二、活塞环 ： 分成气环和油环两大类 （一）作用： （2）传热（将活塞头部吸收的 70%~80%的热量传导给气缸壁） 2、油环： （3）辅助密封 （二）工作特点： （2）交变的弯曲应力 （气缸壁沿高度方向有加工锥度，环有开口） 1、气环： （三）要求： （2）耐高温（第1道气环）、耐磨 （四）材料 ： （2）第1道气环的工作表面一般都镀上多孔性铬 （硬度高，并能储存少量机油，以改善润滑条件）；. 图2-25 活塞环 （1）密封（防止燃气漏入曲轴箱）； 是主要作用，是传热作用的前提 （1）润滑（气缸壁上铺油膜）；. （2）刮油（气缸壁上多余机油刮落回曲轴箱）；. （1）高温、高压、高速，润滑不良，磨损严重；. （1）足够的强度、冲击韧性；. （1）一般用合金铸铁，少数高速强化柴油机用钢片环 （以提高弹力和冲击韧性）；. （3）其余气环一般镀锡（铸铝活塞）或磷化（锻铝活塞）（以改善磨合性能） （五）气环的密封机理： 第一密封面（气环装入气缸时产生的初始弹力F1）；. 图2-26 气环的密封机理图2-27 各环间隙处的气体压力递减图 1、第一密封面很重要，若失效，则第二密封面建立不起来，因此气环装入气 缸时产生的初始弹力F1很重要。
第二密封面（燃气压力F2）；. 气环的切口端呈迷宫式布置（减少漏气） 2、由图2-27可知，第一道气环的初始弹力F1要求最小，随后的几道气环的初 始弹力F1大小要求依次递增 （1）切口形状： 1）直角切口：工艺性好，密封效果差；… 2）阶梯切口：密封好，工艺性差；. 3）斜切口：介于中间，但套装时尖角易折断；. 4）带防转销钉槽切口：方向不可装反，否则，漏气量急剧增加 图2-28 气环的切口形状 （六）气环的结构特点： 由于矩形环的“泵油”作用，气缸壁上的机 油将源源不断地上窜入活塞顶上燃烧室内烧 掉，排气管冒蓝烟 图2-29 矩形环的泵油作用 1）矩形环： （a）矩形环 （2）气环的断面形状： 工艺最简单，导热性好，但存在“泵油”现 象 矩形环的“泵油”作用原理解释： 活塞下行时，分两种情况： 在进气行程中，由于环与缸壁的摩擦阻力以及 环本身的惯性，环将靠紧环槽的上侧平面，缸壁 上的机油就被刮入下边隙与背隙内；. 在膨胀作功行程中，燃气压力的作用大于 摩擦阻力和惯性的影响，环被压紧在环槽的 下侧平面，下边隙与背隙内的机油上窜 活塞上行时，在摩擦阻力、惯性、缸内气 体压力的作用下，环将靠紧在环槽的下侧平 面，下边隙与背隙内的机油上窜。
… 结论： 图2-30 气环的断面形状 2）扭曲环： a)正扭曲环：内圆上边缘切去部分金属或外圆下边缘切去部分金属；. b)反扭曲环：内圆下边缘切去部分金属或外圆上边缘切去部分金属；. 图2-30 气环的断面形状 （ b ）正扭曲内切环 （c）反扭曲内切环 图2-31 扭曲环的作用原理 环的扭曲变形应使环的端面与气缸壁形成的楔形尖角向下这样，活塞向 上运动时，因“油楔”作用使环悬浮于气缸壁，改善润滑，减少摩擦阻力；活塞 向下运动时，向下刮油但如果装反使尖角朝上，则活塞向上运动时，向上刮 油，机油消耗率剧增，排气冒蓝烟 扭曲环成因见图2-31所示： 活塞环装入气缸后，其外侧气缸壁的作用力F1与内侧环的弹力F2不在一条 直线上，于是产生扭曲力矩M，从而使环的边缘与环槽的上下侧平面都接触， 避免了因环在环槽内的上下窜动造成的“泵油”现象 总结： 扭曲环的优点 ： a)密封性、磨合性好（线接触）；. b)防止“泵油”现象；. c)形成油楔，改善润滑；. d)提高刮油能力 扭曲环的缺点 ： a)扭转角不超过1º，工艺性差；. b)不可装反，否则机油消耗率成倍增加，环上有朝上记号 b)仍有“泵油”现象。
（d）锥面环 优点： 缺点： b)避免棱缘负荷，能很好适应活塞的摆动及气缸表面；. 小锥角，不超过2º，方向不可装反优缺点同扭 曲环，但仍有“泵油”现象 3）锥面环： 4）桶面环： 与气缸壁凸圆弧面接触… a)活塞上下移动时均能形成油楔作用，改善润滑；. c)密封性改善 a)工艺性差（凸圆弧面难加工）；. （f）桶面环 图2-30 气环的断面形状 缺点是环上、下两侧平面难以精磨，工艺性差，仍有“泵油” 现象 5）梯形环： 如图2-32所示，侧压力方向的交替变化，使环槽间 隙时而减小，时而增大，间隙中的结焦被挤出，避 免环因粘结而折断，常做第一道气环… （e）梯形环 （a）间隙变化 （b）受力情况 图2-32 梯形环工作示意图 （2）油环的断面形状如图2-25所示，均分布若 干个中间泄油孔，设计重点在于提高与气缸壁 的接触比压，以提高刮油能力（图2-33 ） （3）油环分为两种类型： 1）普通槽孔式油环：合金铸铁，鼻形倒角（图2-34 ） 图2-33 油环的刮油作用 （a） （b） （七）油环的结构特点： （1）油环 置于最后一道环槽，背隙内气体压 力极低，因此，油环置于气缸内时，必须具 有较大的初始弹力。
（a）异向外倒角油环. 图2-34 油环的断面形状 （b）同向外倒角油环. （c）同向内倒角油环. （d）鼻式油环. （e）双鼻式油环. 图2-35 组合油环 1-上刮片 2-衬簧 3-下刮片 4-活塞 接触比压大，刮油能力强，泄油 通路大，惯性质量小， 但制造成本高（图2-35） 2）组合钢片式油环： 三、活塞销与销座 （（一）活塞销一）活塞销 （3）组合形：居中 （c）两段截锥型 1、作用： 连接活塞和连杆小头，传递动力 2、要求： （1）足够的刚度、强度和冲击韧性；. （2）表面耐磨；. （3）质量小 3、材料与工艺： 一般为低碳钢或低碳合金钢，经表面渗碳或渗 氮热处理以提高心部冲击韧性和表面硬度，然后进 行精磨和研磨 4、结构特点： 管状（图 2-36所示） （1）等截面圆柱形：易加工，但质量大；. （2）两段截锥形：等强度梁，质量小，但难加工； 图 2-36 活塞销的内孔形状 （a）圆柱型 （b）组合形 由于铝合金活塞销座的热膨 胀量大于钢活塞销，因此，在冷 态装配时，活塞销与活塞销座孔 为过渡配合，装配时，应先将铝 合金活塞预热（70~90ºC的水或 油中加热），然后将销装入。
4-卡环 5、活塞销连接方式： 活塞销与活塞销座孔和连杆小 头衬套孔的连接配合，一般采用“ 全浮式”（图2-37所示），即. 在发动机运转过程中，活塞销不 仅可以在连杆小头衬套孔内，还 可以在销座孔内缓慢转动，以使 活塞销表面的磨损比较均匀但. 必须在活塞销座两端用卡环定位 ，防止活塞销轴向窜动 图2-37 活塞销连接方式 1-连杆小头衬套 2-活塞销 3-连杆 四、连杆 在质量尽可能小的前提下有足够 的刚度和强度 刚度不足的后果： （1）大头孔失圆：烧轴瓦，甚至咬死 （2）杆身弯曲：偏磨，漏气，窜机油 （1）连杆小头：一般压入减磨的锡青铜衬 套4，小头顶部铸有工艺凸台，减重用；. 4 5 6 7 1-连杆小头 2-杆身 3-连杆大头 4-衬套 5-轴瓦 6-轴瓦上的凸肩 7-连杆螺栓 8-润滑油槽 9-连杆盖 8 9 图2-38 连杆结构 （2）杆身：通常做成“工”字形断面，以求在刚度足够的前提下尽可能减少 惯性质量，有的杆身钻有润滑油道 1、作用： 传递动力，将活塞往复直线运动 转变为曲轴的旋转运动 2、工作特点：复杂平面运动，承受压缩、拉 伸、弯曲等交变载荷 3、要求： 4、材料与工艺： 中碳钢或合金钢经模锻或辊锻而成。
5、结构特点： 由连杆小头1、杆身2、连杆大头3（包 括连杆盖9）三部分组成 小头顶部开有润滑油槽，收集飞溅油雾，润滑活塞销 通常做成分开式的，以便于拆 装活塞连杆组，被分开的部分叫连 杆盖9，两者之间用连杆螺栓连接 连杆与连杆盖之间有配对记号，拆 装时应注意一致 图2-39 连杆装配标记 （3）连杆大头： 连杆大头孔内过盈压入上、 下两半薄壁钢轴瓦，在其内表面 上涂有0.3~0.7mm厚的减磨合金 层，具有保持油膜、减少摩擦阻 力和易于磨合的作用，主要有巴 氏合金、铜铝合金、高锡铝合金 轴瓦背面制有定位凸肩，防止 轴瓦转动；轴瓦内表面开有油槽 用以储油和作垃圾槽用 6、汽车发动机连杆分类： （1）平切口 ： 图2-41 平切口连杆螺栓定位 连杆大头沿着与杆身轴线垂直 的方向切开，汽油机和较小功 率柴油机用 定位可靠，结构简单（利用连杆螺栓上经过 精加工的圆柱凸台或光圆柱部分与精加工的 连杆螺栓孔来保证）；. 连杆大头沿着与杆身轴线成30~60 º 夹角 切开，常用于曲柄销直径较粗的较大功率柴 油机，否则，连杆大头尺寸太大，无法从气 缸中拆下活塞连杆组 定位不可靠（切口方向受到附加剪 切力，连杆螺栓易剪断，连杆盖脱 落会击穿气缸体）。
优点是： （2）斜切口： 缺点是： 定位可靠（锯齿接触面大，贴合紧密），结构 紧凑，但齿距公差要求高，否则，会因个别齿 脱空影响连杆组件的刚度，也会造成连杆大头 孔失圆 图2-41 斜切口连杆大头 的定位方式 斜切口定位方式： 1）止口定位： 工艺简单，但定位不可靠（径向脱离无法阻止） 2）套筒定位： 定位精度较高，但工艺要求高（若孔距不准确， 则可能因过定位而造成大头孔严重失圆） 3）锯齿定位： （a）止口定位（b）套筒定位 （c）锯齿定位 7、 V型发动机连杆分类： 相邻两缸的一个连杆大头做成叉形，另一个连杆大头套于其 叉形中两缸活塞连杆组的运动规律相同，左右两缸中心线 不需错位，但叉形连杆大头结构和制造工艺比较复杂，而且 连杆大头的刚度也不高 图2-42 V型发动机连杆 示意图 （1）并列连杆：左右两缸的连杆一前一后地装在同一个曲柄销上，连杆可以 通用，两缸活塞连杆组的运动规律相同，但曲轴加长，刚度 降低常用于V6、V8汽车发动机 （2）主副连杆：副连杆铰接在主连杆凸耳上，曲轴不加长，但相邻两缸活 塞连杆组运动规律和受力不相同 （3）叉形连杆： （a）并列连杆（b）主副连杆（c）叉形连杆 。