第二章曲柄连杆机构3节活塞PPT课件
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12
a 平顶
b 盆顶
c W型
d 凹顶
e 凸顶
f 深坑1
f 深坑2
13
活塞温度分布
14
15
隔热槽
16Biblioteka Baidu
耐磨镶座
17
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。...
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 活塞环槽护圈 18 （a）一道护圈（b）二道护圈
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；...
2、热膨胀系数低，配缸间隙小；... 3、耐磨（环槽）；...
仅适用于极少数大 功率 强化柴油机
4、质量居中。...
图2-19 活塞连杆1 组
活塞
2
活塞的工作
3
组成
4
5
（2）工艺： a、铸造：质量大，加工工序多；... b、锻造：居中；... c、液态模锻：质量小，加工少。...
（a）活塞销对中布置
23
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，制成
反椭圆裙部断面，牵制裙部
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 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。
蛇形油管冷却活塞，冷却油腔活塞。
采用螺旋形 铜管或钢管 铸入活塞本 体，使冷却 油流经蛇型 管，在润滑 油压力作用 下进行循环 冷却。为了 增强冷却效 果，也有铸 成后再用酸 蚀掉铜管。
活塞头内部设置冷却油腔，冷却油不充满整个油腔，一般 只充30-50%，由于活塞往复运动的惯性，冷却油在油腔中 震荡冲刷，冷却油与油腔面相对运动速度较大，容易形1成9 紊流，冷却效果较好。
2、热变形：销座附近金属堆积，受热后热膨胀量大。...
（
结论：
a
（
b
）
机械变形和热变
） 弯
挤 压
形均使得裙部断面
曲 变
变 形
变成长轴沿活塞销
形
（
方向的椭圆。
（
）
d
c
）
裙
销
部
座
综
热
合
变
变
图2-22 活塞裙部的椭圆变形
形
2形0
裙部
制造时
变形后
21
结构措施
22
冷态敲缸现象： 活塞装配时应留有间隙。... 冷态装配间隙若无或过小，则由于
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： 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、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；...
（c）凸顶...
10
11
大多数汽油机采用平顶活塞。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。采用凸顶活塞，多数是为了在不改动气缸盖结
构的情况下增大压缩比，有的半球形燃烧室发动机采用凸顶活塞， 则是为增强挤流。
在活塞顶部除有燃烧室凹坑外，有的活塞顶还加上有避让气门的气门凹坑。
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
活塞销座
图2—20 活塞结构
1—活塞顶部；... 2—活塞头部；... 3—活塞裙部。...
6
7
整体吕活塞
8
活塞头部特点
9
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
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；... ３）热负荷较高的汽油机活塞一般在第一道
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；...
（6）足够的刚度和强度：a、销座不会弯曲变形；...
3、材料与工艺：
b、活塞顶不会压碎。...
（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）...
活塞销 活塞
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。
（b）活塞销负偏置 图2-23
活塞销偏置时的工作情况
24
偏置销座
• 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。
• 作用：减轻活塞换向时对气缸壁的敲击。
第三节 活塞连杆组
活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、等组成...
一、活塞
1、作用： （1）构成燃烧室；... （2）传递动力。...
第1道气环 第2道气环
组合油环
2、要求：（1）活塞质量小：往复惯性力小；...
（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
（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。 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。
（a）平顶...
（b）凹顶... 图2-20 活塞顶形状
a 平顶
b 盆顶
c W型
d 凹顶
e 凸顶
f 深坑1
f 深坑2
13
活塞温度分布
14
15
隔热槽
16Biblioteka Baidu
耐磨镶座
17
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。...
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 活塞环槽护圈 18 （a）一道护圈（b）二道护圈
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；...
2、热膨胀系数低，配缸间隙小；... 3、耐磨（环槽）；...
仅适用于极少数大 功率 强化柴油机
4、质量居中。...
图2-19 活塞连杆1 组
活塞
2
活塞的工作
3
组成
4
5
（2）工艺： a、铸造：质量大，加工工序多；... b、锻造：居中；... c、液态模锻：质量小，加工少。...
（a）活塞销对中布置
23
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，制成
反椭圆裙部断面，牵制裙部
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 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。
蛇形油管冷却活塞，冷却油腔活塞。
采用螺旋形 铜管或钢管 铸入活塞本 体，使冷却 油流经蛇型 管，在润滑 油压力作用 下进行循环 冷却。为了 增强冷却效 果，也有铸 成后再用酸 蚀掉铜管。
活塞头内部设置冷却油腔，冷却油不充满整个油腔，一般 只充30-50%，由于活塞往复运动的惯性，冷却油在油腔中 震荡冲刷，冷却油与油腔面相对运动速度较大，容易形1成9 紊流，冷却效果较好。
2、热变形：销座附近金属堆积，受热后热膨胀量大。...
（
结论：
a
（
b
）
机械变形和热变
） 弯
挤 压
形均使得裙部断面
曲 变
变 形
变成长轴沿活塞销
形
（
方向的椭圆。
（
）
d
c
）
裙
销
部
座
综
热
合
变
变
图2-22 活塞裙部的椭圆变形
形
2形0
裙部
制造时
变形后
21
结构措施
22
冷态敲缸现象： 活塞装配时应留有间隙。... 冷态装配间隙若无或过小，则由于
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： 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、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；...
（c）凸顶...
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大多数汽油机采用平顶活塞。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。采用凸顶活塞，多数是为了在不改动气缸盖结
构的情况下增大压缩比，有的半球形燃烧室发动机采用凸顶活塞， 则是为增强挤流。
在活塞顶部除有燃烧室凹坑外，有的活塞顶还加上有避让气门的气门凹坑。
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
活塞销座
图2—20 活塞结构
1—活塞顶部；... 2—活塞头部；... 3—活塞裙部。...
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整体吕活塞
8
活塞头部特点
9
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
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；... ３）热负荷较高的汽油机活塞一般在第一道
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；...
（6）足够的刚度和强度：a、销座不会弯曲变形；...
3、材料与工艺：
b、活塞顶不会压碎。...
（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）...
活塞销 活塞
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。
（b）活塞销负偏置 图2-23
活塞销偏置时的工作情况
24
偏置销座
• 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。
• 作用：减轻活塞换向时对气缸壁的敲击。
第三节 活塞连杆组
活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、等组成...
一、活塞
1、作用： （1）构成燃烧室；... （2）传递动力。...
第1道气环 第2道气环
组合油环
2、要求：（1）活塞质量小：往复惯性力小；...
（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
（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。 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。
（a）平顶...
（b）凹顶... 图2-20 活塞顶形状