第三节活塞连杆组 第1道气环 活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆等组成 2第2道气环 、活塞 3组合油环 1、作用:(1)构成燃烧室;…(2)传递动力 2、要求:(1)活塞质量小:往复惯性力小; 活塞销 (2)热膨胀系数小:冷态装配间隙小,减轻敲缸现象; (3)导热性好:减轻热负荷,第一道环槽不易积碳,活塞 顶不易热裂; (4)耐磨:环槽不易磨损,裙部不易磨损; 活塞 (5)耐高温:高温时机械强度不会下降太多; 6连杆 (6)足够的刚度和强度:a、销座不会弯曲变形;… b、活塞顶不会压碎。 异/7连杆螺栓 3、材料与工艺: (1)材料:a、共晶铝硅合金(铸铝、锻铝); (质量小,导热性好,适用于一般发动机) g连杆轴 b、组合式:上半部用钢,下半部用铝合金, 瓦 沉头螺栓连接。 连杆盖 1、刚度好,高温强度高; 2、热膨胀系数低,配缸间隙小;仅适用于极少数大 3、耐磨(环槽); 功率强化柴油机 图2-19活塞连杆组 4、质量居中。…
第三节 活塞连杆组 活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆等组成... 图2-19 活塞连杆组 第1道气环 第2道气环 组合油环 活塞销 活塞 连杆 连杆螺栓 连杆轴 瓦 连杆盖 1、作用：（1）构成燃烧室；... 2、要求：（1）活塞质量小：往复惯性力小；... 3、材料与工艺： a、共晶铝硅合金（铸铝、锻铝）；... （质量小，导热性好，适用于一般发动机）... b、组合式：上半部用钢，下半部用铝合金， 沉头螺栓连接。... 1、刚度好，高温强度高；... 仅适用于极少数大 功率 强化柴油机 一、活塞 （2）传递动力。... （2）热膨胀系数小：冷态装配间隙小，减轻敲缸现象；... （6）足够的刚度和强度： （3）导热性好：减轻热负荷，第一道环槽不易积碳，活塞 顶不易热裂；… （4）耐磨：环槽不易磨损，裙部不易磨损；... （5）耐高温：高温时机械强度不会下降太多；... a、销座不会弯曲变形；... b、活塞顶不会压碎。... （1）材料： 2、热膨胀系数低，配缸间隙小；... 3、耐磨（环槽）；... 4、质量居中
(2)工艺:a、铸造:质量大,加工工序多; b、锻造:居中; c、模锻:质量小,加工少。… 4、结构特点:(1)基本结构:由顶部、头部、裙部组成(图2-18所示)。 活塞销 活塞销卡环 3 活塞销座 图220活塞结构 1—活塞顶部;2活塞头部;…3一活塞裙部
（2）工艺： a、铸造：质量大，加工工序多；... 4、结构特点： 图2—20 活塞结构 活塞销座 活塞销 活塞销卡环 b、锻造：居中；... c、模锻：质量小，加工少。... （1）基本结构：由顶部、头部、裙部组成（图2-18所示）。 1—活塞顶部；... 2—活塞头部；... 3—活塞裙部
a、顶部:组成燃烧室,易热裂、压碎,要求加工应光洁,材料应阻热。 1)平顶:吸热面积小,制造工艺简单(四冲程汽油机) 2)凸顶:刚性好、强度高,但吸热面积大,难加工 (二冲程汽油机,凸顶有利于扫气) 3)凹顶:一般适用于车用直喷式柴油机,如o形、四角形燃烧室。 但有的汽油机如桑塔纳200GS轿车AJR发动机的活塞顶是凹顶,主要为减少 往复惯性质量,改善混合气形成和燃烧,有时可用来调节发动机的压缩比。 (a)平顶 (b)凹顶 (c)凸顶 图2-20活塞顶形状
a、顶部： １）平顶： （a）平顶... （b）凹顶... （c）凸顶... 图2-20 活塞顶形状 组成燃烧室，易热裂、压碎，要求加工应光洁，材料应阻热。... 但有的汽油机如桑塔纳2000GSI轿车AJR发动机的活塞顶是凹顶，主要为减少 往复惯性质量，改善混合气形成和燃烧，有时可用来调节发动机的压缩比。 吸热面积小，制造工艺简单（四冲程汽油机）... ２）凸顶：刚性好、强度高，但吸热面积大，难加工 （二冲程汽油机，凸顶有利于扫气）... ３）凹顶： 一般适用于车用直喷式柴油机，如形、四角形燃烧室
b、头部:油环槽以上部分。其主要作用是: 1)承受燃气压力,并传给连杆(说明包括活塞销座); 2)与活塞环一起实现气缸的密封; 3)将活塞顶所吸收的热量通过活塞环传导给气缸体 其主要结构特点是: 1)活塞内腔呈流线型,由到活塞顶的最小厚度δ逐渐扩大,并使活塞头部 第一道环槽处于活塞内腔最低位置之上,目的是使活塞顶吸收的热量平 均分摊给各道活塞环,避免第一道活塞环过热; 2)有的汽油机的活塞在第一道环槽上面,切出一道较环槽窄的隔热槽,隔 断传给第一道活塞环的热流通路,迫使热流方向折转,目的同上; 3)热负荷较高的汽油机活塞一般在第一道 环槽内镶铸耐热材料奥氏体铸铁制造的 护圈,因为第一道环槽温度高,铝合金 材料硬度大幅下降,易磨损,导致燃气 泄漏和窜机油。 4)四冲程汽油机一般2-3道气环,1道油 环,最低一道油环槽内转有许多径向 小孔,气缸壁上多余机油刮下后,经 过这些小孔流回油底壳 图2-21活塞坏槽护圈 (a)一道护圈(b)二道护圈
３）热负荷较高的汽油机活塞一般在第一道 环槽内镶铸耐热材料奥氏体铸铁制造的 护圈，因为第一道环槽温度高，铝合金 材料硬度大幅下降，易磨损，导致燃气 泄漏和窜机油。... 图2-21 活塞环槽护圈 （a）一道护圈（b）二道护圈 ４）四冲程汽油机一般2-3道气环，1道油 环，最低一道油环槽内转有许多径向 小孔，气缸壁上多余机油刮下后，经 过这些小孔流回油底壳。 b、头部：油环槽以上部分。其主要作用是： １）承受燃气压力，并传给连杆（说明包括活塞销座）；... ２）与活塞环一起实现气缸的密封；... ３）将活塞顶所吸收的热量通过活塞环传导给气缸体。... 其主要结构特点是： １）活塞内腔呈流线型，由到活塞顶的最小厚度 逐渐扩大，并使活塞头部 第一道环槽处于活塞内腔最低位置之上，目的是使活塞顶吸收的热量平 均分摊给各道活塞环，避免第一道活塞环过热；... ２）有的汽油机的活塞在第一道环槽上面，切出一道较环槽窄的隔热槽，隔 断传给第一道活塞环的热流通路，迫使热流方向折转，目的同上；
c、裙部:油环槽底面至活塞底端的外圆柱表面。其主要作用是: 、活塞往复直线运动导向(说明裙部长度不能过短,否则活塞运动时摆头); 2、承受侧压力(说明裙部应有一定的刚度和承压面积)。 发动机工作时活塞裙部的变形: 1、机械变形:燃气压力作用在活塞顶上,导致销座弯曲变形,裙部挤压变形; 2、热变形:销座附近金属堆积,受热后热膨胀量大。 结论: 机械变形和热变 形均使得裙部断面 弯曲变形一 挤压变形 变成长轴沿活塞销 方向的椭圆。 e裙部综合变形 图222活塞裙部的椭圆变形 销座热变形
1、活塞往复直线运动导向（说明裙部长度不能过短，否则活塞运动时摆头）；... 2、热变形：销座附近金属堆积，受热后热膨胀量大。... 机械变形和热变 形均使得裙部断面 变成长轴沿活塞销 方向的椭圆。 （ a ） 弯 曲 变 形 （ b ） 挤 压 变 形 （ c ） 销 座 热 变 形 （ d ） 裙 部 综 合 变 图2-22 活塞裙部的椭圆变形 形 c、裙部： 油环槽底面至活塞底端的外圆柱表面。其主要作用是： 2、承受侧压力（说明裙部应有一定的刚度和承压面积）。... 发动机工作时活塞裙部的变形： 1、机械变形：燃气压力作用在活塞顶上，导致销座弯曲变形，裙部挤压变形；... 结论：
冷态敲缸现象: 活塞装配时应留有间隙。 pe 冷态装配间隙若无或过小,则由于 活塞工作时的机械变形和热变形时裙部 直径增大,容易拉伤气缸壁(又称拉 缸),轻则造成漏气、窜机油,重则活 塞卡死。… 由于冷态装配间隙的存在, 活塞工作时侧压力方向的交替变化,活 塞越过上止点时,时而是活塞的次推力 面侧贴紧气缸壁(压缩行程时贴紧气缸 壁的一侧),时而是活塞的主推力面侧 贴紧气缸壁(作功行程时贴紧气缸壁的 (a)活塞销对中布置 侧),形成金属敲缸声音,加剧裙部 磨损。显然,发动机冷车时敲缸现象严 重
冷态敲缸现象： （a）活塞销对中布置 冷态装配间隙若无或过小，则由于 活塞工作时的机械变形和热变形时裙部 直径增大，容易拉伤气缸壁（又称拉 缸），轻则造成漏气、窜机油，重则活 塞卡死。... 活塞工作时侧压力方向的交替变化，活 塞越过上止点时，时而是活塞的次推力 面侧贴紧气缸壁（压缩行程时贴紧气缸 壁的一侧），时而是活塞的主推力面侧 贴紧气缸壁（作功行程时贴紧气缸壁的 一侧），形成金属敲缸声音，加剧裙部 磨损。显然，发动机冷车时敲缸现象严 重。 活塞装配时应留有间隙。... 由于冷态装配间隙的存在
减轻冷态敲缸现象的主要结构措施: (1)活塞销偏置: 偏向主推力面侧1~2mm 可使活塞越过上止点之前 就完成推力面侧的换向 避免峰值压力时刻过渡, 因而可以减轻敲缸现象, 但增加了裙部尖角处的磨 损,常见于汽油机。… (2)减少冷态装配间隙: 通过改进结构措施,制 反椭圆裙部断面,牵制裙部 工作时的热变形,从而在保 证活塞工作时不拉缸的前提 (b)活塞销负偏置 下减小活塞配缸间隙,减轻 图2-23 发动机冷车敲缸现象。 活塞销偏置时的工作情况
偏向主推力面侧1~2mm， 可使活塞越过上止点之前 就完成推力面侧的换向， 避免峰值压力时刻过渡， 因而可以减轻敲缸现象， 但增加了裙部尖角处的磨 损，常见于汽油机。... （b）活塞销负偏置 图2-23 活塞销偏置时的工作情况 减轻冷态敲缸现象的主要结构措施： (1)活塞销偏置： 通过改进结构措施，制成 反椭圆裙部断面，牵制裙部 工作时的热变形，从而在保 证活塞工作时不拉缸的前提 下减小活塞配缸间隙，减轻 发动机冷车敲缸现象。 (2)减少冷态装配间隙：
裙部的结构特点: (1)裙部横断面呈反椭圆形:… 活塞裙部加工成短轴沿 活塞销方向,但注意椭圆度 不可过大,否则活塞上下运 动时因棱缘负荷过大易拉伤 气缸壁; (2)沿高度方向呈上小下大的 (a) (b) 圆锥形:上热下冷; (3)裙部次推力面侧 开“T形槽糟或“∩形 槽: 次推力面侧开横向隔热 直槽(油环槽内,兼做泄 油槽)和纵向膨胀补偿斜 槽(避免拉伤气缸壁);(c) (d)
次推力面侧开横向隔热 直槽（油环槽内，兼做泄 油槽）和纵向膨胀补偿斜 槽（避免拉伤气缸壁）； （ a ） （ b ） （ c ） （ d ） （ e ） 裙部的结构特点 ： （ 1 ）裙部横断面呈反椭圆形 ：... 活塞裙部加工成短轴沿 活塞销方向，但注意椭圆度 不可过大，否则活塞上下运 动时因棱缘负荷过大易拉伤 气缸壁；... （ 2 ）沿高度方向呈上小下大的 圆锥形 ：上热下冷；... （ 3 ）裙部次推力面侧 开“T”形槽或“ ”形 槽：
(4)销座附近裙部凹陷0.5-1.0mm 减少此处金属堆积,以减少热变形;… (5)双金属活塞: 销座内侧镶铸热膨胀系数极低的恒范钢片,牵制此处热变形; (6)拖板式裙部: 活塞销座下方挖去大块金属,以减轻往复惯性质量,避免下 止点时活塞裙部下端与曲轴平衡重相碰,并且可使裙部富有弹 性,补偿热变形。 B-B (h) (f)图2-24活塞裙部的不同形状和结构
活塞销座下方挖去大块金属，以减轻往复惯性质量，避免下 止点时活塞裙部下端与曲轴平衡重相碰，并且可使裙部富有弹 性，补偿热变形。 （f） （g） （h） 图2-24 活塞裙部的不同形状和结构 （4）销座附近裙部凹陷0.5~1.0mm： 减少此处金属堆积，以减少热变形；... 销座内侧镶铸热膨胀系数极低的恒范钢片，牵制此处热变形；... （5）双金属活塞： （6） 拖板式裙部：