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中 北 大 学 毕业设计开题报告 学 生 姓 名： 姜晓龙 学 号： 0801024237 学 院、系： 机电工程学院车辆与动力工程系 专 业： 热能与动力工程 设 计 题 目： 柴油机活塞组设计与工艺分析 指导教师: 王英 2012 年 3 月 7 日  毕 业 设 计 开 题 报 告 1．结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述： 文 献 综 述 1.研究柴油机活塞组设计与工艺分析的目的和意义 活塞组是内燃机的最重要零部件之一，它的工作状况直接影响到发动机的性能、工作可靠性和排放性等指标[1]。 活塞分为头部、裙部和活塞销座三个部分[2]。活塞是曲柄连杆机构的重要零件，主要承受燃烧压力和惯性力，并将燃烧气体压力通过活塞销传给连杆，推动曲轴旋转对外做功[3]。发动机好比是汽车的”心脏“，而活塞则可以理解为是发动机的“中枢”，除了身处恶劣的工作环境外，它还是发动机中最忙碌的一个，不断的进行着往复运动，吸气、压缩、做工、排气，同时承受着热负荷和机械负荷，润滑条件极其苛刻。 如果活塞环的安装不当或密封性不好，就会导致缸壁上的机油上窜至燃烧室与混合气一起燃烧，引起烧机油现象[4，5]。活塞环是内燃机活塞组件中的重要部件，它在高温高压燃气环境下，承受弯曲。冲击及摩擦等作用力，发生损伤。随着汽车发动机性能的不断强化，使活塞环工作条件更为苛刻[6]。由于热负荷与机械负荷的耦合作用，增加了活塞变形损坏及活塞环失效的可能性，而活塞摩擦副组件的匹配又直接影响着发动机的动力性、振动噪声、机油消耗等指标，因此对活塞组件进行动力学分析，对提高其上作可靠性和改善排放具有重要意义[7]。柴油机机油耗损的主要途径有烧损（或裂解）、雾化蒸发、泄露等，与柴油机的结构形式、运行条件、机油品质等因素有关。对于内燃机来说，机油通过活塞环窜入气缸内燃烧是机油耗损的主要原因，约占机油耗损总量的80%以上，机油耗损对排放也有很大影响[8]。随着柴油机制造技术的不断发展，对柴油机活塞材料的选用、结构优化以及活塞环结构形式与匹配越来越引起业界的高度关注。缩短活塞压缩高度，改进活塞环断面形状，酌情减少活塞环数目已逐步形成趋势[9]。凡是机械运转都会产生磨损。活塞、活塞环、气缸在高温、高压和润滑不足等恶劣环境下工作，其磨损情况及其严重[10,11]。活塞销用来连接活塞和连杆，并将活塞承受的力传给连杆或相反。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[12,13] 。因此，合理的设计活塞组和采用适当的工艺对发动机整体性能是至关重要的。 2柴油机活塞组设计与工艺的国内外发展现状 现今，国内外主要是通过现有技术上的不断改进来提高发动机的整体性能，在活塞组方面，尤其体现在活塞、活塞环和活塞销。通过对其的不断的改进来使燃油消耗率不断下降，保养、拆卸和替换更加方便。 （一）、在活塞方面，我国主要是通过对其加工方法、加工工艺及活塞形状方面做一些改进，为保证活塞在热变形下不被卡死，必须将活塞裙部在冷态下制成某种特定的形状，也就是说中凸变椭圆活塞将逐步替代传统的圆柱体活塞。活塞顶部设有缩口型燃烧室，在环槽部安装两道气环和一道油环。裙部起导向作用并承受侧压力，裙部截面室，在环槽部安装两道气环和一道油环。裙部起导向作用并承受侧压力，裙部截面形状由原来的圆形逐步发展为现在的轴向中凸的椭圆形。销座部安装有活塞销和挡圈。顶端多采用平顶或接近平顶设计，以减少活塞与高温气体间的接触面积，均匀分布应力。但有些发动机为了混合气形成的需要，将爆燃减少到最小程度，需要在作为燃烧室的一部分。环槽用于安装活塞环，防止漏气和机油进入燃烧室。活塞裙部即活塞的下部分，起着导向作用。活塞在往复运动过程中尽量保持垂直。现代的活塞设计均为中凸变椭圆型面，即纵截面为中凸变椭圆型面，纵截面为中凸形、横截面为椭圆且在不同裙高处椭圆逐渐变化的复杂空间曲面由于活塞的特殊结构，就决定了其加 工方法的复杂性。在数控技术出现以前，活塞异形外圆车削主要采用机械运动合成法和仿形加工法。随着数控技术的发展，活塞外形的加工将逐步由数控车削法取代[14,15]。 （二）、在活塞环方面则主要通过设计其闭口间隙密封润滑、以及摩擦做改进。活塞环组间的气体泄漏不可避免。通过活塞环组的漏气分析，一方面可以检验活塞环的密封性能，另一方面也是分析活塞环组润滑问题的前提。为了降低机油消耗，不仅关注环的惯性力作用同时还注意到