机体组的结构与检修

项目二 机体组的结构与检修

【知识要求】

掌握机体组零件作用、结构。

了解机体组零件的工作条件、要求和材料。 了解机体组零件的损伤形式和原因。 掌握气缸的磨损规律及修理方法。

【能力要求】

能够对气缸盖进行检验。

能够对气缸直径、圆度、圆柱度进行检验。

能够根据测量数据计算修理尺寸。

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一、相关知识 (一)概述

1．曲柄连杆机构的功用

曲柄连杆机构的功用是把燃气作用在活塞顶上的力转变为曲轴的转矩，以向工作机械输出机械能。

2．曲柄连杆机构的组成

曲柄连杆机构由以下三部分组成。

(1) 机体组：主要包括气缸体、曲轴箱、气缸盖、气缸套、气缸衬垫、油底壳等机件。 (2) 活塞连杆组：主要包括活塞、活塞环、活塞销和连杆等机件。

(3) 曲轴飞轮组：主要包括曲轴、飞轮、扭转减振器等机件(注“减振器”也作“减震器”)。

曲柄连杆机构中部分主要零件如图2-1所示。

图2-1 活塞连杆及曲轴飞轮组的组成 3．曲柄连杆机构的工作条件

在发动机做功时，气缸内最高温度可达2500K以上，最高压力可达3～5MPa，现代汽车发动机最高转速可达3000～6000r/min，则活塞在气缸内每秒钟要完成约100～200个行程，可见其线速度是很大的。此外，与可燃混合气和燃烧废气接触的机件还会受到化学腐蚀。因此，曲柄连杆机构工作条件的特点是高温、高压、高速和化学腐蚀。

4．曲柄连杆机构的运动及受力

1) 曲柄连杆机构的运动

以中心曲柄连杆机构(即曲轴中心线位于气缸中心线上的曲柄连杆机构，如图2-2所示)

项目二 机体组的结构与检修 为例，设中心曲柄半径为R，连杆长度为L，根据力学推导，活塞的位移x、速度v、加速度a的大小随曲轴转角的变化关系是

xR12sin2cosvRsin2sin2

aR2coscos2式中：——连杆比，RL，一般为1/4～1/3；

——曲轴角速度，匀速运动时，n30；

n——曲轴转速(r/min )。

活塞位移、速度和加速度曲线如图2-3所示。

图2-2 中心曲柄连杆机构简图 图2-3 活塞位移、速度、加速度曲线 曲柄连杆机构的运动特点如下。

(1) 曲轴虽然作匀速运动，但活塞的速度却是不均匀的。在上、下止点处速度等于零，在90°稍前处和270°稍后处达到最大值。即活塞从上止点向下止点运动和从下止点向上止点运动的约前半个行程是加速，约后半个行程是减速。

(2) 由于活塞运动速度的变化，导致其加速度的变化，在速度为零处的加速度最大，而速度最大处的加速度等于零。加速度的变化，导致了惯性力的产生，使发动机产生冲击、振动和磨损，需要采取相应的平衡措施。

2) 曲柄连杆机构受力分析

由于曲柄连杆机构是在高压下作变速运动，因此它在工作中的受力情况很复杂。在此对受力情况作一简要分析。

曲柄连杆机构工作时所受的力主要有气体作用力、往复惯性力与离心力、相对运动件接触表面的摩擦力等。

(1) 气体作用力。

在每个工作循环中，气体压力始终存在并不断变化。但由于进气，排气两行程中气体压力较小，对机件影响不大。故这里主要研究做功和压缩两行程中气体作用力。

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在做功行程中，气体压力是推动活塞向下运动的力，这时，燃烧气体产生的高压直接作用在活塞顶部(见图2-4(a))。设活塞所受总压力为Fp，它传到活塞销上，可分解为Sp和Np。分力Sp通过活塞销传给连杆，并沿连杆方向作用在曲柄销上。Sp还可分解为两个分力Rp和Tp。沿曲柄方向分力Rp使曲轴主轴颈与主轴承间产生压紧力；与曲柄垂直的分力Tp除了使主轴颈和主轴承之间产生压紧力外，还使曲轴形成转矩Mp，推动曲轴旋转。分力Np把活塞压向气缸壁，形成活塞与缸壁间的侧压力，使机体产生翻倒的趋势，故机体下部的两侧应支撑在车架上。

在压缩行程中，气体压力是阻碍活塞向上运动的阻力。这时作用在活塞顶的气体总压力Fp，也可分解为两个分力Sp和Np(见图2-4(b))，而Sp又分解为Rp和Tp。Rp使曲轴主轴颈与主轴承间产生压紧力；Tp对曲轴造成一个旋转阻力矩Mp，企图阻止曲轴旋转。而Np则将活塞压向气缸的另一侧壁。

在工作循环的任何行程中，气体作用力的大小都是随着活塞的位移而变化的，再加上连杆在左右摇摆，因而作用在活塞销和曲轴轴颈的表面以及二者的支撑表面上的压力和作用点不断变化，造成各处磨损的不均匀性。同样，气缸壁沿圆周方向的磨损也不均匀。

(a) 做功行程 (b) 压缩行程 图2-4 气体压力作用情况示意图 (2) 往复惯性力与离心力。

作往复运动的物体，当运动速度变化时，就要产生往复惯性力。物体绕某一中心作旋转运动时，就会产生离心力。这两种力在曲柄连杆机构的运动中都是存在的，如图2-5所示。

① 往复惯性力。活塞组件和连杆小头在气缸中作往复直线运动所产生的惯性力，用Fj表示，其大小与机件的质量及加速度成正比，其方向总与加速度的方向相反。

活塞在气缸内的运动速度很高，而且在不断变化。当活塞从上止点向下止点运动时，其速度变化规律是：从零开始，逐渐增大，临近中间达最大值，然后又逐渐减小至零。也就是说，当活塞向下运动时，前半行程是加速运动，惯性力向上，以Fj表示 (见图2-5(a))；后半行程是减速运动，惯性力向下，以Fj表示(见图2-5(b))。同理，当活塞向上运动时，前半行程惯性力向下，后半行程惯性力向上。

活塞、活塞销和连杆小头的质量愈大，曲轴转速愈大，则往复惯性力也愈大。它使曲柄连杆机构的各零件和所有轴颈承受周期性的附加载荷，加快轴承的磨损；这种未被平衡

项目二 机体组的结构与检修 的变化惯性力传到气缸体后，还会引起发动机的振动。

② 离心力。偏离曲轴轴线的曲柄、曲柄销和连杆大头绕曲轴轴线作圆周运动产生的旋转惯性力，简称离心力，用Fc表示，其大小与曲柄半径、旋转部分的质量及曲轴转速有关，其方向沿曲柄半径向外。曲柄半径长、旋转部分质量大，曲轴转速高，则离心力大。离心力Fc在垂直方向的分力Fcy与往复惯性力Fj方向总是一致的，因而加剧了发动机的上下振动。而水平方向的分力Fcx则使发动机产生水平方向振动。离心力使连杆大头的轴瓦和曲柄销、曲轴主轴颈及其轴承受到又一附加载荷，增加它们的变形和磨损。

(a) 活塞在上半行程时的惯性力 (b) 活塞在下半行程时的惯性力

图2-5 往复惯性力和离心力作用情况示意图 (3) 摩擦力。

任何一对互相压紧并作相对运动的零件表面之间都存在摩擦力，其大小与对摩擦面形成的正压力和摩擦系数成正比，其方向与相对运动的方向相反。摩擦力是造成零件配合表面磨损的根源。

上述各种力，作用在曲柄连杆机构和机体的各有关零件上，使它们受到压缩、拉伸、弯曲和扭转等不同形式的载荷。为了保证工作可靠，减少磨损，在结构上必须采取相应的措施。

(二)气缸体与曲轴箱的结构

1．气缸体基本结构与功用

发动机的气缸体和曲轴箱常铸成一体，称为气缸体-曲轴箱，简称为气缸体。气缸体上半部有若干个为活塞在其中运动导向的圆柱形空腔，称为气缸。下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。作为发动机各个机构和系统的装配基体，还要承受高温高压气体的作用力，因而要求气缸体应具有足够的刚度和强度。

气缸工作表面由于经常与高温、高压的燃气相接触，且有活塞在其中作高速往复运动，故必须耐高温、耐磨损、耐腐蚀。为了满足以上要求，通常从气缸材料、加工精度和结构形式等方面来予以保证。例如采用优质合金铸铁作为气缸体的材料，气缸内壁按2级精度加工并经过珩磨，使其工作表面的粗糙度、形状和尺寸的精度要求都比较高。

为了使发动机能在高温下正常工作，必须对气缸体和气缸盖随时加以冷却。按冷却介

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质的不同，可分为水冷和风冷两种冷却方式。汽车发动机上采用较多的是水冷却。

发动机用水冷却时，气缸周围和气缸盖中均有用以充水的空腔，称为水套，如图2-6所示。气缸体和气缸盖上的水套是相互连通的。利用水套中的冷却水流过高温零件的周围而将热量带走。

发动机用空气冷却时，在气缸体和气缸盖外表面铸有许多散热片，以增加散热面积，保证散热充分，如图2-7所示。一般风冷发动机的气缸体与曲轴箱是分开铸造的。F6L912Q型发动机属风冷柴油机。

图2-6 水冷发动机的气缸体和气缸盖 图2-7 风冷发动机的气缸体和气缸盖 1—气缸；2—水套；3—气缸盖；4—燃烧室；5—气缸垫

1—气缸体；2—气缸盖；3—散热片

2．曲轴箱的形式

根据其具体结构形式，曲轴箱可分为三种：平分式、龙门式和隧道式，如图2-8所示。

(a) 平分式 (b) 龙门式 (c) 隧道式

图2-8 曲轴箱的基本结构形式 1—气缸体；2—水套；3—凸轮轴孔座；4—加强筋；5—湿缸套；6—主轴承座；

7—主轴承座孔；8—安装油底壳的加工面；9—安装主轴承盖的加工面

若发动机的曲轴轴线与缸体下平面在同一平面上的为平分式(见图2-8(a))，这种结构便于机械加工，但刚度较差，曲轴前后端的密封性较差，多用于中小型发动机，富康ZX轿车

项目二 机体组的结构与检修 TU3.2K发动机，BJ2023吉普车的492QA型发动机的曲轴箱均属于这种结构。

若发动机的曲轴轴线高于缸体下平面则称为龙门式(见图2-8(b))。这种结构的特点是结构刚度和强度较好，密封简单可靠，维修方便，但工艺性较差。桑塔纳、捷达、奥迪、解放CA1091型汽车用CA6102发动机都属于这种结构。图2-9为上海桑塔纳发动机的气缸体，它是四缸、水冷、全支承、无缸套、等缸心距、龙门式合金铸铁气缸体，其结构特点是强度刚度好，结构紧凑轻巧。

隧道式曲轴箱的主轴承承孔不分开(见图2-8(c))，这种结构特点是其结构刚度比龙门式的更高，主轴承的同轴度易保证，但拆装比较麻烦，用于主轴承采用滚动轴承的组合式曲轴，现已很少采用。

图2-9 上海桑塔纳发动机气缸体 3．气缸与气缸套

汽车发动机气缸排列形式基本上有三种：单列式(直列式)、V形和对置式(见图2-10)。 单列式发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布置的(见图2-10(a))。但为了降低发动机的高度，有时也把气缸布置成倾斜的，甚至是水平的。这种排列形式的气缸体结构简单，加工容易，但长度和高度较大。一般六缸以下发动机多用单列式，如桑塔纳、捷达、富康、一汽奥迪100型和解放CA1091型等汽车的发动机。

V形发动机将气缸排成两列，其气缸中心线的夹角<180°。它的特点是缩短了发动机的长度，降低了发动机高度，增加了气缸体的刚度，重量也有所减轻，但加大了发动机宽度，且形状复杂，加工困难，一般多用于缸数多的大功率发动机上。现在八缸以上的发动机多采用V形布置，如红旗8V100型发动机(=90°)。但部分六缸轿车也采用V形布置，如奥迪2.6L发动机(=90°)。

对置式发动机的高度比其他形式的小得多，在某些情况下，使得汽车(特别是轿车和大型客车)的总布置更为方便。

为提高耐磨性，有些气缸进行了表面处理，如表面淬火、镀铬、磷化等；有的则可从材料、加工精度和结构等方面来考虑。在有些负荷比较轻，缸径又不大的汽油机中，可以

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在气缸体上直接加工出气缸内壁。

气缸体的材料一般采用优质灰铸铁、球墨铸铁或铝合金，为了提高气缸的耐磨性，有时在铸件中加入少量合金元素(如镍、钼、铬、磷等)。但是，若缸体全部采用优质耐磨材料，其成本高。除了与活塞配合的气缸壁表面外，其他各部分的耐磨性要求并不高，因此现代汽车发动机广泛采用在气缸体内镶入气缸套，形成气缸工作表面。这样，气缸套可用耐磨性较好的合金铸铁或合金钢制造，以延长使用寿命，而气缸体则可用价格较低的普通铸铁或铝合金等材料制造。采用铝合金气缸体时，由于铝合金耐磨性不好，必须镶入气缸套。

(a) 单列式(直列式) (b) V形 (c) 对置式

图2-10 多缸发动机气缸排列形式 气缸套有两种结构，如图2-11所示。

干式气缸套(见图2-11(a)～(c))不直接与冷却水接触，壁厚一般为1～3mm。

图2-11 气缸套 1—气缸壁；2—气缸冷却水套壁；3—冷却水套；4—上置半节缸套；5—干式缸套；

6—可卸式干缸套；7—可卸式湿缸套；8—橡胶密封圈；9—铜密封圈

湿式气缸套(见图2-11(d)～(h))则与冷却水直接接触，壁厚一般为5～9mm。气缸套的外

项目二 机体组的结构与检修 表面有两个保证径向定位的凸出的圆环带A和B(见图2-11(d))，分别称为上支承定位带和下支承密封带。气缸套的轴向定位是利用上端的凸缘C(见图2-11(d))。为了密封气体和冷却水，有的气缸套凸缘C下面还有紫铜垫片。

气缸套的上支承定位带直径略大，与气缸套座孔配合较紧密。下支承密封带与座孔配合较松，通常装有1～3道橡胶密封圈来封水。常见的密封结构形式有两种，一种形式是将密封环槽开在缸套上，将具有一定弹性的橡胶密封圈8装入环槽内(见图2-11(d))；另一种形式是将安置密封圈的环槽开在气缸体上(见图2-11(e))，这种结构的工艺性较差，故应用较少。

湿式缸套装入座孔后，通常缸套顶面略高出气缸体上平面0.05～0.15mm。这样当紧固气缸盖螺栓时，可将气缸盖衬垫压得更紧，以保证气缸的密封性，防止冷却水和气缸内的高压气体窜漏。

湿式气缸套的优点是在气缸体上没有封闭的水套，铸造方便，容易拆卸更换，冷却效果较好。其缺点是气缸体的刚度差，易于漏气漏水。

(三)气缸盖的结构

1．功用

气缸盖的主要功用是封闭气缸上部，并与活塞顶部和气缸壁一起形成燃烧室。 2．材料

气缸盖由于形状复杂，一般都采用灰铸铁或合金铸铁铸成，CA6102型发动机系采用铜钼低合金铸铁铸造的整体式气缸盖；铝合金铸造的缸盖，有取代铸铁的趋势，如桑塔纳、捷达、富康等轿车发动机均采用铝合金的气缸盖，捷达EA113型发动机是采用铝合金材料AlSi10Mn铸造而成的整体式气缸盖。因铝的导热性比铸铁好，有利于提高压缩比，以适应高速高负荷强化汽油机散热及提高压缩比的需要。铝合金气缸盖的缺点是刚度低，使用中容易变形。

3．类型

在多缸发动机的一列中，只覆盖一个气缸的气缸盖，称为单体气缸盖；能覆盖部分(两个以上)气缸的称为块状气缸盖；能覆盖全部气缸的气缸盖则称为整体气缸盖。采用整体气缸盖可以缩短气缸中心距和发动机的总长度，其缺点是刚性较差，在受热和受力后容易变形而影响密封；损坏时需整个更换。整体式气缸盖多用于缸径小于105mm的汽油发动机上。缸径较大的发动机常采用单体气缸盖或块状气缸盖。

4．结构

气缸盖内部有与气缸体相通的冷却水套，应有进、排气门座及气门导管孔和进、排气通道，有燃烧室、火花塞座孔(汽油机)或喷油器座孔(柴油机)，上置凸轮轴式发动机的气缸盖上还有用以安装凸轮轴的轴承座。图2-12为上海桑塔纳轿车发动机的气缸盖分解图。

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图2-12 上海桑塔纳轿车发动机的气缸盖分解图 1—气缸盖；2—气缸垫；3—机油反射罩；4—气缸盖罩；5—压条；6—气门罩垫；7—加油盖

5．汽油机燃烧室结构形式

汽油机的燃烧室是由活塞顶部及缸盖上相应的凹部空间组成。燃烧室的形状对发动机的工作影响很大。所以对燃烧室有如下基本要求：一是结构尽可能紧凑，面容比要小，充气效率要高，以减小热量损失及缩短火焰行程；二是使混合气在压缩终了时具有一定涡流运动，以提高混合气燃烧速度，保证混合气得到及时和充分燃烧；三是表面要光滑，不易积炭、排气净化好。

汽油机常用燃烧室形状有以下三种。

(1) 楔形燃烧室。结构较简单、紧凑(见图2-13(a))。在压缩终了时能形成挤气涡流，因而燃烧速度较快，经济性和动力性较好。红旗7560型轿车发动机和解放CA6102型发动机均采用楔形燃烧室。

(2) 盆形燃烧室。结构也较简单、紧凑(见图2-13(b))。北京492QG2型和捷达EA113型发动机采用这种燃烧室。

(3) 半球形燃烧室。结构较前两种更紧凑(见图2-13(c))。但因进排气门分别置于缸盖两侧，故配气机构比较复杂。但由于其散热面积小，有利于促进燃料的完全燃烧和减少排气中的有害气体，对排气净化有利。现代轿车发动机大多采用这种燃烧室。

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(a) 楔形燃烧室 (b) 盆形燃烧室 (c) 半球形燃烧室

图2-13 汽油机的燃烧室形状 除了以上典型结构燃烧室以外，一些现代新型发动机采用了均质稀混合气的燃烧室(见2-14～图2-16)或分层给气式燃烧室(见图2-17、图2-18)，以提高汽油机经济性和排放性。

图2-14 火球高压缩比燃烧室 图2-15 碗形燃烧室

图2-16 紧凑型燃烧室

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图2-17 德士古公司的TCCS燃烧室

图2-18 本田公司的CVCC燃烧室 6．柴油机燃烧室结构形式

柴油机的燃烧室一般均按其结构形式分为直喷式(统一式)燃烧室和分隔式燃烧室两大类。

1) 直喷式燃烧室

直喷式燃烧室的容积集中于气缸之中，且其大部分集于活塞顶上的燃烧室凹坑内(见图2-19)。燃烧室凹坑的形状多种多样，极具创造性。其中有的为回转体(见图2-19(a))，有的则是非回转体(见图2-19(b)、(c)、(d))。直喷式燃烧室的一般特征如下。

(1) 燃烧室不分开，大都以凹坑形式出现在活塞或缸盖上。 (2) 通过喷射(油束)形成混合气。

(3) 在进气过程中通过切向气道、螺旋气道或导气屏产生的涡流运动促进混合气形成。

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图2-19 直喷式燃烧室

1—燃油喷注；2—燃烧室凹坑；3—喷油器；4—活塞；5—空气涡流

2) 分隔式燃烧室

分隔式燃烧室的容积则一分为二，一部分位于气缸盖中，另一部分则在气缸内(见图2-20)。在气缸内的部分称为主燃烧室，位于气缸盖中的部分称为副燃烧室。主、副燃烧室之间用通道连通。分隔式燃烧室又有涡流燃烧室(见图2-20(a))和预燃燃烧室(见图2-20(b))之分。涡流燃烧室的副燃烧室又称为涡流室，预燃燃烧室的副燃烧室则称预燃室。分隔式燃烧室的一般特征如下。

(1) 燃烧室至少分成两部分。

(2) 由各室之间的空气流动形成可燃混合气。

分隔式燃烧室适用于小型、高速柴油机，分隔式柴油机的燃烧速度比直喷式柴油机慢，其运转比较平稳，但固有热量与流动损耗使得热效率低，为了追求高的热效率，现今轿车用柴油机向直喷式燃烧室发展。

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(a) 涡流燃烧室 (b) 预燃燃烧室

图2-20 分隔式燃烧室 1—电热塞；2—喷油器；3—燃油喷注；4—通道；5—主燃烧室；6—涡流室；7—预燃室

(四)气缸垫的结构

1．功用

气缸垫的主要功用是保证气缸体与气缸盖结合面间的密封，防止漏气、漏水、漏油。 2．结构

气缸垫应满足如下主要要求。

(1) 在高温高压燃气作用下有足够的强度，不易损坏。

(2) 耐热和耐腐蚀，即在高温、高压燃气或有压力的机油和冷却液的作用下不烧损或变质。

(3) 具有一定弹性，能补偿接合面的不平度，以保证密封。 (4) 拆装方便，能重复使用，寿命长。

目前汽车发动机采用的气缸垫大致有以下结构。 应用较多的是金属-石棉气缸垫，如图2-21(a)、(b)所示。石棉中间夹有金属丝或金属屑，且外覆铜皮或钢皮。水孔和燃烧室周围另用镶边增强，以防被高温燃气烧坏。这种衬垫压紧厚度为1.2～2mm，有很好的弹性和耐热性，能重复使用，但厚度和质量的均一性较差。

有的发动机采用在石棉中心用编织的钢丝网(见图2-21(c))或有孔钢板(冲有带毛刺小孔的钢板)(见图2-21(d))为骨架，两面用石棉及橡胶粘结剂压成的气缸垫。近年来，国内正在试验采用膨胀石墨作为衬垫的材料。

很多强化的汽车发动机采用实心的金属片作为气缸垫。例如红旗轿车的发动机即采用

项目二 机体组的结构与检修 如图2-21(e)所示的钢板衬垫。这种衬垫在需要密封的气缸孔和水孔、油孔周围冲压出一定高度的凸纹，利用凸纹的弹性变形实现密封。

有的发动机采用了较先进的加强型无石棉气缸垫结构(见图2-21(f))，在气缸口密封部位采用五层薄钢板组成，并设计成正圆形，没有石棉夹层，从而消除了气囊的产生，在油孔和水孔处均包有钢护圈以提高密封性。

(a)、(b)、(c)、(d) 金属-石棉板；(e) 冲压钢板；(f) 无石棉气缸垫

图2-21 气缸垫的结构 3．安装注意事项

安装气缸垫时，应注意安装方向。一般是衬垫卷边的一面朝向易修整的接触面或硬平面。若气缸盖和气缸体同为铸铁时，卷边应朝向气缸盖(易修整)；而气缸盖为铝合金，气缸体为铸铁时，卷边应朝向气缸体。也可根据标记或文字要求进行安装，如衬垫上的文字标记“TOP”、“OPEN”表示朝上，“FRONT”表示朝前。

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(五)油底壳

1．功用

油底壳的主要功用是储存机油并封闭曲轴箱。 2．结构

油底壳受力很小，一般采用薄钢板冲压而成(见图2-22)。油底壳的形状取决于发动机的总体布置和机油的容量。在有些发动机上，为了加强油底壳内机油的散热，采用了铝合金铸造的油底壳，在壳的底部还铸有相应的散热肋片。

为了保证在发动机纵向倾斜时机油泵能经常吸到机油，油底壳后部一般做得较深。油底壳内还设有挡油板，防止汽车振动时油面波动过大。油底壳底部装有放油塞，有的放油塞是磁性的，能吸集机油中的金属屑，以减少发动机运动零件的磨损。

(a) 薄钢板油底壳 (b) 轻金属油底壳

图2-22 油底壳 二、项目实施 (一)项目实施环境

项目实施前应准备的车辆、总成、工具、量具、仪表、耗材如下。 (1) 典型车辆。 (2) 发动机总成。

(3) 常用工具箱、检测平台。

(4) 游标卡尺、内径百分表、外径千分尺。

(二)项目实施步骤

1．气缸体的检查与修理

1) 气缸磨损的检验与修理

气缸经长期使用后，其尺寸和形状将会改变。虽然引起发动机技术状况变坏的因素很多，但气缸磨损程度是决定发动机是否需要大修的主要依据。所以，掌握气缸磨损规律，分析气缸磨损原因，提高检测和维修质量，并在使用中减轻气缸磨损，是延长发动机使用

项目二 机体组的结构与检修 寿命的重要措施。

(1) 气缸磨损规律。

气缸正常的磨损特点是不均匀磨损。在气缸轴线方向上呈上大下小的不规则锥形磨损，最大磨损部位在第一道活塞环上止点稍下的部位；在气缸最上沿不与活塞环接触的部位，几乎没有磨损，形成一明显台阶，通常称为“缸肩”；在断面上的磨损呈不规则的椭圆形，磨损最大部位往往随气缸结构、使用条件的不同而异，一般是前后或左右方向磨损最大；磨损量不大于0.01mm/10000km。磨损特点如图2-23和图2-24所示。

图2-23 气缸轴线方向的磨损

1—纵向；2—横向

图2-24 气缸断面上的磨损 (2) 气缸磨损的原因分析。

气缸的最大磨损位置通常处在第一道活塞环上止点稍下的部位，其原因很多；第一，由于活塞环换向，运动速度几乎为零，环的布油能力最差，润滑能力弱；第二，因爆发燃烧的压力、温度最高，可燃混合气燃烧产生的酸性氧化物生成的矿物酸最多，附着在气缸壁上不但不能被油膜完全覆盖，甚至会破坏缸壁上的润滑油膜，在这个部位上，腐蚀磨损严重；第三，进气流对缸壁局部的冷却以及未雾化的燃油颗粒对局部缸壁上润滑油膜的破坏，强化了局部缸壁的“冷激”效应；第四，进气中的灰尘在此处缸壁上的附着量较多，不但能加剧此处的腐蚀磨损，也加剧了此处的磨料磨损；第五，活塞在此处所承受的侧向力大，活塞环的背压最大，容易破坏缸壁上的润滑油膜，加剧此部位的黏着磨损。所以，第一活塞环上止点稍下，对应的缸壁上磨损量最大。但是，曲轴轴向间隙过大、活塞偏缸、缸体变形等故障就会改变气缸的磨损规律，使最大磨损出现在气缸中部或下部。

(3) 气缸磨损的检验。

气缸磨损的检验一般包括两项内容：一是外观检查，检查气缸的机械损伤、表面质量和化学腐蚀程度等；二是用内径量缸表和千分尺测气缸的直径、圆度误差和圆柱度误差。检验步骤如下。

① 清洁气缸内壁，用布擦拭。

② 用游标卡尺测量气缸直径，获得标准尺寸。

③ 安装百分表，使百分表指针有0.5～1mm移动量，表面与测量杆垂直。

④ 选择与缸径合适的测量杆；校准测量杆(或调整垫圈)，使量缸表测量端总长比缸径

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大1 mm左右即可。

⑤ 量缸表的零校准。清洁千分尺，将千分尺安装到支座上并进行校零(安装时应在千分尺与支座间垫上布)。

将千分尺设置到由游标卡尺测得的标准尺寸，并用锁销锁紧。在千分尺上以量缸表的测量杆为支点移动量缸表，找到指针收缩最大的位置。在此位置，转动表盘将量缸表设定到零点。

⑥ 气缸缸径测量。如图2-25所示，慢慢推导向板将量缸表仔细放入气缸内规定位置(注意：避免调整杆头部在缸壁滑动)，来回轻轻摆动表架，观察百分表的长针顺时针摆动到极限位置的读数并记录。

图2-25 量缸表测量法 ⑦ 测量位置。要求根据维修手册规定的测量位置进行测量。一般取上、中、下三个横截面，每个截面测量横向和纵向两个位置。上截面位于第一道活塞环上止点的位置，一般该位置磨损最大。丰田5A、8A发动机的测量部位如图2-26所示。

图2-26 气缸磨损的测量部位

项目二 机体组的结构与检修 ⑧ 计算圆度误差和圆柱度误差。

圆度误差指同一横截面上磨损的不均匀性。气缸圆度公差：汽油机为0.05mm，柴油机为0.065mm。

圆柱度误差指沿气缸轴线的轴向截面上磨损的不均匀性。用不同横截面上任意方向测得的最大与最小直径差值的一半作为圆柱度误差。圆柱度公差：汽油机为0.175mm，柴油机为0.25mm。

气缸的检验分类技术条件如下。

气缸的圆度误差达到0.050～0.063mm；圆柱度误差达到0.175～0.250mm；最大磨损量有修理尺寸的气缸达到0.2mm；无修理尺寸的气缸(薄型缸套)达到0.4mm；其中任一项达到限值时必须修理或更换气缸(套)。

气缸的圆度误差和圆柱度误差均小于限值，而磨损量小于0.15mm时，可更换活塞及活塞环。

(4) 气缸磨损的修理。

气缸磨损后，通常采用机械加工方法修复，即修理尺寸法和镶套修复法。 ① 修理尺寸法。

所谓修理尺寸法，是指在零件结构、强度和强化层允许的条件下，将配合副中主要件的磨损部位经过机械加工至规定的尺寸，恢复其正确的几何形状和精度，然后更换相应的配合件，得到尺寸改变而配合性质不变的修理方法。显然，使用修理尺寸法修复后的尺寸已不同于零件的原基本尺寸，而是形成了一个对孔件是增大了的、对轴件是缩小了的新基本尺寸，这个新的基本尺寸就是修理尺寸。汽车上各种配合件的修理尺寸的等级和级差都已有国家标准，如发动机的气缸的修理尺寸，汽油机为四级，柴油机为八级，级差为0.25mm。

实际中，气缸修理尺寸的级数可用下式确定：

n≥(DmaxD0X)/D 式中：n——镗削后气缸修理尺寸的级数；

Dmax——镗削前气缸的最大直径，mm；

D0——原厂规定气缸的标准直径，mm； X——气缸的镗磨余量，一般取0.13～0.20mm； D——修理尺寸级差，mm。

将计算出的n再圆整成整数值，整数值即是气缸镗后修理尺寸的级数。例如EQ6100型发动机气缸，磨损后的Dmax=100.69mm，原厂规定的标准直径D0=100mm，X取0.15mm，则

n≥(100.691000.15)/0.253.35

将3.35圆整为整数值4，即该气缸镗后的尺寸为第四级修理尺寸。

在镗缸前确定气缸的修理尺寸，根据气缸的修理尺寸选配好相应修理尺寸的活塞。而在镗磨气缸中，又是以选配的活塞直径确定气缸镗削和珩磨后的实际尺寸。那么，气缸镗削后的直径应等于活塞裙部的最大直径加上活塞的配缸间隙再减去气缸的珩磨余量。

气缸镗削的质量要求如表2-1所示。

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表2-1 气缸镗削的质量要求

36 项 目 质量要求 项 目 质量要求 圆度公差/mm 0.005 气缸轴线横向位移公差/mm 0.10 圆柱度公差/mm 0.01 气缸轴线纵向位移公差/mm 0.07 轴线垂直度公差/mm 0.05 表面粗糙度/ m Ra≤1.6 当发动机某气缸产生拉缸故障后，不能为了节省修理费用，只镗削加大该气缸而不镗削其他的气缸。否则势必造成各缸压缩比的不均匀，影响发动机工作的平稳性，增加曲轴的疲劳应力。因此，镗削修理气缸时，各缸必须保持同一级修理尺寸。

② 镶套修复法。

气缸套磨损超过最大修理尺寸或薄壁气缸套磨损逾限、气缸套裂纹以及气缸套与承孔配合松旷，产生漏水等故障，都必须用镶套修复法来更换气缸套。更换气缸套应先检修承孔，然后镶装新气缸套。

a. 气缸套的拆除。

用气缸套拆装工具拉出旧气缸套，如图2-27(a)所示。 b. 气缸套承孔的检修。

气缸套承孔应符合表2-2规定的质量要求，否则用修理尺寸法修镗各承孔，应镗为同一级修理尺寸。镗削工艺与镗缸工艺相同，修理尺寸为2～4级，相邻两级直径为+0.5mm。气缸套承孔出现裂纹则更换气缸体。

表2-2 气缸套承孔质量要求

项 目 技术要求 项 目 技术要求 圆度公差/mm -0.10～0.05 0.01 承孔与缸套配合/mm 干式 湿式 0.00～0.15 表面粗糙度/m 干式Ra≤1.6 湿式R孔残留穴蚀面积/mm2 ≤10 a≤0.8 c. 新气缸套的检修。

干式气缸套配合盈量过大，镶装时容易胀裂承孔，通常需精车气缸套外圆柱面修整配合盈量。在车削时，气缸套应安装在内张式心轴上，以防在车削过程中变形。

用如图2-27(b)所示的工具将新缸套压入承孔。干式气缸套镶装后，上端面应与缸体上平面等高，不得低于缸体上平面；湿式气缸套安装后一般应高出气缸体平面0.05～0.15mm。因此，安装前应检查或修整气缸套上端面止口的高度，若规定安装金属密封圈，计算止口高度时还应考虑密封垫的厚度，止口和密封垫应平整无皱折、无毛刺。

湿式气缸套密封圈装入槽后，密封圈应高出气缸外圆柱面0.5～1.5mm，密封圈侧面应有0.5～1.0mm余隙，如图2-28所示。

项目二 机体组的结构与检修

(a) 拉出缸套 (b) 压入缸套

图2-27 气缸套拆装工具 1、6—拉模；2—旧缸套；3、8—支承；4—丝杠；5—扳杠；7—新缸套

图2-28 密封圈在槽内的位置 1—气缸套；2—密封圈；3—承孔

d. 镶装气缸套。

用如图2-27(b)所示的工具或压力机将缸套平稳地压入承孔，干式缸套压力不大于59kN，在压入承孔20～30mm的过程中，应放松压力两次，以便缸套在弹性变形作用下，自动校正轴线的同轴度，同时用直角尺检查缸套有无歪斜。在压入过程中，若压力急剧增大应立即停止压装，排除故障后再继续压装。压装时按隔缸镶装的顺序进行。

湿式气缸套在装配前除了清洁承孔及其上下端面的水垢外，应在承孔上涂擦石墨粉，密封圈及气缸套上部止口均应涂密封胶，然后将密封圈与气缸套一同压入承孔。

缸套镶装完毕后，应对缸体进行水压试验。 (5) 提高气缸使用寿命的措施。

① 在结构材料方面，用耐磨、耐蚀、抗穴蚀能力强的材料，如采用镍铬高锰奥氏体铸铁、含铬高磷铸铁等。从减振、防振着手，在结构上采用不等厚的缸套及合理的间距等，以减少湿式缸套的穴蚀。

② 在维修方面，研究改善气缸体“整形修理”工艺(所谓气缸体的整形修理是指“定位镗缸”、“导向镗削曲轴轴承(或轴承承孔)和凸轮轴轴承”、“修整气缸体上平面与后端面”

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等项目的统称，以恢复气缸体的形位精度为目的的综合性修理工艺)，提高气缸体的形状与位置精度；气缸经过镗磨加工后，应有合理的表面粗糙度，有利于配合副的磨合和润滑油膜的形成；应用激光淬火工艺进行气缸表面强化，以大大降低气缸的磨损率；严格按技术要求检验气缸、活塞、连杆等，保证活塞连杆组的正确安装位置和配合间隙；制定科学的磨合规范，提高气缸抗综合磨损的能力。

③ 在使用方面，应正确选择和使用润滑油，加强“三滤”，做好车辆的日常维护，保证发动机的正确工作温度，正确合理的驾驶操作。

2) 气缸上平面变形的检验与修理

气缸体在使用过程中变形是普遍存在的。气缸体的变形破坏了零件的正确几何形状，影响发动机的装配质量和工作能力。如气缸体平面度误差逾限，将造成气缸密封不严，漏气、漏水、严重时将冲坏气缸垫。气缸体变形后在修理中未进行整形修理，是影响大修发动机耐久性的一项重大因素。国家标准《汽车发动机气缸体与气缸盖修理技术条件》(GB 3801—83)中规定的气缸上平面的平面度公差如表2-3所示。

表2-3 气缸上平面的平面度公差 项 目 公差/mm 任意 50×50 0.05 气缸上平面的 ≤600 0.15 平面度 全长 铸铁 >600 0.25 铝合金 0.35 气缸平面度的检验，多采用刀口尺和厚薄规来进行。如图2-29所示，利用等于或略大于被测平面全长的刀口尺，沿气缸上平面的纵向、横向和对角线方向等六处进行测量，以求得其平面度误差。气缸上平面度误差逾限则必须修整气缸上平面。

图2-29 气缸平面度的检测

1—刀口尺；2—塞尺(厚薄规)；3—缸体上平面

气缸上平面的平面度可通过铲削或磨削加工进行修理。

项目二 机体组的结构与检修 几种国产车型气缸的平面度公差要求如表2-4所示。

表2-4 几种国产车型气缸的平面度公差 mm

车型 现代 东风本田 日产 威驰 项目 Terracan CR-V FUGA(Y50) 5A、8A 平面度公差 在全长上 出厂规定 0.05 0.07 0.1 0.05 大修允许 0.05 0.07 0.1 0.05 2．气缸盖的检验与修理

1) 气缸盖裂损的检验与修理

气缸盖容易产生裂纹的部位往往与它的结构、工作条件和使用方法不当有关。气缸盖裂纹的检查，通常采用水压试验，如图2-30所示。方法是将气缸盖及气缸衬垫装在气缸体上，将水压机出水管接头与气缸前端水泵入水口处连接好，堵住其他水道口，然后将水压入水套，在300～400kPa的压力下，保持5min，气缸盖应无渗漏。如气缸盖由里向外有水珠渗出，即表明该处有裂纹。

对应力大的部位的裂纹应采取加热减应焊进行修理，对水套及其应力小的部位的裂纹可以采用胶粘修复。

图2-30 气缸盖的水压试验 2) 气缸盖平面变形的检验与修理

气缸盖在使用过程中变形是普遍存在的。气缸盖的变形破坏了其正确的几何形状，影响发动机的装配质量和工作能力。如气缸盖平面度误差逾限，将造成气缸密封不严，漏气、漏水、严重时将冲坏气缸盖衬垫。气缸盖变形后在修理中未进行整形修理，是影响大修发动机耐久性的一项重大因素。

气缸盖平面度的检测，多采用刀口尺和厚薄规来进行，方法同气缸体上平面的检测，如图2-29所示。利用等于或略大于被测平面全长的刀口尺，沿气缸盖平面的纵向、横向和对角线方向多处进行测量，以求得其平面度误差。

气缸盖下平面的平面度可通过铲削或磨削加工进行修理。 几种国产常见车型气缸盖的形位公差要求如表2-5所示。

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表2-5 几种国产常见车型气缸盖的形位公差 mm

车 型 现代 东风本田 日产 东风雪铁 项 目 桑塔纳 捷达 富康 Terracan CR-V FUGA 龙毕加索 威驰 (Y50) 5A、8A 下平面的 平面度 全长 0.05 0.10 0.05 0.05 0.07 0.10 0.05 0.05 进、排气平 面的平面度 <0.10 <0.10 <0.10 3) 清除燃烧室积炭

发动机的气缸盖、气缸上沿、活塞顶、活塞环、气门头部及火花塞(或喷油嘴的喷口处)等零件表面，在发动机工作中会粘着一层积炭。积炭是一层粗糙、坚硬且黏结力很强的物质，它可以减少燃烧室的容积，改变压缩比，并在燃烧过程中形成许多炽热点，易发生早燃现象，破坏发动机的正常工作。此外，积炭可以粘结活塞环，形成新的磨料，影响润滑作用。故在汽车使用过程中，应定期清除积炭。

清除积炭通常用机械和化学方法，或两者并用。 (1) 机械方法清除积炭。

根据零件的形状和部位，利用专用钢丝刷，装在电动工具上进行刷洗，或用刮刀直接刮除。

发动机燃烧室、气门等处的积炭，在拆下气缸盖后，可先用煤油浸泡，使其软化，然后用木质刮刀将其刮除。活塞环槽的积炭可用专用工具(见图2-31)，将其手柄夹紧，予以旋转，清除积炭。就车清除气缸表面和活塞顶部积炭，可将活塞处于上止点位置，在活塞与缸壁缝隙四周涂抹一层润滑脂，以防刮下来的积炭掉入，然后细心地进行刮除。刮除完毕后，均应将其清洗干净。

图2-31 清理环槽积炭 (2) 化学方法清除积炭。

化学方法清除积炭是利用化学溶剂对积炭浸泡2～3h，靠物理或化学作用使积炭软化，然后用刷洗或擦洗法去除。所用化学溶剂可分为有机溶剂和无机溶剂两类。无机溶剂的毒性小、成本低，但退炭效果较差，而且使用时需要加热至85～95℃。使用不当还会对某些有色金属造成腐蚀。有机溶剂具有退炭能力强，常温下使用对有色金属无腐蚀等优点。但

项目二 机体组的结构与检修 成本高、毒性大，在使用中应加强保护。

采用无机溶剂清除积炭时，对铁质零件和铝质零件，采用不同的化学配方，如表2-6所示。有机溶剂常见配方如表2-7所示。

表2-6 清除积炭无机溶剂配方 kg

成 分 钢铁零件 铝合金零件 氢氧化钠 2.5 — 碳酸钠 3.3 1.85 硅酸钠 0.15 0.85 肥皂 0.88 1.00 水 100 100 表2-7 清除积炭有机溶剂配方 %

配 方 一 配 方 二 氨水 3.0 汽油 8 醋酸乙酯 4.5 煤油 22 丙酮 1.5 松节油 17 乙醇 22 氨水 15 苯 40.8 苯酚 30 石蜡 1.2 油酸 8 4) 气缸盖的拆装

气缸盖的拆装操作应按照一定的要求，一般在发动机的修理工艺中均有严格的规定。在拆装过程中，主要应注意下列几点。

(1) 气缸盖螺栓的拧紧力矩。气缸盖螺栓的拧紧力矩太大或太小都将会对发动机产生不良影响，易造成气缸盖变形、漏气等现象。发动机都应按规定的气缸盖螺栓拧紧力矩要求，分几次拧紧至规定值。铝合金气缸盖在冷态下按规定力矩拧紧即可，铸铁气缸盖应在热态下再复紧一遍。

有些气缸盖紧固螺栓采用具有良好轴向张力稳定性的塑性域螺栓，这种气缸盖螺栓的紧固方法，按规定力矩拧紧后再分步旋转90°或180°(因机而异，参考维修手册)。这种螺栓再使用时，需用卡尺测量规定部位的直径或长度，若不符合要求应立即更换，不能继续使用。

(2) 气缸盖螺栓的拆装顺序。气缸盖螺栓的拆装一般采用对称法：装配时，由中间向两端逐个对称拧紧(见图2-32)；拆卸时，则由两端向中间逐个对称拧松。

(3) 气缸盖应在冷态时拆卸，拆装过程中不能碰擦下平面，以免损伤接合面。

3．气缸垫的检验

气缸垫的常见损伤是烧蚀击穿，其主要原因是气缸盖和气缸体接合面不平或气缸盖螺栓拧紧力矩不足或气缸垫质量不好所致。气缸垫烧蚀击穿部位一般在水孔或燃烧室孔周围，

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会导致发动机漏气或冷却水进入机油中。气缸垫主要通过目视检验，要求无烧蚀击穿，无锈蚀、无折皱。损坏的缸垫只能更换，不需修理。发动机大修时，缸垫无论好坏均要换新。

图2-32 气缸盖螺栓拧紧顺序 三、拓展知识 (一)气缸镗削工艺

1. 镗缸设备

汽车维修行业常用的镗缸设备有T716型单柱金刚镗床和T8011型移动式镗磨缸机。T716型单柱金刚镗床具有刚度好、加工精度和生产率高等特点，T8011型移动式镗磨缸机虽然加工精度较为逊色，但投资少，一机多用，常用于小型维修单位。

1) T716型单柱金刚镗床

T716型单柱金刚镗床俗称“立式镗缸机”，如图2-33所示，由床身、镗架、工作台、变速箱、传动系统和操纵机构等部分组成。

(1) 主参数与加工精度。

主轴直径 56、75、110mm 使用56mm主轴镗孔时

最小镗孔深度 57mm 最大镗孔深度 160mm 使用75mm主轴镗孔时

镗孔直径 76～115mm 最大镗孔深度

镗孔直径为76mm时 250mm 镗孔直径为115mm时 325mm

使用110mm主轴镗孔时

镗孔直径 115～165mm 最大镗孔深度

镗孔直径为115mm时 340mm

项目二 机体组的结构与检修 镗孔直径为165mm时 410mm

圆度误差 ≤0.0025mm 圆柱度误差 ≤0.005mm 精加工表面粗糙度 Ra≤1.25m

图2-33 T716型单柱金刚镗床 1—主动轴；2—中间轴；3—输出轴；4—进给传动轴；5—进给输出轴；6—垂直传动轴；

7—主轴；8—离合器；9—进给丝杠；10—手动进给轮；11—进给离合器

(2) 传动系统。

主电机的动力经变速器输出轴3及轴上的蜗轮副传给垂直传动轴6，经皮带、离合器8、驱动主轴7旋转，变速器共有六种速比，使主轴具有六种主运动转速。主轴进给运动有自动进给、手动进给和快速移动三种方式。自动进给时，进给箱接受变速器传来的驱动力，经进给输出轴5上的蜗轮副、进给离合器11使进给丝杠9旋转，驱动镗架完成自动进给，自动进给有四种进给量；使用手动进给时，先使进给离合器11分离，停止自动进给，再转动手动进给手轮经蜗轮副驱动进给丝杠完成手动进给运动。需要快速移动镗架完成镗床调整时，先使进给离合器分离，开动床身顶上的快速移动电机，经蜗轮副驱杠快速转动使镗架作快速移动。

(3) 操纵机构。

主轴变速手柄有两只(一长一短)，共六种位置，进给手柄也有两只(一长一短)，共四种位置，均有铭牌指示。而工作台的移动由纵向和横向移动手轮操纵。

2) T8011型移动式镗磨缸机

T8011型移动式镗磨缸机由镗缸和珩磨气缸两部分组成，如图2-34所示，可完成气缸镗削和珩磨两项加工。

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图2-34 T8011型移动式镗磨缸机 1—镗缸变速手轮；2—镗杆升降手柄；3—自动进给离合器；4—磨刀砂轮；5—中心定位手轮； 6、7—磨缸行程调节螺钉；8—加油孔；9—冷却液泵；10—磨缸离合手轮；11—磨缸锁紧螺钉；

12—行程刻度盘；13—夹紧扳手；14—中心定位杆

(1) 主参数与主要技术规格。

镗、磨孔直径 65～115mm 镗刀小刀架镗削直径 65～95mm 镗刀大刀架镗削直径 90～115mm 最大镗、磨深度 300mm 镗缸最大切削深度 0.40mm 磨缸主轴转速 303r/min 磨缸主轴往复运动速度 6.5m/min (2) 镗缸主轴的传动。

电动机通过蜗轮副驱动变速器的回升轴转动，使镗杆回升系统工作。镗缸变速手轮1控制变速，使镗杆具有两级转速(236、362r/min)。

(3) 进给运动。

推下自动进给离合器3，自动进给离合器接合，回升离合器分离，主轴在转动的同时，完成自动进给运动。

(4) 镗杆的回升运动。

镗杆进给至规定位置时，定位刻度盘的定位机构使回升离合器自动接合，自动进给离合器自动分离，传动系统的升降齿轮反转使镗杆停止转动并上升退刀。

(5) 磨缸部分的传动。

把镗缸变速手轮1推置空挡，使磨缸离合手轮10操纵滑动齿轮与驱动齿轮啮合，驱动珩磨杆转动。珩磨杆的往复运动另有液压传动驱动。

2．镗缸工艺基准

气缸体在经过一个大修间隔里程后，会发生不同程度的变形，用于设计制造的工艺基准已经失去了作为气缸修理基准的意义。只有经过仔细分析，合理另选新的镗缸基准，才

项目二 机体组的结构与检修 有可能提高气缸的镗削精度，延长气缸的使用寿命。新选修理工艺基准的原则有三条：新选基准变形量应最小；原加工精度高；符合基准统一的原则。不但与相关要素的修理基准统一，还应尽可能地与相配合零件的修理基准相统一，通过减小装配的积累误差来提高发动机的修理质量。镗削气缸通常以缸体下平面为基准。

在单柱金刚镗床上镗缸，即以缸体下平面为基准，其加工精度高，缸体下平面变形较小，镗后气缸轴线的垂直度误差较低。

3．刀具材料与切削用量

气缸硬度为HB180～230，粗镗采用TG6、YG8硬质合金刀具，精镗采用YJ2或YJ3硬质合金刀具，切削速度取125～150m/min；气缸硬度为HB363～444，宜采用YG2或YG3硬质合金刀具，切削速度取50～75m/min。

切削深度粗镗第一刀一般不小于0.05mm，因为气缸在工作中有时会形成表面硬层，若切削深度过小，刀尖容易磨耗，合理的切入深度以气缸表面无残留黑皮为宜。最后一刀切入深度也以0.05mm为宜，过大或过小都会影响其表面粗糙度。

走刀量一般为0.12～0.20mm/r。

镗削后应留有0.03～0.05mm的珩磨余量。 气缸一律采用同心法镗削。

(二)气缸磨削工艺

气缸镗削后进行珩磨的目的是使气缸具有合理的表面粗糙度和配合特性，并具有良好的磨合性能。

1. 磨削设备

汽车维修行业常用的珩磨设备是M4215立式珩磨机，如图2-35所示，它由立柱、底座与工作台6、变速箱2、主轴与涨缩机构1、操纵机构7、液压传动系统4、冷却系统5、磨头与连杆3以及电器设备8等组成。

主参数及主要技术规格：

珩磨孔直径 50～150mm 主轴最大行程 370mm 主轴接杆伸缩移动长度 180mm 最大珩磨孔深度 400mm 最大工件高度 480mm 主轴轴心至立柱面距离 350mm

主轴转速 112、160、224、315r/min 主轴往复运动级数 无级

主轴连接杆端面至工作台距离 475～845mm 工作台行程 纵向60mm 横向800mm 工作台高度 470mm

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外形尺寸 1280×1680×2678mm 总质量 2100kg

图2-35 M4215立式珩磨机 1—主轴与涨缩机构；2—变速箱；3—磨头与连杆；4—液压传动系统； 5—冷却系统；6—立柱、底座与工作台；7—操纵机构；8—电器设备

2. 网纹磨削法

所谓网纹磨削法是指合理地选择珩磨头的往复运动与圆周运动的速度比，以便珩磨后的气缸表面上的磨纹成为深约0.007～0.01mm、夹角约为50°～60°的网纹磨痕(见图2-36)，获得这种磨纹的珩磨工艺称为网纹磨削。网纹磨削在气缸表面形成微观交叉的沟槽和菱形凸块，在发动机磨合初期，有良好的储油、容屑能力和磨合性能，可以改善气缸的承压能力和润滑条件，提高气缸抗黏着磨损的能力。因此，气缸珩磨后的表面粗糙度不宜过高，Ra在0.4～0.6μm为宜，珩磨后不宜再进行抛光。网纹角的计算公式如下：

tan2v往复v 圆周珩磨头的圆周速度一般为60～70m/min，往复运动速度粗磨时取15～20m/min，精磨时可取20～25m/min。

图2-36 缸筒交叉网纹

项目二 机体组的结构与检修 3. 磨头用砂条

进行网纹磨削，砂条的粒度不宜过细。珩磨铸铁气缸套常用的砂条规格如表2-8所示。

表2-8 珩磨头常用砂条规格

缸 径 规 格 小型车气缸 TL280#Z1A SH8×9×100 中型车气缸 TL280#Z1A SH10×12×120 大型车气缸 TL280#Z1A SP13×150 砂条与砂条座用明矾或胶粘固定，砂条安装在珩磨头上后，应对外圆进行修整，使磨头砂条的圆柱度误差小于0.10mm。

4. 砂条的切削压力

砂条的切削压力通过珩磨头上的调整盘(见图2-37)进行调整，珩磨铸铁气缸，砂条的切削压力粗磨为0.5～1.47MPa，精磨为0.3～1.47MPa。砂条切削压力过小，珩磨头振摆会增大气缸圆度和圆柱度误差，也会影响网纹的形成。砂条切削压力过大，由于珩磨时砂条与气缸接触面积大，切削温度高，加上磨粒容易钝化，对气缸产生强烈的挤压，会使气缸表面的基体金属被挤压到石墨脉络上，形成“覆盖薄皮层”，造成气缸表面硬化、镜面化，引起抗疲劳磨损和抗黏结磨损能力明显下降。覆盖薄皮层是磨合初期拉缸的主要隐患之一，因此，不但要调整好砂条的切削压力，还要始终保持磨粒的锋利。

在实际操作中，往往以手感检查砂条切削压力：砂条紧贴气缸，磨头在其重力作用下不能自由落下，而用手上下可以移动磨头，又无过大的阻力。

图2-37 珩磨头 1—连接杆；2—砂条；3—调整盘；4—接头座；5、7—箍箕；6—砂条导片

5. 珩磨头往复行程

气缸的圆柱度误差在很大程度上取决于珩磨头的往复行程，M4215立式珩磨机有磨头

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行程调节机构。珩磨头往复行程与砂条长度有关，应先按气缸深度选择相应砂条的长度。

lLn2K

式中：l——砂条长度，mm；

L——气缸深度，mm；

n——砂条接头间隔，取30～40mm；

K——砂条一端的越出长度，取15～20mm。

珩磨头往复运动行程对气缸圆柱度误差的影响见珩磨头行程图(见图2-38)。在珩磨过程中，若出现气缸中部直径大于两端直径，说明是由磨头行程过小、砂条接头间隔过短、砂条在中部重叠珩磨过多所造成的，就应该将磨头行程调大；反之，将磨头行程调小，减短砂条接头间隔。若出现气缸上端直径大于中部和下端直径的情况，说明砂条上端越出长度过大，气缸上端面附近重叠磨削时间相对地长，加上磨头越出量过大所产生的振抖、砂条上端外张所造成的，就应当将珩磨头行程向下作适当位移；反之，则将磨头行程向上适当调整。

气缸珩磨中，必须供给充足的冷却液，预防气缸烧灼，珩磨铸铁气缸用的冷却液为煤油加35%的机油的混合液。

图2-38 珩磨头行程图 气缸珩磨的质量要求如表2-9所示。

表2-9 气缸珩磨质量要求

项 目 技术条件 项 目 技术条件 圆度公差/mm 0.005 表面粗糙度m Ra≤0.4～0.6 圆柱度公差/mm 0.0075 配缸间隙 符合原厂规定 (三)气缸激光淬火工艺

气缸的激光淬火是一种表面强化工艺，国内外许多汽车制造厂家都采用激光淬火提高汽车发动机气缸的耐磨性。由于激光技术在汽车上的应用，许多进口厂牌的汽车发动机气

项目二 机体组的结构与检修 缸已不再镶气缸套了。这类气缸磨损逾限后，若仅仅进行镗缸修理，气缸表面强化层就会被镗削殆尽，气缸表面硬度由HRC62以上下降到HRC24左右，气缸的磨损率由不大于0.01mm/10000km剧增至0.06mm/10000km以上，使大修发动机使用寿命仅有50000～60000km。镗缸后采用激光淬火技术可以使气缸的磨损率下降到小于0.01mm/10000km。使用寿命可达150000km以上。采取镶装尺寸相近气缸套修理，不但质量逊色，而且修理费用也高。

激光束具有能量密度很高的特点，能将气缸表面瞬时(1/100～1/1000s)加热到奥氏体化温度以上，而热量又立即向基体内外高速传导，冷却速度高达274.7×104K/s，加热点的气缸表面急速自行冷却，转变为超细化马氏体组织和少量残留奥氏体与片状石墨。由于加热速度极快，气缸表面金属晶格位错密度高，气缸表面进一步硬化，使气缸表面硬度由原来的RHC20左右提高到RHC56～62，淬硬层厚度可达0.2mm以上。

基本上能适应各种铸铁气缸激光淬火的工艺参数如下： 激光输出功率 1200～1500W 激光头扫描速度 20～40mm/s 光斑直径 3～5mm 离焦量 20～40mm

激光束的扫描模型采用单线变螺距、上密下疏的螺旋扫描的淬火花样，在距缸口40mm范围内，采用间距为0.5～0.8mm的密螺线扫描，在距缸口40mm以下的部位，采用间距为1～1.5mm的疏螺线，螺距逐渐变大的新模型。目的在于增大上止点下附近区域的淬硬面积的比例，提高该区域的耐磨性。淬硬层带宽度4mm，淬硬层带间的软带层宽0.5～1mm。

激光淬火后，气缸直径会缩小0.01mm左右，因此气缸的激光淬火应在气缸粗磨之后进行，淬火后再进行精磨。扫描模型过疏，淬火后不进行精磨会引起气缸明显的窜机油。

为了改善气缸表面的受光能力，加强淬硬效果，激光淬火前必须清洁气缸表面，并对气缸进行磷化处理或发黑处理。

小结 本项目重点介绍了曲柄连杆机构的机体组零件的检验和修理，特别是气缸磨损的检验与修理。作为相关知识和拓展知识，同时介绍了机体组零件的作用、工作条件、要求、材料、结构、原理、类型以及安装、密封、定位等。通过这部分的学习和实训，不仅可以掌握其检验与维修，而且对于其相关知识也会有所了解。

习题及实操题 1．曲柄连杆机构由哪些零件组成？

2．缸盖下平面的平面度如何检测？其对发动机工作有何影响？ 3．气缸垫安装为何有方向性？

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4．实操题。气缸直径、圆度、圆柱度的测量：实训用发动机、常用工具、量缸表、千分尺、卡尺、抹布等。记录结果。

发动机型号 使用工具、量具等 记录主要步骤及数据： 1. 检测前准备 2. 测试步骤 结论：(是否正常、是否需要修理) 教师点评： 优点： 不足：