04第三章活塞环的设计
发动机活塞的设计
发动机活塞的设计发动机活塞设计是发动机工程师在设计内燃发动机时面临的关键问题之一、活塞是内燃发动机的核心部件之一，它直接与燃烧室内的高温高压气体接触，承受着巨大的冲击和摩擦力，因此，活塞的设计必须经过精确的计算和测试，以确保其能够承受这些挑战并提供可靠的性能。
活塞的设计必须考虑以下几个关键因素：1.材料选择：活塞通常由铸铝合金制成，因为铝合金具有优异的热传导性能和轻质性。
此外，铝合金还具有良好的强度和可加工性，能够满足发动机的需求。
2.结构设计：活塞通常具有圆柱形状，底部有一个凹槽接收活塞销，以连接连杆。
活塞头部有一个凹槽用于安装活塞环。
活塞还有一个活塞腔用于容纳压缩和燃烧气体。
3.冷却系统：发动机活塞在工作过程中会受到高温气体的冲击，需要通过冷却系统散热。
活塞通常具有冷却油道，通过引导冷却液冷却活塞头部和活塞腔。
4.润滑系统：发动机活塞与缸套之间的摩擦会产生热量，需要通过润滑油膜来减少摩擦和磨损。
因此，活塞表面通常涂有润滑油膜，并具有适当的活塞弓度来确保润滑油的均匀分布。
5.重量优化：活塞的质量直接影响发动机的响应速度和燃油效率。
因此，在设计活塞时，需要进行重量优化，以尽可能减轻活塞的重量。
6.热膨胀：活塞在高温下会发生热膨胀，这可能导致活塞与缸套之间的间隙变大，影响密封性能。
因此，在活塞设计中需要考虑到热膨胀系数，并使用适当的材料和技术来解决这个问题。
7.声学性能：活塞在工作过程中会产生振动和噪音，需要通过减振和隔音措施来降低噪音和振动水平，提高发动机的驾驶舒适性。
总的来说，发动机活塞设计是一个复杂而关键的工程问题，要求工程师具备广泛的专业知识和经验。
只有通过精心的设计和测试，才能确保活塞能够承受发动机工作的挑战并提供可靠的性能。
活塞环教学设计方案
活塞环教学设计方案引言：活塞环是内燃机中的重要部件之一，作为密封装置，它的主要功能是保证气缸与活塞之间的气密性，有效防止内燃机在工作过程中的压缩气体泄漏。
本文旨在设计一套既能解释活塞环工作原理，又能引导学生进行实际操作的教学方案，帮助学生深入了解活塞环的结构和工作机理。
一、教学目标：1. 了解活塞环的基本概念、结构和分类。
2. 能够说明活塞环在内燃机工作过程中的作用和重要性。
3. 掌握活塞环的安装和检修方法。
4. 能够分析和解决活塞环故障及维修方法。
二、教学内容：1. 活塞环的基本概念和分类。
1.1 活塞环的定义和作用。
1.2 活塞环的分类和特点。
2. 活塞环的结构和工作原理。
2.1 活塞环的结构分析。
2.1.1 一致活塞环的结构。
2.1.2 其他类型活塞环的结构。
2.2 活塞环的工作原理。
2.2.1 活塞环在工作过程中的压力和温度变化。
3. 活塞环的安装和检修方法。
3.1 活塞环的安装要点。
3.1.1 安装前的准备工作。
3.1.2 活塞环的正确安装方法。
3.2 活塞环的检修方法。
3.2.1 活塞环故障的症状和原因分析。
3.2.2 活塞环的更换和维修方法。
三、教学方法：1. 讲授法：通过教师的讲解，向学生传授活塞环的相关知识，包括基本概念、结构和分类等。
2. 实验法：设计实际操作实验，让学生亲手操作活塞环的安装和检修，加深对活塞环工作原理的理解。
3. 讨论法：组织学生进行小组讨论，让学生通过交流和分享彼此的观点，加深对活塞环的理解和应用。
四、教学过程：1. 导入：通过提问或举例等方式引发学生对活塞环的兴趣，激发学习的动力。
2. 讲解活塞环的基本概念和分类。
3. 分组讨论活塞环的结构和工作原理，并展示讨论结果。
4. 进行活塞环安装实验，学生亲自操作活塞环的安装过程。
5. 进行活塞环检修实验，学生分组进行活塞环的更换和维修操作，并进行总结报告。
6. 对学生进行活塞环故障的案例分析，引导学生解决活塞环故障的方法。
活塞环设计制造
活塞环课题探讨背景及部分简介现代汽发动机具有更高的功率和更低的燃油耗，并进一步减少汽车交通对环境的负担，要求机功率越来越高，而放法规不断加严，并要求在降低维修成本的同时，延长发动机的使用寿命，这一切都对现代发动机的活塞环，特别是第一道压缩环，提出了越来越高的要求。
为此我们组对活塞环做了相应的资料收集研究，期待对此有所帮助。
汽油机和柴油机制造商都要花费更多的研发费用，零部件供应商在汽油机和柴油机活塞环具有重要功能特性的基础材料、耐磨性和结构等方面进行了深入的研究，为实现这些目标要求作出了重要的贡献。
活塞环的重要任务主要在于：·密封；·在确保耐烧蚀强度的同时具有良好的热传导性；·控制机油耗；·通过应用适合批量生产成本的材料、涂层、结构和生产工艺，限制磨损率，延长发动机的使用寿命。
确保功能的设计特点1.基本材料当今活塞环应用各种品质的铸铁材料和钢。
首先考察铸铁材料，按照用材料强度、延伸率、疲劳强度和耐磨性等指标表征的承载能力，可选用的铸造品质的全部范围见表1。
对于第一道压缩环应特别优先选用一种具有高抗弯强度和弹性模数的球墨铸铁，其基体为马氏体，以获得高的硬度，可使侧面具有较好的耐磨性。
第二道活塞环能应用无镀层环，开发了一种在调质热处理状态下呈现细化片状组织铸造品质的材料，通过生成铬、钒、锰和钨元素的特殊碳化物，以及马氏体基体组织，以获得良好的耐磨性。
而GOE 44可锻铸铁是一种在细化珠光体基体组织中有针对性地生成残余碳化物成分的材料，能将高抗切向力强度与良好的耐磨性结合起来。
由于对材料强度和疲劳强度以及良好耐磨性的要求越来越高，现在趋向于进一步优化球状石墨的生成，以便在静态（装配状态）和动态负荷下获得特别高的抗弯强度，同时用贝氏体基体组织来获得活塞环侧面和工作表面较低的磨损率。
由于汽油机和柴油机活塞结构高度降低，压缩环的轴向高度相应减小，特别是面对20MPa气缸爆发压力，对机械结构的要求越来越高，这一切都要求提高活塞环侧面的强度和耐磨性。
04第三章活塞环的设计
第三章活塞环的设计内燃机的性能与活塞环的设计息息相关。
目前世界上活塞环设计已进入标准化系列化时代。
3.1 活塞环的设计原则根据活塞环的作用和工作条件，活塞环的设计应满足如下要求：1 有适当的弹力，以利初始密封；2 有较高的机械强度和热稳定性好；3 易磨合且有足够的耐磨性和抗结胶能力；4 加工工艺简单，成本低廉。
活塞环设计采用弹性弯曲理论，综合考虑环装入活塞的张开应力和环在气缸中的工作应力。
根据这些应力的最佳比例和环材料的强度和弹性模量，实际环的自由状态开口距离为2.5～3.5倍的环径向厚度，环直径/径向厚度之比在22～34之间。
经长期设计经验之积累和广泛的发动机运转测试，得出了压缩环、油环和环槽设计参数的推荐范围，如表3-1～3-4所示的数据，给活塞环设计提供一个全面的指南。
表3-1 气环侧隙环直径间隙顶环第二和第三道环76~178mm ＞178~250mm ＞250~405 mm ＞405~600mm ＞600mm 0.064/0.114 mm0.076/0.127 mm0.102/0.152 mm0.152/0.216 mm0.152/0.229 mm0.038/0.089 mm0.064/0.114 mm0.076/0.127 mm0.127/0.191 mm0.127/0.203 mm表3-2 油环侧隙环直径间隙76~178 mm＞178~250 mm ＞250~405 mm ＞405~600 mm ＞600 mm0.038/0.089 mm0.064/0.114 mm0.076/0.127 mm0.127/0.191 mm0.127/0.203 mm 表3-3 闭口间隙发动机型式单位缸径的闭口间隙水冷风冷及两冲程0.003/0.0040.004/0.005表3-4 侧面光洁度活塞环直径侧面光洁度CLA≤178 mm ＞178~405 mm ＞405~920 mm 最大0.4μm 最大0.8μm 最大1.6μm3.2 活塞环的设计要素活塞环的设计要素可以从材料、断面形状、表面处理等三个方面来进行分析、参数选择、方案对比。
活塞环技术
活塞环技术第一节活塞环的作用和工作条件 活塞环是内燃机中关键零件之一，安装在活塞的环槽上。
工作在发动机的心脏部位。
活塞环的完善与 否，直接影响发动机的性能，关系发动机的使用寿命。
一.活塞环的作用活塞环与活塞.汽缸套相互联系在一起, 组成发动机动力源组件。
.活塞环与活塞是保证发动机功率的 关键零件。
活塞环有气环与油环两种,其作用有以下四点; 1 保持密封 保持活塞与气缸壁之间的密封，控制漏气到最低限度，以提高发动机燃气作功的效率。
主要由气环承担。
2 调节滑油 发动机在高速运转时，活塞与活塞环均处于高压，高温的燃气中，进行高速滑动，一方 面不断提供滑油加以润滑， 一方面对附着于气缸壁上的滑油又要不断适当的刮落， 不使滑油进入燃烧 室，增大发动机油耗。
这就要求油环所起的控油作用。
3 导热 燃气产生的高热，通过活塞环传递给气缸壁，经由气缸壁散发出去，以保证气缸组件处于一 定的工作温度下，不致过热而损毁。
一般散出的热量可达活塞顶部受热量的 70%-80%。
4 支承作用 活塞略小于气缸内径，要保证活塞正常运动，防止活塞与气缸套直接接触，活塞环要支 承活塞。
总之，活塞环在内燃机中的作用，是与活塞配合的密封件，将燃料的化学能转变为机械能。
二.活塞环的工作条件 活塞环在发动机中是处于极其恶劣条件下工作的，具体来说，就是；1 高温 内燃机气缸中燃气温度很高，经散热和冷却后，活塞环特别是一道气环的工作温度始终保持 在 300℃左右。
2 高压 汽油机中能产生 30-40kg/cm2 的压力，柴油机中能产生 80-150kg/cm2 的压力，活塞环必须在 这样的高压条件下保持密封工作。
3 高速 现代汽油机最高转速为 11000 转/分，活塞环运动线速度为 11-16m/秒。
柴油机的最高转速为 4500 转/分，活塞环运动线速度为 10-14M/秒。
4 变负荷 活塞环在发动机中受燃气爆发力的冲击，活塞环在活塞环槽中上下运动，产生径向振动 和扭曲等交变应力。
活塞环教学设计方案
学生思考，并讨论
1.培养学生善于观察、分析、思考的意识养成
2.通过讨论分析引发学生自觉参与学习活动的积极性，激发学生探索意识的养成和提高。
5min
总结：
各环的开口方向要均匀错开，形成“迷宫式”，有效提高气缸的密封性。例如：三道环开口呈120°。
学生作出相应的改正,并对安装过程进行自我评价
教学意图
时间
复习提问
1、活塞的作用？
2、活塞的组成？
回答问题
巩固上节课知识
3min
导入新课
教师手拿一活塞连杆组：上节课我们讲了活塞的结构和作用，大家有没有发现我手上拿的这个活塞它的顶部有三道环，这三道环在这里起什么作用了？
思考并回答
激发学生学习兴趣。
2min
提问部分学生思考的结果
发言：试着说说自己的理解活塞环的作用
突破难点
课堂
提升
教师组织各组代表竞赛，并点评竞赛结果。
增加学生的竞争意识，调动学生学习的积极性，增强学习效果
3min
作业
1′
谈谈今日操作体验。
复习今日所学，巩固加深，增强学生自学能力。
2′
预习活塞环三隙及测量
利用教材和网络资源，查找评价】
学生自评（80&）：能帮助学生自主地对学习进展进行持续的评价和不断的调控，是学习者必备素质，具有重要的实践意义；
那么怎么解决这个问题了？
学生再次看看活塞环的结构和位置，再次思考
对学生进行引导，激发学生的探究精神和思维能力，一步步得出结论
5min
总结出活塞环的作用
认真听讲，对比下自己刚才的分析对不对
让学生总结自己的思维方式，培养分析问题的能力
活塞环的设计
活塞环的设计
一、活塞环分为气环和油环两种。
活塞环的主要作用是：密封气体；均匀分布气缸壁上的润滑油，并防止润滑油窜入燃烧室；导出活塞上的热量；支撑活塞，防止活塞与气缸直接接触。
二、活塞环漏气通路：
1、切口处漏气；
2、侧面漏气；
3、外圆面漏气；
4、活塞环颤振。
三、活塞环结构：
1、锥面环：斜角20-1030，一环20-10，二环10-1030；
2、桶面环：
四、活塞环设计参数的选择
1、平均径向压力
平均径向压力取决与活塞环与气缸的材料，环的高度及环的位置。
活塞环的温度与气缸壁的温度越低，环的融化条件越好，平均径向压力越大；环高越大，平均径向压力于低。
气环p0=0.15-0.20MPa;
整体铸铁油环：0.40-0.50MPa;
钢片组合油环：1.0-1.5MPa。
提高平均径向压力可以改善密封性能和降低油耗；但同时导致摩擦损失增加和磨损加剧。
2、活塞环高度
3、径向厚度t与自由开口
D/t=20-25
灰铸铁环：S0/T=0.13-0.14；
球墨铸铁环：S0/T=0.08-0.10
4、装配间隙
缸径25-50时为0.15-0.35；缸径50-75时为0.20-0.45。
活塞设计
第1章活塞组的设计1.1活塞的设计活塞组包括活塞、活塞销和活塞环等在气缸里作往复运动的零件，它们是发动机中工作条件最严酷的组件。
并在很高的机械负荷下高速滑动，同时润滑不良，这决定了它们遭受强烈的磨损，并且可能产生滑动表面的拉毛、烧伤等故障。
发动机的工作可靠性与使用耐久性，在很大程度上与活塞组的工作情况有关。
1.1.1活塞的工作条件1、活塞的热负荷活塞在气缸内工作时，活塞顶面承受瞬变高温燃气的作用，燃气的最高温度可达C2000。
因而活塞顶的温度也很高。
活塞不仅温度高，而且温度~C︒︒2500分布不均匀，各点间有很大的温度梯度，这就成为热应力的根源，正是这些热应力对活塞顶部表面发生的开裂起了重要作用，热负荷是发动机强化的一个主要问题。
2、冲击性的活塞的机械负荷活塞承受的机械载荷包括1）周期变化的气体压力，气压力造成的的活塞机械负荷很大，它使活塞各部分产生机械应力和变形，严重时会使活塞销座从内侧开始纵向开裂、第一环岸断裂等。
2）往复惯性力以及由此产生的侧向作用力。
在机械载荷的作用下，活塞各部位了各种不同的应力：活塞顶部动态弯曲应力；活塞销座承受拉压及弯曲应力；环岸承受弯曲及剪应力。
此外，在环槽及裙部还有较大的磨损。
为适应机械负荷，设计活塞时要求各处有合适的壁厚和合理的形状，即在保证足够的强度、刚度前提下，结构要尽量简单、轻巧，截面变化处的过渡要圆滑，以减少应力集中。
3、高速滑动磨损强烈发动机在工作中所产生的侧向作用力是较大的，特别在短连杆内燃机中其侧向力更大。
随着活塞在气缸中的高速往复运动，活塞组与气缸表面之间会产生强烈摩擦，由于此处润滑条件较差，磨损情况比较严重。
4、交变的侧压力由于活塞上下行程时活塞要改变压力面，因此侧向力是不断变化的，这就造成了活塞在工作时承受交变的载荷，因些产生如下的工作后果：1）造成侧向拍击，引起机体振动，产生机体表面辐射噪声。
2）由于润滑不良使摩擦磨损较大。
3）使裙部产生变形，垂直销轴方向压扁，销轴方向变长。
内燃机活塞设计课程设计
内燃机活塞设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解内燃机活塞的基本结构及其工作原理；2. 学生能够掌握活塞设计中的关键参数，如活塞的长度、直径、形状等；3. 学生能够了解内燃机活塞材料的选择及性能要求；4. 学生能够掌握内燃机活塞设计中涉及的计算公式和步骤。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，进行内燃机活塞的初步设计；2. 学生能够运用计算工具，完成活塞设计参数的计算；3. 学生能够通过查阅资料，分析活塞设计中的问题，并提出合理的解决方案。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到内燃机活塞设计在汽车行业中的重要性，增强专业认同感；2. 学生能够培养工程思维，注重实践与理论相结合，提高解决问题的能力；3. 学生能够养成合作、交流、分享的学习习惯，提升团队协作能力。
课程性质：本课程为专业选修课，适用于具有一定机械基础知识和内燃机原理了解的高年级学生。
学生特点：学生具备一定的机械基础知识，对内燃机有一定了解，具备初步的工程设计能力。
教学要求：结合实际案例，引导学生运用所学知识，进行内燃机活塞设计，注重理论与实践相结合，培养学生的工程设计能力和创新意识。
通过课程目标分解，实现对学生知识、技能和情感态度价值观的全面培养。
二、教学内容1. 内燃机活塞结构及工作原理：包括活塞的组成部分、作用及其在内燃机中的工作过程；教材章节：第二章 内燃机工作原理与结构。
2. 活塞设计参数及其影响：讲解活塞长度、直径、形状等关键参数对内燃机性能的影响；教材章节：第三章 内燃机活塞设计与计算。
3. 活塞材料的选择及性能要求：介绍活塞常用材料及其性能指标，分析不同材料的应用场景；教材章节：第四章 内燃机活塞材料。
4. 活塞设计计算公式与步骤：通过案例讲解活塞设计计算公式及具体步骤，使学生掌握设计方法；教材章节：第三章 内燃机活塞设计与计算。
5. 活塞设计实例分析：分析典型活塞设计案例，使学生了解实际设计过程中可能遇到的问题及解决方法；教材章节：第五章 内燃机活塞设计实例。
活塞环设计
汽车活塞环设计1.环的名称及标记通常有机型、规格、种类（环的剖面形状）基本直径、环高、表面处理等。
1.1环各部分的名称，参见图1、图2图1自由状态的名称图2闭合状态的名称（1）基本直径d1在ISO规格中d1从30～200每隔1-2mm为一挡。
(2)环高h1高转速内燃机需求环惯性力小薄环得到了使用。
（3）径向厚度a1a1的大小很大程度上影响了环的安装和工作应力，各种材料的面压为0.15-0.20Mpa，材料E值及d1/a1参见表1表1材料的弹性模量与d1/a1（4）闭口间隙S 1S1为环放置于内圆为d 1的校圆圈中的开口端距离，内燃机运转时，环材料因膨胀使得S 1减小（不能低头）。
（5）自由开口m计算时采用有效自由尺寸m-s 1,m 用于弹力的调整，m 与d 1的关系； 低合金铸铁m/ d 1=13%～14%，球铁为8%～10%。
1.2环的间隙 （1）侧隙环的断面、环槽高度部分名称参见图3；汽油机柴油机环的一般侧隙范围参见表2 （2）径向间隙工作状态时环槽底径与环内圆面的距离为径向间隙。
内燃机工作时由于活塞的热膨胀，留有间隙是必需的。
（3）扭曲一般采用3max 109.2-⨯=λ～14.5310-⨯rad （10′～50′）⎪⎭⎫ ⎝⎛+∙=ββπλsin 21321x I IZx d m式中λ扭曲角（rad ） m 自由开口mm d 1基本直径mmIx 活塞环由于切槽、倒角等减弱的断面对其中性轴的惯性力矩mm 4β离环背的角度 扭曲环设计参见下图图4 扭曲环设计2.环的形状环的形状按剖面、外圆面形状、棱边形状、镀层、开口形状分为5类。
2.1剖面形状（1）矩形环（2）梯形环梯形环能防止环的黏附（3）楔形环（4）外切扭曲环（5）鼻形环（6）开槽油环（7）异向到角油环（8）同向倒角油环（9）钢带组合油环2.2外圆形状图5中断的鼻形表4外圆形状基本外圆面形状见表4（1）柱面（2）桶面桶面环外圆面呈圆弧形，中央部位凸起，成为润滑面的理想形状。
活塞环的结构、工作原理与表面处理
活塞环的结构、工作原理与表面处理1. 活塞环的结构活塞环是内燃机活塞与气缸壁之间的密封元件，其结构主要包括上环、中环和下环。
三个环分别安装在活塞上的环槽内，并紧贴活塞与气缸壁之间的摩擦面。
1.1 上环上环位于活塞顶部环槽中，它的主要作用是密封活塞与燃烧室之间的压力，防止气缸内的燃气泄漏。
上环通常采用较薄的钢材制成，具有较高的强度和耐磨性。
1.2 中环中环位于活塞中部环槽中，它的主要作用是密封活塞与气缸壁之间的间隙，防止燃气和润滑油进入燃烧室。
中环通常采用可塑性材料，如铸铁，其较高的弹性使其能够保持良好的密封性能。
1.3 下环下环位于活塞底部环槽中，它的主要作用是密封活塞与气缸壁之间的间隙，并防止润滑油进入燃烧室。
下环通常采用与上环类似的材料，具备较高的强度和耐磨性。
2. 活塞环的工作原理活塞环在发动机运行时，承受着巨大的热量、压力和摩擦力。
其工作原理如下：首先，上环的主要任务是密封活塞与燃烧室之间的高压气体，防止气缸内的燃气泄漏。
在压缩冲程时，上环紧密贴合燃烧室壁，通过其自身的弹力和与气缸壁之间产生的摩擦力，确保气体不会泄漏至缸盖。
其次，中环和下环的主要任务是密封活塞与气缸壁之间的间隙，以防止燃气和润滑油进入燃烧室。
当活塞向下运动时，中环和下环与气缸壁之间形成一条微小的密封空间，该空间通过油膜和摩擦力来阻挡燃气和润滑油的进入。
综上所述，活塞环通过合理的结构设计和密封原理，确保了发动机的正常工作。
它们有效地密封了气缸与活塞之间的空隙，减少了燃气泄漏和润滑油进入燃烧室的风险。
3. 活塞环的表面处理活塞环的表面处理对其密封性能和耐磨性能起着重要的影响，常见的表面处理方式包括以下几种：3.1 钝化处理钝化处理是一种能够增强活塞环自身耐腐蚀性能的表面处理方法。
通过将活塞环浸泡在钝化溶液中，利用钝化剂与活塞环表面发生化学反应，形成一层致密的氧化物膜。
这层氧化物膜可以防止活塞环表面因化学反应而产生腐蚀，提高其耐腐蚀性。
发动机活塞的设计
发动机活塞的设计
一、设计原则
1.功能性原则：活塞必须具有压缩气体、导向燃油喷射和转化为机械能的功能。
2.声振性原则：活塞的设计应尽量减小声振，并保证活塞和其它零部件之间的协调运动。
3.疲劳寿命原则：活塞在长期使用过程中要能够承受高温和压力引起的应力，保证其使用寿命。
4.制造和装配原则：活塞的设计要考虑到制造和装配的方便性，确保生产成本低且易于维护。
二、结构设计
1.活塞头部：活塞头部有一个凹口，用于接受喷油器喷入的燃油，同时，凹口的设计也有助于形成良好的燃烧室。
2.活塞体：活塞体是活塞的主体部分，其具有良好的刚度和强度，以承受高温和高压力的工作环境。
3.活塞环槽：活塞环槽用于安装活塞环，活塞环的密封性和润滑油控制能力对发动机性能有着重要影响。
4.活塞销孔：活塞销孔用于安装连杆和曲轴，必须具有足够的刚度和强度，以承受来自活塞运动和爆发力的压力。
5.活塞腰部：活塞腰部是活塞顶部和活塞底部之间的连接部分，通常具有圆形横截面，以提供最大的强度和刚度。
三、材料选择
1.铝合金：铝合金是常用的活塞材料，其具有较低的密度和良好的导
热性能，使得活塞能够快速散热，降低温度。
2.铸铁：铸铁活塞具有较高的强度和耐磨性，适用于高功率和高转速
的发动机。
3.钛合金：钛合金活塞具有较低的密度和高的强度，能够减轻活塞质量，提高发动机的响应性和动力性能。
活塞的设计是一项复杂的工作，需要考虑到多个因素，如活塞的功能、结构合理性、疲劳寿命和制造装配便利性等。
通过合理的设计和选择适当
的材料，可以提高发动机的效率和可靠性。
活塞环、活塞组件及发动机的制作方法
本技术涉及发动机领域，公开了一种活塞环、活塞组件及发动机。
其中，活塞环包括由开口相对两侧壁中的每一侧壁沿活塞环周向延伸的型线连续变化段，活塞环的平截面与型线连续变化段外周壁相交形成的变径弯曲线段上的每个点的曲率半径沿远离开口的方向逐渐减小。
将活塞环开口附近的外周壁轮廓与其他位置的轮廓进行区分，增大活塞环开口位置处与缸套内壁之间的接触面积，以降低活塞环开口位置的压强，同时提高活塞开口位置处的密封效果，从而改善活塞开口位置的刮油效果，有效解决了活塞和缸套内壁极易在活塞环开口位置发生发动机拉缸的问题。
权利要求书1.一种活塞环，所述活塞环为具有开口（1）的断环结构，其特征在于，所述活塞环包括由所述开口（1）相对两侧壁（2）中的每一所述侧壁（2）沿所述活塞环周向延伸的型线连续变化段（4），所述活塞环的平截面与所述型线连续变化段（4）的外周壁相交形成的变径弯曲线段（8）上的每个点的曲率半径沿远离所述开口（1）的方向逐渐减小。
2.根据权利要求1所述的活塞环，其特征在于，所述型线连续变化段（4）外周壁上任一点A的曲率半径RA=R-k×R×LA/L，其中，L表示经过所述点A的变径弯曲线段（8）的弧长，R 表示经过点A的变径弯曲线段（8）与所述侧壁（2）相交的点C的曲率半径，LA表示经过点A的变径弯曲线段（8）由所述侧壁（2）至所述点A的弧长，k为常数。
3.根据权利要求2所述的活塞环，其特征在于，所述L等于过A点的平截面与活塞环外周壁相交形成的弧线的长度的一半。
4.根据权利要求2所述的活塞环，其特征在于，所述L小于过A点的平截面与活塞环外周壁相交形成的弧线的长度的一半。
5.根据权利要求4所述的活塞环，其特征在于，所述活塞环还包括位于两个所述型线连续变化段（4）之间的非变径段（5），所述非变径段（5）外周壁上任一点B的曲率半径RB等于与所述点B位于同一平截面的所述变径弯曲线段（8）对应的最小曲率半径Rmin。
发动机活塞和活塞环的设计和性能分析
发动机活塞和活塞环的设计和性能分析发动机是现代机械设备中最重要的部件之一，它的性能直接影响到整个设备的运行效率和使用寿命在发动机的各个组成部分中，活塞和活塞环是承受高温、高压和摩擦的关键部件，其设计和性能对发动机的性能和寿命有着决定性的影响活塞的设计和性能活塞是发动机中的一个重要部件，它承受着燃烧室内的高温和高压，并将这些力转化为机械能因此，活塞的设计必须考虑到耐高温、耐高压和耐磨的要求活塞的材料选择活塞的材料选择对其性能有着决定性的影响一般来说，活塞的材料需要具备高强度、高耐磨性和良好的热稳定性目前，常用的活塞材料有铝合金、铁合金和钛合金等其中，铝合金因其轻质、高强度的特点而被广泛应用活塞形状设计活塞的形状设计对其性能也有着重要的影响活塞的形状需要考虑到减小摩擦、提高热传导和提高强度等因素一般来说，活塞的形状分为两种：圆柱形和椭圆形圆柱形的活塞具有较好的强度和热传导性能，但摩擦较大；椭圆形活塞则可以减小摩擦，但强度相对较低活塞冷却由于活塞在高温下工作，因此需要进行冷却以防止过热活塞的冷却方式有水冷和油冷两种水冷活塞具有较好的冷却效果，但结构复杂，成本较高；油冷活塞则结构简单，成本较低，但冷却效果相对较差活塞环的设计和性能活塞环是活塞与缸体之间的密封件，它对发动机的性能和寿命有着重要的影响活塞环的设计和性能需要满足密封性好、耐磨性强和弹性好的要求活塞环的材料选择活塞环的材料需要具备高耐磨性、高弹性和良好的热稳定性常用的活塞环材料有铸铁、青铜和钛合金等其中，铸铁因其耐磨性和弹性好而被广泛应用活塞环的形状设计活塞环的形状设计对其性能也有着重要的影响活塞环的形状分为两种：圆环形和O形圆环形的活塞环具有较好的密封性能，但摩擦较大；O形的活塞环则可以减小摩擦，但密封性能相对较差活塞环的弹性和稳定性活塞环的弹性和稳定性对其密封性能和使用寿命有着重要的影响活塞环的材料和形状设计都需要考虑到弹性和稳定性的要求一般来说，活塞环的弹性需要大于50%，稳定性需要小于5%以上就是对发动机活塞和活塞环的设计和性能的分析和讨论由于篇幅限制，这里只进行了大约30%的内容输出在后面的内容中，还将对活塞和活塞环的其他方面进行详细的分析和讨论活塞和活塞环的配合活塞与活塞环的配合是发动机运行中的重要环节它们之间的配合必须保证良好的密封性、减少摩擦和磨损，同时还需要承受高温和高压的环境密封性能活塞环的密封性能是指其在活塞运动过程中，能够有效地阻止燃烧室内的高压气体泄漏到曲轴箱中这需要活塞环的材料具有足够的弹性和耐磨性，以及合适的断面形状和尺寸通常，活塞环的密封性能通过实验来评估，如使用高压测试设备来检测气体泄漏量摩擦和磨损在发动机的工作过程中，活塞和活塞环之间的摩擦和磨损会直接影响发动机的运行效率和寿命为了减少摩擦和磨损，活塞环的材料和设计需要考虑到降低接触面积、减少表面粗糙度以及使用润滑剂活塞环的润滑通常是通过在活塞环和缸体之间形成一层油膜来实现的高温和高压环境发动机在工作时，活塞和活塞环需要承受高温和高压的环境这就要求活塞环的材料必须具备良好的热稳定性和抗压性能通常，高温材料的选择涉及到合金元素的添加和热处理工艺的优化，以提高材料的熔点和耐热性活塞和活塞环的制造工艺活塞和活塞环的制造工艺对其性能和质量有着直接的影响现代发动机活塞和活塞环的制造工艺主要包括铸造、锻造、粉末冶金和机加工等铸造工艺铸造工艺是生产活塞和活塞环的一种传统方法这种工艺通过将金属熔化后倒入模具中，冷却凝固成形铸造工艺的优点是生产成本低，但缺点是尺寸精度和表面质量相对较低锻造工艺锻造工艺是将金属加热至高温状态，然后通过锤击或压力机对其进行塑性变形锻造工艺可以提高活塞和活塞环的强度和韧性，但生产成本相对较高粉末冶金工艺粉末冶金工艺是将金属粉末和添加剂混合后，通过压制和烧结成形这种工艺可以制造出复杂形状的活塞和活塞环，且尺寸精度高，但生产成本相对较高机加工工艺机加工工艺是通过机械设备对活塞和活塞环进行加工，以提高其尺寸精度和表面质量常用的机加工方法有车削、铣削、磨削等以上就是对发动机活塞和活塞环的设计和性能的进一步分析和讨论在后续的内容中，还将对活塞和活塞环的其他方面进行详细的分析和讨论，包括它们在发动机中的作用、影响因素以及优化设计等活塞和活塞环在发动机中的作用在发动机中，活塞和活塞环是关键的运动部件，它们的主要作用包括：活塞的作用1.转换压力能：活塞在燃烧室内承受气体压力，将压力能转换为机械能，推动曲轴旋转2.控制燃烧：活塞的顶端设计有燃烧室，活塞的运动可以控制燃油的燃烧过程3.分隔气缸：活塞在气缸内运动，形成气缸的上部和下部，分隔气缸内的高压气体和曲轴箱内的低压气体活塞环的作用1.密封作用：活塞环是活塞与气缸之间的密封件，可以防止高压气体泄漏到曲轴箱中2.减少摩擦：活塞环的存在可以减少活塞与气缸壁之间的直接接触，降低摩擦和磨损3.控制油气：活塞环还可以控制气缸内的油气混合比例，影响发动机的燃烧效率活塞和活塞环的影响因素活塞和活塞环的设计和性能受到多种因素的影响，包括：材料的影响活塞和活塞环的材料对其性能有着直接的影响不同的材料具有不同的强度、硬度、耐磨性和热稳定性，这些性能直接关系到活塞和活塞环的使用寿命和性能设计的影响活塞和活塞环的设计对其性能也有着重要的影响设计合理的活塞和活塞环可以提高发动机的性能，减少能耗和排放制造工艺的影响活塞和活塞环的制造工艺对其性能和质量有着直接的影响不同的制造工艺具有不同的生产成本、尺寸精度和表面质量活塞和活塞环的优化设计为了提高发动机的性能和寿命，活塞和活塞环的设计和制造需要进行优化设计的优化1.形状优化：通过计算机辅助设计（CAD）和计算流体力学（CFD）模拟，优化活塞和活塞环的形状，以提高其性能2.结构优化：通过调整活塞和活塞环的结构，如增加冷却通道、改变材料分布等，提高其性能制造的优化1.工艺优化：通过优化铸造、锻造、粉末冶金和机加工等工艺，提高活塞和活塞环的性能和质量2.质量控制：通过严格的质量控制体系，确保活塞和活塞环的尺寸精度、表面质量和性能以上就是对发动机活塞和活塞环的设计和性能的分析和讨论通过对活塞和活塞环的设计和性能的深入研究，可以提高发动机的性能和寿命，为现代机械设备的发展做出贡献。
活塞环基础知识
第一章 活塞环的工作原理及作用 第二章 活塞环的结构及工作原理 第三章 活塞环的表面处理 第四章 活塞环常用术语 第五章 活塞环的材料 第六章 活塞环的质量标准及检测方式 第七章 活塞环的安装说明
第一章 活塞环的工作原理及作用
1、1简述活塞环的工作环境 活塞环在发动机中的工作条件是十分恶劣和矛盾的。它
晶相图
活塞环培训资料
第三章-----活塞环表面处理
•3.7渗陶
3.7.1渗陶是什么: 通过化学方法将陶瓷材料渗入金属表层，使表层
形成金属与陶瓷的复合薄膜.渗陶活塞环的机械性能大大高于铸铁 活塞环，耐磨性提高1.5倍，而磨合时间及缸套磨损程度则分别降 低22%及30%。
3.7.2渗陶的优点:
l 明显的节油效果 l 延长使用寿命 l 耐高温 l 发动机的适用范围拓宽 l 减少空气污染
3.3.3磷化的优点:
仿锈 缩短初期磨合
活塞环培训资料
第三章-----活塞环表面处理
•3.4垳磨亮带
3.4.1垳磨亮带是什么: 将桶面环放入垳磨机中进行垳磨.环在机器中
上下运动并自转.这样使桶面环中间的凸出处磨出一条镜面亮带.由 于环的开口处面压较大,所以在开口处的亮带会呈现出喇叭口形.
3.4.2垳磨亮带的优点:
2.1.4镀层形状分类
按镀层形状就分为——无镀层（a）、全镀层(b)、半镀层(c)、 镶嵌(d)。
a
b
c
d
第三章-----活塞环表面处理
•3.1 镀铬
3.1.1镀铬是什么: 为了延长活塞环的使用寿命,减少磨损及降低发动
机的摩擦功,通常将第一道环的外圆镀铬.铬不仅硬度高,更重要的是 铬与铸铁之间有着很小的摩擦系数,因而耐磨,减磨.第一道环外圆镀 铬后,不仅本身磨损大为减小,而且使整个摩擦副零件(钢壁,活塞裙 部及其他各道环)的磨损大大减小,从而延长了整个摩 擦副的使用寿命.
活塞环
活塞环是内燃机关键零件之一，活塞环工作的好坏直接影响发动机性能。
按其功用不同，活塞环可以分为气环与没环两类。
气环的主要作用是与活塞一起密封气缸工作腔。
在实现密封的条件下，环的另一作用是将活塞头的热量导出。
因为活塞环一旦密封失效，大量的高温燃气从活塞与气缸间的缝隙中窜出，不但活塞从顶面接受的热量不能借助活塞环传给气缸壁，而且活塞外圆表面和活塞环的全部表面还被燃气强烈加热，最后可能导致活塞和活塞环烧坏。
所以对气环的根本要求就是保证密封。
油环的主要作用是使气壁面的润滑油分布均匀，并避免多余的润滑油窜入燃烧室，造成积炭和增大润滑油消耗量。
一、活塞环的工作情况（一） 活塞环的密封作用气环要有良好的密封作用，首先应以一定的弹力0P 与气缸壁压紧，形成所谓第一密封面（图8—55），使气体不易通过环周与气缸之间，而钻往环与环槽间的空间。
由于节流产生的压差，造成径向、轴向的不平衡压力R P 、A P 。
其中A P 把环压向环槽侧面，形成所谓每二密封面，而R P 则大大加强了第一密封面。
只要环周上还剩下哪怕是很小的弹力，第一密封面一旦建立，被密封气体自己就会来帮助密封，而且被密封气体压力越高，附加的密封力也越大。
这时漏气的唯一通道就是环端的开口端隙。
而环端开口的形状以最简单的直角形状最合理。
因为即使采用较复杂的的形状，如阶梯形，斜口等，其环背漏气通路仍不变，只要端隙d 相同，关键性的最小自由气通路面积就完全相同。
由于环口对正常漏气有决定性作用，所以设计上的很小疏忽就可能使漏气量大大增加。
例如活塞环下侧外周倒角就相当于增大环端隙，使漏气成倍增加。
但如果活塞环外周与缸壁贴合不好，有漏光，或者环的侧面与环槽贴合不好，那么漏气的增加要比环端间隙增加所引起的漏气严重得多。
所以，提高环和环槽的加工质量，减小环槽变形，对密封也有极其重大的意义。
（二）活塞环的不正常运动——颤振活塞环在环槽内的运动十分复杂，至今尚未研究得很清楚，一般认为其基本运动有：1） 上、下运动活塞环随同活塞的上升、下降，在环槽内作上、下运动。
绘制活塞环零件图
步骤二徒手绘制 活塞环草图
一．合理选择测量工具和正 确使用绘图工具
二．查阅资料和正确绘制活 塞环零件图
步骤三测量活塞环的尺寸公差
活塞环的径向厚度用球头千分尺测量。 活塞环的轴向高度用外径千分尺测量 。
一。尺寸公差的测 量
活塞环的自由开口用游标卡尺测量。
注：图中图形与其实物相ห้องสมุดไป่ตู้要素的线性尺 寸之比称为比例，为了能从图像上得到实 物大小的真实概念，应尽量采用原值比例 绘图。绘制大而简单的机件可采用话说小 比例；辉职校而复杂的机件可采用放大比 例。不论采用放大或是缩小的比例，图样 中所标的尺寸，均为机件的实际尺寸。
工作实施方案
一．步骤一活塞环识别与外观检查； 二．步骤二徒手绘制活塞环草图； 三．步骤三测量活塞环的尺寸公差； 四．步骤四按国家制图标准设置比例； 五．步骤五按国家制图标准绘制活塞环零件
图；
任务4绘制活 塞环零件图
步骤一活塞环识别与外观检查
01 02 03 04
1活塞环识别
活塞环分气环和油环两种，如图所示。
2活塞环外观检查
活塞环的外观缺陷分为铸造缺陷和机械损伤缺陷。
铸造缺陷。包括疏松，气孔，砂眼等。
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果，请言简意赅地阐述您的观点。
机械损伤缺陷。包括擦伤，压痕，凹痕和裂纹。
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果，请言简意赅地阐述您的观点。
步骤四按国家制图标准设 置比例，图幅等基础环境
步骤五按国家制图标准绘制活塞环零件图
一．绘制活塞环的平面图形； 二．标注活塞环的尺寸等技术要求；
谢谢！
单击添加文本具体内容简明扼要地阐述你的观点
单击此处添加副标题
活塞环岸的设计及校核
活塞环岸的设计及基本校核1． 基本参数汽油发动机缸径mm D 76=，行程mm S 5.82=，气缸高mm l 204=；活塞的压缩高度mm H 281=，火力岸高度mm h 5=；最高爆发压力bar p z 80=；发动的最高功率L KW P m 81=。
2． 环岸的设计2．1第一环位置根据活塞环的布置确定活塞压缩高度时，首先必须定出第一环的位置。
希望火力高度h 尽可能小，但h 过小会使第一环温度过高，导致活塞环弹性松驰、粘结等故障。
由所给的参数可知道mm h 5=.2．2环岸高度为减小活塞高度，活塞环槽轴向高度b 应尽可能小，这样活塞环惯性力也小，会减轻对环槽侧面冲击，有助于提高环槽耐久性。
由《内燃机设计》可知，一般气环高3~2=b 毫米，油环高6~4=b 毫米。
但随着现代制环工艺的发殿，一般活塞环槽轴向高度b 可以取得更小一些。
所以，取mm b 2.11=，mm b 2.12=，mm b 5.23=。
环岸的高度c 应保证在气压力造成的负荷下不会破坏。
而第一环岸所受的负荷、温度较第二环岸的都较高。
因此，环岸高度一般第一环最大，其它较小。
实际发动机的统计表明，1211)2~1(,)5.2~5.1(b c b c ==。
所以取mm c mm c mm c 1,5.2,5321===。
2．3活塞的环数活塞环数对活塞头部的高度1H 有很大影响。
目前高速汽油机一般用2~3道气环和1道油环。
事实上只要活塞环工作正常，2道气环已的足够的密封作用。
所以，我们采用2道气环和1道油环。
2．4环带断面与环槽尺寸对于活塞头部热流情况分析，说明应保证高热负荷活塞的环带有足够的壁厚'δ，使导热良好，不让热量过多地集中在最高一环，其平均值汽油机为'')0.2~5.1(t =δ。
取mm t mm 5.3,5.5''==δ。
油环槽的槽深mm t o5.3'=。
正确设计环槽断面和选择环与环槽的配合间隙，对于环和环槽工作的可靠性与耐久性十分重要。
讲稿(内燃机设计)04
活塞组设计活塞组包括活塞、活塞销和活塞环等在气缸里作往复运动的零件。
活塞组是工作条件最差的零件。
是内燃机的易损件。
§4－1 活塞组的工和情况与设计要求在内燃机中，活塞组是工作强度最大的组件之一。
其工况为 1、承受很大的机械负荷在内燃机工作中，活塞组承受的机械负荷包括气体压力、惯性力及由此产生的侧压力。
内燃机：汽油机MPa P g 6~3max =，柴油机MPa P g 9~6max =，增压柴油机MPa P g 15~13max =。
由于内燃机n 不断提高，活塞的往复运动速度也日益增大，特别是专用内燃机活塞平均速度达9~13m/s 。
由于α很大，活塞的往复运动中会产生很大的惯性力。
上述的机械负荷不仅数值很大，而且还带有很大的冲击性。
在内燃机的速燃期，其压力升高率ϕd dP /可达)/(8.0~6.0︒mPa 。
这对曲柄连杆机构，具有很大的冲击作用。
由于机械负荷的作用，活塞各部值产生了各种不同的应力；活塞顶部有动态弯曲应力；销座承受抗压及弯曲；环岸承受弯曲及剪切应力。
此外，在环槽及裙部还有较大的磨损。
2、活塞受很高的热负荷在内燃机工作过程中，活塞顶直接与燃气接触，燃气最高温度一般达到2000℃左右。
除来自燃气的热量外，活塞还接受一部分摩擦生成的热。
活塞向气缸壁的散热条件非常不利，因气缸壁很热，还有一层机油把活塞与缸壁隔开，这便使活塞的工作温度达到很高的程度。
活塞上的温度分布：上高下低、活塞顶随半径降低，温度升高，在中心，温度最高。
活塞温度的增高，使其材料机械强度降低，抗弹性变形和抗塑性变形的能力降低；由于受热不均匀，还会引起活塞的变形并产生很大的热应力。
这在柴油机机中尤为严重。
因为燃料的喷注使燃烧室容积中的温度分布不均匀，而直接受到燃烧火焰作用的地方就容易引起局部过热。
局部过热往往使活塞顶烧坏。
铝合金活塞温度超过200℃时，强度便急剧下降，如果超过380℃~400℃，则工作可靠性就不能保证。
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第三章活塞环的设计内燃机的性能与活塞环的设计息息相关。
目前世界上活塞环设计已进入标准化系列化时代。
3.1 活塞环的设计原则根据活塞环的作用和工作条件，活塞环的设计应满足如下要求：1 有适当的弹力，以利初始密封；2 有较高的机械强度和热稳定性好；3 易磨合且有足够的耐磨性和抗结胶能力；4 加工工艺简单，成本低廉。
活塞环设计采用弹性弯曲理论，综合考虑环装入活塞的张开应力和环在气缸中的工作应力。
根据这些应力的最佳比例和环材料的强度和弹性模量，实际环的自由状态开口距离为2.5～3.5倍的环径向厚度，环直径/径向厚度之比在22～34之间。
经长期设计经验之积累和广泛的发动机运转测试，得出了压缩环、油环和环槽设计参数的推荐范围，如表3-1～3-4所示的数据，给活塞环设计提供一个全面的指南。
表3-1 气环侧隙环直径间隙顶环第二和第三道环76~178mm ＞178~250mm ＞250~405 mm ＞405~600mm ＞600mm 0.064/0.114 mm0.076/0.127 mm0.102/0.152 mm0.152/0.216 mm0.152/0.229 mm0.038/0.089 mm0.064/0.114 mm0.076/0.127 mm0.127/0.191 mm0.127/0.203 mm表3-2 油环侧隙环直径间隙76~178 mm＞178~250 mm ＞250~405 mm ＞405~600 mm ＞600 mm0.038/0.089 mm0.064/0.114 mm0.076/0.127 mm0.127/0.191 mm0.127/0.203 mm 表3-3 闭口间隙发动机型式单位缸径的闭口间隙水冷风冷及两冲程0.003/0.0040.004/0.005表3-4 侧面光洁度活塞环直径侧面光洁度CLA≤178 mm ＞178~405 mm ＞405~920 mm 最大0.4μm 最大0.8μm 最大1.6μm3.2 活塞环的设计要素活塞环的设计要素可以从材料、断面形状、表面处理等三个方面来进行分析、参数选择、方案对比。
3.2.1 活塞环的断面形状活塞环断面形状的设计是活塞环结构设计的重要组成部分。
活塞环的断面形状应能满足密封性好、迅速磨合、刮油能力强的要求。
断面形状设计从传统的简单确定经纬尺寸，发展到根据不同位置、不同环别以及该环所期望侧重的功能等综合选择断面形状。
气环常用的主要断面形状有矩形、梯形、锥面形、扭曲形和桶面形等。
（详见1.2）油环常用的主要断面形状有外阶梯形、鼻形、内撑弹簧形等。
现就内撑弹簧组合油环体断面有关结构参数作一简述。
1 径向厚度（环体径向厚度）由于环体径向厚度不受弹力的约束，为了减小环的安装和工作应力，并提高环的顺应性，径向厚度取3～5mm为宜。
2刮油边高度定义油环外圆面与缸壁接触的轴向高度当平均径向压力确定后，刮油边高度和切向弹力成正比，根据实践经验，环高＜4mm刮油边高度按0.5±0.1mm；环高＞4mm，刮油边高度按0.6±0.1mm为宜。
3集油槽深度和槽底壁厚为保证环体本身有足够强度，又有足够的存油，并满足回油畅通的要求对集油槽深度和槽底壁厚有一定的设计范围，根据环磨损达到最大允许值时，开口间隙允许增大2～2.5mm,则半径方向的磨损量为0.30～0.40。
据有关资料介绍，环磨损达到极限值时，油槽半径方向最小间隙为0.20mm，因此，集油槽深度为0.7～0.8mm个别可达0.9mm，槽底壁厚一般按1.5～2mm设计，具体尺寸由组合径向厚度和弹簧外径而定。
4回油孔高度和长度孔数回油孔高度理论上要求在满足环的机械强度的基础上，有足够的机油通道即可，但还必须满足工艺上的要求，一般选用0.8、1.0、1.2、1.5。
孔数按GB/T1149.7—94规定选用或产品图纸要求。
5内槽圆弧半径内槽圆弧半径一般比内撑体外径大0.1～0.15mm，圆弧形状为Ｕ形。
3.2.2 活塞环的切口形状活塞环的切口形状主要有三种：直切口、斜切口和搭叠式切口（见图3-1）。
活塞环安装时应使各种切口相互错开以减少漏气量。
图3-1 切口形状（a）直切口；（b）和（c）斜切口；（d）搭叠式切口加工简单，得到广泛应用。
2 斜切口与直切口相比，其实际间隙比较小，这样气体泄漏通道也相应变小了。
切口斜角一般在30º～60º之间，通常以45º居多，也得到广泛应用。
3 搭叠式切口密封效果好，气体通过曲折的通道能够把泄漏减至最低限度。
但环加工困难，安装环时由于切口张开度大，故安装应力大，易于折断。
一般用于低速大型柴油机。
3.2.3 活塞环的表面处理活塞环的表面处理在现代活塞环技术中占有很大的比重，回顾活塞环的表面处理技术的发展过程，实际上是一个从易到难，从简单到复杂，从单一性能到综合性能的演变过程。
活塞环表面复层的方法很多，可归纳为二大类：1以改善环的初期磨合性能，提高耐蚀性为目的的，称磨合型，如四氧化三铁（F3O4）、磷酸盐、锡等；2以延长活塞环寿命为目的的，称耐磨型，主要是铬、钼等。
对于高负荷、高速发动机主要是第二类。
活塞环表面处理种类很多，常用的有：1磷化处理磷化是指在活塞环表面通过磷酸盐处理，生成多孔性的磷酸锰（或锌）和磷酸铁的柔软薄膜。
具有耐腐蚀和提高初期磨合性能。
薄膜厚度视需要可为0.004～0.03mm。
2 硫化处理硫化是指用渗硫的方法在活塞表面生成一层硫化铁和氮化铁，具有防止熔敷磨损和提高初期磨合性能，一般用在直径较大的活塞环上。
3喷钼由于镀铬环的耐熔着性能不能满足发动机日益强化的需要，一种新的复层——喷钼，发展起来。
喷钼是利用喷鎗将纯金属钼丝熔化后喷成极细的钼粒，喷涂在予先开有凹槽的活塞环工作表面上。
其特点有：（1）耐熔着性能喷钼环始终具有良好的耐熔着性能，例如车辆行驶20万公里，喷钼环仍毫无故障，而镀铬环已出现严重的熔着现象。
（2）耐磨料磨损性能喷钼层特别具有多孔性，能获得良好的润滑条件，喷钼层中的质点硬度较高。
但喷钼环和镀铬环的耐磨损性能，孰优孰劣？要看特定的使用和试验条件、工艺条件等。
一般有这样一种倾向，即在以磨料磨损为主要磨损的情况下，以采用镀铬环为佳，在可能产生熔着的情况下采用喷钼环为宜。
但是，在强化发动机中实际发生的磨损中一般以熔着磨损最大，而熔着磨损产生的碎屑又会引起磨料磨损，就这种磨料磨损而言，喷钼环仍优于镀铬环。
（3）耐腐蚀性能喷钼环有足够的耐蚀性，比镀铬环略好一些。
（4）磨合性与密封性由于钼环的多孔结构（可贮油和脆性），它的磨合性能较镀铬环好，使摩擦损失减少；同时，其贮油特性有利于密封。
喷钼层的厚度，据资料介绍，喷钼压缩环钼层厚度一般为0.10～0.20 mm，最小可用0.05 mm，对于重载发动机可取0.15～0.30 mm。
氧化处理是指在活塞表面不完全氧化，生成四氧化三铁薄膜，具有耐腐蚀、抗咬合和提高初期磨合性能。
5 镀锡处理镀锡主要是改善初期磨合性能，缩短磨合时间，最近还有对镀铬环表面再镀锡的做法。
既可改善初期磨合性，又耐磨提高环的使用寿命。
6 氮化处理氮化是指在活塞环的表面渗氮，生成氮化铁硬化层，具有较好的耐腐蚀性和耐磨性。
7 镀铬处理随着发动机不断强化，对活塞环耐磨性要求提高，镀铬环的使用也随之增多，镀铬技术也不断创新，如刷镀技术、旋转镀铬技术、长筒镀铬技术、高低液槽位镀铬循环和周期换向电镀技术等得以发展。
镀铬环对提高活塞环耐磨性是一项很有效的措施，其原因一般认为是： （1）镀铬层硬度比铸铁高，达HV850～950，能抵制磨料磨损；（2）熔点比铸铁高，前者为1770℃，后者为1230℃，因此，与铸铁相比，有利于抵制熔着磨损；（3）有极好的的耐蚀性；（4）良好的镀铬表面能储存小量的滑油，例如表面造成沟纹或多孔组织。
此外，它与本体材料的附着力较大，导热系数好以致能成功地与铸铁或钢质缸套相配（但不能与镀铬缸套相配），镀铬层厚度，随用途而异。
在加工方面，有资料表明：（1）镀铬环要经过研磨或珩磨，否则将导致很严重的后果；（2）使用镀铬环时气缸的光洁度很重要，为有良好的磨合，缸套宜粗糙些，如20～40微吋（均方根值）。
8 喷涂耐磨材料喷涂耐磨材料是活塞环表面处理的新技术，其中等离子喷涂更处于发展阶段，喷涂层具有多孔性和比铬更高的熔点，具有更好的抗咬合性能。
耐磨材料有钼、陶瓷材料、金属碳化物等。
其中尤以喷钼采用较多，还出现镀铬表面再喷钼的方法，显示出喷涂耐磨材料发展的前景广阔。
活塞环表面处理技术的长足进步和广泛应用势将继续下去，如活塞环表面多元素的复合镀，有机高分子材料的复合涂层技术等正在试验发展中。
3.3 活塞环的结构尺寸 3.3.1.径向厚度 a 11—汽车拖拉机发动机 2—强化发动机 图 3-3 活塞环 d 1/a 1的推荐值图 3-2 活塞环d 1/a 1变化曲线 d 1/a 1 d 1/a 1d 1d 1 mm ）径向厚度指环内、外圆之间的径向距离。
一般由缸径和活塞环槽底深度而定，此参数的大小直接影响活塞环的弹力、应力以及内燃机的性能。
总的说径向厚度α1小，则平均弹力就小，散热比较困难，显然对高速发动机是不利的。
近来，随发动机的高速化，环的径向厚度趋向于加大，对改善活塞传热，提高环的弹力、刚度是有利的，但若径向厚度过大，工作和安装时应力大，易折断，同时对气缸横向变形的适应性较差。
因此规定缸径d 1与径向厚度α1的比值应在一定的范围内，一般d 1/α1=22～28。
（图3-2、3-3）汽油机环宜取小，柴油机环宜取大。
3.3.2 环高 h 1环高是环两端面沿其轴线方向的最大公称尺寸。
活塞环的高度不宜过高，因为：1 能较好地适应气缸的不均匀磨损和变形，可以避免棱缘集中负荷，从而提高环的抗粘着能力（见图3-4））；2 使活塞组往复质量和结构尺寸减少，活塞环槽磨损减少；3 使环背和环槽间的空间变小，环背压力容易建立起来，提高了二次密封效能；4 发动机摩擦功率损失小，气缸套的磨损将显著下降；5 磨合快。
事物都是一分为二。
环高过小， 将使活塞工作稳定性变差，从而可能引 起活塞环与气缸壁之间表面接触应力集 中，破坏缸壁油膜导致拉缸的可能。
还 可能导致磨料磨损增加（见图3-5）易 于折断、散热能力差等。
这些都是要在 设计时加以权衡的。
但是，对于高速发动机而言，减 少环高是活塞环发展的总趋势，存在问 题可以从材料及表面处理，结构设计等 方面努力克服的。
对于小功率柴油机， 一般气环环高 h 1 = 2～4mm ，近来还出 现环高 h 1 =1.5mm 的实例。
3.4 活塞环组合活塞环的组合，在强化发动机中特别重要，一般要求是：1 第一环要加倍强化，因为它工作条件最差，对窜气、窜油均有重大影响。