课题二 活塞连杆组

1、课题二 活塞连杆组常州交通技师学院 施锌涛常州交通技师学院 施锌涛一、活塞一、活塞1.1.功用：功用： (1)(1)与气缸盖、气缸壁等共同组成燃烧室；与气缸盖、气缸壁等共同组成燃烧室； (2)(2)承力传力：承受气体压力，并将此力传给连杆，以推动曲轴旋转。承力传力：承受气体压力，并将此力传给连杆，以推动曲轴旋转。2.2.工作环境：工作环境：三高：高温、高压、高速；三高：高温、高压、高速； 两难：冷却困难、润滑困难；两难：冷却困难、润滑困难； 一腐蚀：一腐蚀：受到酸性物质的腐蚀。受到酸性物质的腐蚀。 3.3.材料：材料：(1)(1)铝合金：质量小铝合金：质量小 （约为铸铁活塞的（约为铸铁活塞的5

2、0%50%70%70%）；导热性好（约为铸）；导热性好（约为铸铁的三倍）；热膨胀系数大。铁的三倍）；热膨胀系数大。(2)(2)灰铸铁灰铸铁活塞应具备活塞应具备的特点的特点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常州交通技师学院 施锌涛4.构造：活塞可分为顶部、头部、裙部销座常州交通技师学院 施锌涛(1)顶部：是燃烧室的组成部分，用来承受气体压力。形状形状示意图示意图平顶平顶凸顶凸顶凹顶凹顶结构简单、制造容结构简单、制造容易、受热面积

3、小、易、受热面积小、应力分布较均匀，应力分布较均匀，多用在汽油机上多用在汽油机上。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、位置凹坑的形状、位置必须有利于可燃混必须有利于可燃混合气的燃烧；提高合气的燃烧；提高压缩比，防止碰气压缩比，防止碰气门。（高压缩比发门。（高压缩比发动机为了防止碰撞动机为了防止碰撞气门，也可用凹坑气门，也可用凹坑的深度来调整压缩的深度来调整压缩比比) ) 常州交通技师学院 施锌涛（2 2）活塞头部）活塞头部 位置：第一道活塞槽与活塞销孔之间的部分。位置：第一道活塞槽与活塞销孔之间的部分。气环

4、槽气环槽油环槽油环槽工作条件工作条件最恶劣，最恶劣，应离顶部应离顶部远些。远些。(1)(1)、安装活塞环、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：活塞销孔活塞销孔常州交通技师学院 施锌涛（3 3）活塞裙部）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。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，作用：对活塞在气缸内的往复运动

5、起导向作用，并承受侧压力，防止破坏油膜。防止破坏油膜。常州交通技师学院 施锌涛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。 常州交通技师学院 施锌涛b、变形规律（1）活塞的热膨胀量大于气缸的膨胀量，使配缸间隙变小。因活塞温度高于气缸壁，且铝合金的膨胀系数大于铸铁；（2）活塞自上而下膨胀量由大而小。因温度上高下低，壁厚上厚下薄；（3）裙部周向近似椭圆形变化，长轴沿销座孔轴线方向。因销座处金属量多而膨胀量大，以及侧压力作用的结果。 常州交通技师学院 施锌涛c.结构措施（1） 活塞纵断面制成上小下大的截锥形。常州交通技师学院 施锌涛（2） 活塞裙部制成椭圆形，长轴垂直于销座孔轴

6、线方向，即侧压力方向。销座处凹陷0.5mm1.0mm。常州交通技师学院 施锌涛（3） 裙部开隔热膨胀槽，其中横槽叫隔热槽，竖槽叫膨胀槽。(柴油机一般不开)常州交通技师学院 施锌涛（4）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。 常州交通技师学院 施锌涛3、原理：因销座偏置，在接近上止点时，作用在活塞销座轴线以右的气体压力大于左边，使活塞倾斜，裙部下端提前换向。而活塞在越过上止点，侧压力反向时，活塞才以左下端接触处为支点，顶部向左转（不是平移），完成换向。可见偏置销座使活塞换向分成了两步，第一步是在气体压力较小时进行，

7、且裙部弹性好，有缓冲作用；第二步虽气体压力大，但它是个渐变过程。为此，两步过渡使换向冲击力大为减弱。 常州交通技师学院 施锌涛二、活塞环是具有弹性的开口环，分为气环和油环。工作条件：高温、高压、高速、极难润滑。平均寿命：6万公里材料：优质灰铸铁、球墨铸铁、或合金铸铁，组合式油环还采用弹簧钢片制造。第一道环多镀铬或喷钼处理，其余镀锡或磷化1.1.气环气环（1 1）作用：）作用：密封：防止气缸内的气体窜入油底壳；密封：防止气缸内的气体窜入油底壳；传热：将活塞头部的热量传给气缸壁；传热：将活塞头部的热量传给气缸壁；辅助刮油、布油。辅助刮油、布油。 常州交通技师学院 施锌涛活塞环的间隙（1） 端隙1：

8、又称开口间隙，是活塞环装入气缸后开口处的间隙。一般为0.25mm0.50mm；（2） 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；（3）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；（2）结构与密封原理：常州交通技师学院 施锌涛气环的密封原理（1）第一密封面的建立：环在自由状态下，环外径缸径，装缸后在其弹力P0作用下与缸壁压紧，形成第一密封面。第一密封面（2）第二密封面的建立：活塞环在运动时产生惯性力Pj，与缸壁间产生摩擦力F，以及侧隙有气体压力P1，

9、在这三个力的共同作用下，使环靠在环槽的上侧或下侧，形成第二密封面。P0PjFP1（3）气环的第二次密封：窜入背隙和侧隙的气体，使环对缸壁和环槽进一步压紧，加强了第一、二密封面的密封。常州交通技师学院 施锌涛（3）活塞环的泵油作用常州交通技师学院 施锌涛（4）气环的切口形状：直角切口、阶梯形切口、斜切口、防转销钉槽切口常州交通技师学院 施锌涛（4）气环的断面形状 气环的断面形状气环的断面形状a)a)矩形环；矩形环；b)b)锥形环；锥形环；c)c)内切口扭曲环；内切口扭曲环；d)d)外切口扭曲环；外切口扭曲环；e)e)梯形环；梯形环；f)f)桶形环桶形环 常州交通技师学院 施锌涛形状形状特点特点示

10、意图示意图矩形环矩形环 结构简单、制造方便、易于生产、应用结构简单、制造方便、易于生产、应用面广面广扭曲环扭曲环断面不对称，受力不平衡，使活塞环扭断面不对称，受力不平衡，使活塞环扭曲曲锥形环锥形环减少了环与气缸壁的接触面，提高了表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。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气环断面形状常州交通技师学院 施锌涛2.油环（一般为一道，柴油机一般两道）（1）作用：刮油，即将气缸壁上多余的润滑油刮下来，并在气缸壁上均匀地布油,这样既可以防止机油窜入燃烧室,又

11、可以减少活塞、活塞环与气缸的摩擦力和磨损；此外，油环也兼起密封作用常州交通技师学院 施锌涛（2）结构普通油环其外圆上切有环形槽，槽底开有回油用的小孔或窄槽。组合式：由上下刮油片和产生径向、轴向弹力的衬簧组成。钢片轴向衬簧径向衬簧钢片常州交通技师学院 施锌涛 三、活塞销1.作用：连接活塞和连杆，并传递活塞的力给连杆。2.结构：用低碳钢或低碳合金钢制成的厚壁管状体。常州交通技师学院 施锌涛3.连接方式（1）全浮式：在发动机正常工作温度下，活塞销在连杆小头孔和活塞销座孔中都能转动。（2）半浮式：活塞销相对于连杆小头孔或相对于销座孔能转动常州交通技师学院 施锌涛四、连杆四、连杆1 1功用：将活塞的力传

12、给曲轴，变活塞的往复运动为曲轴的旋转运功用：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。动。1-1-小头；小头；2-2-杆身；杆身；3-3-大头；大头；4 4、9-9-装装配记号（朝前）；配记号（朝前）；5-5-螺母；螺母；6-6-连杆连杆盖；盖；7-7-连杆螺栓；连杆螺栓；8-8-轴瓦；轴瓦；10-10-连杆连杆体；体；11-11-衬套；衬套；12-12-集油孔集油孔 2 2 组成组成1)1)、小头：用来安装活塞销，以连、小头：用来安装活塞销，以连接活塞。（全浮式有油沟）接活塞。（全浮式有油沟）2)2)、杆身：常做成、杆身：常做成“工工”字形断面。字形断面。3)3)、大头：与曲轴的

13、连杆轴颈相连。、大头：与曲轴的连杆轴颈相连。大头一般做成分开式，即连杆体大头一般做成分开式，即连杆体大头和连杆盖。大头和连杆盖。 连杆一般都采用中碳钢或合金钢锻连杆一般都采用中碳钢或合金钢锻造而成，少数球墨铸铁造而成，少数球墨铸铁 常州交通技师学院 施锌涛平切口：平切口： （垂直于连杆中心轴线），优于斜切口，广泛用于现代发动机斜分式：斜分式：相对于连杆中心线倾斜3060），用于柴油机。必须采用可靠地定位措施，常用定位方法：止口定位、套筒定位和锯齿定位等，其中以锯齿定位应用最广连杆大头的切口形式常州交通技师学院 施锌涛4 连杆轴承（俗称小瓦）1.作用：保护连杆轴颈及连杆大头孔。2. 组成：由钢背和减磨层组成。钢背由1mm3mm的低碳钢制成。减磨层为0.3mm0.7mm的减磨合金，层质较软能保护轴颈。连杆轴瓦上制有定位凸键，供安装时嵌入连杆大头和连杆盖的定位槽中，以防轴瓦前后移动或转动，有的轴瓦上还制有油孔，安装时应与连杆上相应的油孔对齐。 常州交