曲柄连杆机构第三节孙潇鹏81课件.pptx

主讲人：孙潇鹏曲柄连杆机构第三节

活塞连杆组

活塞连杆组

活塞连杆组

活塞连杆组

活塞连杆组气环油环活塞销活塞连杆连杆螺栓连杆轴瓦连杆盖

活塞（一）功用1.承受气体压力，并通过活塞销和连杆驱使曲轴旋转；2.顶部与缸壁、缸盖共同组成燃烧室。（二）工作环境1、高温：燃气温度2500K，散热条件差，活塞顶部工作温度高达600~700K，且分布不均匀；机械强度显著下降，热膨胀增大，破坏配合。2、高压：承受燃气冲击压力（3~5MPa（汽）、6~9MPa（柴）），侧压力加大，磨损加剧，活塞易变形，破坏配合联结。3、高速：线速度达到8~12m/s，惯性力大，产生附加载荷。4、润滑困难。

活塞（三）性能要求01足够的强度和刚度（特别是活塞环槽区域要求有较大的强度，以免活塞环被击碎。），传力可靠。02较小的质量，以保持较小的惯性力。03耐热的活塞顶及弹性的活塞裙。（耐热耐压耐磨耐腐）04良好的导热性和合理的热膨胀性，以便有合理的安装间隙。05活塞与气缸壁间有较小的摩擦系数。

活塞（四）材料铝合金铝硅合金灰铸铁合金铸铁耐热钢质量轻（铸铁50%~70%）；导热好（铸铁3倍）；热膨胀系数大；温度升高，强硬度下降快。硅11~14%,铜、镍、镁各1%,铁、钛、锌1%,其余为铝。硅含量越高，热膨胀系数越小，磨损越小；但制造工艺性越差。柴油机。

活塞（五）结构平顶凸顶凹顶顶部头部裙部

1、活塞顶部活塞顶部活塞头部活塞裙部1.功用是燃烧室的组成部分，主要作用承受气体压力。2.形状与燃烧室形状有关。

2、汽油机活塞顶部形状：平顶(EQ6100)结构简单、制造容易、受热面积小、应力分布较均匀，多用在汽油机上。凸顶(AUDI100)提高压缩比，凸起呈球状、顶部强度高，起导向作用，有利于改善换气过程。凹顶(FIAT125P)凹坑的形状、位置必须有利于可燃混合气的燃烧；防止碰气门。

2、汽油机活塞顶部形状：

2、活塞头部(1)位置：第一道活塞槽与活塞销孔之间的部分。工作条件最恶劣，应离顶部远些。气环槽油环槽活塞顶部活塞头部活塞销孔活塞裙部

2、活塞头部（2）作用承压：承受气体压力，传递给连杆。密封：与活塞环一起密封气缸，防止混合气漏到曲轴箱内。散热：吸收顶部的热量通过活塞环传给气缸壁。（3）结构厚顶：便于散热。环槽数：3~4(汽）；4~5(柴)最下一至二道为油环，槽底有若干小孔，用于回油。隔热槽(少数、第一道环槽上部较窄)：分散第一道环的热量。

3、活塞裙部活塞顶部活塞头部活塞销孔活塞裙部(1)位置从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，包括销座孔。(2)作用导向承受侧压力传力

3、活塞裙部活塞裙部受力

3、活塞裙部裙部工作变形分析a)弯曲变形b)销座热膨胀变形c)挤压变形d)裙部综合变形

3、活塞裙部活塞裙部的椭圆变形演示a)销座热膨胀b)挤压变形c)弯曲变形d)裙部变形

3、活塞裙部①径向燃气压力，弯曲变形燃气压力，弯曲变形燃气压力，弯曲变形活塞沿销轴方向直径增大长轴在活塞销轴方向上的椭圆②轴向温度和质量分布不均热膨胀上大下小

3、活塞裙部采取措施①活塞轴向纵断面制成上小下大的截锥形。②活塞径向横断面制成椭圆形，长轴垂直于销座孔轴线方向，即侧压力方向。③销座孔外表面处凹陷0.5~1.0mm。

3、活塞裙部采取措施制造时变形后

3、活塞裙部④裙部开绝热—膨胀槽（“T”形或“Π”形槽）。绝热槽（横槽）：减少头部热量向裙部扩散。膨胀槽（竖槽）：使裙部具有一定的弹性。(朝右)

3、活塞裙部⑤采用双金属活塞

(在活塞裙部或销座内嵌铸入钢片，以减少裙部的膨胀量)A恒范钢片式：活塞销座通过恒范钢片与裙部相连，而恒范钢片(含镍33~36%)的膨胀系数仅为铝合金的十分之一。这样，使裙部膨胀量大为减少。

3、活塞裙部⑤采用双金属活塞

(在活塞裙部或销座内嵌铸入钢片，以减少裙部的膨胀量)B自动调节式(复式钢片式):膨胀系数小的低碳钢片贴在销座铝层的内侧，依靠钢片的牵制作用，及钢片与铝壳之间的双金属效应来减小裙部侧压力方向的膨胀量。

3、活塞裙部⑤采用双金属活塞

(在活塞裙部或销座内嵌铸入钢片，以减少裙部的膨胀量)C筒形钢片式:浇铸时，将钢筒夹在铝合金中，冷凝时钢筒内外侧的铝合金分别产生“收缩缝隙”和拉应力。工作时因要先消除“收缩缝隙”和拉应力而膨胀量减小。

3、活塞裙部⑥裙部表面的保护常见：铅、锡、石墨、磷化等保护方式A铸铝活塞汽油机：镀锡(油膜破坏时，起润滑作用；又可加速磨合作用。)柴油机：磷化B锻铝活塞(柴油机)：涂石墨(易脆断可加速磨合，自润滑。)C表面粗糙化有规律的粗糙化，可加速磨合，沟谷可存机油润滑。

3、活塞裙部⑦抛物线形裙部：受侧压力一方易形成双向“油楔”。(润滑好，承载能力高；形状复杂，难加工。)⑧柴油机油冷活塞：拖板式活塞振