汽车发动机活塞组设计
活塞设计课程设计
活塞设计课程设计一、教学目标本课程旨在通过活塞设计的学习，让学生掌握活塞的基本结构、工作原理和设计方法。
具体目标如下：1.了解活塞的定义、分类和应用领域。
2.掌握活塞的材料选择、形状设计和尺寸计算。
3.理解活塞在发动机中的工作原理和作用。
4.能够分析活塞的结构和性能要求，进行合理的设计。
5.能够运用相关软件或工具进行活塞的绘制和模拟。
6.能够进行活塞的实验操作，观察和分析实验结果。
情感态度价值观目标：1.培养学生对机械工程的兴趣和热情，提高学生对活塞设计的认识和重视。
2.培养学生团队合作和解决问题的能力，使学生在活塞设计过程中能够积极思考和创新。
二、教学内容根据课程目标，教学内容主要包括以下几个方面：1.活塞的基本概念和分类：介绍活塞的定义、特点和应用领域，分析不同类型的活塞及其应用场景。
2.活塞的材料选择：讲解活塞材料的性能要求，介绍常用活塞材料的特点和选择依据。
3.活塞的结构设计：教授活塞的形状设计、尺寸计算和强度分析，引导学生进行活塞结构的设计和实践。
4.活塞的工作原理和作用：解析活塞在发动机中的工作过程，阐述活塞在动力传递和燃烧过程中的作用。
5.活塞的实验和测试：安排活塞实验操作，让学生通过实验观察和分析活塞的性能和工作效果。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，将采用多种教学方法相结合的方式进行教学：1.讲授法：通过教师的讲解，传授活塞设计的基本知识和原理。
2.讨论法：学生进行小组讨论，分享活塞设计的思路和经验，促进学生之间的交流和合作。
3.案例分析法：分析具体的活塞设计案例，使学生能够将理论知识应用到实际问题中。
4.实验法：安排活塞实验操作，让学生通过实际操作观察和分析活塞的性能和工作效果。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，将选择和准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的活塞设计教材，作为学生学习的主要参考资料。
2.参考书：提供相关的活塞设计参考书籍，丰富学生的知识储备。
汽车发动机构造详解-活塞连杆组
一、活 塞（※）
活塞功用 活塞工作条件 活塞材料及要求 活塞结构（※） 活塞销孔偏置（※） 拖鞋式活塞
1. 活塞功用
承受气缸中的燃气压力 将燃气作用力通过活塞销和连杆传给
曲轴，推动曲轴旋转 参与组成燃烧室
2. 活塞工作条件
直接与高温燃气接触
燃气最高 温度2500K
以上
活塞顶部 温度高达
燃气压力作用使 环不再扭曲，与 矩形环相同
② 扭曲环工作示意
进气、压缩和 排气行程：
环扭曲，消除 泵油现象，减 轻磨损
作功行程：
燃气压力作用 使环不再扭曲， 与矩形环相同
3）锥面环
锥面环特点
环的外圆面为锥面，理论上为线接 触。
工作过程
活塞下行： 能刮油 活塞上行：锥面油楔作用浮起，减
600~700K
机械强度 显著下降
热膨胀量 增大
活塞工作条件
承受燃气冲击性高压力（作功行程）
瞬
汽油机
时
3~5MPa
最
大
压 力
柴油机 6~9MPa
导致活塞 侧压力大
加速活塞 表面磨损
引起活塞 变形
活塞工作条件
活塞在气缸中高速运动
平均速度 可达
10~14m/s
产生很大 惯性力
曲柄连杆机 构各零件和 轴承承受
改善磨合性 耐磨性
2. 气环结构原理
气缸
气环密封原理
F1 环自身弹力 F2 燃气背压力 F3 燃气正压力
第二 密封面
第一 密封面
F3
F1
F2
活塞
活塞环
（1）气环开口形状（※）
直开口
工艺性好 密封效 果差
阶梯开口
密封性好 工艺性 较差
汽车零部件设计课程设计
课程设计说明书四冲程发动机活塞连杆组设计院 (部) 车辆与交通工程学院专业车辆工程(专升本)学生姓名学生学号指导教师课程名称汽车零部件设计课程设计课程代码课程学分起始日期目录1.活塞连杆组的组成结构与作用 (1)1.1组成结构 (1)1.2活塞连杆组的功用 (1)2.活塞组零件的结构设计 (2)2.1活塞组的工作条件和设计要求 (2)2.2活塞的主要尺寸 (2)2.3活塞裙部其余各尺寸 (3)2.4活塞的材料 (3)2.5活塞的结构设计 (3)2.51活塞销的材料 (3)2.52活塞销的结构 (4)3.连杆组零件的结构设计 (4)3.1连杆的工作条件 (4)3.2连杆的设计要求 (5)3.3连杆的材料选择 (5)3.4连杆的主要尺寸 (5)4.结论 (6)参考文献四冲程发动机活塞连杆组设计1. 活塞连杆组的组成结构与功用1.1活塞连杆组的组成结构活塞连杆组主要包括活塞、活塞环、活塞销、连杆等部件。
活塞按部位不同可以分为顶部、头部和裙部。
活塞连杆组将活塞的往复运动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转矩，以驱动汽车车轮转动。
它是发动机的传动件，它把燃烧气体的压力传给曲轴，使曲轴旋转并输出动力。
活塞连杆组主要由活塞、活塞环、活塞销、连杆及连杆轴瓦等组成。
1.2活塞连杆组的功用(1）将燃料燃烧的热能转化为机械能。
(2）将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。
(3）将作用于活塞上的力转变为曲轴对外输出的转矩。
2. 活塞组零件的参数选择2.1活塞组的工作条件和设计要求活塞是曲柄连杆机构的重要零件，主要功用是承受燃烧气体压力和惯性力，并将燃烧气体压力通过活塞销传给连杆，推动曲轴旋转对外作功。
此外，活塞又是燃烧室的组成部分。
活塞是内燃机中工作条件最严酷的零件。
作用于活塞上的气体压力和惯性力都是周期变化的，燃烧瞬时作用于活塞上的气体压力很高，如增压内燃机的最高燃烧压力可达 14—16MPa。
【设计】论文活塞设计
【关键字】设计BH135柴油机活塞的设计与分析技术中文摘要科技进步推动了内燃机行业的持续发展，发动机的强化指标逐渐提高，活塞及其组件所受的机械负荷与热符合也越来越高，它们的设计是否合理，将直接关系到内燃机的可靠性、寿命、排放、经济性等。
因此在已有条件下，通过真实有效地计算分析，得出有益的解决方案成为目前内燃机行业的首选课题。
内燃机严酷的内部温度环境和负荷条件使得传统的设计实验很难取得令人满意的效果，为确保设计目标的实现、为了适应不断增长的高压环境和提高产品的强度和耐久性要求以及设计中的寿命要求，需要采用先进的设计和分析手段，科学的分析活塞的结构对活塞寿命以及工作的可靠性的影响，设计品质优良的活塞，从而使内燃机更好地工作。
本文把计算机辅助工程建模仿真技术应用到活塞结构设计及校核的实例领域，通过三维建模和有限元分析方法，为活塞建立了合适的数字模型，从而预估产品的强度负荷及寿命水平等，提高其设计效率和科学性。
本文还描述了柴油机活塞的设计方法和过程，并通过对BH135柴油机活塞的三维建模和有限元分析的实例应用体现出计算机辅助工程技术在产品设计初期的优越性：即一方面建立一种基本的计算机分析模型，对其进行仿真模拟，从而指导产品设计；另一方面以此为虚拟分析平台并提供一些规范化或经验性的建模参考，同时也为提高企业在技术上的自主开发及创新能力而奠定基础。
关键词：内燃机；活塞设计；有限元分析；AbstractThe development of science technology forced the industry of internal-combustion engine to develop, the strength target of engine was gradually heightened, the mechanical and thermal load of pistonand subassembly of piston was higher and higher. Whether their design were in reason, related to the reliability、natural life、let 、economy and so on. Therefore, with own conditions, through true and effective calculation and analysis, getting useful project becomes the most important task of the industry of internal-combustion engine.In severe environment of the internal thermal and mechanical load, the experiment is difficult to get approving effect. For the sake of realization of design target, adapting increasing high pressure, improving strength、wear and natural life of product, needing to adopt advanced design and analysis measure, analyzing construct of piston is good for piston reliability and natural life. Designing piston with excellent quality improves engine to work better. The simulation method of CAE will be applied to the design and check field of piston structures in this article. Through the numeric analysis and FEM, the strength and fatigue life level etc, are estimated for the subassembly. The article describes the design method and process of diesel engine piston. The theory research and engineering application, show the superiority of CAE to product design: one is instructing the design through the computer analysis model; the other is to provide a modeling reference to virtual platform, and to promote the self-exploitation ability for the enterprise.Key words: Internal-combustion engine; Piston design; Finite element analysis;目录中文摘要英文摘要1．绪论2．设计要求3. 活塞的基本设计3 .1 活塞的选型3. 2 活塞的主要尺寸3.21 活塞的高度H3.22 压缩高度H13.23 顶岸高度h3.24 活塞环的数目及排列3.25 环槽尺寸3.26 环岸高度3.27 活塞顶厚度3.28 裙部长度H23.29 裙部厚度3.10 活塞销直径d和销座间隔B3.3 活塞头部设计3.4 活塞的裙部设计3.5 活塞销座的设计3.6 活塞与缸套的配合间隙3.7 活塞大体尺寸一．绪论汽车是现代化社会重要的交通运输工具，是科学技术发展水平的标志。
发动机活塞设计课设说明书
学号：课程设计题目10kW四冲程汽油机活塞组设计学院专业班级姓名指导教师2013 年11 月18 日课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目:10kW四冲程汽油机活塞组设计初始条件：1、平均有效压力：0.8~1.2MPa2、活塞平均速度：<18m/s要求完成的主要任务:1、装配图设计。
2、零件图设计。
3、说明书1份。
时间安排：序号项目应完成时间备注2012.11.121 课题准备1、设计发动机的结构参数。
2、进行运动学计算。
3、形成文档。
武汉理工大学《汽车发动机设计》课程设计说明书2012.11.13 2 装配图设计与绘图1、热力学计算。
2、动力学计算。
3、形成文档。
2012.11.14 3 装配图设计与绘图1、结构参数设计并形成文档。
2、装配图设计绘图（草图）。
4 装配图设计与绘图（底图）2012.11.155 装配图设计与绘图（加粗与标注）2012.11.162012.11.19 6 零件图设计1、零件计算。
2、形成文档。
7 零件图设计绘图2012.11.208 零件图设计绘图2012.11.219 零件图设计绘图2012.11.2210 零件图设计绘图2012.11.2311 零件图设计绘图2012.11.2612 撰写设计说明书2012.11.2713 撰写设计说明书2012.11.2814 答辩2012.11.2915 答辩2012.11.30注意事项：1、课程设计期间必须严格遵守学校的作息时间。
2、指导教师每天点名。
3、学生每天的任务必须完成，指导教师作好相应的进度记录。
指导教师签名：2013年11月18日系主任（或责任教师）签名：年月日武汉理工大学《汽车发动机设计》课程设计说明书目录前言 (1)1汽油机结构形式的设计 (1)1.1汽缸数和气缸布置的选择 (1)1.2冷却方式 (1)2汽油机结构参数的选取 (2)2.1汽缸直径的确定 (2)2.2缸径行程比S/D (3)2.3转速n的确定 (3)2.4汽缸工作容积与升功率 (3)2.5曲柄半径与连杆长度之比λ的选取 (3)2.6缸心距的确定 (3)2.7压缩比与燃烧室容积Vc,总容积Va (3)3热力学计算 (4)3.1燃烧过程数学模型 (4)3.1.1绝热压缩起点 (4)3.1.2绝热压缩过程 (4)3.1.3定容增压过程 (5)3.1.4 绝热膨胀过程 (5)3.2 绘制P-V图 (5)3.2.1绘制理论P-V图 (5)3.2.2 绘制调整P-V图 (6)3.3热力学平均有效压力校核 (7)4运动学计算 (8)4.1活塞位移 (8)4.2活塞瞬时速度 (9)4.3活塞的加速度、最大加速度 (10)5力学计算 (11)5.1气体压力：由P～V图转化为P～α图 (11)5.2往复惯性力 (12)5.3旋转往复惯性力 (12)5.4合力的计算 (13)6活塞设计 (17)6.1活塞的材料 (17)6.2活塞主要尺寸设计 (17)6.2.1活塞高度H (17)6.2.2压缩高度H1 (17)6.2.3火力岸高度h (17)6.2.4环带高度 (17)6.2.5活塞顶部厚度δ (18)6.2.6活塞侧壁厚度及内部过渡圆角 (18)6.2.7活塞销座间距 (18)6.3活塞裙部及其侧表面形状的设计 (19)6.3.1裙部椭圆 (19)6.3.2配缸间隙 (19)6.4活塞头的质量计算 (19)7活塞销的设计 (20)7.1活塞销的材料 (21)7.2活塞销与销座的结构设计 (21)7.3活塞销与销座的配合 (21)7.4活塞销质量m3 (21)7.5活塞销刚度和强度的校核 (22)8活塞环设计 (23)8.1活塞环的密封机理 (23)8.2气环的设计 (24)8.2.1气环的断面形状 (24)8.2.2气环的尺寸参数 (24)8.2.3活塞环的材料 (25)8.3油环的设计 (25)8.4活塞环强度校核 (26)小结 (27)参考文献 (28)附录 (29)10KW四行程汽油机活塞组设计前言这学期我们专业学习了《汽车发动机设计》这门最重要的专业课之一。
发动机构造与维修-活塞连杆组
课题3
活塞连杆组的结构与维修
图3-31 连杆组
1－连杆衬套；2－连杆小头； 3－杆身；4－连杆螺栓；5－连杆大头；6－连杆轴瓦； 7－连杆盖；8－轴瓦上的凸键；9－凹槽
课题3
活塞连杆组的结构与维修
连杆盖与连杆大头的装配标记
图3-32 连杆配对标记
课题3
活塞连杆组的结构与维修
柴油机的负荷较大，连杆的受力也大，连杆大头的尺寸 往往超过气缸直径。为使连杆大头能通过气缸，便于拆装， 一般都采用斜切口。斜切口的连杆常用的定位方法有止口定 位、套筒定位、锯齿定位和定位销定位等。如图3-33所示。
a）平顶；b）凸顶；c）凹顶；d）成形顶
2）活塞头部 活塞头部是最下边一道活塞环槽以上的部分， 主要用来安装活塞环，以实现对气缸的密封，同时 将活塞顶所吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。
课题3
活塞连杆组的结构与维修
3）活塞裙部 自油环槽以下的部分称为活塞裙部，其作用是 为活塞在气缸内作往复运动导向和承受侧压力。 在常温下，活塞裙部截面形状呈椭圆形，如图 3-13所示。活塞裙部直径上小下大。如图3-14所示。
课题3
活塞连杆组的结构与维修
现代发动机所用的连杆轴承是由钢背和减磨层组成的分 开式薄壁轴承（图3-34）。
图3-34 连杆轴承
1-缸背；2-油槽；3-定位凸键；4-减磨合金层
课题3
活塞连杆组的结构与维修
2、V型发动机的连杆布置形式 （1）并列连杆式 左右两列气缸的连杆一前一后装在同一连 杆轴颈上。优点是连杆可以通用，两列气缸的活塞连杆组运 动规律相同。缺点是两列气缸要在轴向错开一段距离，致使 发动机的长度增加。曲轴的长度增加，刚度降低。 （2）主副连杆式 一列气缸采用主连杆，其大头直接安装 在连杆轴颈的全长上，另一列气缸的连杆为副连杆，其大头 与对应的主连杆大头上的两个凸耳作铰链连接。优点：不会 增加发动机的长度，缺点是主副连杆不能互换。 （3）叉形连杆式 一个连杆的大头做成叉形，跨于另一个连 杆的厚度较小的片形大头两端。优点是：两列气缸中的活塞 连杆组的运动规律相同；左右对应的两气缸轴心线不需要在 曲轴轴向上错位。缺点是叉形连杆大头结构和制造较复杂， 大头的刚度也不高。
柴油机设计(活塞连杆组)
387柴油机设计（活塞连杆组）摘要本文主要介绍387柴油机活塞连杆组的设计。
在本次设计中，考虑到387柴油机主要应用于农业生产中的中小型机械，环境往往较为恶劣，需要内燃机具有较好的动力性能为农机产品提供足够的动力。
本次设计在387柴油机基础上加大了活塞的工作行程，改球形燃烧室为W形燃烧室，使其动力性与经济性都有所提高。
但由于工作行程的加大，平衡性变差，噪音与震动加大，在设计时对其采取一定的措施。
燃烧系统采用直喷型，易启动，节能效果明显，可使经济性和动力性大大提高。
发动机转速为3000r/min左右，12h标定功率约27kW，符合当今低速汽车对转速及功率的需求。
通过参数及工艺性能的控制可使燃油消耗率保持在245g/kW.h以内。
本文着重讨论了活塞连杆组部位的设计要求及特点。
本人主要任务是设计387柴油机的活塞连杆组，首先根据柴油机的性能指标对柴油机主要的性能参数进行了选择。
然后在参照387柴油机的活塞连杆组进行结构设计。
在阐述活塞连杆组设计过程的同时也对主要零部件的设计要点作了总结。
本说明书中重点论述了387柴油机活塞连杆组的设计依据与设计过程。
关键词：柴油机，活塞，连杆THE DESIGN OF 387 DIESEL ENGINE （PARTS OFPISTON GROUP）ABSTRACTThis paper mainly introduces the design of the 387 diesel engine parts of piston group. In this design, considering the 387 diesel engines are mainly applied in small and medium-sized machinery, agricultural production environment is bad, need often has better performance for internal machinery products provide enough power. The Diesel 387 which designed this time is on the basis of the old Diesel 387 and increasing the piston stroke, with its power performance and economical efficiency enhanced. However, because of the work itinerary increased, its balance became worse, noise and vibration also increased. So in this design, I have to take some certain measures. Combustion Chamber using injection type, easy to start, energy saving effect, and can make the efficiency and performance improved greatly. The engine speed is 3000r/min, about 27kW/12h calibration power, speed and the current low power of the car needs. Through the parameters and process performance control can make fuel consumption in 245g/kW.This paper discusses the design requirements and characteristics of the cylinder important parts。
汽车发动机活塞销的选材与热处理工艺课程设计
1汽车发动机活塞销的零件图如下连杆图1汽车发动机活塞销零件尺寸图2服役条件与性能分析活塞销（英文名称：Piston Pin）,是装在活塞裙部的圆柱形销子，它的中部穿过连杆小头孔，用来连接活塞和连杆，把活塞承受的气体作用力传给连杆。
为了减轻重量，活塞销一般用优质合金钢制造，并作成空心。
塞销的结构形状很简单，基本上是一个厚壁空心圆柱。
其内孔形状有圆柱形、两段截锥形和组合形。
圆柱形孔加工容易，但活塞销的质量较大；两段截锥形孔的活塞销质量较小，且因为活塞销所受的弯矩在其中部最大，所以接近于等强度梁，但锥孔加工较难。
本次设计选用内孔为原形的活塞销。
服役条件：（1）高温条件下承受周期性强烈冲击和弯曲、剪切作用（2）销表面承受较大的摩擦磨损。
失效形式：由于承受周期性的应力，使其发生疲劳断裂和表面严重磨损。
性能要求：（1）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。
在一般情况下，活塞销的刚度尤为重要，如果活塞销发生弯曲变形，可能使活塞销座损坏；（2）具有足够的冲击韧性；（3）具有较高的疲劳强度。
3技术要求活塞销技术要求：①活塞销全部表面渗碳，渗碳层深度为0.8〜1 . 2mm渗碳层至心部组织应均匀过渡，不得有骤然转变。
②表面硬度58〜64 HRC,同一个活塞销上的硬度差应V 3 HRG③活塞销心部硬度为24〜40 HRC。
④活塞销渗碳层的显微组织应为细针马氏体，允许有少量均匀分布的细小粒状碳化物，不得有针状和连续网状分布的游离碳化物存在。
心部的针状应是低碳马氏体及铁素体。
表活塞销内、外圆渗碳技术要求活塞销的材料一般为低碳钢或低碳合金钢，如20、15Cr、20Cr或2OCrMnTi等。
外表面渗碳淬硬，再经精磨和抛光等精加工。
这样既提高了表面硬度和耐磨性，乂保证有较高的强度和冲击韧性。
X6130柴油机活塞连杆组设计-
北京建筑工程学院机电与汽车工程学院
毕业设计评价手册
学生姓名刘建
专业机械工程及自动化
班级机084
学号2105120812111
指导教师朱爱华
二O一二年二月七日一、毕业设计论文任务书
三、毕业设计（论文）指导书
三、调研提纲
四、调研报告评语及成绩
五、外文翻译评语及成绩
六、学生期中小结
七、期中检查评语及成绩
八、学生出勤情况
九、指导教师评语及建议成绩
十、审核人意见及建议成绩
十一、答辩记录
十二、答辩委员评定成绩记录
十三、答辩委员会评语及总评成绩
十四、学生对毕业设计（论文）题目及指导教师评价
十五、学生对毕业设计过程管理方法的意见及建议
（论文）题目教师
学生姓名专业班级
学生签字：年月日。
现代汽车构造 任务3.3 活塞连杆组
五 、连杆轴承 安装在连杆大端孔中的连杆轴承是分开式的 薄壁滑动轴承（图3-9）。轴承是在厚1～3mm的 薄钢背的内圆面上浇铸0.3～0.7mm厚的减磨合金 层，为了防止连杆轴承在工作中发生转动或轴向 移动，在连杆轴承的分开面上有两个定位凸键， 装配时这两个凸键分别嵌入连杆大端和连杆盖上 的相应凹槽中。连杆轴瓦的内表面上还加工出油 槽，以贮油保证润滑。
油环：刮除气缸壁上多余的润滑油，并在气 缸壁上铺涂一层均匀的润滑油膜，既可以防止润 滑油窜入气缸燃烧， 又可以减少活塞、活塞环与 气缸壁的磨损和摩擦阻力。同时也起到气缸的 辅 助密封作用。 材料：合金铸铁,表面经耐磨处理。 油环分为普通油环和组合式油环（图3-12a）
图3-12（a）油环
发动机工作时，活塞和活塞环会发生膨胀。 因此，活塞环安装在气缸内应有开口间隙，与环 槽之间应有侧隙和背隙（图3-12b)。
2-活塞头部 3-活塞环 4-活塞销座 6-活塞销环 7-活塞裙部 8-加强筋
有的汽油机活塞裙部，开有“门”形槽或 “T形槽；有的活塞是全裙式的，有的活塞是 拖板式的（图3-11）。
图3-11
活塞裙部的构造
二、 活塞环 分类： 活塞环分为气环和油环两种。 功用： 气环：保证活塞与气缸壁间的密封， 防止 气缸中的高温、高压燃气漏入曲轴箱，同时还将 活塞顶部的大部分热量传导到气缸壁，再由冷却 液带走。
任务3.3 活塞连杆组
活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销杆组
一、活塞 功用：承受气缸中燃气压力，并将此力通 过活塞销传给连杆，以推动曲轴旋转。 材料：目前广泛采用铝合金活塞材料。 构造：顶部、头部和裙部（图3-10）。
图3-10 活塞结构剖视图
1-活塞顶部 5-活塞销
图3-12（b）活塞环间隙 1-气缸；2-活塞环；3-活塞 △1-端隙；△2-侧隙；△3-背隙
480柴油机活塞的设计毕业设计
第一章绪论1 我国柴油机的进展状况及趋势从建国初期开始，我国柴油机取得了长足的进展。
1959 年农业机械部成立，对我国柴油机的计划与进展起了重要作用。
这一时期中，上海柴油机厂试制成功了可与汽车、工程机械、船舶、农业机械、发电机等多种用途配套的135 系列柴油机。
在大功率柴油机方面，我国自行设计了12V180 型机车用柴油机、6250Z 型增压柴油机（用于发电与船舶）和6300 系列柴油机（用于船用、发电、排灌）。
在废气涡轮与增压柴油机方面：1958 年新中动力机厂研制成功我国第一台轴流式T250X 型排气涡轮增压器及882kW 的8L350Z 型柴油机，以后有关单位前后研制成功10 号径流式增压器（配6135 型柴油机）和12 号径流式增压器（配6160 型柴油机）。
1966 年开始的文化大革命使柴油机工业受到严峻的破坏，大体停留在20 世纪60 年代乃至倒退到50 年代的水平，与此同时国外技术迅速进展，从而拉大了我国柴油机工业与世界先进水平的差距。
这一时期我国柴油机进展的鼎盛时期，引进和开发的新产品种类繁多，其要紧代表产品有南汽生产配依维柯柴油机；一汽集团公司大连柴油机厂、无锡柴油机厂的CA498ACA4110A、CA6110A、CA6113 型柴油机；玉林柴油机厂、湖南动力机厂、柳州机械总厂的6105 Q 柴油机、朝阳柴油机厂100、102 等系列柴油机；第一拖沓机厂R100 系列柴油机；上海柴油机厂D6114、3300B 系列柴油机；江铃、庆铃的4JB1 柴油机；潍坊柴油机厂和杭州汽车发动机厂的WD615 系列柴油机；重庆康明斯发动机公司的系列柴油机；陕西柴油机厂12PC2—5V 型柴油机；上海船厂8RTA52U 柴油机；上海FM 公司的P7 泵；无锡动力机厂的Holset H 系列增压器；无锡欧压柴油机喷射的P 系列孔式喷油器。
另外，还有许多工厂生产各类类型柴油机和多种型号小型单缸柴油机，难以一一列举。
活塞设计——精选推荐
活塞设计DF610柴油机活塞组设计1、DF610柴油机简介DF610柴油机主要⽤于重型汽车，⽕车头DF610柴油机的技术参数：型式：直喷、直列、六缸、⽴式、⽔冷、四冲程、涡流室燃烧室活塞⾏程/⽓缸直径： 105/10012h标定功率/转速： 102/1500rpm压缩⽐： 17：1燃油消耗率：≤270/kW.h）润滑⽅式：压⼒及飞溅复合式启动⽅式：电启动⽓缸盖和机体都是整体铸造的，机体下平⾯与曲轴线相平，因此结构轻巧。
采⽤⼲式⽓缸套，因此机体现刚度好。
缸套材料为⾼磷合⾦铸铁，壁厚为3毫⽶。
活塞由硅铝合⾦铸造，头部共有两道⽓环和⼀道油环。
活塞销是浮式的。
连杆⽤钢锻制成，具有平切⼝连杆⼤头。
两个连杆螺栓加⼯有定位带以保证连杆盖的定位。
球铁曲轴是全⽀承的，不带平衡块，其轴向定位设在后轴承上。
曲轴后端凸缘⽤螺钉将甩油盘和飞轮固定在⼀起。
曲轴的前端装有⽪带轮和起动⽖。
主轴⽡和连杆轴⽡都是⾼锡铝合⾦薄壁轴⽡。
凸轮轴布置在机体的上部，具有三个⽀承。
⽓门、摇臂直接由较长的菌形挺柱驱动。
这样可使⽓门机构的刚性加⼤。
⽓门上都设有两个⽓门弹簧座和两个⽓门弹簧。
润滑系统中，有转⼦式机油泵，固定在第⼀主轴承盖上，经中间齿轮由曲轴齿轮驱动。
冷却系中的离⼼⽔泵和风扇都是由曲轴⽪带轮直接驱动的。
柴油机采⽤电起动，为了适应冬季冷起动的需要，在进⽓管内装有起动预热器。
2、活塞组设计活塞组设计包括3部分（活塞设计、活塞环设计、活塞销设计三部分）1）活塞组的⼯作条件A）机械负荷活塞组受到⽓体压⼒P、往复惯性⼒Pj，及侧压⼒PN的周期性冲击⼒的作⽤。
⽬前，强化柴油机的最⾼爆发压⼒Pz已达140kgf/cm2=13.72MPa，使活塞产⽣很⼤的机械应⼒和变形。
B）热负荷活塞顶⾯承受瞬变⾼温燃⽓的作⽤，燃⽓最⾼温度可达1800～2600℃，所以活塞顶温度很⾼，⽽且温度分布很不均匀。
尤其是在直接喷射式柴油机活塞顶上都有相当深的凹坑，活塞实际受热⾯积⼤⼤增加，其热负荷更加严重。
汽车发动机曲柄连杆机构结构设计及其实例分析
汽车发动机曲柄连杆机构结构设计及其实例分析作者：王九合来源：《山东工业技术》2013年第08期【摘要】曲柄连杆机构的运动件主要包括活塞组、连杆组、曲轴与轴承组。
在进行零部件设计时，首先，要分析其工作情况及对零件的要求，然后，根据内燃机的总体设计指标以及工厂生产条件选择适当的材料，并采取适当的措施以满足提出的要求。
最后，决定零件的主要尺寸，并进行强度、刚度等方面的校核计算。
【关键词】曲柄连杆；结构设计；整体稳定性；空间刚度；疲劳断裂；组合变形；强度校核；经济性0 引言曲柄连杆机构即活塞组、连杆组和曲轴组。
曲柄连杆机构是发动机中的能源转化机构，它将化学能转化为机械能，将活塞的往复运动传递给曲轴带动外设运转。
1 曲柄连杆机构的结构设计1.1 活塞的结构设计1.1.1 活塞的载荷在内燃机中，活塞组是工作强度最大的组件之一。
活塞的工作条件比较恶劣，其受到的主要载荷有以下几点：1）承受很大的机械载荷在内燃机工作中，活塞组承受的机械载荷包括气体压力、惯性力以及由此产生的侧向作用力。
近代内燃机中，汽油机的最大气体压力Pg max约为3-6MPa，非增压柴油机Pg max值约为6-9MPa，而增压柴油机Pg max值约为13-15MPa。
由于内燃机的转速不断提高，活塞的往复运动也日益增大，一般车用内燃机活塞平均速度一般可高达9～13m/s。
由于加速度很大，活塞组在往复运动中会产生很大的惯性力，同时，内燃机在速燃期，其压力升高率dp/dφ可达0.6-0.8MPa/（°）。
所以对曲柄连杆机构来说，具有很大的冲击作用。
活塞各部位在机械载荷的作用下产生不同的压力：活塞顶部有动态弯曲压力，活塞销座承受拉力及弯曲，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。
2）承受很高的热载荷在内燃机工作过程中，内室中燃气的最高温度一般可达到2000℃左右，因为活塞顶是直接和燃气接触的，因此活塞承受的温度很高。
除此之外，它还需要接受摩擦生成的热量。
活塞结构设计与工艺设计
摘要内燃机的不断发展，是建立在主要零部件性能和寿命不断改进和提高的基础上的，尤其是随着发动机强化程度的提高、功率的增大和转速的增加，零部件尤其是直喷式柴油机活塞的工作环境变得更加恶劣了。
活塞的结构直接影响活塞的温度分布和热应力分布，因此就有必要对活塞的结构和性能作出预测和评价。
活塞式内燃机上最关键的运动件，它在高温高压下承受反复交变载荷，被称为内燃机的心脏。
本设计通过对内燃机铝活塞加工技术的发展、活塞的工作环境以及结构特点的分析，确定了活塞的加工过程以及加工方案。
其中主要包括：活塞顶部设计、活塞头部设计、活塞裙部设计、活塞的结构参数设计、和加工工艺的设计。
关键词：内燃机活塞结构加工AbstractThe continuous development of the internal combustion engine, is built on the basis of the performance and life of the main components continue to improve and enhance, especially with the improvement of the degree of enhancement of the engine, power increases and an increase in speed, parts and components in particular, is a direct injection diesel engine pistonwork environment becomes worse. The structure of the piston directly affect the temperature distribution of the piston and the thermal stress distribution, and therefore it is necessary to predict and evaluate the structure and performance of the piston。
中重型汽车发动机活塞的设计研究
ｄ ｔ ，ｎ ｉｏ ｕ ｅｃ ｔａ ｃ ｉ ｕ ｅ ｅｐｓ ｎｄ ｅｔ ｔ ｒ ｃｌ ｅｌＩ ｙ ￣ｉ ｔ ｏｈ ｉ ｉ ｒ ｕｅ
ｏ ｅｅｇ ｅ Ａ ｃ￣ｉ ｅａ ｐ ｃｔ ｎａｄｉ ａ ｄ － ｆ ｈ ｎｉ ． ｃ ｌ ｔ ｐｌ ａ ｏ ｎ ｖ ｉ ｔ ｎ ｏ ｎ ｈ ｇ ｉ ｉ ｎｌ ａ
为 了适应 中重型发动机的使用要求 ， 活塞制造 厂家在活塞结构类型及材料研究方面开展 了大量的
工作 。 ２ １ 铝基体 内冷 通 道活 塞 ． 铝合 金 活塞带 内冷通道 结构 从 ２ 纪 ６ ０世 ０年代
Ａｂ ｔａ ｔ Ｈｉｈ ｒｆｔ ｕ ￣ ｎ ｔ ｏ ｅｔｅｍａ ｎ ｃ ａ ｉ ｌｌ ｄｗ Ｉ ｅ ｎ ｅ ｙｔｅｈ ａ ｙ ｓｒ ｃ ： ｇ ｅ ｉ ｅｓ ｇ ｈｆｒｔ ｒ ｌ ａ ｄ ｍｅ ｈ ｎｃ ａ ｅｅｄ ｍａ ｄ ｄ ｂ ｅｖ ａｇ ｈ ｈ ａ ｏ ｈ
在设计开发过程 中， 有针对性的根据活塞可能 的失效模式进行研究 ， 提高其可靠性和使用寿命 ， 促 进发动机的发展 和完善 ， 活塞设计过程 中的重要 是
一
针对活塞的主要实效模式 ， 一般从三个方 向解 决 ：． ａ进一步改善提高铝合金 的性能 ；． ｂ改进活塞的 结构设计 ；． ｃ材料选用锻钢等。
性能 。本 文根 据 中重 型发 动 机 活塞 的使 用状 况及 失效模 式 ， 绍 了活塞材 料 的研 究现状 、 介 结构
设计特 点及 活塞的冷却技 术等 ， 研究提 高活塞可靠性和寿命的途径。
关 键词 ： 活塞 ； 锻 造 ； 液 态模锻 ； 陶 瓷纤 维强化
中图分类号 ：Ｋ ２ ． 文献标识码： 文章编号：６３ ６９（０６ｏ — ０９ ０ Ｔ ４３ １ Ｂ １７ — ３ ７２０ ）３ ０ １ — ５ ｒ
活塞设计(精品课件)
活塞课程设计说明书一．设计题目:活塞组设计二．设计参数：195柴油机，Pe=8。
82kw，n=2000r/min，水冷，Pme=650。
4kpa，连杆重心位置LB/LA=0.3909(其中LB指重心到连杆大头中心的距离,LA指重心到连杆小头中心的距离)。
.。
..文档交流三．设计要求：1.用计算机绘制活塞(A1），活塞销（A3)各一张。
2. 设计说明书一份（包括零件图分析、定位方案确定、定位误差计算等内容；最好能写出整个工艺过程）。
目录前言 11活塞的概述 21.1活塞的功用及工作条件 21.2活塞的材料 21。
3活塞结构 21。
3。
1活塞顶部 21。
3.2活塞头部 31.3.3活塞裙部 32活塞的结构参数 43活塞最大爆发压力的计算 53。
1热力过程计算 53。
2柴油机的指示参数 83.3柴油机有效效率 104活塞销的受力分析 115活塞的加工工艺 14参考文献： 15前言内燃机的不断发展，是建立在主要零部件性能和寿命不断改进和提高的基础上的,尤其是随着发动机强化程度的提高、功率的增大和转速的增加，零部件尤其是直喷式柴油机活塞的工作环境变得更加恶劣了.活塞的结构直接影响活塞的温度分布和热应力分布,因此就有必要对活塞的结构和性能作出预测和评价。
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文档交流活塞是内燃机上最关键的运动件,它在高温高压下承受反复交变载荷，被称为内燃机的心脏，特别是坦克、舰艇和军用车船用内燃机活塞则要求更高，它已成为制约内燃机发展的一个突出问题。
...。
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文档交流本次课程设计的题目是发动机铝活塞的结构及工艺设计,选择利用合适的机床加工发动机活塞，通过这次课程设计,要求熟练掌握并能在实际问题中进行创新和优化其加工工艺过程。
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文档交流1活塞的概述1。
1活塞的功用及工作条件活塞是曲柄连杆机构的重要零件煤气主要功用是承受燃烧气体压力和惯性力,并将燃烧气体压力通过活塞销传给连杆，推动曲轴旋转对外作功.此外，活塞又是燃烧室的组成部分.。
汽车活塞实验报告
1. 了解汽车活塞的结构和功能；2. 掌握汽车活塞的工作原理；3. 分析活塞在不同工况下的受力情况；4. 研究活塞的耐磨性及性能指标。
二、实验原理汽车活塞是发动机中重要的部件之一，其主要作用是将燃烧产生的热能转化为机械能，推动曲轴旋转，从而驱动汽车行驶。
活塞在发动机内承受着高温、高压和高速运动的恶劣工况，因此对活塞的材料、结构及性能提出了很高的要求。
本实验通过对汽车活塞进行理论分析、实验测量和数据分析，研究活塞在不同工况下的受力情况、耐磨性及性能指标，为活塞的设计与优化提供理论依据。
三、实验设备与材料1. 实验设备：（1）汽车活塞实验台；（2）压力传感器；（3）转速传感器；（4）数据采集器；（5）电脑；（6）实验工具。
2. 实验材料：（1）汽车活塞；（2）活塞环；（3）机油；（4）汽油。
1. 实验前准备：（1）检查实验设备是否完好，确保实验安全；（2）熟悉实验步骤和注意事项；（3）将活塞安装在实验台上，调整好位置。
2. 实验测量：（1）将活塞置于实验台上，启动发动机，调节转速至设定值；（2）启动数据采集器，记录活塞在不同工况下的压力、转速和温度数据；（3）重复实验，获取多组数据。
3. 数据分析：（1）对实验数据进行整理，分析活塞在不同工况下的受力情况；（2）计算活塞的耐磨性及性能指标；（3）对比不同活塞材料的性能差异。
五、实验结果与分析1. 活塞受力分析实验结果表明，活塞在发动机运行过程中承受着高温、高压和高速运动的恶劣工况。
活塞顶部受到燃烧气体的压力，活塞环受到燃气侧和机油侧的压力，活塞裙部受到曲轴连杆的拉力。
2. 活塞耐磨性分析实验结果表明，活塞在不同工况下的耐磨性存在差异。
活塞材料对耐磨性影响较大，一般而言，高硬度、高耐磨性的材料有利于提高活塞的耐磨性。
3. 活塞性能指标分析实验结果表明，活塞在不同工况下的性能指标存在差异。
活塞的热膨胀系数、热导率、强度和刚度等性能指标对活塞性能有较大影响。
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活塞设计 6.1 活塞的材料共晶硅铝合金制造活塞的材料应有小的密度以及良好的摩擦性能(减摩性和耐磨性)。
常用材料为铝硅合金，。
共晶铝硅合金具有满意的综合性能，工艺性良好，应用最为广泛。
过共晶铝硅合金中的初生硅晶体使耐热性、耐磨性改善，膨胀系数减小，但加工工艺性恶化。
过共晶铝硅合金广泛用于高热负荷活塞。
6.2 活塞主要尺寸设计15 6.2.1 活塞高度H H=1D 选择H=84mm 6.2.2 压缩高度H H1=0.5D选择H =42mm6.2.3 火力岸高度h h=0.07D=5.965mm 选取h=6mm 6.2.4 环带高度现代四行程发动机一般采用二道气环和一道油环。
气环的厚度一般为2.0～3.0mm(《汽车发动机设计》p308)。
环岸要求有足够的强度，使其在最大气压下不致被损坏。
第一道环的环岸高度b 一般为1.5～2.5c（c 指环槽高度），第二道环的环岸高度b 为1～2c。
第一环岸高C1=0.03～0.04D=0.04*84=3.4mm 取4mm 为2.0～3.0mm取2.0mm 为2.0～3.0mm取2.0mm 油环为4.0～6.0mm取4.0mm 则环带高度为16mm6.2.5 活塞顶部厚度δ为0.06~0.10D ＝8mm。
6.2.6 活塞侧壁厚度及内部过渡圆角活塞头部要安装活塞环，侧壁必须加厚，一般取（0.05~0.1）D，取0.1D，厚度则为16 8mm 为改善散热状况，活塞顶与侧壁之间应该采用较大的过度圆角，一般取R=0.05~0.1D 则圆角半径取为8mm 6.2.7 活塞销座间距B=0.35-0.40D 取0.4 则活塞销座间距为34mm 有关活塞的尺寸设计结果：名称数值单位压缩高度取H1 42 mm 环带高度H3 16 mm 火力岸高度H4 mm总高度84 mm mm内圆直径D’66 mm 外圆直径D 82 mm 第一道环的环岸高度b1 mm第二道环的环岸高度b2 mm第一道环槽高度C1 mm第二道环槽高度C2 mm环槽深度mm6.3 活塞裙部及其侧表面形状的设计活塞裙部及其侧表面形状设计的关键，在于保证裙部有足够的贴切合面积和良好的润滑条件，以及保证发动机在不同工况下都具有最小的活塞间隙。
6.3.1 裙部椭圆1）、将裙部设计成椭圆。
2）、将销座附近的裙部外侧部位设计成凹陷状。
裙部椭圆的规律：为了使活塞在正常工作温度下于气缸壁之间保持右比较均匀的间隙，不至于在气缸内卡死或是引起局部磨损，必须在常温下预先把活塞裙部的横断面加工成椭圆形，其长轴垂直于活塞销轴线方向，其矩轴于长轴的差值视发动机的不同而不同，一般为0.08～0.025mm。
为了视铝合金活塞在工作状态下（热态）接近一个圆柱形，害必须把活塞做成上小下大的近似圆锥形。
其锥度视发动机的不同而不同，一般为0.05～0.1mm。
实际取Δ：对活塞下下部和头部取0.1mm；对活塞裙中部取0.08mm 6.3.2 配缸间隙17 为了视铝合金活塞在工作状态下（热态）接近一个圆柱形，害必须把活塞做成上小下大的近似圆锥形。
其锥度视发动机的不同而不同，一般为0.05～0.1mm。
活塞顶部间隙：0.240mm（活塞销中心平面内）；0.210mm垂直于活塞销中心线平面内活塞裙部间隙：0.09mm （活塞销中心平面内）；0.04mm垂直于活塞销中心线平面内6.4 活塞头的质量计算对活塞进行简化变成可计算体积的几何体，从而计算出其体积和质量。
简化图如下。
活塞的质量在估算时，将活塞当作薄壁圆筒处理。
活塞其中D——为活塞的外径，D=84mm t——为活塞的厚度，t=8mm H——为活塞的高度，H=(0.8~1.0)D=84mm 故可知活塞的质量为m活塞=227.8g 活塞销的设计活塞工作时顶部承受很大的大气压力，这些力通过销座传给活塞销，再传给连杆。
因而活塞销座和活塞销的设计必须保证足够的强度、足够的承压面积和耐磨性。
7.1 活塞销的材料活塞销一般用低碳钢或低碳合金钢（如20Cr）制造，经表面参碳淬火处理，以提高表面硬度，使中心具有一定的冲击韧性。
表面需进行精磨和抛光。
7.2 活塞销与销座的结构设计活塞销孔轴线18d=（0.25~0.3）D=0.3D=25.5mm 取25mm d0=(0.6~0.79)d=0.6d=15mm l=(0.8~0.9)D=0.9D=75.6 取76mm 活塞销外径d =15。
活塞销长度l=76mm。
7.3 活塞销与销座的配合活塞顶所承受的气压力通过活塞销座和活塞销传给连杆。
由于结构上的限制，活塞销直径d不可能超过0.4D(表11-1)，活塞销的长度不可能超过0.85D，因此活塞销总的承压面积极为有限，还要在活塞销座与连杆小头衬套之间合理分配。
所以，不论在销与销座之间，还是在销与连杆之间，承压面积都很小，表面比压很高。
加上活塞销与销座或活塞销与连杆衬套之间相对运动速度很低，液体润滑油膜不易形成。
在这种高压低
速条件下，要保证可靠的液体润滑，配合副的工作间隙要尽可能小。
经验表明，当活塞销与销座以及活塞销与连杆小头衬套之间的工作状态(热态)间隙在(1~3) 10-4d 时，可以可靠工作。
于是，在装配状态(冷态)，销与销座则有(1~3) 10-4d 的过盈，以补偿铝合金活塞销孔在工作时较大的热膨胀。
为了稳定地保持极小的间隙而又转动灵活，活塞销外圆、活塞销孔和连杆小头衬套孔都应有极高的加工精度。
不但尺寸公差要严格，尤其要保证严格的圆柱度和表面粗糙度。
如果尺寸公差偏大，而圆柱度和表面粗糙度值足够小，则可以按尺寸分组选配的办法保证配合副的理想间隙。
7.4 活塞销质量m m=134g7.5 活塞销刚度和强度的校核为保证活塞销和销座的可靠工作，需校核活塞销的弯曲变形，失圆变形，销座上的表面压力和活塞销的应力。
240.29 81 =d2/d1=？活塞销的弯曲变形：61.781 4.5(1 104.5 0.00040.0328 19失圆变形：61.781 0.674.7 104.7 10 0.020 0.010.0218 满足要求。
作用在销孔上的表面压力：61.71.58 342.6 小于极限值560bar，满足要求。
活塞销的纵向弯曲应力：61.70.093 0.093 281 0.670.0685 0.0685 216 在许用应力200到400 N/mm 之间，满足要求。
经以上计算可知设计的活塞销满足刚度和强度要求。
活塞环设计活塞与活塞环一起防止气缸内的高压气体下窜到曲轴箱，同时把很大一部分活塞顶接收的热量传给气缸壁，起这种作用的活塞环称为气环。
此外，还设置专门的油环，在活塞下行时把气缸壁上多余的机油刮回油底壳，以减少上窜机油量。
一般要求通过环组的窜气量不超过总进气量的0.5%，机油消耗量不超过燃油消耗量的0.5%。
8.1．活塞环的密封机理内燃机活塞组与气缸之间应用带开口的弹性金属环实现往复式密封。
由于开口的存在，漏气通路不可能完全消除。
为了防止大量漏气，一般采用多个活塞环形成随活塞运动的迷宫式密封。
为减小活塞组与气缸之间的漏气通路，活塞环的外周面必须以一定的弹力与气缸壁紧密贴合，形成第一密封面(图11-8)。
这样一来，缸内气体不能短路直接通过环周与气缸之间，而是进入环与环槽之间，一方面轴向不平衡力将环向环槽的侧面压紧，形成第二20密封面，同时，作用在环背的气压力造成的径向不平衡力又大大加强了第一密封面。
尽管环背气压力有时大大超过环本身弹力降到零，即环周与缸壁之间出现缝隙(一般称为活塞环“漏光”)，第一密封面被破坏，气体就直接从缝隙处短路外泄，任何环背压力和F 都建立不起来。
只要在整个环周上还剩下一个哪怕是很小的弹力，被密封气体就会自行帮助密封，而且要密封的气体压力越高，附加的密封力也越大。
可以认为，具有这种自适应特性的简单环式密封系统，是往复活塞式内燃机有强大生命力的结构保证之一。
必须指出，活塞组的密封作用不仅取决于活塞环，而且与活塞的设计有很大关系。
活塞应保证活塞环工作温度不会过高。
环带部分与气缸的间隙应尽可能小。
环槽应加工精确，且在工作中不发生过大变形。
环槽与环之间的间隙要合适。
8.2．气环的设计8.2.1 气环的断面形状根据活塞环的密封机理，形状简单、加工方便的矩形(断面)环完全可以满足要求。
但这种环磨合性较差，作用在活塞环上的力及其密封面密封性不理想。
桶面环(图11-9b)的外周面是直径等于缸径的球面的中段，其特点是能适应活塞的摆动，并且活塞上行和下行时均能在环的外周面上形成润滑油膜，摩擦面不易烧伤。
环与气缸接。