汽车发动机构造与维修》通用课件

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1、汽车发动机构造与维修汽车发动机构造与维修课件课件内蒙古煤炭技术学校内蒙古煤炭技术学校第二章第二章 曲柄连杆机构的曲柄连杆机构的 构造与维修构造与维修 三、三、 活塞连杆组活塞连杆组-活塞活塞及及活塞活塞环环 第一节第一节 曲柄连杆机构的构造与工作原理曲柄连杆机构的构造与工作原理观看汽车发动机活塞连杆组的运动演示观看汽车发动机活塞连杆组的运动演示 气环气环油环油环活塞销活塞销活塞活塞连杆连杆连杆螺栓连杆螺栓连杆轴瓦连杆轴瓦连杆盖连杆盖活塞连杆组活塞连杆组1 1、功用：、功用：承受气体压力，并通过活塞销和连杆驱使曲轴承受气体压力，并通过活塞销和连杆驱使曲轴 旋转。旋转。 2 2、工作环境：、工作环

2、境：高温、散热条件差；顶部工作温度高达高温、散热条件差；顶部工作温度高达600600 700K700K，且分布不均匀；高速，线速度达到且分布不均匀；高速，线速度达到10m/s10m/s， 承受很大承受很大的惯性力。活塞顶部承受最高可达的惯性力。活塞顶部承受最高可达3 35MPa5MPa（汽油机）的压汽油机）的压力，使之变形，破坏配合联结。力，使之变形，破坏配合联结。3 3、材料：、材料： 铝合金：质量小铝合金：质量小 导热性好；灰铸铁导热性好；灰铸铁活塞应活塞应具备的具备的特点特点 A A 刚度和强度应足够大，传力可靠。刚度和强度应足够大，传力可靠。 B B 导热性能好，耐高压、高温、磨损导热

3、性能好，耐高压、高温、磨损 C C 质量较小，尽可能减少往复惯性力质量较小，尽可能减少往复惯性力 D D 耐热的活塞顶及弹性的活塞裙耐热的活塞顶及弹性的活塞裙 E E 活塞与气缸壁间有较小的摩擦系数活塞与气缸壁间有较小的摩擦系数一、活一、活 塞塞（1 1）活塞顶部）活塞顶部 功用功用：是燃烧室的组成部分，主要作用承受气体压力。是燃烧室的组成部分，主要作用承受气体压力。4 4、结构、结构 顶部顶部：构成燃烧室，构成燃烧室， 承受气体压力。承受气体压力。头部头部: :安装活塞环，制安装活塞环，制 作较厚。作较厚。 裙部：裙部：导向，传力。承导向，传力。承 受侧压力受侧压力销座孔销座孔 处制有加强筋

4、。处制有加强筋。 （1）活塞顶部）活塞顶部结构简单、制造容结构简单、制造容易、受热面积小、易、受热面积小、应力分布较均匀，应力分布较均匀，多用在汽油上多用在汽油上。凸起呈球状、顶部凸起呈球状、顶部强度高，起导向作强度高，起导向作用、有利于改善换用、有利于改善换气过程。气过程。凹坑的形状、位置必凹坑的形状、位置必须有利于可燃混合气须有利于可燃混合气的燃烧；提高压缩比，的燃烧；提高压缩比，防止碰气门。防止碰气门。头部头部（2 2）活塞头部）活塞头部位置：位置：第一道活塞槽与活塞销孔之间的部分。第一道活塞槽与活塞销孔之间的部分。工作条件最工作条件最恶劣，应离恶劣，应离顶部远些。顶部远些。1 1、安装

5、活塞环、与活塞环一起密封气缸、安装活塞环、与活塞环一起密封气缸、 2 2、防止可燃混合气漏到曲轴箱内，、防止可燃混合气漏到曲轴箱内， 3 3、将顶部吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。、将顶部吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。作用：作用：（3 3）活塞裙部）活塞裙部位置：位置：从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，包括销座孔。从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，包括销座孔。 作用：作用：对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受侧压力对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受侧压力 ，防治破坏油膜。，防治破坏油膜。裙裙部部（3）活塞的变形及采取的相应措施a、变形原因：热膨胀、侧压力和气体压力。 （1

6、1）预先做成阶梯形、锥形）预先做成阶梯形、锥形 活塞沿高度方向的温度活塞沿高度方向的温度很不均匀，活塞的温度是上很不均匀，活塞的温度是上部高、下部低，膨胀量也相部高、下部低，膨胀量也相应是上部大、下部小。为了应是上部大、下部小。为了使工作时活塞上下直径趋于使工作时活塞上下直径趋于相等，即为圆柱形，就必须相等，即为圆柱形，就必须预先把活塞制成上小下大的预先把活塞制成上小下大的阶梯形、锥形。阶梯形、锥形。 5 5、为使活塞在各种工况下均能与气缸壁间保持合理的密、为使活塞在各种工况下均能与气缸壁间保持合理的密封和运动间隙，制造活塞是通常采取下列结构措施：封和运动间隙，制造活塞是通常采取下列结构措施：

7、（2 2）预先做成椭圆形）预先做成椭圆形 椭圆的长轴方向与销座垂直，短轴方向沿销座方向。这椭圆的长轴方向与销座垂直，短轴方向沿销座方向。这样活塞工作时趋近正圆。样活塞工作时趋近正圆。（3 3）活塞裙部开槽）活塞裙部开槽横向绝热槽横向绝热槽减少裙部受热减少裙部受热有的兼作油环回油孔有的兼作油环回油孔纵向膨胀槽纵向膨胀槽留有膨胀余地留有膨胀余地活塞强度降低活塞强度降低绝热槽绝热槽膨胀槽膨胀槽（4 4）为了减小铝合金）为了减小铝合金活塞裙部的热膨胀量，活塞裙部的热膨胀量，有些汽油机活塞在活塞有些汽油机活塞在活塞裙部或销座内嵌入钢片。裙部或销座内嵌入钢片。 恒范钢片式活塞的恒范钢片式活塞的结构特点就是

8、这样的，结构特点就是这样的，由于恒范钢为含镍由于恒范钢为含镍33%33%36%36%的低碳铁镍合金，的低碳铁镍合金，其膨胀系数仅为铝合金其膨胀系数仅为铝合金的的1/101/10，而销座通过恒，而销座通过恒范钢片与裙部相连，牵范钢片与裙部相连，牵制了裙部的热膨胀变形制了裙部的热膨胀变形量。量。6 6、活塞在工作时的保护措施、活塞在工作时的保护措施（1 1）在活塞裙部表面涂保护层，可改善铝合金活塞的磨合性；）在活塞裙部表面涂保护层，可改善铝合金活塞的磨合性； 主要有铅、锡、石墨、磷保护层等。主要有铅、锡、石墨、磷保护层等。（2 2）在安装活塞销时，使活塞销偏置某一方向装，以减少换向）在安装活塞销时

9、，使活塞销偏置某一方向装，以减少换向 时的敲击声，且使裙部减小磨损；时的敲击声，且使裙部减小磨损； 有的汽油机上，活塞销孔中心线是偏离活塞中心线平面有的汽油机上，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的，向作功行程中受主侧压力的一方偏移了1 12mm2mm。偏置销座1、定义：活塞销座朝向承受作功侧压力的一面（图示左侧）偏移1mm2mm。2、作用：减轻活塞换向时对气缸壁的敲击二二 活塞环活塞环是具有弹性的开口环，分为是具有弹性的开口环，分为气环气环和和油环油环。 工作条件：工作条件： 高温、高压、高速、极难润滑。高温、高压、高速、极难润滑。 平均寿命：平均寿命

10、： 6 6万公里万公里材料：材料：合金铸铁或球墨铸铁（有时表面涂有保护层）合金铸铁或球墨铸铁（有时表面涂有保护层） 切口切口气气环（1 1）气环）气环 作用：作用：保证气缸与活塞间的密封性，防止漏气，并把活保证气缸与活塞间的密封性，防止漏气，并把活塞顶部吸收的大部分热量传给气缸壁，再由冷却水将其塞顶部吸收的大部分热量传给气缸壁，再由冷却水将其带走。带走。将将13道气环的切口相互错开形成道气环的切口相互错开形成“迷宫式迷宫式”封气装置。封气装置。 活塞环的间隙：活塞环的间隙： 1为端隙 2为侧隙 3为背隙 气环的密封原理：气环的密封原理：活塞环的间隙a 端隙1：又称开口间隙，是活塞环装入气缸后

11、开口处的间隙。一般为0.25mm0.50mm；b 侧隙2：又称边隙，是环高方向上与环槽之间的间隙。第一道0.04mm0.10mm；其它气环0.03mm0.07mm。油环一般侧隙较小，0.025mm0.07mm；c 背隙3：是活塞环装入气缸后，活塞环背面与环槽底部的间隙。0.5mm1mm； 气环的断面形状气环的断面形状a)矩形环；b)锥形环；c)内切口扭曲环；d)外切口扭曲环；e)梯形环；f)桶形环 1） 矩形环：结构简单，与缸壁接触面积大，散热好，但易泵油。 活塞环的泵油作用及危害原因：a 存在侧隙和背隙；b 环运动时在环槽中靠上靠下。危害：（a）增加了润滑油的消耗；（b）火花塞沾油不跳火；（

12、c）燃烧室积炭增多，燃烧性能变坏；（d）环槽内形成积炭，挤压活塞环而失 去密封性；（e）加剧了气缸的磨损。 2） 锥形环 1）特点：与缸壁线接触，有利于密封和磨合。下行有刮油作用，上行有布油作用，并可形成楔形油膜。2） 安装注意：锥角朝下（在环端有向上或TOP等标记）；安装时，不能装反，否则会引起机油上窜 锥形环传热性差，常装到第二、三道环槽上。 3） 扭曲环：将矩形环内圆上方或外圆下方切成台阶或倒角而成。 扭曲原理：当活塞环装入气缸后，环受到压缩产生弯曲变形，断面中性层以外产生拉应力、中性层以外产生压应力，矩形环由于中性层内外断面不对称，使F和F不在同一平面内，从而形成力偶M，在力偶的作用下

13、，活塞环发生微量的扭曲变形。 e扭曲环的特点具有锥形环的特点；减小了泵油作用；作功行程环不再扭曲，两个密封面达到完全接触，利于散热。安装：内上切扭曲环装入第一道环槽，外下切扭曲环装入第二、三道环槽。 安装：注意断面形状和方向，内切口朝上，外切口朝下，不能装反。 4） 桶形环：其特点为a 环的外圆面为凸圆弧形；b 环面与缸壁圆弧接触，避免了棱角负荷； 环上下运动时，均能形成楔形油膜。 5）梯形环：当活塞在侧压力作用下左、右换向时，环的侧隙和背隙将不断变化，使胶状油焦不断从环槽中被挤出。梯形环用于热负荷较大的柴油机的第一道环。 气环断面形状：气环断面形状：形状形状特点特点示意图示意图矩形环矩形环

14、结构简单、制造方便、易于生产、应结构简单、制造方便、易于生产、应用面广用面广扭曲环扭曲环断面不对称，受力不平衡，使活塞环断面不对称，受力不平衡，使活塞环扭曲扭曲锥面环锥面环减少了环与气缸壁的接触面，提高了减少了环与气缸壁的接触面，提高了表面接触压力，有利于磨合和密封。表面接触压力，有利于磨合和密封。梯形环梯形环 加工困难，精度要求高加工困难，精度要求高桶面环桶面环 外圆为凸圆弧形外圆为凸圆弧形（2 2）油环）油环种种 类类普普 通通 油油 环环组合式油环组合式油环示示 意意 图图刮油片刮油片径向衬环径向衬环轴向衬环轴向衬环刮油片刮油片1） 整体式其外圆上切有环形槽，槽底开有回油用的小孔或窄槽。 2） 组合式：由上下刮油片和产生径向、轴向弹力的衬簧组成。1-钢片；2-衬簧；3-径向衬簧；4-轴向衬簧；5-活塞 其特点为其特点为a 密封好：第一密封面，靠径向力，因衬簧 长大于刮片长而产生径向力。 第二密封面，靠轴向力，因衬簧和钢片总厚度大于环槽高而产生轴向力。b 无侧隙，不窜油。c 刮油能力强：因钢片薄，对缸壁比压大。d 上下片可分别动作，适应性好。e 回油能力强。