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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。活塞的功用是承受气体压力,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。
活塞工作条件: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,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;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。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。
失效形式有:磨损 、偏磨、 机械损伤和烧融
常见的失效形式有活塞顶面裂纹 活塞环槽过度磨损 活塞销座裂纹 销孔咬合 环岸和裙部脆断等。
在发动机工作时,活塞环
槽与活塞、活塞销座孔与活塞销、活塞裙与缸壁分别都构
成了摩擦副
1汽车工作的时候活塞环槽和活塞,活塞、销座孔和活塞销,活塞裙与缸壁都分别构成了摩擦副,所以很容易产生磨损
2当活塞中心线与气缸中心线不重合的时候活塞会出现偏向磨损,简称偏磨。
3烧融一般发生在活塞顶部和第一第二环槽处,一般以顶面的融洞、穿孔和头部圆周槽状缺口为主要形式
在发动机工作时,活塞环
槽与活塞、活塞销座孔与活塞销、活塞裙与缸壁分别都构
成了摩擦副
内燃机活塞在高温高压高负荷条件下工作,对活塞的要求相对较高,因此主要谈谈内燃机活塞的分类。
1. 按使用的燃料来分,可分为汽油机活塞、柴油机活塞、天燃气活塞。
2. 按制造活塞的材料来分,可分为铸铁活塞、钢活塞、铝合金活塞及组合活塞。
3. 按制造活塞毛坯的工艺来分,可分为重力铸造活塞、挤压铸造活塞、锻造活塞。
4. 按活塞的工作状况来分,可分为非增压活塞和增压活塞两大类。
5. 按活塞的用途来分,可分为轿车活塞、卡车活塞、摩托车活塞、船用活塞、坦克活塞、拖拉机活塞、剪草机活塞等。
材料要求
(1).要有足够的刚度和强度,传力可靠;
(2).导热性好,耐高压、耐高温、耐磨损;
(3).质量小,重量轻,尽可能减小往复惯性力
(4).热膨胀系数小。
铝合金活塞
铝合金的突出优点是密度小,可大大减少活塞的质量及往复运动的惯性力,因此铝合金活塞常常应用于中、小缸径的中、高速内燃机上,尤其以汽车发动机中居多。铸铁活塞
铸钢活塞 铸钢的机械强度高,耐热性、耐蚀性以及耐磨性均优于铝合金和铸铁,具有高的弹性模量,优良而稳定的高温性能和比较低的线膨胀系数等优点,但缺点是密度大、加工麻烦、成本高,对缸套的磨损严重。镶体活塞 为解决铝活塞的硬度随着温度升高而大幅度下降的问题,采取在活塞的环槽处镶一导热系数较小且热膨胀系数与活塞基体合金相近的材料制成的环槽圈,这样既强化了环槽,又对活塞热量外流起了限制作用。
陶瓷活塞 陶瓷是用于汽车发动机上的新材料,具有质量轻、耐磨、绝热性好、高温强度大等优点。活塞陶瓷化的主要优点有:
可实现部分或全绝热,从而取消冷却系统并且回收废气能量以降低油耗;
降低高强化柴油机活塞的温度,特别是环槽的温度;
③ 改善排放。全陶瓷活塞目前还无成功的应用实例,但组合式陶瓷活塞已在特种发动机上得到了一定的应用。 铝基复合材料活塞 以轻金属为基体的复合材料除了具有基体金属的性能外,还具有更突出的优点,主要表现在复合材料重量轻、动载荷小、耐磨性好,与基体合金相比其高温强度和抗热疲劳性能明显提高,并具有较低的线膨胀系数。
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1.?以活塞销孔为中心的加工表面。
加工工艺
2.以活塞中心线为中心的加工表面
3.工艺规程设计
这两组加工表面之间有一定的位置要求。环岸对活塞轴心的径向跳动最大允差为0.1?,环槽底对活塞裙部轴心的最大允差为0.15?,环槽侧面对活塞裙部轴心线垂直度不超过25∶0.07,跳动不超过0.25?。活?
塞销孔圆柱度为0.00125?,两销孔同轴度误差在最大实体状态时为零,销孔轴心线对裙部轴心线垂直度为100∶0.035
3.1?确定毛坯的制造形式
3.2定位基准的选择
3.3 制订工艺路线
3.4 加工工序的最后确定
最后加工工序
工序?1.钻活塞销孔?????
?????? 以外圆表面和内顶及内表面为粗基准,选用Z148组合机床,刀具为高速
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