曲柄连杆机构第三节孙潇鹏81课件

主讲人：孙潇鹏曲柄连杆机构第三节活塞连杆组活塞连杆组活塞连杆组活塞连杆组活塞连杆组气环油环活塞销活塞连杆连杆螺栓连杆轴瓦连杆盖活塞（一）功用1.承受气体压力，并通过活塞销和连杆驱使曲轴旋转；2.顶部与缸壁、缸盖共同组成燃烧室。（二）工作环境1、高温：燃气温度2500K，散热条件差，活塞顶部工作温度高达600~700K，且分布不均匀；机械强度显著下降，热膨胀增大，破坏配合。2、高压：承受燃气冲击压力（3~5MPa（汽）、6~9MPa（柴）），侧压力加大，磨损加剧，活塞易变形，破坏配合联结。3、高速：线速度达到8~12m/s，惯性力大，产生附加载荷。4、润滑困难。活塞（三）性能要求01足够的强度和刚度（特别是活塞环槽区域要求有较大的强度，以免活塞环被击碎。），传力可靠。02较小的质量，以保持较小的惯性力。03耐热的活塞顶及弹性的活塞裙。（耐热耐压耐磨耐腐）04良好的导热性和合理的热膨胀性，以便有合理的安装间隙。05活塞与气缸壁间有较小的摩擦系数。活塞（四）材料铝合金铝硅合金灰铸铁合金铸铁耐热钢质量轻（铸铁50%~70%）；导热好（铸铁3倍）；热膨胀系数大；温度升高，强硬度下降快。硅11~14%,铜、镍、镁各1%,铁、钛、锌<1%,其余为铝。硅含量越高，热膨胀系数越小，磨损越小；但制造工艺性越差。柴油机。活塞（五）结构平顶凸顶凹顶顶部头部裙部1、活塞顶部活塞顶部活塞头部活塞裙部1.功用是燃烧室的组成部分，主要作用承受气体压力。2.形状与燃烧室形状有关。2、汽油机活塞顶部形状：平顶(EQ6100)结构简单、制造容易、受热面积小、应力分布较均匀，多用在汽油机上。凸顶(AUDI100)提高压缩比，凸起呈球状、顶部强度高，起导向作用，有利于改善换气过程。凹顶(FIAT125P)凹坑的形状、位置必须有利于可燃混合气的燃烧；防止碰气门。2、汽油机活塞顶部形状：2、活塞头部(1)位置：第一道活塞槽与活塞销孔之间的部分。工作条件最恶劣，应离顶部远些。气环槽油环槽活塞顶部活塞头部活塞销孔活塞裙部2、活塞头部（2）作用承压：承受气体压力，传递给连杆。密封：与活塞环一起密封气缸，防止混合气漏到曲轴箱内。散热：吸收顶部的热量通过活塞环传给气缸壁。（3）结构厚顶：便于散热。环槽数：3~4(汽）；4~5(柴)最下一至二道为油环，槽底有若干小孔，用于回油。隔热槽(少数、第一道环槽上部较窄)：分散第一道环的热量。3、活塞裙部活塞顶部活塞头部活塞销孔活塞裙部(1)位置从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，包括销座孔。(2)作用导向承受侧压力传力3、活塞裙部活塞裙部受力3、活塞裙部裙部工作变形分析a)弯曲变形b)销座热膨胀变形c)挤压变形d)裙部综合变形3、活塞裙部活塞裙部的椭圆变形演示a)销座热膨胀b)挤压变形c)弯曲变形d)裙部变形3、活塞裙部①径向燃气压力，弯曲变形燃气压力，弯曲变形燃气压力，弯曲变形活塞沿销轴方向直径增大长轴在活塞销轴方向上的椭圆②轴向温度和质量分布不均热膨胀上大下小3、活塞裙部采取措施①活塞轴向纵断面制成上小下大的截锥形。②活塞径向横断面制成椭圆形，长轴垂直于销座孔轴线方向，即侧压力方向。③销座孔外表面处凹陷0.5~1.0mm。3、活塞裙部采取措施制造时变形后3、活塞裙部④裙部开绝热—膨胀槽（“T”形或“

Π”形槽）。绝热槽（横槽）：减少头部热量向裙部扩散。膨胀槽（竖槽）：使裙部具有一定的弹性。(朝右)3、活塞裙部⑤采用双金属活塞

(在活塞裙部或销座内嵌铸入钢片，以减少裙部的膨胀量)A恒范钢片式：活塞销座通过恒范钢片与裙部相连，而恒范钢片(含镍33~36%)的膨胀系数仅为铝合金的十分之一。这样，使裙部膨胀量大为减少。3、活塞裙部⑤采用双金属活塞

(在活塞裙部或销座内嵌铸入钢片，以减少裙部的膨胀量)B自动调节式(复式钢片式):膨胀系数小的低碳钢片贴在销座铝层的内侧，依靠钢片的牵制作用，及钢片与铝壳之间的双金属效应来减小裙部侧压力方向的膨胀量。3、活塞裙部⑤采用双金属活塞

(在活塞裙部或销座内嵌铸入钢片，以减少裙部的膨胀量)C筒形钢片式:浇铸时，将钢筒夹在铝合金中，冷凝时钢筒内外侧的铝合金分别产生“收缩缝隙”和拉应力。工作时因要先消除“收缩缝隙”和拉应力而膨胀量减小。3、活塞裙部⑥裙部表面的保护常见：铅、锡、石墨、磷化等保护方式A铸铝活塞汽油机：镀锡(油膜破坏时，起润滑作用；又可加速磨合作用。)柴油机：磷化B锻铝活塞(柴油机)：涂石墨(易脆断可加速磨合，自润滑。)C表面粗糙化有规律的粗糙化，可加速磨合，沟谷可存机油润滑。3、活塞裙部⑦抛物线形裙部：受侧压力一方易形成双向“油楔”。(润滑好，承载能力高；形状复杂，难加工。)⑧柴油机油冷活塞：拖板式活塞振荡(BJ422Q)喷油(CA6110C)⑨销座有筋片与内壁相连：提高刚度。⑩拖板式活塞(BJ492Q)：重量轻，惯性小；增加裙部弹性；为曲轴加平衡块准备了空间。其它措施：活塞销的偏置使活塞从压缩行程到作功行程柔和的从气缸的一边过渡到另一边，减少敲缸的声音。其它措施：活塞销的偏置(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1mm～2mm。(2)作用减轻活塞换向时对气缸壁的敲击。其它措施：活塞销的偏置其它措施：活塞销的偏置原理因销座偏置，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