2.3活塞连杆组(课件）-《汽车发动机构造与维修》同步教学（上海交通大学出版社）

第二章 曲柄连杆机构的结构与检修 目录 CONTENTS 机体与曲柄连杆机构的结构 01 发动机机体组 02 活塞连杆组 03 04 曲轴飞轮组 模块三 活塞连杆组 活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销和连杆等组成，如图2-13所示。 活塞 一 活塞的主要作用是和缸盖、缸壁组成燃烧室，承受气缸中气体压力所造成的作用力，并将此力通过活塞销传给连杆，以推动曲轴旋转。活塞的基本构造可分为顶部、头部和裙部三部分，如图2-14所示。 １．活塞顶部 活塞顶部的形状与选用的燃烧室形式有关。汽油机活塞顶部多采用平顶，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合气形成和燃烧而采用凹顶活塞。 凹坑的大小还可用来调节发动机的压缩比。二冲程汽油机常采用凸顶活塞，如图2-15所示。 ２．活塞头部 活塞头部是活塞环槽以上的部分，如图2-16所示。其主要作用有：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。 现代发动机的活塞一般有３道环槽，上面２道用以安装气环，下面１道用以安装油环。在油环槽底面上钻有许多径向小孔（回油孔），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。 ３．活塞裙部 活塞裙部是指自油环槽下端面起至活塞底面的部分，其作用是对活塞在气缸内做往复运动起导向作用，并承受侧压力。它包括装活塞销的销座孔。活塞裙部的长短取决于侧压力的大小和活塞直径。侧压力是指在压缩行程和做功行程中，作用在活塞顶部的气体压力的水平分力使活塞压向气缸壁。压缩行程和做功行程气体的侧压力方向正好相反，由于燃烧压力大大高于压缩压力，所以，做功行程中的侧压力也大大高于压缩行程中的侧压力，如图2-17所示。 １）预先做成椭圆形 为了使活塞裙部两侧承受气体压力并与气缸保持小而安全的间隙，要求活塞在工作时具有正确的圆柱形。但是，由于活塞裙部的厚度很不均匀，活塞销座孔部分的金属厚，受热膨胀量大，沿活塞销座轴线方向的变形量大于其他方向。另外，裙部承受气体侧压力的作用，导致沿活塞销轴向变形量较垂直活塞销方向大。这样，如果活塞冷态时裙部为圆形，那么工作时活塞就会变成一个椭圆，使活塞与气缸之间圆周间隙不相等，造成活塞在气缸内卡住，发动机就无法正常工作。因此，在加工时预先把活塞裙部做成椭圆形。椭圆的长轴方向与销座垂直，短轴方向沿销座方向，这样活塞工作时趋近正圆。 ２）预先做成阶梯形、锥形 如图2-18所示，活塞沿高度方向的温度很不均匀，活塞的温度是上部高、下部低，膨胀量也相应是上部大、下部小。为了使工作时活塞上下直径趋于相等，即为圆柱形，就必须预先把活塞制成上小下大的阶梯形、锥形。 ３）活塞裙部开槽 为了减小活塞裙部的受热量，通常在裙部开横向的隔热槽。为了补偿裙部受热后的变形量，裙部开有纵向的膨胀槽。如图2-19所示，槽的形状有 Π形槽或 Ｔ形槽。横槽一般开在最下一道环槽的下面，裙部上边缘销座的两侧（也有开在油环槽之中的），以减少头部热量向裙部的传递，故称为隔热槽。竖槽会使裙部具有一定的弹性，从而使活塞装配时与气缸间具有尽可能小的间隙，而在热态时又具有补偿作用，不致造成活塞在气缸中卡死，故将竖槽称为 膨胀槽。裙部开竖槽后，会使其开槽的一侧刚度变小。 在装配时应使其位于做功行程中承受侧压力较小的一侧。 柴油机活塞受力大，裙部一般不开槽。 ４）拖板式活塞 有些活塞为了减轻质量，在裙部开孔或把裙部不受侧压力的两边切去一部分，以减小惯性力，减小销座附近的热变形量，形成拖板式活塞或短活塞。拖板式活塞如图２２０所示，其裙部弹性好，质量小，活塞与气缸的配合间隙较小，适用于高速发动机。 为了减小铝合金活塞裙部的热膨胀量，有些汽油机活塞在裙部或销座内嵌入钢片，如图2-21所示。恒范钢片式活塞的结构特点是，由于其为含镍33％～36％的低碳铁镍合金，其膨胀系数仅为铝合金的1／10，而销座通过恒范钢片与裙部相连，牵制了裙部的热膨胀变形量。 有的汽油机上，活塞销孔中心线是偏离活塞中心线平面的，向做功行程中受主侧压力的一方偏移了1～2ｍｍ，如图2-22所示。这种结构可使活塞从压缩行程到做功行程中较为柔和地从压向气缸的一面过渡到压向气缸的另一面，以减小敲缸的声音。在安装时，这种活塞销偏置的方向不能装反，否则换向敲击力会增大，使裙部受损。 活塞环 二 １.活塞环的功用及工作条件 活塞环按功用可分为气环和油环，如图2-23所示。 气环的功用是保证活塞与气缸壁间的密封，防止和减少气缸中的气体窜入曲轴箱；同时将活塞头部的热量传给气缸壁；还起到刮油、布油的辅助作用。气环所起的密封和导热两大作用中，密封作用是主要的，因为密封是导热的前提。如果气环密封性能不好，高温燃气将直接从气环外圆表面漏入曲轴箱，此时不但由于气环和气缸贴