活动五　认识曲轴飞轮组的构造

一辆2012年产雪佛兰科鲁兹轿车，搭载LDE发动机，行驶里程40000km。该车发动机由于缺油而损坏，需要更换曲轴飞轮组。曲轴飞轮组是什么样的呢？下面就来学习曲轴飞轮组的组成及工作过程。

活动目标

概念复习

活塞连杆组：活塞连杆组主要由活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆轴承等零件组成，其作用是承受气体的作用力，并将活塞的往复直线运动传递给曲轴。

活动过程

步骤一　认识曲轴飞轮组的作用和结构

1．曲轴飞轮组的作用

承受连杆传来的作用力，并转化为旋转力传递给传动系统。

2．曲轴飞轮组的结构

曲轴飞轮组主要由正时齿轮、曲轴、主轴承和飞轮等组成，如图2-103所示。

图2-103　曲轴飞轮组的结构

步骤二　了解曲轴的作用、结构和分类

1．曲轴的作用

曲轴的主要作用是将活塞连杆组传递的推力变为转矩，然后通过飞轮传递到汽车的传动系统。曲轴同时驱动发动机的配气机构和其他辅助装置。

2．曲轴的结构

曲轴一般由曲轴前端、连杆轴颈、平衡重、主轴颈、曲柄、曲轴后端等组成，如图2-104所示。

图2-104　曲轴的结构

（1）曲拐（包含连杆轴颈、曲柄和主轴颈）

一个连杆轴颈和它两端的曲柄及相邻两个主轴颈构成一个曲拐，如图2-105所示。曲拐的数目取决于发动机的气缸数目及其排列方式。直列发动机的曲拐数等于气缸数，而V形和对置式发动机的曲拐数为气缸数的一半。

图2-105　曲拐的结构

（2）平衡重

平衡重在曲拐的对面，用于补偿活塞和连杆的质量，来平衡曲轴的离心力及其力矩，如图2-106所示。

在主轴颈和连杆轴颈上都钻有油孔，通过斜向油道相连以使润滑油进入主轴颈和曲柄销的工作表面，如图2-107所示。

图2-106　平衡重

图2-107　油道

（3）曲轴前、后端

曲轴前端是第一道主轴颈之前的部分，可安装扭转减振器、正时齿轮并有驱动机油泵的机油泵驱动齿轮，如图2-108所示。曲轴后端是最后一道主轴颈之后的部分，一般安装飞轮的凸缘盘，如图2-109所示。

图2-108　曲轴前端结构

图2-109　曲轴后端结构

3．曲轴的分类和做功顺序

（1）曲轴的分类

曲轴可按其主轴颈的数目分为全支承曲轴及非全支承曲轴。

在相邻两曲拐间都设置一个主轴颈的曲轴，称为全支承曲轴，如图2-110（a）所示；否则称为非全支承曲轴，如图2-110（b）所示。全支承曲轴刚度较好且主轴颈的负荷相对较小，多用于柴油发动机和负荷较大的汽油发动机；非全支承曲轴结构简单，多用于中小负荷的汽油发动机。

图2-110　发动机曲轴分类

（2）做功顺序表和曲拐布置图

①直列四缸四冲程发动机做功顺序表和曲拐布置图如下：

点火间隔角为720°/4＝180°，采用全支承曲轴时其四个曲拐布置在同一平面内，具有良好的平衡性。点火顺序有两种方式：1—2—4—3或1—3—4—2。若以第一种点火顺序为例，则其工作循环如表2-3所示，曲拐布置如图2-111（a）所示。

表2-3　直列四缸发动机工作循环表（点火顺序：1—2—4—3）

②直列六缸四冲程发动机做功顺序表和曲拐布置图如下：

点火间隔角为720°/6=120°，曲拐均匀布置在互成120°的三个平面内。直列六缸四冲程发动机常用的点火顺序为1—5—3—6—2—4，其工作循环如表2-4所表示，曲拐布置如图2-111（b）所示。

图2-111　四缸、六缸发动机曲拐布置图

表2-4　直列六缸发动机工作循环表（点火顺序：1—5—3—6—2—4）

步骤三　了解主轴承分类、结构和作用

1．分类

曲轴轴承按其承载方向可分为径向轴承和推力（轴向）轴承。

2．径向轴承

径向轴承用于支承曲轴。轴承底座一半加工在曲轴箱上，另一半用螺栓固定，如图2-112所示。

3．推力轴承

推力轴承则用来限制曲轴的轴向窜动，保证曲柄连杆机构各零件正确的相对位置。并在曲轴受热膨胀时，防止应伸长而卡死。科鲁兹发动机中间一道曲轴轴承将径向轴承与推力轴承合为一体，制成翻边轴承，如图2-113所示。

图2-112　径向轴承

图2-113　翻边轴承

步骤四　了解飞轮的作用和结构

1．飞轮的作用

飞轮可贮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。飞轮常作为汽车传动系统中离合器和偶合器的主动件。

2．飞轮的结构

飞轮的结构如图2-114所示。飞轮的外缘上镶有齿圈。起动时，起动机上的齿轮工作时与它啮合。飞轮上通常刻有第一缸点火正时记号，以供调整和检验点火（喷油）正时。

飞轮应与曲轴装配后一起进行静态和动态平衡校验，并通过在曲轴的平衡重和飞轮圆周上钻孔达到质量平衡。

科鲁兹发动机采用双质量飞轮，它将传统的飞轮一分为二，如图2-115所示。一部分在发动机一侧（包启齿圈的部分），用于起动和传递发动机的扭矩，称为初级质量。另一侧在变速器一边，可以提高变速器的转动惯量，称为次级质量。二飞轮之间有个油腔，腔内有一排减振弹簧。减振弹簧可以吸收飞轮的振动，可以将飞轮的振动控制在700r/min以下，提高发动机的平顺性。

图2-114　飞轮的结构

图2-115　双质量飞轮

步骤五　了解扭转减振器的作用和结构

1．作用

当曲轴在匀速运转时，连杆作用于曲轴上的力是呈周期性变化的，造成曲轴的振动。为了防止曲轴的振动，大多数发动机曲轴前端都装有扭转减振器。汽车发动机常用的曲轴扭转减振器为橡胶式扭转减振器。

2．扭转减振器的构造和工作原理

科鲁兹发动机采用橡胶式扭转减振器，减振器圆盘用螺栓与带盘及带轮毂紧固在一起，减振器圆盘和惯性盘同橡胶垫硫化粘接在一起，如图2-116所示。

当曲轴发生扭转振动时，保持等速转动的惯性盘使橡胶层发生内摩擦，从而消耗扭转振动的能量，减小振幅，从而达到减振的效果。

图2-116　扭转减振器

活动评价

试着完成下面的练习题，而后将自己的答案与课本对照，将错误答案改正过来并仔细复习相关内容，直到能够正确完成所有练习为止。

一、填空题

1．曲轴一般由曲轴前端、＿＿＿、连杆轴颈、＿＿＿、平衡重、＿＿＿等组成。

2．一个＿＿＿和它两端的曲柄及相邻两个＿＿＿构成一个曲拐。

3．平衡重在＿＿＿的对面，用于补偿活塞和连杆的质量，来平衡曲轴的离心力及其力矩。

4．科鲁兹发动机中间一道曲轴轴承将＿＿＿与推力轴承合二为一，制成翻边轴承。

二、判断题

1．科鲁兹发动机曲轴前端有机油泵驱动齿轮。（　）

2．科鲁兹发动机每个曲拐相差120°。（　）

3．科鲁兹发动机曲轴前端没有安装扭转减振器。（　）

4．科鲁兹发动机飞轮采用双质量飞轮。（　）

三、完成科鲁兹直列四缸发动机的工作循环表（点火顺序：1-3-4-2）。