活塞说明书

热动专业课程设计

题目：活塞课程设计说明书

班级：J动力（机械）1001

学号：3101106015

姓名：陈魏

指导教师：杜家益、张登攀、董非、倪培永

课程设计时间：2013年12月25号~2014年1月15号

2014年1月

活塞是汽车发动机的“心脏”，承受交变的机械负荷和热负荷，是发动机中工作条件最恶劣的关键零部件之一。

活塞的种类一般分为：柴油机活塞、汽油机活塞、通用型活塞。

一、活塞功用

1）传力、导向。承受燃烧室内气体压力，将压力传递给连杆，并保证活塞在气缸内顺畅运动。

2）密封。通过活塞环和活塞密封气体，保证缸内工质不泄露或很少泄露。

3）传热。在密封的基础上，通过活塞环和活塞裙部向缸壁传递热量。

4）配气。完成进气、压缩和排气功能，在二冲程发动机中还起到配气滑阀的作用。

二、工作条件

1）高温————导致热负荷大；

活塞直接与高温气体接触，瞬时温度可达2500K以上，因此，受热严重，而散热条件又很差，所以活塞工作时温度很高，顶部高达600～700K，且温度分布很不均匀。

2）高压————冲击性的机械负荷；

活塞顶部承受气体压力很大，特别是作功行程压力最大，汽油机高达3～5MPa，柴油机高达6～9MPa，这就使得活塞产生冲击，并承受侧压力的作用。

3）高速滑动；

活塞在气缸内以很高的速度(8～12m/s)往复运动，且速度在不断地变化，这就产生了很大的惯性力，使活塞受到很大的附加载荷。

4）交变的侧压力；

由于活塞的上下行程时活塞要改变压力面，因此侧向力是不断变化方向的，就造成了活塞在工作时承受交变的侧向载荷，因此会产生：

1.造成侧向拍击，引起机体的振动，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。

4.缸套表面产生振动，容易引起缸套穴蚀。

活塞在这种恶劣的条件下工作，会产生变形并加速磨损，还会产生附加载荷和热应力，同时受到燃气的化学腐蚀作用。

三、活塞要求

1）要有足够的强度、刚度、质量小、重量轻，以保证最小惯性力。

2）导热性好、耐高温、高压、腐蚀，有充分的散热能力,受热面积小。

3）活塞与活塞壁间应有较小的摩擦系数。

4）温度变化时，尺寸、形状变化要小，和汽缸壁间要保持最小的间隙。

5）热膨胀系数小，比重小，具有较好的减磨性和热强度。

四、活塞材料

现代内燃机广泛使用铝合金活塞。铝合金导热性好（比铸铁大3-4倍），密度小（约为铸铁的1/3）。因此铝活塞惯性力小，工作温度低，温度分布均匀，对改善工作条件减少热应力延缓机油变质有利。目前铝活塞广泛采用含硅12%左右的共晶铝硅合金制造，外加铜和镍，以提高热稳定性和高温机械性能。

五、活塞结构

5.1活塞顶部

活塞顶部是燃烧室的组成部分，其形状与燃烧室形状和压缩比有关，一般有平顶，凸顶和凹顶三种。

5.2活塞头部

活塞头部是指由活塞顶部到油环下端面之间的部分。在活塞头部加工有用来安装气环和油环的气环槽和油环槽。在油环槽的低部还加工有回油孔或横向切

槽。活塞头部有足够的厚度，从活塞顶部到环槽区的断面要尽可能的圆滑，过度

圆角半径应足够大，以减少热流阻力，便于热量从活塞顶部经活塞环传给气缸壁，

使活塞环的温度不至于过高。

5.3活塞裙部

活塞头以下的部分为活塞裙部，活塞销座位于裙部。裙部起导向作用，并承

受侧压力。因此，活塞裙部的形状保证活塞在气缸得到良好的导向，气缸与活塞

之间在任何工况下都能保证均匀，合适的间隙，并有一定的承压面积。

六、加工工艺

工序号工序名称定位基准及技术条件设备工装

0 毛坯锻造按活塞锻造工艺进行

1 粗车底面

粗基准是毛坯外圆，金属模液压锻

造，壁厚均匀〔有的用内腔做为基准〕

车床

三角卡盘自动定

心

2 粗镗活塞销孔下端面，内止口及毛坯销孔，活塞

顶部压紧

镗床镗刀

3 粗车顶面，圆及环

槽

下端面内止口销孔处

半自动车床，液

压、仿型、多刀

专用刀具

4 钻销座油空

顶面定位下断面

销孔定位方向

台钻钻模

5 精车下端面，内止

口

精基准：外圆面环槽端平面车床专用夹头

6

精车：

①环槽

②外圆面

③顶面

精基准：下端面内止口销孔拉紧仿型、多刀车床专用刀具

7 精车燃烧室基准“统一原则”同工序6 车床成形刀

8 铣裙部圆弧外圆面活塞销孔专用铣床铣刀

9 精细镗活塞销孔顶面圆柱销孔专用镗床精镗销孔夹具

10 车锁环槽销孔定位车锁环车床镗刀

11 液压销孔销孔定位液压销孔车床液压器

12 精磨裙部外圆外圆面定位仿型磨床