考点5 活塞连杆组基本结构及工作原理《汽车发动机构造与维修》湖北省（技能高考）汽车维修类 知识点讲解

湖北省（技能高考）汽车维修类《汽车发动机维修》 复习讲义 考点5 活塞连杆组基本结构及工作原理 【考纲要求】 （1）识记汽车发动机活塞的功用、工作条件及常用材料。 （2）识记活塞的整体结构组成，掌握各部分的功能及设计要求。 （3）能判断活塞的常见失效形式，掌握其检修要点及在发动机中的应用特性。 【知识网络】 【知识和技能要点】 一、活塞的功用与工作条件 功用：发动机活塞是曲柄连杆机构核心运动件、能量转换关键零件，核心作用：1. 与缸盖、缸壁构成燃烧室，提供混合气燃烧密闭空间；2. 承接燃烧高压冲击力，经活塞销、连杆驱动曲轴输出动力；3. 支承活塞环，配合实现气缸密封，防燃气窜曲轴箱、控机油上窜；4. 承受往复侧压力，为活塞高速往复运动导向。 工作条件：活塞处于高温、高压、高速、交变载荷的恶劣工况，是其设计选材核心依据：1. 高温：顶部接触高温燃气，工作温度超 600℃，易热变形、热疲劳，材料强度随温升下降；2. 高压：燃烧爆发压力 3-5MPa（重柴更高），承受巨大冲击载荷与机械应力；3. 高速：高频往复运动产生巨大惯性力，加剧零件载荷、磨损与发动机振动；4. 润滑不良：与缸壁为边界润滑，难形成稳定油膜，易磨损拉伤。 二、活塞的材料要求 结合活塞的极端工作条件，其材料需满足以下核心要求： 足够的强度与刚度，能承受高压冲击载荷而不变形、不开裂； 密度小、质量轻，最大限度减小往复运动惯性力，降低发动机振动与轴承载荷； 优异的导热性，可快速将顶部吸收的热量传递出去，避免活塞过热； 热膨胀系数小，保证高温工作下活塞与气缸壁的配合间隙稳定，防止卡滞或漏气； 良好的耐磨性与耐腐蚀性，适应高温、润滑不良的工况，延长使用寿命。 三、活塞的结构组成及各部分功能 活塞整体可分为顶部、头部（环槽部）、裙部、活塞销座四大核心部分，各部分功能与设计要求如下： （一）活塞顶部 活塞顶部是燃烧室的核心组成部分，直接承受高温高压燃气的冲击，其形状取决于发动机燃烧室形式、压缩比、气门布置等设计要求，常见类型： 平顶活塞：结构简单、加工方便、受热面积小，广泛应用于民用汽油发动机； 凹顶活塞：可通过凹坑形状调整燃烧室容积，优化混合气涡流与流动状态，多用于柴油发动机与高压缩比汽油机； 凸顶活塞：可提高压缩比，增强燃烧室挤气涡流，多用于二冲程发动机； 成型顶活塞：带气门避让坑、涡流导向结构，适配多气门、高增压高性能发动机。 （二）活塞头部（环槽部） 指活塞顶部以下、最下一道油环槽以上的部分，是活塞的密封与导热核心区。 核心功能：① 安装气环与油环，实现气缸密封，防止燃气窜入曲轴箱，同时控制机油上窜；② 将活塞顶部吸收的大部分热量，通过活塞环传递给气缸壁与冷却系统，实现活塞散热；③ 承受活塞环的侧压力，限制活塞环的轴向窜动。 结构特点：汽油机活塞一般设2道气环槽+1道油环槽，柴油机活塞多为3道气环槽+1道油环槽；高负荷活塞会在环槽处镶嵌耐磨铸铁护圈，提升耐磨性，延长使用寿命。 （三）活塞裙部 指活塞最下一道油环槽以下的部分，是活塞往复运动的导向核心。 核心功能：① 为活塞在气缸内的往复直线运动提供精准导向，保证活塞与气缸壁的正确贴合；② 承受连杆摆动带来的侧向压力，将侧压力均匀传递给气缸壁；③ 保证活塞与气缸壁之间的合理配合间隙，防止活塞卡滞、敲缸或拉缸。 结构设计要点：活塞工作时，销座方向热膨胀量大，且侧压力会使裙部产生椭圆变形，因此活塞裙部通常设计为椭圆结构（长轴垂直于活塞销座方向），同时做成上小下大的锥形或桶形，补偿高温下的热变形，保证全工况下与气缸壁均匀贴合。 （四）活塞销座 位于活塞裙部内侧，用于安装活塞销，实现活塞与连杆小头的连接，是活塞动力传递的核心部位。 核心功能：固定活塞销，将活塞承受的气体压力与惯性力，通过活塞销均匀传递给连杆； 结构特点：销座孔与活塞销为过渡配合或冷态过盈配合，保证连接可靠；销座处设有加强筋，提升结构强度，防止高压下销座开裂；销座孔内设计锁环槽，安装卡簧限制活塞销的轴向窜动。 四、活塞的检修与装配核心要点 （一）活塞检修核心要求 外观检测：检查活塞顶部、环槽、裙部、销座是否有裂纹、烧蚀、拉伤、磨损，出现裂纹、严重烧蚀的活塞必须整体更换； 尺寸检测：检测活塞裙部的圆度、圆柱度，以及与气缸的配合间隙，超差时需更换活塞并匹配镗缸作业； 环槽检测：检测活塞环槽的侧隙、背隙，环槽磨损超差时需更换活塞； 销座孔检测：检测销座孔与活塞销的配合间隙，保证符合原厂技术要求。 （二）活塞装配核心要求 配对装配：活塞与气缸、活塞与活塞销、活塞与连杆均需按原厂规定的配合等级配对装配，保证间隙符合技术规范； 方向要求：活塞顶部的箭头、凹槽等装配标记，需朝向发动机前端，与连杆装配方向匹配，避免装反导致异响、异常磨损； 热装要求：铝合金活塞与活塞销的过盈配合，需采用加热活塞的方式装配，禁止强行敲击，避免活塞变形、开裂； 间隙复检：装配后需检测活塞环的端隙、侧隙、背隙，以及活塞在气缸内的配合间隙，保证运动灵活无卡滞。 【练习题】 一、单项选择题 1.下列部件中，不属于活塞连杆组核心组成的是（ ） A. 活塞 B. 连杆 C. 曲轴 D. 活塞销 2.活塞连杆组的核心功能不包括（ ） A. 承受燃气爆发压力 B. 将活塞往复运动转化为曲轴旋转运动 C. 密封燃烧室 D. 驱动发动机配气机构 3.车用汽油机活塞最主流的制造材料是（ ） A. 灰铸铁 B. 铝合金 C. 碳素结构钢 D. 铜合金 4.发动机燃烧室的核心组成部分是活塞的（ ） A. 顶部 B. 头部 C. 裙部 D. 销座 5.活塞头部（环槽部）的核心作用不包括（ ） A. 安装活塞环 B. 密封高压燃气 C. 传导热量 D. 承受气缸侧向力 6.活塞裙部的主要作用是（ ） A. 构成燃烧室 B. 安装活塞环 C. 导向并承受气缸侧向力 D. 固定活塞销 7.活塞冷态下裙部设计为椭圆形，其长轴方向（ ） A. 与活塞销轴线平行 B. 与活塞销轴线垂直 C. 与气缸中心线平行 D. 与连杆轴线垂直 8.活塞销座孔偏置设计的核心目的是（ ） A. 提升活塞结构强度 B. 减轻活塞换向时的敲击噪声 C. 降低活塞自重 D. 增强燃烧室密封性能 9.下列关于全浮式活塞销的描述，正确的是（ ） A. 工作时可在连杆小头衬套和活塞销座孔内自由转动 B. 固定在连杆小头内，无法相对转动 C. 固定在活塞销座内，无法相对转动 D. 无需锁环进行轴向限位 10.半浮式活塞销的典型结构特征是（ ） A. 两端用弹性锁环轴向限位 B. 与连杆小头过盈配合，与活塞销座间隙配合 C. 全工况下均可自由转动 D. 仅在发动机高速时可自由转动 11.活塞气环的首要核心作用是（ ） A. 刮除气缸壁多余机油 B. 密封燃烧室的高压燃气 C. 为活塞销提供润滑 D. 限制活塞径向位移 12.活塞油环的核心作用是（ ） A. 密封高压燃气 B. 传导活塞热量 C. 刮油与均匀布油 D. 活塞运动导向 13.活塞环中，工作条件最恶劣、磨损速率最快的是（ ） A. 第一道气环 B. 第二道气环 C. 油环 D. 第三道气环 14.活塞环的端隙（开口间隙）指的是（ ） A. 环装入气缸后，开口处的预留间隙 B. 环与环槽上下端面的轴向间隙 C. 环内圆与环槽底部的径向间隙 D. 环与气缸壁的配合间隙 15.活塞环端隙的核心作用是（ ） A. 防止环热膨胀卡死在气缸内 B. 阻止机油上窜燃烧室 C. 提升燃气密封性能 D. 降低活塞环磨损量 16.活塞环的侧隙指的是（ ） A. 环开口处的间隙 B. 环与环槽上下端面的轴向间隙 C. 环内圆与环槽底部的间隙 D. 环与气缸壁的径向间隙 17.下列活塞环间隙中，过大会直接加剧气环泵油作用的是（ ） A. 端隙 B. 侧隙 C. 背隙 D. 开口间隙 18.连杆的核心组成部分不包括（ ） A. 连杆小头 B. 连杆杆身 C. 连杆大头 D. 连杆轴颈 19.连杆杆身普遍采用工字形断面，其核心设计目的是（ ） A. 减轻自重，同时提升抗弯强度 B. 简化加工制造工艺 C. 增强连杆润滑效果 D. 降低制造成本 20.大扭矩车用柴油机的连杆大头，通常采用的切口形式是（ ） A. 平切口 B. 斜切口 C. 直切口 D. 阶梯切口 21.平切口连杆大头的主流定位方式是（ ） A. 连杆螺栓定位 B. 锯齿定位 C. 套筒定位 D. 止口定位 22.下列关于连杆螺栓的描述，错误的是（ ） A. 采用高强度合金钢精密制造 B. 安装时需按规定力矩分次、对称拧紧 C. 损坏后可用同规格普通高强度螺栓替代 D. 属于高疲劳强度专用件，大修时建议更换 23.连杆小头压装衬套的核心作用是（ ） A. 提升连杆小头结构强度 B. 减少活塞销与连杆小头的磨损 C. 密封润滑油道 D. 轴向固定活塞销 24.连杆大头分体式轴瓦的常规定位方式是（ ） A. 过盈配合定位 B. 定位唇（定位凸键）定位 C. 连杆螺栓定位 D. 接触面摩擦力定位 25.气环 “泵油作用” 产生的根本原因是（ ） A. 环的端隙过大 B. 环与环槽存在侧隙和背隙 C. 气缸壁异常磨损 D. 活塞环弹力不足 26.为保证密封效果，多道活塞环的开口安装时应（ ） A. 沿圆周均匀错开，互成 120° 或 180° B. 对齐在同一直线上 C. 集中在活塞销轴线方向 D. 任意布置均可 27.活塞工作过程中，承受的最大载荷是（ ） A. 往复惯性力 B. 燃气爆发压力 C. 气缸侧向力 D. 运动摩擦力 28.第一道气环常采用表面镀铬处理，其核心目的是（ ） A. 提高表面硬度与耐磨性 B. 增强导热性能 C. 降低摩擦系数 D. 提升燃气密封性能 29.活塞压缩高度指的是（ ） A. 活塞顶部到活塞销座孔中心线的距离 B. 活塞顶部到油环槽下沿的距离 C. 活塞销座孔中心线到活塞裙部底面的距离 D. 活塞的总高度 30.下列关于活塞连杆组工作原理的描述，错误的是（ ） A. 燃气压力推动活塞下行，通过连杆带动曲轴旋转输出动力 B. 活塞上行时，连杆推动曲轴完成压缩、排气行程 C. 连杆仅传递拉力，不传递压力 D. 活塞将燃气的热能转化为往复运动的机械能 二、判断题 1.活塞连杆组是发动机曲柄连杆机构的核心组成，主要由活塞、活塞环、活塞销、连杆、连杆轴瓦等部件构成。（ ） 2.活塞顶部仅用于承受燃气压力，不参与发动机燃烧室的构成。（ ） 3.车用汽油机活塞普遍采用铝合金材料，核心原因是其导热性好、质量轻、热膨胀系数小。（ ） 4.活塞头部是指活塞顶部以下至油环槽下边缘的部分，也叫环槽部。（ ） 5.活塞裙部的核心作用是安装活塞环，实现燃烧室高压密封。（ ） 6.活塞冷态下裙部设计为椭圆形，长轴与活塞销轴线垂直，目的是补偿热态下销座方向的膨胀量，避免热态卡死。（ ） 7.活塞销座孔偏置设计，核心目的是提升活塞的结构强度，延长使用寿命。（ ） 8.全浮式活塞销工作时，可在连杆小头衬套和活塞销座孔内自由转动。（ ） 9.全浮式活塞销无需安装轴向限位锁环，不会发生轴向窜动故障。（ ） 10.半浮式活塞销通常与连杆小头过盈配合，与活塞销座孔间隙配合。（ ） 11.活塞气环的唯一作用是密封燃烧室的高压燃气。（ ） 12.油环的核心作用是刮除气缸壁多余机油，同时均匀布油，也可起到辅助密封的作用。（ ） 13.活塞所有环槽中，第一道气环的工作温度最高，磨损最严重。（ ） 14.活塞环的端隙（开口间隙），是指环装入气缸后，环的内圆与环槽底部之间的径向间隙。（ ） 15.活塞环端隙过小，会导致发动机工作时环受热膨胀卡死在气缸内，引发拉缸故障。（ ） 16.活塞环侧隙过大，会加剧气环的泵油作用，导致机油上窜、烧机油故障。（ ） 17.气环的泵油作用是有益的，可以为气缸壁提供充足的润滑。（ ） 18.安装多道活塞环时，各道环的开口应对齐在同一直线上，以保证最佳密封效果。（ ） 19.连杆的核心作用是连接活塞与曲轴，将活塞的往复直线运动转化为曲轴的旋转运动。（ ） 20.连杆杆身采用工字形断面，仅为了减轻连杆自重，对结构强度无提升作用。（ ） 21.平切口连杆大头多用于汽油机，斜切口连杆大头多用于大扭矩柴油机。（ ） 22.连杆与连杆盖是配对精密加工的，拆装时可以互换使用，不影响配合精度。（ ） 23.连杆螺栓属于高强度专用螺栓，损坏后可用同规格的普通高强度螺栓替代。（ ） 24.安装连杆螺栓时，只需一次性拧紧至规定最大力矩即可，无需分次对称拧紧。（ ） 25.连杆小头压装的青铜衬套，核心作用是减少活塞销与连杆小头的磨损，提升使用寿命。（ ） 26.连杆大头的分体式轴瓦，仅靠过盈配合即可实现可靠定位，无需额外定位结构。（ ） 27.活塞工作时，仅承受燃气爆发压力，不受往复惯性力和气缸侧向力作用。（ ） 28.第一道气环常采用镀铬或喷钼表面处理，目的是提升表面硬度和耐磨性，延长使用寿命。（ ） 29.斜切口连杆大头的主流定位方式，是采用连杆螺栓直接定位。（ ） 30.活塞连杆组工作时，连杆既承受活塞传来的压力，也承受往复运动产生的拉力，长期处于交变载荷工况。（ ） 一、单选题答案 1.C 2.D 3.B 4.A 5.D6.C 7.B 8.B 9.A 10.B11.B 12.C 13.A 14.A 15.A 16.B 17.B 18.D 19.A 20.B21.A 22.C 23.B 24.B 25.B26.A 27.B 28.A 29.A 30.C 二、判断题答案 1.√ 2.× 3.× 4.√ 5.×6.√ 7.× 8.√ 9.× 10.√11.× 12.√ 13.√ 14.× 15.√ 16.√ 17.× 18.× 19.√ 20.×21.√ 22.× 23.× 24.× 25.√26.× 27.× 28.√ 29.× 30.√ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $