第2章-曲柄连杆机构3节-活塞.

1、第三节第三节 活塞连杆组活塞连杆组作用作用：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。组成组成：活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连杆等机件组成。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连杆螺栓栓连杆轴连杆轴瓦瓦连杆连杆盖盖1、作用、作用： （1）构成燃烧室构成燃烧室；2、要求、要求： （1）活塞质量小活塞质量小：往复惯性力小；往复惯性力小；一、活塞一、活塞（2）传递动力传递动力；（2）热膨胀系数小热膨胀系数小，减轻敲缸现象；，减轻敲缸现象；（6）足够的刚度和强度足够的刚度和强度：（3）导热性好导热性好 （4）耐磨耐磨：

2、环槽不易磨损：环槽不易磨损（5）耐高温耐高温：高温时机械强度不会下降太多；：高温时机械强度不会下降太多；a、销座不会弯曲变形；销座不会弯曲变形； b、活塞顶不会压碎、活塞顶不会压碎活塞应具备活塞应具备的特点的特点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 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 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3、结构特点、结构特点：（1）基本结构：）基本结构： 由由顶部顶部、头部头部、裙部裙部组成组成 a、顶部、顶部：）平顶：）平顶：（a）平顶）平顶（b）凹顶）凹顶（c）凸顶）凸顶图图2-20 活塞顶

3、形状活塞顶形状：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。吸热面积小，制造工艺简单（四冲程汽油机）吸热面积小，制造工艺简单（四冲程汽油机）凸顶：）凸顶：刚性好、强度高，但吸热面积大，难加工刚性好、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）（二冲程汽油机，凸顶有利于扫气）.）凹顶）凹顶： 一般适用于车用直喷式柴油机一般适用于车用直喷式柴油机（2）活塞头部）活塞头部位置位置：油环槽以上部分油环槽以上部分气环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、承受燃气压力，并传给连杆承受燃气压力，并传给连杆;2

4、、与活塞环一起实现气缸的密封与活塞环一起实现气缸的密封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：活塞活塞销孔）热负荷较高的汽油机活塞一般在第一道）热负荷较高的汽油机活塞一般在第一道环槽内镶铸环槽内镶铸耐热材料耐热材料的护圈的护圈图图2-21 活塞环槽护圈活塞环槽护圈（a）一道护圈（）一道护圈（b）二道护圈）二道护圈）四冲程汽油机一般）四冲程汽油机一般2-3道活塞环槽，上道活塞环槽，上面面1道到道到2道安装气环，下面一道是油环道安装气环，下面一道是油环其主要其主要结构特点结构特点是：是：）活塞内腔呈流线型（光滑过度），由到活塞顶的最小厚度）活塞内

5、腔呈流线型（光滑过度），由到活塞顶的最小厚度 逐渐扩大，逐渐扩大，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卡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卡死死）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）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；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；.1、活塞往复直线运动导向活塞往复直线运动导向 2、热变形：热变形： （c）销座热变形）销座热变形机械变形机械变形和和热变热变形形均使得裙部断面均使

6、得裙部断面变成变成长轴沿活塞销长轴沿活塞销方向的椭圆方向的椭圆。（a）弯曲变形）弯曲变形（b）挤压变形）挤压变形（c）销座热变形）销座热变形（d）裙部综合变形）裙部综合变形图图2-22 活塞裙部的椭圆变形活塞裙部的椭圆变形c、裙部、裙部： 油环槽底面至活塞底端的外圆柱表面。油环槽底面至活塞底端的外圆柱表面。其主要作用是：其主要作用是：2、承受侧压力承受侧压力 发动机工作时活塞裙部的变形：发动机工作时活塞裙部的变形：1、机械变形：机械变形： （a）弯曲变形弯曲变形； （b）挤压变形挤压变形结论结论：（b）（a）（c）（d）（e）裙部的结构特点裙部的结构特点：（1）裙部横断面呈反椭圆形裙部横断面呈

7、反椭圆形：. 活塞裙部加工成短轴沿活塞裙部加工成短轴沿活塞销方向活塞销方向（2）沿高度方向呈上小下大的沿高度方向呈上小下大的圆锥形圆锥形：上热下冷；上热下冷；（3）裙部次推力面侧裙部次推力面侧开开“T”形槽或形槽或“”形形槽槽（阻断从活塞顶传到（阻断从活塞顶传到活塞裙的热量，使裙部活塞裙的热量，使裙部的热膨胀量减少）的热膨胀量减少） 活塞销座下方挖去大块金属，以减轻往复惯性力，避免下止活塞销座下方挖去大块金属，以减轻往复惯性力，避免下止点时活塞裙部下端与曲轴平衡重相碰点时活塞裙部下端与曲轴平衡重相碰（4）销座附近裙部凹陷销座附近裙部凹陷0.51.0mm：（5）拖板式裙部拖板式裙部：拖板式裙部拖

8、板式裙部全裙式裙部全裙式裙部冷态敲缸现象冷态敲缸现象：（a）活塞销对中布置）活塞销对中布置 冷态装配间隙若无或过小，则由于冷态装配间隙若无或过小，则由于活塞工作时的活塞工作时的机械变形机械变形和和热变形热变形时裙部时裙部直径增大，容易拉伤气缸壁（又称直径增大，容易拉伤气缸壁（又称拉拉缸缸），轻则造成漏气、窜机油，重则活），轻则造成漏气、窜机油，重则活塞卡死。塞卡死。. 活塞工作时侧压力方向的交替变化，活活塞工作时侧压力方向的交替变化，活塞越过上止点时，时而是活塞的塞越过上止点时，时而是活塞的次推力次推力面侧面侧贴紧气缸壁（贴紧气缸壁（压缩行程时贴紧气缸压缩行程时贴紧气缸壁的一侧壁的一侧），时而

9、是活塞的），时而是活塞的主推力面侧主推力面侧贴紧气缸壁（贴紧气缸壁（作功行程时贴紧气缸壁的作功行程时贴紧气缸壁的一侧一侧），形成金属敲缸声音，加剧裙部），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磨损。显然，发动机冷车时敲缸现象严重。重。 活塞装配时应留有间隙。活塞装配时应留有间隙。. 由于冷态装配间隙的存在，由于冷态装配间隙的存在，. 偏向偏向主推力面侧主推力面侧12mm，可使活塞越过上止点之前可使活塞越过上止点之前就完成推力面侧的换向，就完成推力面侧的换向，避免峰值压力时刻过渡，避免峰值压力时刻过渡，因而可以减轻敲缸现象，因而可以减轻敲缸现象，但增加了裙部尖角处的磨但增加了裙部尖角处的磨损，常见于汽油机。损，常见于汽油机。.（b）活塞销负偏置）活塞销负偏置图图2-23活塞销偏置时的工作情况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减轻冷态敲缸现象的主要结构措施：(1)活塞销偏置活塞销偏置： 通过改进结构措施，