10.活塞组和活塞销（课件）-高二《汽车发动机构造与维修》同步教学（北理工版）

《汽车发动机构造与维修》 活塞连杆组的构造与维修 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2-10所示。 图2-10 发动机活塞连杆组 活塞组 1.活塞的作用 活塞的作用有两个:一是活塞顶部与气缸盖、气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。 2.活塞的工作条件 活塞是在高温、高压、高速、润滑不良和散热困难的条件下工作的，其工作条件如下： 由于活塞顶部直接与高温燃气接触，燃气的最高温度可达2500K以上。因此，活塞的温度也很高，其顶部的温度通常高达600K～700K。高温一方面使活塞材料的机械强度显著下降，另一方面会使活塞的热膨胀量增大，容易破坏活塞与其相关零件的配合。 活塞顶部在作功行程时，承受着燃气的带有冲击性的高压力。对于汽油机活塞，瞬时的压力最大值可达3MPa～5MPa。对于柴油机活塞，其最大值可达6MPa～9MPa，采用增压时则更高。高压还将导致活塞的侧压力更大，从而加速活塞外表面的磨损，增加活塞变形量。 由受力分析可知，活塞运动速度的大小和方向在不断地变化，故会引起很大的惯性力，它使将曲柄连杆机构的各零件和轴承承受附加的载荷。 活塞承受的气压力和惯性力是呈周期性变化的，因此，活塞的不同部分会受到交变的拉伸、压缩或弯曲载荷；并且由于活塞各部分的温度极不均匀，活塞内部将产生一定的热应力，从而引起活塞的变形、磨损等各种损坏。活塞的工作条件要求活塞具有足够的刚度和强度，良好的导热性和耐磨性，质量要小，以保持最小的惯性力，热膨胀系数小，活塞与缸壁间较小的摩擦系数等。 汽车发动机目前广泛采用的活塞材料是铝合金，铝合金活塞具有质量小(约为同样结构的铸铁活塞的50％～70％)，导热性好(约为铸铁的3倍)的优点。缺点是热膨胀系数较大，在温度升高时，强度和硬度下降较快。为了克服这些缺点，一般要在结构设计，机械加工或热处理上采取各种措施加以弥补。 3.活塞的基本结构 活塞由顶部、头部和裙部三部分组成。如图2-11所示。 图2-11 活塞基本结构 1)活塞顶部 活塞顶部是燃烧室的组成部分，其形状与燃烧室形式有关，一般有平顶、凹顶、凸顶三种，如图2-12所示。 (a)平顶活塞 (b) 凹顶活塞 (c)凸顶活塞 图2-12 活塞顶部形状 活塞顶部是燃烧室的组成部分，其形状与选用的燃烧室型式有关。汽油机活塞顶部较多采用平顶活塞(图2-12a)，其优点是吸热面积小，制造工艺简单。有些汽油机为了改善混声气形成和燃烧而采用凹顶活塞（图2-12b)。凹坑的大小还可以用来调节发动机的压缩比。二冲程汽油机通常采用凸顶活塞（图2-12c)，柴油机的活塞顶部为与柴油机混合汽的形成或与燃烧要求相适应常常设有各种各样的凹坑。 2)活塞头部 活塞头部是活塞环槽以上的部分。其主要作用为：承受气体压力，并传给连杆；与活塞环一起实现气缸的密封；将活塞顶所吸收的热量通过活塞环传导到气缸壁上。头部切有若干道用以安装活塞环的环槽。汽油机一般有2～3道环槽，上面1～2道用以安装气环，下面一道用以安放油环。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来的多余机油，得以经过这些小孔流回油底壳。活塞头部一般做得比较厚，以便于热量从活塞顶经活塞环传给气缸的冷却壁面上，从而防止活塞顶部的温度过高。 3)活塞裙部 活塞裙部是指油环槽下端以下部分。其作用是为活塞在气缸内作往复运动导向和承受侧压力。因而裙部要有一定的长度和足够的面积，以保证可靠导向和减轻磨损。 裙部的基本形状为一薄壁圆筒，若该圆筒为完整的称为全裙式。许多高速发动机为了减小活塞质量，在活塞不受作用力的两侧，即沿销座孔轴线方向的裙部切去一部分，形成拖板式裙部（图2-13所示）。这种结构的活塞裙部弹性较好，可以减小活塞与气缸的装配间隙。 图2-13 拖板式活塞 活塞裙部的销孔用于安装活塞销，是厚壁圆筒结构。销座孔内接近外端面处车有安放弹性锁环的锁环槽，锁环用来防止活塞销在工作中发生轴向窜动。 活塞销 活塞销的作用是连接活塞和连杆小头，将活塞承受的气体作用力传给连杆。 活塞销工作时承受很大的周期性冲击载荷，且高温，润滑条件差，因而要求活塞销要有足够的刚度和强度，表面耐磨，质量轻。活塞销一般采用低碳钢或低碳合金钢，经表面渗碳淬火后再精磨加工。 活塞销与活塞销座孔和连杆小头的连接方式一般有全浮式和半浮式两种，如图2-19所示。 (a)全浮式 (b)半浮