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1、活塞连杆组 活塞连杆组 气环 油环 活塞销 活塞 连杆 连杆螺栓 连杆轴瓦 连杆盖 活塞连杆组组成： 活塞组 连杆组 活塞 活塞环 活塞销 连杆螺栓 连杆盖 连杆轴瓦 连杆体 一、活塞 1、功用：活塞顶部与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室；承受 气体压力，并通过活塞销和连杆驱使曲轴旋转。 2、工作环境： 高温、散热条件差；顶部工作温度高达600700K，且 分布不均匀；高速，线速度达到10m/s，承受很大的惯性 力。活塞顶部承受最高可达3 5MPa（汽油机）的压力， 使之变形，破坏配合联结。 3、材料： 铝合金：质量小 导热性好；灰铸铁 活塞应应具备备的 特点 A 刚刚度和强度应应足够够大，合理的
2、形状和壁 厚。 B 受热热面小，散热热好 C 热热膨胀胀系数小、导热导热 性能好、比重小， 具有较较好的减摩性和热热强度。 、结构 3. 结构 ： （1）活塞顶部 功用：是燃烧室的组成部分，主要作用承受 气体压力。 活塞顶分类 形状示意图图 平顶顶 凸顶顶 凹顶顶 结构简单、制造容 易、受热面积小、 应力分布较均匀， 多用在汽油机上。 凸起呈球状、顶部 强度高，起导向作 用、有利于改善换 气过程。 凹坑的形状、位置必 须有利于可燃混合气 的燃烧；提高压缩比 ，防止碰气门。 （2）活塞头部 位置：最下一道环槽与活塞顶部之间的部分。 气环槽 油环槽 1、安装活塞环、与活塞环一起密封气缸、 2、防止
3、可燃混合气漏到曲轴箱内， 3、将顶部吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。 作用： 活塞销孔 环槽护圈 （3）活塞裙部 位置：从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，包括销座孔。 作用：对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受侧压力。 活活 塞塞 受受 力力 情情 况况 1) 冷态 下,将活塞 裙部加工成 断面为长轴 垂直于活塞 销的椭圆； 为防止敲缸、抱死，保证正常工作，常 采用的措施有： 2) 上小下大 的阶梯形 或近似圆 锥形； 3) 有的除去活塞销 座处的部分金属，呈 凹陷型； 4）拖板式活塞裙部 5) 有些汽油机活塞在裙部开槽 使裙部具有一定弹性，减少冷态时配合间隙 ，热态时有一定退让性，不
4、至于发生拉缸或 卡死 开 槽 目 的 注：a) 槽 底部形状： 圆孔 b) 柴油机 一般不采用 开槽方法 绝热槽 膨胀槽 圆槽 ）裙部或销座内嵌入钢片 为了减小铝合金活塞裙部 的热膨胀量，有些汽油机 活塞在活塞裙部或销座内 嵌入钢片。 恒范钢片式活塞的结构特 点是，由于恒范钢为含镍 33%36%的低碳铁镍合金 ，其膨胀系数仅为铝合金 的1/10，而销座通过恒范 钢片与裙部相连，牵制了 裙部的热膨胀变形量。 ）裙部表面的保护 1）镀锡 油膜破坏时，起润滑作用；又可加速磨合 作用。 2）涂石墨 易脆断可加速磨合，自润滑。 3）表面磷化（粗糙化） 可加速磨合，防止腐蚀，沟谷可存机油润滑。 ）活塞销偏
5、置 有的汽油机上，活塞销孔中心线是偏离活塞中心线平 面的，向作功行程中受主侧压力的一方偏移了12mm 。这种结构可使活塞在从压缩行程到作功行程中较为 柔和地从压向气缸的一面过渡到压向气缸的另一面， 以减小“敲缸”的声音。在安装时，这种活塞销偏置 的方向不能装反，否则换向敲击力会增大，使裙部受 损。 1、具有切口的弹 性环， 自由状时，环外径 大于缸径。 二、 活塞环 密封密封 传热传热 气环气环 油环油环 布油布油 刮油刮油 2、分类及作用： 工作条件：活塞环在高温、高压、高速和润滑极其困难的条件下工 作，是发动机上使用寿命最短的零件。 活塞环的工作条件 要求活塞环： 弹性好，强度高、耐磨损，
6、耐热、冲击韧性好、导热性能好等。 目前广泛采用的活塞环材料是合金铸铁(在优质灰铸铁中加入少量铜 、铬、钼等合金元素)，第一道环镀铬，其余环一般镀锡或磷化。 气环 气环开有切口，具有弹性，在自由状态下外径大于气缸直径 ，它与活塞一起装入气缸后，外表面紧贴在气缸壁上，形成第一密 封面，气环密封效果一般与气环数量有关，汽油机一般采用2道气 环，柴油机一般多采用3道气环。 切口 侧隙 背隙 气环密封原理 在自身弹力作用 下，环外圆面紧 贴气缸壁，形成 第一密封面； 在燃气作用下， 环下表面形成第二 密封面。 环密封的效果与气环数目有关。气环数目一 般23道（汽油机道，柴油机道）。 第一道工作条件最恶劣
7、，耐热耐磨，高 强度和冲击韧性 直角口 (直切口) 斜口 (斜切口 ) 搭切口 (阶梯形 ) 切口形状与开口间隙大小影响密封 带防转销 钉槽 (封闭切口 ) 气 环 切 口 安装时，各环切口位置均匀错开，并 避侧压力最大方向。 与缸径大小有关； 一般 =0.2-0.8mm。 开口间隙大小有严格规定。 过大，影响密封； 过小，热膨胀后会卡死。 ？ 迷宫式 密封 气环断面形状： 形状特点示意图图 矩形环环 结结构简单简单 、制造方便、易于生产产、应应 用面广 扭曲环环 断面不对对称，受力不平衡，使活塞环环 扭曲，有锥锥面环优环优 点 锥锥面 环环 减少了环环与气缸壁的接触面，提高了 表面接触压压力
8、，有利于磨合和密封。 梯形环环 抗结结胶性好，加工困难难，精度要求高 桶面环环 凸圆圆弧加工困难难，适应应性好；良好润润 滑；密封性好；磨合性好 扭曲环原理扭曲环原理 主要用于强化柴 油机的第一道环 注意安装 反扭曲环 不宜作第一道环 。 注意安装方向。 应用广泛 矩形环 平面环 锥形环 扭曲环 梯形环 桶面环 泵油泵油 气环泵油作用: 运动 气环的泵油作用演示 2、油环 种类普通油环组合式油环 示意图 刮油片 轴向衬环 径向衬环 刮油片 油环的刮油作用 三、活塞销 作用：连接活塞和连杆小头，并把活塞承受的气 体压力传递给连杆。 构造： 活塞销的内孔形状有圆柱形，两段截 锥形，以及两段截锥与一
9、段圆柱的组合形。 要求 高温高温 冲击载荷大冲击载荷大 润滑困难润滑困难 工作条件 足够的强度足够的强度 刚度刚度 韧性韧性 耐磨性耐磨性 重量轻重量轻 活塞销与活塞销座孔及连杆小头衬套孔 的连接 “全浮式“安装，当发动机工作时，活塞销、连杆小头和活塞销座都 有相对运动，这样，活塞销能在连杆衬套和活塞销座中自由摆动， 使磨损均匀。这种安装方式应用较广泛。 “半浮式“安装的特点是活塞中部与连杆小头采用紧固螺栓连接，活 塞销只能在两端销座内作自由摆动，而和连杆小头没有相对运动。 活塞销不会作轴向窜动，不需要锁片。小轿车上应用较多。 “全浮式“半浮式“ 四、连杆 功用： 将活塞的力传给曲轴，变活塞的往复运动为曲 轴的旋转运动。 组成： 连杆组由连杆体、 连杆盖、连杆螺栓 和连杆轴瓦等组成 。 、构造 1）小头：用来安装活塞 销，以连接活塞。 2）杆身：常做成“工”字 形断面。 3、大头：与曲轴的连杆 轴颈相连。大头一般做 成分开式，即连杆体大 头和连杆盖。 连杆小头 连杆衬套 连杆杆身 连杆大头 连杆轴瓦 连杆大头及连杆轴瓦 连杆大头的切口形式 平分式 斜分式 连杆大头的定位形式 止口定位 套筒定位 锯齿定位 V型发动机连杆的布置形式 并列式 主副式叉式
