曲轴，曲轴应能自由转动。

3）安装曲轴油封。将气缸体上的密封表面烘干，并在曲轴和油封的唇部涂上薄薄的一层润滑油，将曲轴油封敲入右侧端盖。

注意：应垂直均匀地敲入油封。测量油封的间隙，其间隙应相等，间隙为0.5～0.8mm。

4）在需要密封的部位，可将密封剂均匀地涂在所有的接合表面上，在螺栓孔的内螺纹上也要涂到。如果在涂上密封剂后5min内未将零件装上，则应清除原密封剂后重新涂上新的密封剂。

6.飞轮的安装

在曲轴后端要装上飞轮，飞轮上有点火正时记号-o-，换用新飞轮时要检查有无此记号，若没有应用号铳打上，以便校正点火正时。

飞轮螺栓涂上粘结剂后以规定力矩进行紧固。飞轮装好后要检查飞轮偏摆度，一般在飞轮半径为150mm处检查，其摆差不得大于0.15mm。最后在飞轮内孔中安装滚针轴承，轴承必须将打印有朝外标记的一面装在外面，安装深度应是轴承外端面低于飞轮端面1.5mm。

7.分解发动机机体组总成

（1）拆下发电机 旋松撑紧壁紧固螺栓，调整螺母紧固螺栓，拧动调整螺母，使发电机靠近发动机侧，取下正时带，从发动机前端卸下发电机与发动机的联接螺栓，取下发电机。发动机拆卸如图3-69所示。

（2）取下进气歧管和排气歧管

（3）拆卸正时带 拆下水泵带轮和曲轴带轮及正时齿轮罩盖，拧松张紧器紧固螺栓，转动张紧轮，拆下正时带，如图3-70所示。

图3-69 发电机拆卸

注意：要标明正时带的方向。

（4）拆卸分电器 拔下各缸火花塞高压线，拧下分电器固定螺栓，取下分电器，如图3-71所示。

图 3-70

图 3-71

（5）拆卸水泵 拆下水泵固定螺栓，取下水泵，如图3-72所示。

（6）拆卸气缸盖 先卸下气门室罩盖，按由四周向中心的顺序旋松气缸盖螺栓，以防气缸盖变形。拆下气缸盖螺栓，用橡胶锤锤松气缸盖，取下气缸盖，如图3-73所示。

图3-72 水泵的拆卸

图3-73 气缸盖的拆卸

（7）拆卸机油泵 拧松油底壳紧固螺栓，卸下油底壳，取下集滤器、机油泵及扰流板，如图3-74所示。

图3-74 油底壳和机油泵的拆卸

（8）拆卸活塞 旋松连杆大头紧固螺母，取下螺母，取下连杆头轴承座。用锤柄轻击连杆大头螺栓，顶出活塞，将连杆大头、轴承座装在一起，如图3-75所示。

图3-75 活塞的拆卸

注意：将连杆按顺序摆放好，以便下一次复装。

（9）拆卸曲轴 取下正时齿轮和曲轴前、后的油封端盖，旋松并取下曲轴主轴承盖，抬出曲轴，取出上轴瓦推力轴承，如图3-76所示。

图3-76 曲轴的拆卸

注意：不要跌落轴瓦，将轴承盖按顺序摆放好。

（10）活塞连杆组的拆卸

1）用活塞环拆卸专业工具依次拆下活塞环，如图3-77所示。

2）用尖嘴钳取出活塞销卡簧，用拇指压出活塞销，或用专用冲头将其冲出，如图3-78所示。

3）取出连杆轴承。

4）按相反顺序复装活塞连杆组。

图3-77 拆卸活塞环

图3-78 拆卸卡簧

注意：

① 对活塞作标记时，应从发动机前端向后打上气缸号，并打上指向发动机前端的箭头。

② 拆卸连杆和连杆轴承盖时，应打上所属气缸号。安装连杆时，浇铸的标记须朝V形带轮方向（发动机前方）。

③ 安装活塞环时，应使活塞环开口错开120°，有“TOP”记号的一面须朝活塞顶部。

（11）曲轴飞轮组的拆卸

1）按对角顺序旋松飞轮固定螺栓，取下螺栓，用手锤沿四周轻轻敲击飞轮，待松动后取下飞轮。

2）拧松并取下曲轴油封端盖紧固螺栓，用手锤轻轻敲击油封端盖，待松动后取下油封端盖，如图3-79所示。

图3-79 油封的拆卸和安装

3）拆卸主轴承盖及推力轴承，抬出曲轴。

4）安装时按相反顺序逐步进行。

注意：在新油封唇部涂润滑脂，然后用专用油封安装工具和锤子敲入油封，直至其端面与油封边缘齐平。

（12）曲轴飞轮组的安装

1）将飞轮安装在曲轴后端轴凸缘盘上，安装时注意原定位标记，然后紧固螺母。螺母紧固时应对角交叉进行，并按扭紧力矩拧紧。

2）在曲轴主轴承座上安装，并定位好轴承。轴承上油孔应与座上油道孔对准，然后在轴瓦表面涂上一层薄薄的润滑油。

3）将曲轴安装在主轴承座内，将不带油槽的主轴承装入主轴承盖，把各道主轴承盖按原位装在各道主轴颈上，并按规定拧紧力矩，依次拧紧主轴承螺栓。螺栓不得一次拧紧，须经2～3次完成。拧紧顺序应按从中到外交叉进行。拧紧后转动曲轴，以便安装活塞连杆组。

4）将曲轴前端正时齿轮、挡油片等装上。

（13）活塞连杆组的安装

1）将活塞销和连杆小头孔内（已装好铜套）涂上一层薄薄的润滑油，然后将活塞放入90℃以上热水内加热，取出活塞，迅速用专用工具将销压入销座和连杆小头孔内，使连杆活塞连接。如果有活塞销卡环，则用尖嘴钳将其装上。安装时应注意活塞与连杆的安装标记。

2）用活塞环装卸钳依次装上活塞油环和各道密封环，安装时注意扭曲环方向不可装反。环的内圆边缘开槽，其槽口应向上，一般装第一道环；外圆边缘开槽，其槽口庆向下，一般装第二、三道环槽。

3）将各道环端隙按一定角度钳开（三道气环按120°钳开，第一道环的端隙应避开活塞销座及侧压力较大的一侧）。用活塞环箍将活塞环箍紧，用木锤手柄轻敲活塞顶部，使其进入气缸，推至连杆大端与曲轴连杆轴颈连接。装上连杆盖，按规定力矩拧紧连杆螺栓、螺母。

（14）气缸体曲轴箱组安装

1）水平放置发动机，装上油底壳衬垫及油底壳。拧紧油底壳螺栓时应由中间向两端交叉进行。

2）竖直放置发动机，安装气缸垫和气缸盖。气缸盖螺栓应由中间向两端交叉均匀分2～3次拧至规定力矩。

3）安装凸轮轴及摇臂机构，安装气缸盖罩等。

4）将所拆其他非曲柄连杆机构部件安装到发动机上。

5）检查有无遗漏未装部件，检查整理好工具。

【技能拓展】

转子发动机

发动机是汽车最为关键的部分，是决定车辆性能最重要的因素，犹如人的心脏。大部分人都知道日常用的是活塞往复式发动机，又分为二冲程发动机和四冲程发动机（以下以四冲程发动机为例），但是还有一种不为大部分人知的发动机，那就是转子发动机，又叫汪克尔发动机。图3-80所示为马自达RX8转子发动机。

图3-80 马自达RX8转子发动机

日常看到的为活塞往复运动形式的发动机，即活塞在气缸内作往复的直线运动，通过曲轴把活塞的直线运动转化为曲轴的旋转，而转子发动机没有这个转化过程，它是通过活塞在汽缸内的旋转来带动发动机主轴（即普通发动机的曲轴，因为不是弯曲的，故不再叫曲轴）旋转的，故二者有着很大的区别。

发动机通过燃烧油气混合气来推动活塞作往复运动带动曲轴旋转，活塞顶面距曲轴中心线最远的位置称为上止点（Top Dead Center，TDC），活塞顶面距曲轴中心线最近的位置称为下止点（Bottom Dead Center，BDC）。以四冲程汽油发动机（见图3-81）为例，对其工作过程进行说明。

（1）进气行程 活塞从上止点运动到下止点的过程称为进气行程，对应的曲轴旋转角度为0～180°。该行程进气门打开，排气门关闭，气室与大气相通，通过大气压力使油气混合气进入，进气终了时气缸内压力为0.075～0.09MPa。

（2）压缩行程 活塞从下止点运动到上止点的过程称为压缩行程，对应的曲轴旋转角度为180°～360°。该行程进、排气门全关闭，气室内的油气混合气压力逐渐升高，压缩行程终了时气缸内压力为0.6～1.2MPa。

（3）做功行程 活塞从上止点运动到下止点的过程称为做功行程，对应的曲轴旋转角度为360°～540°。该行程进、排气门全关闭，活塞在上止点位置时火花塞跳火点燃油气混合气使气缸内的压力急剧升高（可达到3～5MPa），推动活塞作向曲轴的运动，压力逐渐下降，做功行程终了时气缸内压力为0.3～0.5MPa。

图3-81 四冲程汽油发动机

（4）排气行程 活塞从下止点运动到上止点的过程称为排气行程，对应的曲轴旋转角度为540°～720°。该行程进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动推动燃烧后的废气排出气室，该行程终了时气缸内的气压为0.105～0.115MPa。该行程的结束也标志着发动机一个工作循环的结束。

图3-82所示为转子发动机，与往复式发动机各行程作比较，图中两个气孔左侧为进气，右侧为排气。该转子发动机与往复式四冲程发动机工作循环相同，即由进气、压缩、做功、排气四个行程构成，图3-83中由三角转子的一个弧面BC与气缸型面之间形成的工作腔（BC工作腔）为例，说明转子发动机的四行程工作原理。

图3-82 转子发动机

（1）进气冲程 当三角转子的角顶C转到进气孔右边的边缘时，BC工作腔开始进气，在位置a进、排气孔相通，进、排气重叠。这时BC工作腔的容积最小，相当于往复式发动机的上止点位置。随着转子继续转动，BC工作腔的容积逐渐增大，可燃混合气不断被吸入气缸。当转子自转90°（主轴转270°，转子发动机中转子与主轴转速比为1∶3，通过相互啮合齿轮确定）到达位置b时，BC工作腔的容积达到最大，相当于往复式发动机的下止点位置，进气行程结束。

（2）压缩冲程 随着三角转子的继续转动，角顶B越过进气孔的左侧边缘，压缩行程开始，BC工作腔的容积逐渐缩小，压力越来越大，到达位置c时，转子自转180°（主轴旋转540°），BC工作腔容积达到最小，相当于往复式发动机的上止点位置，压缩行程结束。

（3）做功行程 在压缩行程终了时，火花塞跳火，高温、高压的气体推动三角活塞继续转动，BC工作腔的容积逐渐增大，当角顶C达到排气孔右侧边缘，在位置d转子自转270°（主轴旋转810°），BC工作腔的容积达到最大，相当于往复式发动机的下止点位置，做功行程结束。

（4）排气行程 三角转子角顶C转过排气孔右侧位置时，排气行程开始，最终三角转子回到位置a，排气行程结束，转子自转360°（主轴转三周），一个工作循环结束。同时，CA工作腔、AB工作腔也分别完成一个工作循环。

发动机构成比较：

（1）转子发动机 转子发动机由机体组、配气机构、供给系统、点火系统、冷却系统、润滑系统和起动系统组成。

（2）往复式发动机 往复式发动机由机体组、曲柄连杆机构、配气机构、供给系统、点火系统、冷却系统、润滑系统和起动系统组成。

两种发动机的优、缺点：

（1）往复式发动机

1）优点。

① 制造技术成熟，诞生已经有120多年，各种技术不断完善，是世界上应用最广的内燃机，维护维修成本低。

② 工作可靠，具有良好的气密性和功率传递可靠性。

③ 具有良好的燃油经济性。

2）缺点。

① 结构复杂，体积大、重量大。

图3-83 转子发动机工作行程示意图

② 曲柄连杆机构中活塞的往复运动引起的往复惯性力和惯性力矩不能得到完全平衡，这个惯性力大小与转速平方成正比，使发动机运转平顺性下降，限制发展高转速发动机。

③ 由于四冲程往复式活塞发动机的工作方式为四个行程中有三个行程完全依靠飞轮惯性旋转，导致发动机的功率、转矩输出非常不均匀，尽管现代发动机采用了多缸和V形排列来削弱这个缺点，但是不可能完全消除。

（2）转子发动机

1）优点。

① 体积小、重量轻，便于降低车辆重心。由于转子发动机没有曲柄连杆机构，所以大大减小了发动机高度，同时降低了车辆重心。

② 结构简单。相比于往复式发动机，转子发动机减少了曲柄连杆机构，使得发动机机构大为简化，零件减少。

③ 均匀的转矩特性。由于转子发动机一个气缸同时有三个工作腔处于工作状态，所以转矩输出比往复式活塞发动机更加均匀。

④ 利于发展高速发动机，由于活塞转子与主轴转速比为1∶3，故不需很高的活塞转速即可实现发动机的高转速。

2）缺点。

① 油耗高，尾气排放难达标。因其每个气缸有三个工作腔，活塞转子每旋转一周相当于有三个做功行程，以3000r/min和往复式发动机作对比，往复式发动机喷油750次/min，转子发动机相当于转速为1000r/min，但是需要喷油3000次/min，可见转子发动机的油耗明显高于往复式活塞发动机，同时转子发动机的燃烧室形状不利于可燃混合气的充分燃烧，火焰传播路径长，燃油机油消耗量大，同时导致废气中污染物含量较高。

② 发动机的结构导致只能采取点燃式而不能采用压燃式，即只能用汽油作为燃料而不能用柴油。

③ 由于转子发动机采用偏心轴，导致发动机振动较大。

④ 功率输出轴（主轴）位置高，不利于整车布置。

⑤ 转子发动机的加工制造技术高，成本比较高。

【小贴士】

转子发动机的发明人

菲加士·汪克尔于1902年出生在德国，1921年到1926年受雇于海德堡一家科技出版社的销售部。1924年，汪克尔在海德堡建立了自己的公司，他花了大量的时间在那里进行转子发动机的研制。1927年，诸如气密性和润滑等的一系列技术问题的攻克终于有了眉目。二战期间，汪克尔曾为德国空军部服务。