气缸气缸盖介绍.ppt

合理设计气道形状和尺寸，确保进排 气顺畅。
冷却水道设计
优化冷却水道的位置和尺寸，提高冷 却效率。
缸盖气道设计
进气道设计
根据发动机需求，设计进气道的形状和尺寸，确保足够的进气量。
排气道设计
优化排气道的形状和尺寸，降低废气残留和涡流现象。
缸盖强度与刚度分析
有限元分析
利用有限元分析方法，对缸盖进行强 度和刚度分析，确保其满足工作要求 。
根据结构的不同，发动机缸盖可以分为整体式缸盖和分体式缸盖。整体式缸盖的 结构较为简单，制造成本较低；分体式缸盖的结构较为复杂，但易于维修和更换 零件。
02
发动机缸体设计
缸体材料选择
01
02
03
铝合金
具有轻量化、耐腐蚀、导 热性好等优点，广泛用于 汽车发动机。
铸铁
具有高强度、耐磨性好、 成本较低等优点，多用于 重型机械和柴油发动机。
合理设计润滑油道的位置 和大小，以确保润滑油能 够均匀地覆盖气缸内壁， 降低摩擦和磨损。
缸体冷却系统设计
冷却水道设计
根据发动机的工作温度和散热需 求，设计合理的冷却水道位置和 大小，以确保发动机的正常运行
温度。
散热器设计
根据冷却水道的流量和散热需求， 设计合理的散热器结构和尺寸，以 提高散热效率。
润滑系统对于发动机的正常运转至关重要。车主应定期 更换机油和机油滤清器，并确保润滑油的清洁度，以减 少缸体缸盖的磨损。
冷却系统对于防止发动机过热至关重要。车主应定期检 查冷却液的清洁度和浓度，并更换冷却液和相关部件， 以确保冷却系统的正常运转。
维修注意事项
在进行维修前，应先关闭发动机 并等待一段时间，以降低温度和
缸体是发动机的主要结构件之一，通常由铸铁或铝合金制成，内部有润滑油道和冷 却水道，外部有用于安装各种附件的螺纹孔和安装孔。

其工作原理如下图5所示。它是在气缸活塞上安装永久磁环，在缸筒外壳上装有舌簧开关。开关内装有舌 簧片、保护电路和动作指示灯等，均用树脂塑封在一个盒子内。当装有永久磁铁的活塞运动到舌簧片附近，磁力 线通过舌簧片使其磁化，两个簧片被吸引接触，则开关接通。当永久磁铁返回离开时，磁场减弱，两簧片弹开， 则开关断开。由于开关的接通或断开，使电磁阀换向，从而实现气缸的往复运动。
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气缸常见的技术参数及选型要求
✓ 气缸的常见技术参数2
2）负载率β 从对气缸运行特性的研究可知，要精确确定气缸的实际输出力是困难的。于是在研究气缸性能和确定气 缸的出力时，常用到负载率的概念。气缸的负载率β定义为
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气缸常见故障的判断及基本维修技巧
✓ SMC密封圈的识别要领 ➢ 由于我们公司使用的气缸种类较多，品牌也不一样，有些型号仓库没
有密封圈备件，但同品牌的有些是可以通用的，可参考以下参数： 缸体直径
活塞直径
推杆直径
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气缸常见的技术参数及选型要求
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气缸的基本组成部分及工作原理
✓ 薄膜气缸的结构和工作原理
下图2为膜片气缸的工作原理图。膜片有平膜片和盘形膜片两种 一般用夹织物橡胶、钢片或磷青铜片 制成，厚度为 5～6mm （有用 1～2mm 厚膜片的）。
下图2所示的膜片气缸的功能类似于弹簧复位的活塞式单作用气缸，工作时，膜片在压缩空气作用下推 动活塞杆运动。它的优点是：结构简单、紧凑、体积小、重量轻、密封性好、不易漏气、加工简单、成本低、 无磨损件、维修方便等，适用于行程短的场合。缺点是行程短，一般不趁过50mm。平膜片的行程更短，约为 其直径的1/10。

用扭力扳手和专用套筒，以40NM的力矩以中间
向两边交叉对称的顺序拧紧气缸盖各螺栓。 • 注意：扭力扳手的设置 • 第四次，以同样顺序用扭力扳手和专用套筒将气缸盖各螺
栓再拧过180度。
作业
• 1、 汽缸盖的作用。 • 2、 汽缸盖的拆装步骤。
• • 3：用抹布清洁气缸盖。 • 第五步：气缸盖的安装 • 1：再次用干净的毛巾清洁气缸体，气缸筒和气缸盖平面。 • 注意：清理盲孔。 • 2：安装新气缸垫，在气缸垫上涂上一层密封胶，有标记
的一面朝上，并对准气缸体上的螺孔。
• 注意：安装气缸盖之前，要将曲轴旋转到第一缸上止点位 置。
• 3：将气缸盖平稳地置于气缸垫上，并对准螺孔。 • 注意：并保证气缸垫与气缸盖上的所有水道孔、油孔、螺
栓孔对准。
• 4：润滑与安装新气盖螺栓。 • 注意：装入气缸盖螺栓前，必须清理气缸盖螺栓盲孔，保
证孔内没有杂物，气缸盖螺栓螺纹处涂上机油。 • 5：按规定力矩分三到四次以中间向两边交叉对称的顺序
拧紧气缸盖螺栓。 • 第一次，先用扳手扭紧螺栓。 • 第二次，用快速摇摆和专用套筒，以中间向两边交叉对称
• 第四步：气缸盖的检测 • 1：目测气缸盖无裂纹，螺栓螺孔的螺纹无
损伤
• 2：将气缸盖翻过来，用钢直尺放到气缸盖 表面上，用厚薄规检查气缸盖的平面度。
• 注意：使用前必须将钢片擦净。塞尺上不 得有污垢、锈蚀及杂物；塞尺使用完毕后 要将测量面擦拭干净，并涂油
•
• 气缸盖的平面度最大不得超过0.1mm，如超过最大极限值， 应予以修理或更换。
气缸盖的功用：
• 密封气缸的上部，与活塞、气缸等共同构成 燃烧室。
•
案例：
• 一位客户反映其汽车的动力性很差，燃 油及机油消耗量大。该车使用年限较长，发 动机无大修记录，通过汽缸压力的检测，测 试值低于技术要求，从火花塞孔向汽缸注入 少量机油进行湿汽缸压力测试，重测的气缸 压力与第一次相近，表明是进、排气门或气 缸衬垫不密封，因此需要对缸盖等进行解体 检测。

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4、气缸垫
作用：保证气缸体与气缸盖间的密封，防止漏水、漏 气。
要求：①足够的强度；②耐热和耐腐蚀；③一定的弹 性； ④拆装方便，寿命长。
类型：①金属-石棉气缸垫；②实心金属片气缸垫；③ 加 强型无石棉气缸垫。
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气缸盖的拧紧：拧紧螺栓时，必须按由中央对称地向四周扩展的顺 序（如下图）分几次进行，最后一次要用扳手按工厂规定的拧紧 力矩值拧紧。松螺栓的方向是由外而内。
3） 易漏水漏气； 4） 易穴蚀。
定位：
1）径向：靠上下两个凸出的、与气缸体间为动配合的圆环带。 2） 轴向：利用缸套上部凸缘与缸体相应的台阶。
密封：
1）下部：靠1～3个耐热耐油的橡胶密封圈。 2） 上部：缸套顶面高出缸体0.05～0.15mm，当气缸盖螺栓拧 紧后，缸套与缸体凸台接合处、缸套与缸垫接合处，承受较大 的压紧力，具有防止水套漏水、气缸漏气和保证缸套定位的作 用。
时齿轮盖和飞轮壳。
气缸体的工作特点：高温高压、高速运动摩擦 气缸体的结构特点：足够的强第度8页和/共刚37度页 ，高精度内表面
把气缸体倒置，看到的是上半曲轴箱体
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气缸体分类
（1）按气缸体与油底壳 安装平面位置不同分为
油底壳安装平 面和曲轴旋转 中心在同一高
度。
名称
性能
应用
一般式 （平分式）
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燃烧室及要求
燃烧室：由活塞顶部及缸盖上相应的凹部空间组 成。
对燃烧室的要求： ①结构紧凑，面容比小，冲气效率高； ②在压缩行程终了时，具有一定的涡流； ③表面光滑，不易积碳，排气净化好。
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• 楔形燃烧室： •

排气的绝热压缩过程。整个冲击段时间很短，约几十毫秒。见图 10-c。
气缸的工作原理
图10 普通型冲击气缸的工作原理 1— 蓄气缸；2—中盖；3—排气孔；4—喷气口；5—活塞
气缸的工作原理
• 第四阶段：弹跳段。在冲击段之后，从能量观点来说，蓄气缸腔内压力
能转化成活塞动能，而活塞的部分动能又转化成有杆腔的压力能，结果造成有 杆腔压力比蓄气-无杆腔压力还高，即形成“气垫”，使活塞产生反向运动，结果 又会使蓄气-无杆腔压力增加，且又大于有杆腔压力。如此便出现活塞在缸体内 来回往复运动—即弹跳。直至活塞两侧压力差克服不了活塞阻力不能再发生弹 跳为止。待有杆腔气体由A排空后，活塞便下行至终点。
杆腔压力下降，直到下列力平衡方程成立时，活塞才开始移动。
气缸的工作原理
式中 d——中盖喷气口直径（m）； p30——活塞开始移动瞬时蓄气缸腔内压力（绝对压力）（Pa）； p20——活塞开始移动瞬时有杆腔内压力（绝对压力）（Pa）； G——运动部件（活塞、活塞杆及锤头号模具等）所受的重力（N）； D——活塞直径（m）； d1——活塞杆直径（m）； Fƒ0——活塞开始移动瞬时的密封摩擦力（N）。
图5并联型气-液阻尼缸 1—液压缸；2—气缸
气缸的工作原理
• 按调速特性可分为：
1）慢进慢退式； 2）慢进快退式； 3）快进慢进快退式。 其调速特性及应用见表1。 就气-液阻尼缸的结构而言，尚可分为多种形式：节流阀、单向阀单独设置或 装于缸盖上；单向阀装在活塞上（如挡板式单向阀）；缸壁上开孔、开沟槽、 缸内滑柱式、机械浮动联结式、行程阀控制快速趋近式等。活塞上有挡板式单 向阀的气-液阻尼缸见图6。活塞上带有挡板式单向阀，活塞向右运动时，挡板离 开活塞，单向阀打开，液压缸右腔的油通过活塞上的孔（即挡板单向阀孔）流 至左腔，实现快退，用活塞上孔的多少和大小来控制快退时的速度。活塞向左 运动时，挡板挡住活塞上的孔，单向阀关闭，液压缸左腔的油经节流阀流至右 腔（经缸外管路）。调节节流阀的开度即可调节活塞慢进的速度。其结构较为

气缸垫材料的要求：有弹性、耐热性、 气缸垫材料的要求：有弹性、耐热性、耐压性 安装气缸垫时注意:安装气缸垫时要注意方向， 安装气缸垫时注意 安装气缸垫时要注意方向，不能装
反。
1、气缸垫的构造
金属—石棉垫：（见 石棉垫：（ （1） 金属 石棉垫：（见a、b）外包铜皮和钢 且在缸口、水孔、油道口周围卷边加强， 片，且在缸口、水孔、油道口周围卷边加强，内 填石棉（常掺入铜屑或钢丝，以坚强导热）。 填石棉（常掺入铜屑或钢丝，以坚强导热）。 金属骨架—石棉垫 以编织的钢丝网（ 石棉垫： （2） 金属骨架 石棉垫：以编织的钢丝网（图c） 或有孔钢板（ 为骨架，外覆石棉，只在缸口、 或有孔钢板（图e）为骨架，外覆石棉，只在缸口、 水孔、油道口处用金属片包边。 水孔、油道口处用金属片包边。 纯金属垫：（见图e ：（见图 （3） 纯金属垫：（见图e）由单层或多层金属片 铝或低碳钢）制成，用于某些强化发动机。 （铜、铝或低碳钢）制成，用于某些强化发动机。 安装注意：金属皮的金属—石棉垫 石棉垫， （4） 安装注意：金属皮的金属 石棉垫，缸口 金属卷边一面应朝向易修整接触面或硬平面。 金属卷边一面应朝向易修整接触面或硬平面。因 卷边一面会对与其接触的平面造成压痕变形。 卷边一面会对与其接触的平面造成压痕变形。
气缸盖、 第三节 气缸盖、气缸垫的构造与维修
一、气缸盖构造
1．气缸盖工作条件及要求
气缸盖承受气体力和紧固气缸盖螺栓所造成的 机械负荷， 机械负荷，同时还由于与高温燃气接触而承受很 高的热负荷。为了保证气缸的良好密封，气缸盖 高的热负荷。为了保证气缸的良好密封， 既不能损坏，也不能变形。 既不能损坏，也不能变形。为此气缸盖应具有足 够的强度和刚度。 够的强度和刚度。为了使气缸盖的温度分布尽可 能的均匀，避免进、排气门座之间发生热裂纹， 能的均匀，避免进、排气门座之间发生热裂纹， 应对气缸盖进行良好的冷却。 应对气缸盖进行良好的冷却。 气缸盖一般都由优质灰铸铁、合金铸铁、 气缸盖一般都由优质灰铸铁、合金铸铁、铝合 金铸造，轿车用的汽油机则多采用铝合金气缸盖。 金铸造，轿车用的汽油机则多采用铝合金气缸盖。

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1、贴合面漏气
检修
• 均匀收紧----发生少量漏气时; • 更换垫片--• 修磨平面－－检查缸盖底面和与之贴合的
平面的平直度或平面度，并用拂刮、研磨 甚至磨削等方法修正。
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2、气缸盖翘曲
• 气缸盖翘曲是其本身发生的塑性变形。 它使缸盖各表面失去正确形状。严重时 缸盖底面与缸套或机体贴合面不平，造 成密封失效，漏气漏水严重，柴油机无 法工作。
要求
原因：燃气、冷却
水
2 、工作条件
• ⑴腐蚀－－底面受到高温、高压燃气的热力 和化学侵蚀作用，冷却水腔受来到源水：的螺栓腐预蚀紧；
• ⑵安装应力－－受到缸盖紧固螺力栓、预气紧缸 力和 缸套支反力的作用；
• ⑶热应力、机械应力－－由于结构复杂、金 属热约在阀材应束孔料 力，之分 分使间布 布高的不 不温狭均均部窄分匀；区的再，域热由温引膨于差原影应起胀缸大因响力很：：过受盖，大结受高到螺使构力的抑栓机复不热制紧械杂均应固应，、匀力力力从材、。料局的和而部
6300型气缸盖的构造
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三、气缸盖常见缺陷
• 气缸盖在长期工作中常见缺陷有漏气、 翘曲和裂纹等。
• 1、贴合面漏气 • 2、气缸盖翘曲 • 3、气缸盖裂纹
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1、贴合面漏气
• 缸盖与缸套贴合面常易发生泄漏。
• －－少量漏气时，冷却水中会出现气泡。 由于密封垫片材料不断硬化，缸盖螺栓 不断被加热伸长，泄漏会逐渐严重而引 起漏气、漏水和漏油。
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相关因素
(1)结构设计方面 (2)材料和工艺方面 (3)装配质量方面 (4)操作和管理方面 (5)维护保养方面

助力工业节能减排
高效节能化的气缸技术将助力工业节能减排，减少能源消耗和环境 污染。
07
总结与回顾
对气缸工作原理的总结与回顾
气缸是气压传动中的重要组成 部分，其工作原理是利用压缩 空气的压力来推动活塞运动。
气缸由缸筒、端盖、活塞、密 封件等组成，根据需要可配置 各种类型的缸盖、缓冲阀、排 气阀等附属部件。
检查气缸的活塞杆是否有划痕 、变形、损伤等，以及是否有
油污、灰尘等杂质。
检查气缸的安装位置是否正确 ，固定是否牢固，防止出现松
动现象。
检查气缸的密封件是否完好无 损，如有损坏应及时更换。
检查气缸的进气口和排气口是 否畅通，防止堵塞。
气缸常见故障及排除方法
气缸动作不灵活
可能是由于气缸内部有杂质或密封件 损坏所致，应拆开气缸进行清洗和更 换密封件。
03
可靠性高
工业4.0对设备的可靠性要求更高，因此气缸的可靠性也将成为未来发
展的重要方向。
气缸技术的发展对工业自动化领域的推动与影响
推动自动化设备升级
气缸技术的发展将推动自动化设备的不断升级和完善，提高设备 的性能和效率。
促进工业生产效率提升
气缸技术的进步将使工业生产更加高效、精准，从而提升生产效率 和质量。
04
气缸的应用与优势
气缸在工业自动化中的应用
01
02
03
自动化生产线
气缸在工业自动化生产线 中广泛应用，如物料搬运 、装配、打标等环节，提 高生产效率。
机器人行业
气缸在机器人行业也得到 广泛应用，如机械臂、夹 持器等部位，实现精准、 快速的控制。
汽车制造
在汽车制造过程中，气缸 被用于各种自动化设备， 如发动机装配、刹车系统 测试等。

2、同一台发动机各燃烧室容积相差不应大于平均值的4%。一、
二、三缸任何两缸的容积差为：1、1、2。最大差值与平均值之
比为：2÷141×100%＜4%；3、EQ6100各缸燃烧室容积差不大
于4ml。同时满足以上三个条件的气缸盖燃烧室容积才符合技术 要求。通过比较，上面测量的气缸燃烧室容积符合技术要求。
第六 测量 位置
50m×5 0mm 范 围平面 度误差
缸盖
整个平 面的平 面度度 误差
进排气歧 管最大平 面度误差 最大平面 度误差位 置及数值
技术要求：整个平面的平面度误差、进排气歧管 最大平面度误差≤0.10mm
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最新.
曲柄连杆机构（气缸盖变形的修理方法）
1、整个气缸盖下平面的平面度误差＞1mm时， 应采用专用平板进行冷压校正。平面度误差＞
7
最新.
（2）楔形燃烧室：其特点为 1） 气门斜置，气流导流较好，充气效率 高； 2） 有挤气—冷激面，可形成挤气涡流； 燃烧速度较快，CO和HC排放较低而NO的 排放稍高。
8
最新.
（3）半球形燃烧室：其 特点为 1)气门成横向V型排列， 因此气门头部直径可以做 得较大，换气好； 2)火花塞位于燃烧室的中 部火焰行程短，燃烧速度 最高，动力性、经济性最 好。是高速发动机常用的 燃烧室； 3)CO和HC排放最少，而 NO的排放较高。
同时满足以上三个条件的气缸盖燃烧室容积才符合技术
要求。若不符合技术要求（如上表）：①容积过大的 燃烧室，则应进行点焊。②容积过小的燃烧室， 则应进行铣削，注意应在缸壁厚的地方进行修整。
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最新.
汽缸罩盖
• 作有： • 1、密封配气机构。 • 2、防止灰尘污染润滑油及灰尘进入气门

第一部分：机体
机体的总体结构（1）
• 整体式机体： 吊挂式曲轴：最常见 带机座的机体：潍柴R6160
• 分开式的机体 风冷发动机，建筑机械、通机、摩托车
• 部位名称： 气缸体、曲轴箱(裙部）、油底壳 主轴承隔板、油底壳法兰、主轴承座、水套、 水套、油道
机体的工作条件
• 力： 气体力--缸盖--缸盖螺栓--机体顶面 气体力+惯性力--活塞--连杆--曲轴--主轴承盖--主轴承
螺栓--机体 活塞侧击力---缸套---机体----（机体倾覆力矩） 缸盖螺栓、主轴承螺栓预紧力
• 热： 缸套---机体冷却水套
• 磨损： 缸套和活塞组的润滑
机体刚度（1）
1、整体刚度：主轴承隔板分割，壁厚5mm -3mm，缸孔变形 2、顶面刚度：密封（封闭式 or 开放式） 3、气缸体刚度：缸盖螺栓、主轴承螺栓力传递途径加强筋 4、主轴承隔板刚度：加强筋影响力的传递路径，主轴承孔变形
机体的振动与噪声（2）
• 主轴承盖形式
机体的强度
• 材料力学分析与弹性力学（有限元分析）-----获得应力状态 1、受力 2、力的施加 3、约束
• 疲劳强度安全系数
• 冷却系统 • 润滑系统
机体冷却与润滑
机体重量与尺寸（1）
• 材料：灰铁、铝合金(轻、刚度差）、镁合金（小件） • 机体重量：轻量化。紧凑性、机体材料 （薄壁3-5mm+加强筋） • 机体尺寸
转速
负荷
标定转速np
油门全开
怠速n速转速nhi
冷却水出水温度 *105±2℃或113±2℃ 自然上升 自然上升 下降至38℃
500
工况时间（秒） *tp 15 15 360-tp-15-15
*散热器盖绝对压力150kPa放气时冷却水出水温度为105±2℃，190kPa放气时 为113±2℃*tp为发动机自行加热至规定出水温度所需要的时间