摩托车发动机原理及整车结构教程.ppt

* 2）活 塞 ① 功用：承受气体压力，并通过活塞销传给连杆驱使曲轴旋转，活塞顶部还是燃烧室的组成部分。 ② 工作条件：活塞在高温、高压、高速、润滑不良的条件下工作。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；活塞顶部承受气体压力很大，特别是作功行程压力最大高达3～5MPa，这就使得活塞产生冲击，并承受侧压力的作用；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，使活塞受到大的附加载荷。活塞在这种恶劣的条件下工作，会产生变形并速磨损，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。 二、发动机的典型系统及结构 * ③ 要求: a. 要有足够的刚度和强度，传力可靠； b. 导热性能好，要耐高压、耐高温、耐磨损； c. 质量小，重量轻，尽可能地减小往复惯性力。 铝合金材料基本上满足上面的要求，因此，活塞一般都采用高 强度铝合金； ④ 构造：活塞可分为三部分，活塞顶部、活塞头部和活塞裙部。 活塞顶部承受气体压力，它是燃烧室的组成部分，其形状、位置、大小都和燃烧室的具体形式有关，都是为满足可燃混合气形成和燃烧的要求，其顶部形状可分为四大类，平顶活塞、凸顶活塞、凹顶活塞和成型顶活塞。平顶活塞顶部是一个平面，结构简单，制造容易，受热面积小，顶部应力分面较为均匀。凸顶活塞顶部凸起呈球顶形，其顶部强度高，起导向作用，有利于改善换气过程。凹顶活塞顶部呈凹陷形，凹坑的形状和位置必须有利于可燃混合气的燃烧，有双涡流凹坑、球形凹坑、U形凹坑等等。 二、发动机的典型系统及结构 二、发动机的典型系统及结构 * 活塞头部 活塞头部指第一道活塞环槽到活塞销孔以上部分。它有数道环槽，用以安装活塞环，起密封作用，又称为防漏部。汽油机一般有三道环槽，其中有两道气环槽和一道油环槽，在油环槽底面上钻有许多径向小孔，使被油环从气缸壁上刮下的机油经过这些小孔流回油底壳。第一道环槽工作条件最恶劣，一般应离顶部较远些。活塞顶部吸收的热量主要也是经过防漏部通过活塞环传给气缸壁，再由冷却水传出去。总之，活塞头部的作用除了用来安装活塞环外，还有密封作用和传热作用，与活塞环一起密封气缸，防止可燃混合气漏到曲轴箱内，同时还将(70～80)%的热量通过活塞环传给气缸壁 二、发动机的典型系统及结构 * 活塞裙部 活塞裙部指从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，它包括装活塞销的销座孔。活塞裙部对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受侧压力。裙部的长短取决于侧压力的大小和活塞直径。所谓侧压力是指在压缩行程和作功行程中，作用在活塞顶部的气体压力的水平分力使活塞压向气缸壁。压缩行程和作功行程气体的侧压力方向正好相反，由于燃烧压力大大高于压缩压力，所以，作功行程中的侧压力也大大高于压缩行程中的侧压力。活塞裙部承受侧压力的两个侧面称为推力面，它们处于与活塞销轴线相垂直的方向上。 二、发动机的典型系统及结构 * 活塞裙部构造特点: 为了使裙部两侧承受气体压力并与气缸保持小而安全的间隙，要求活塞在工作时具有正确的圆柱形。但是，由于活塞裙部的厚度很不均匀，活塞销座孔部分的金属厚，受热膨胀量大，沿活塞销座轴线方向的变形量大于其他方向。另外，裙部承受气体侧压力的作用，导致沿活塞销轴向变形量较垂直活塞销方向大。这样，如果活塞冷态时裙部为圆形，那么工作时活塞就会变成一个椭圆，使活塞与气缸之间圆周间隙不相等，造成活塞在气缸内卡住，发动机就无法正常工作。因此，在加工时预先把活塞裙部做成椭圆形状。椭圆的长轴方向与销座垂直，短轴方向沿销座方向。这样活塞工作时趋近正圆。 二、发动机的典型系统及结构 * ① 组成 : 气环和油环 3）活塞环 ② 工作条件: 活塞环在高温、高压、高速和润滑极其困难的条件下工作，尤其 是 第一道环最为困难，长期以来，活塞环一直是发动机上使用 寿命最短的零件。活塞环工作时受到气缸中高温高压燃气的作 用，温度很高(特别是第一道环温度可高达600K)，活塞环在气缸 内随活塞一起作高速运动，加上高温下机油可能变质，使环的润 滑条件变坏，难以保证良好的润滑，因而磨损严重。另外，由于 气缸壁的锥度和椭圆度，活塞环随活塞往复运动时，沿径向会产