项目二 课题二 活塞连杆组（课件）-高二《汽车发动机构造与维修》同步教学（武汉大学出版社）

课题一 机体组件 课题二 活塞连杆组 课题三 曲轴飞轮组 目录 CONTENTS 1 活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销和连杆组等机件组成，如图2-12所示。活塞连杆组是发动机重要的传力机件，它在工作中承受高温、高压和高速的作用，工作条件很差，它的磨损比曲轴、汽缸等机件快。因此，活塞连杆组的修理不仅是大修的必需项目，也是中小修中的经常性工作。 课题二 活塞连杆组 2 一、活塞 1．活塞的功用 活塞的作用有两个：一是活塞顶部与汽缸盖、汽缸壁共同组成燃烧室；二是承受气体压力，并将此力通过活塞销传给连杆，推动曲轴旋转。 活塞在汽缸内作高速往复运动，承受周期性变化的气体压力和惯性力，且顶部直接与高温燃气接触，加之润滑不良、散热困难，活塞的工作条件十分恶劣，这就要求活塞必须具有足够的刚度、强度和耐热性，以承受燃气的高温、高压；加工精度要求高，保证密封又不增加磨损；尽量降低重量，以减少惯性载荷；有良好的耐磨性、热稳定性，以提高寿命；良好的导热性能等。铝合金材料基本上满足上述要求，因此，活塞一般都采用高强度铝合金，但在一些低速柴油机上采用高级铸铁或耐热钢。 3 活塞由顶部、头部、环槽部和裙部4部分组成。 活塞顶部是燃烧室重要的组成部分，其形状与燃烧室形式有关，一般有平顶、凸顶和凹项3种，如图2-14所示。平顶活塞结构简单，加工方便，受热面积小，使应力分布均匀，所以在汽油机上广泛采用；凸顶活塞顶部刚度大，可获得较大的压缩比，也能增加挤流强度，但顶部温度较高；凹顶活塞可通过凹坑深度获得较大的压缩比，但顶部受热量大，易形成积炭，加工制造较困难。活塞顶部的厚度通常是从中间向四周逐渐增厚，以保证足够的刚度和散热要求。在没有特殊冷却装置的情况下，顶部的热量通过活塞环和裙部，经缸筒将热散到冷却介质。对增压强化发动机来说，为降低顶部温度负荷，有专门的油道冷却活塞顶部。 4 活塞顶部有一定标记，如图2-15所示，注意在安装时应使记号朝前。 活塞头部是指活塞环槽以上的部分，它的作用是承受气体压力，并将力通过活塞销座、活塞销传给连杆，将活塞顶部吸收的热量通过活塞环传给汽缸壁，同时与活塞环一起实现对汽缸的密封。 活塞环槽部是切有若干道用以安装活塞环的环槽的部分。汽油机活塞一般有2～3道气环槽和1道油环槽，气环槽一般具有同样的宽度，油环槽比气环槽宽度大，且槽底加工有许多径向回油孔，使油环从缸壁上刮下的多余的润滑油从回油孔回到油底壳。 活塞环槽的宽度和深度略大于活塞环的高度和厚度，以保证发动机工作时，活塞环可在环槽内运动，以除去环槽内的积炭和保证密封。 活塞裙部承受侧压力并为活塞运动导向，其基本形状为薄壁圆筒，圆筒完整的称为全裙式。为了减轻活塞质量，许多高速发动机在活塞不受侧向力的两侧，即沿销座孔轴线方向切去一部分，形成拖板式裙部。这种裙部结构的活塞弹性较好，可以减小活塞与汽缸的装配间隙。 5 活塞裙部的销孔用于安装活塞销，常做成厚壁圆筒结构。销座孔内接近外端面处加工有安装弹性环的锁环槽，用来安装锁环，防止活塞销在工作中产生轴向窜动。 6 3．活塞的变形特征及预防措施 活塞在工作时，由于受热膨胀、承受较大的侧压力等原因，会产生相应的变形。其变形有如下特征。 （1）整个活塞的热膨胀量大于汽缸的热膨胀量，使活塞与汽缸的配合间隙变小。这是由于活塞的温度高于汽缸壁，且铝合金的膨胀系数大于铸铁的原因。 （2）活塞头部的热膨胀量大于裙部，沿活塞轴线方向的膨胀量呈上大下小的趋势。这是因为活塞上部的温度比下部高，且活塞的壁厚是上厚下薄。 （3）活塞裙部沿圆周方向的变形量不均匀，变成近似椭圆形，且长轴沿销座孔轴线的方向。这是销座处金属多，热膨胀量大，以及侧压力挤压裙部等原因造成的。 7 正是由于活塞有上述变形特征，为了使活塞在正常的工作温度下与汽缸壁间保持比较均匀而合适的间隙，确保活塞的正常工作，活塞在结构设计上采取了以下措施： （1）将活塞制成上小下大的锥形，使活塞在工作时（热态）膨胀接近为一个圆柱体。 （2）将活塞裙部加工成椭圆形，且使其长轴垂直于活塞销座孔轴线方向，使活塞在工作时（热态）接近为一个圆柱体。 （3）将活塞销座孔外端面向内制成凹陷状或采用拖板式活塞，使销座两端处有充分的膨胀余地，不会与汽缸壁接触。 （4）为限制活塞裙部的受热膨胀，有些铝合金活塞在活塞销座孔处嵌入线膨胀系数仅为铝合金1／10的“筒形钢片”或“恒范钢片”，以此来限制活塞的受热膨胀。 通过采用上述措施，活塞在工作状态（热态）下变成接近于正圆柱体，与汽缸壁间的间隙比较均匀；在冷态装配时，活塞与汽缸壁间的间隙减小，可有效防止“冷敲热拉”现象。 8 二、活塞环 活塞环有气环和油环两种。 1. 活塞环的作用 气环的作用是保证活塞与汽缸壁间的密封，防止高温、高压的燃气漏入曲轴箱，同时将活塞顶部的热量传