《汽车构造》课程课件-任务五 活塞连杆组

任务五曲柄连杆机构活塞连杆组

作用及组成：曲柄连杆机构是发动机的主要运动机构。其功用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，同时将作用于活塞上的力转变为曲轴对外输出的转矩，以驱动汽车车轮转动。曲柄连杆机构由活塞连杆组和曲轴飞轮组的零件组成。（1）活塞连杆组件

活塞连杆组件主要由活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆轴瓦组成。

活塞：1．活塞的功用及工作条件

活塞的主要功用是承受燃烧气体压力，并将此力通过活塞销传给连杆以推动曲轴旋转。此外活塞顶部与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室。

活塞要求具有足够的刚度和强度，传力可靠、导热性能好耐高温、高压，耐磨损，质量小，尽可能减小往复惯性力。2．活塞材料

现代汽车发动机不论是汽油机还是柴油机广泛采用高强度铝合金活塞，只在极少数低速柴油发动机上采用铸铁或耐热钢活塞。

3．活塞构造

活塞可视为由顶部、头部、槽部和裙部等4部分构成。

（1）活塞顶部汽油机活塞顶部的形状与燃烧室形状和压缩比大小有关。其顶部可分为平顶、凸顶和凹顶三种。大多数汽油机采用平顶活塞，其优点是受热面积小，加工简单。采用凸顶活塞，起导向作用，有利于改善换气作用。采用凹顶活塞，可以通过改变活塞顶上凹坑的尺寸来调节发动机的压缩比。

（2）活塞头部活塞顶部至活塞第一道气环之间的部分，用来承受气体压力和传递热量。在活塞槽部用来安装气环和油环，起到密封和传热的作用，汽油机一般有三个环槽，其中为两个气环槽和一个油环槽，在油环槽底部还加工有回油孔或横向切槽，油环从气缸壁上刮下来的多余机油，经回油孔或横向切槽流回油底壳。而柴油机由于压缩比比较高，安装了四个环槽，其中有三个为气环槽，一个为油环槽。活塞环槽的磨损是影响活塞使用寿命的重要因素。在强化程度较高的发动机中，第一道环槽温度较高，磨损严重。为了增强环槽的耐磨性，通常在第一环槽或第一、二环槽处镶嵌耐热护圈。（3）活塞裙部活塞裙部是指从油环槽以下的活塞部分。活塞裙部的形状应该保证活塞在气缸内得到良好的导向的作用，其次，活塞裙部使气缸与活塞之间在任何工况下都应保持均匀的、适宜的间隙。间隙过大，活塞敲缸；间隙过小，活塞可能被气缸卡住。此外，裙部应有足够的实际承压面积，以承受侧向力。发动机工作时，活塞在气体力和侧向力的作用下发生机械变形，而活塞受热膨胀时还发生热变形。这两种变形的结果都是使活塞裙部在活塞销孔轴线方向及活塞顶部的尺寸增大。因此，为了使活塞在正常工作温度时保持较均匀的间隙，避免出现在气缸内卡死或加大磨损的现象。活塞环：活塞环是具有弹性开口的环，活塞环可分气环和油环两种。（1）气环气环的主要功用是密封和传热。保证活塞与气缸壁间的密封，防止气缸内的可燃混合气和高温燃气漏入曲轴箱，并将活塞顶部接受的热传给气缸壁，避免活塞过热。气环的种类：

气环的按断面的形状可分为矩形环、扭曲环、锥面环、梯形环、和桶面环等

（2）油环油环的主要功用是刮除飞溅到气缸壁上的多余的机油，并在气缸壁上涂布一层均匀的油膜。既可以防止机油窜入汽缸燃烧，又可以减少活塞、活塞环与气缸壁的摩擦阻力，同时还可以起到封气的辅助作用。油环种类：油环分普通油环和组合油环（钢片组合油环、螺旋撑簧油环）两种。普通油环：这种油环应用最广泛，在环的外表面中间有环形槽，槽中钻有长方形或圆形小孔，刮下的机油经小孔流回油底壳，以便减少环与气缸壁的接触面积，提高接触压力。

组合油环：

1）钢片组合油环，这种油环由衬环、刮片环组成。它具有对缸壁接触压力高而均匀、刮油能力强、密封良好、使用寿命长等优点;但其加工费时，成本高2）螺旋撑簧油环，这种油环是在普通油环内径环面内安装一个螺旋弹簧，以增加对缸壁的接触压力，当油环磨损后弹簧能够自动补偿，使油环仍能保持良好的刮油性能。这种油环制造和安装较方便。活塞销：

（1）活塞销功用和工作条件活塞销用来连接活塞和连杆，并将活塞承受的力传给连杆或相反。活塞销在高温条件下承受很大的周期性冲击负荷，且由于活塞销在销孔内摆动角度不大，难以形成润滑油膜，因此润滑条件较差。为此活塞销必须有足够的刚度、强度和耐磨性，质量尽可能小，销与销孔应该有适当的配合间隙和良好的表面质量。

（2）活塞销内孔形状分类活塞销内孔形状分为三类，分别为：圆柱形、两段截锥形、组合形。（3）活塞销的连接方式活塞销与活塞销座孔及连杆小头衬套孔的连接方式有两种，分别全浮式和半浮式。连杆组：连杆组包括连杆体、连杆盖、连杆螺栓和连杆轴承等零件。习惯上常常把连杆体、连杆盖和连杆螺栓合起来称作连杆，有时也称连杆体为连杆。连杆由小头、杆身和大头等部分构成

（5）连杆轴瓦连杆大头内的瓦片式滑动轴