第三章機體零件與曲柄連桿機構(gòu)

1、 第一節(jié)第一節(jié) 機體零件機體零件 第二節(jié)第二節(jié) 曲柄連桿結(jié)構(gòu)曲柄連桿結(jié)構(gòu) 第三節(jié)第三節(jié) 曲柄連桿機構(gòu)的受力分析及其平衡曲柄連桿機構(gòu)的受力分析及其平衡 重點：曲柄連桿機構(gòu)的功用與結(jié)構(gòu)重點：曲柄連桿機構(gòu)的功用與結(jié)構(gòu) 難點：曲柄連桿機構(gòu)的受力分析難點：曲柄連桿機構(gòu)的受力分析 18大精神：大精神： 2014年教育部高教方面重點工作：年教育部高教方面重點工作： 落實落實4%撥款，西部傾斜、農(nóng)村傾斜，研究生創(chuàng)新?lián)芸?，西部傾斜、農(nóng)村傾斜，研究生創(chuàng)新 教育（我校的教育（我校的CDIO與人事分配制度改革）與人事分配制度改革） 兩會焦點：兩會焦點：房價、反腐、反鋪張浪費、環(huán)境、機構(gòu)改革房價、反腐、反鋪張浪費、環(huán)境

2、、機構(gòu)改革 思考：創(chuàng)新包括哪些方面的內(nèi)容？思考：創(chuàng)新包括哪些方面的內(nèi)容？ 本課本課“三強三強”的要求對我們提出特殊要求：的要求對我們提出特殊要求： 能夠識別各種圖形（能夠識別各種圖形（block、stereo、structure、 schematic、parts、assembly、principle; drawing、diagram、chart等）草繪、圖解、圖表等）草繪、圖解、圖表 加強與實踐的結(jié)合：體會，加強與實踐的結(jié)合：體會，“孵化基地孵化基地”，雙元教育，雙元教育 充分發(fā)揮空間想象能力，以直覺思維為主，以邏輯思維充分發(fā)揮空間想象能力，以直覺思維為主，以邏輯思維 為輔，逐步過度、升華的頓

3、悟思維為輔，逐步過度、升華的頓悟思維 回憶：回憶：金屬材料有關(guān)機械性能：彈性變形，塑性變金屬材料有關(guān)機械性能：彈性變形，塑性變 形，形，機械組成相關(guān)名詞：零件，機構(gòu)，總成機械組成相關(guān)名詞：零件，機構(gòu)，總成 汽缸體，汽缸筒，汽缸蓋，汽缸墊，缸蓋螺栓。汽缸體，汽缸筒，汽缸蓋，汽缸墊，缸蓋螺栓。 一、汽缸體（一、汽缸體（鏈接動畫鏈接動畫） 1、功用：整個內(nèi)燃機的骨架（支撐、承載、安、功用：整個內(nèi)燃機的骨架（支撐、承載、安 裝、固定、通路）裝、固定、通路） 2、受力：多達十余種力的作用、受力：多達十余種力的作用 機體零件機體零件 3、實物圖片、實物圖片 立體結(jié)構(gòu)立體結(jié)構(gòu) 三維造型三維造型 4、結(jié)構(gòu)材料

4、：、結(jié)構(gòu)材料： 5、型式、型式 （1）、按具體結(jié)構(gòu)形式分：）、按具體結(jié)構(gòu)形式分： 1）一般式（無裙式）氣缸）一般式（無裙式）氣缸 體：體： 曲軸軸線與氣缸體下表面曲軸軸線與氣缸體下表面 在同一平面上。其優(yōu)點是在同一平面上。其優(yōu)點是 制造方便，質(zhì)量輕，高度制造方便，質(zhì)量輕，高度 低，但剛度低，適用于汽低，但剛度低，適用于汽 油機。油機。 2）龍門式氣缸體：）龍門式氣缸體： 氣缸體下表面移至曲軸氣缸體下表面移至曲軸 軸線以下。軸線以下。 其優(yōu)點是剛度和其優(yōu)點是剛度和 強度較好，但工藝性強度較好，但工藝性 較差，適用于柴油機較差，適用于柴油機 和強化汽油機和強化汽油機。 3）隧道式氣缸體：）隧道式氣

5、缸體： 氣缸體上有完整的主氣缸體上有完整的主 軸承座孔。其優(yōu)點是軸承座孔。其優(yōu)點是 剛度最好，主軸承座剛度最好，主軸承座 孔不易變形，便于安孔不易變形，便于安 裝滾動主軸承支承的裝滾動主軸承支承的 組合曲軸，各缸主軸組合曲軸，各缸主軸 承孔同軸度易保證，承孔同軸度易保證， 制造方便，但質(zhì)量大，制造方便，但質(zhì)量大， 高度高。高度高。 （2）、按冷卻方式分：）、按冷卻方式分： 1）水冷式：氣缸體內(nèi)鑄有冷卻水套）水冷式：氣缸體內(nèi)鑄有冷卻水套 2）風冷式：氣缸體外鑄有散熱片）風冷式：氣缸體外鑄有散熱片 （3）、按鑲缸套方式分為兩種：）、按鑲缸套方式分為兩種： 1）干式缸套：不直接與冷卻水）干式缸套：不

6、直接與冷卻水 接觸，薄壁（接觸，薄壁（1-3mm），過盈），過盈 壓配在氣缸體內(nèi)孔中。其優(yōu)點壓配在氣缸體內(nèi)孔中。其優(yōu)點 是：密封性好，氣缸體剛性好，是：密封性好，氣缸體剛性好， 不易變形。缺點是：不易變形。缺點是： a 、制造成本增加：氣缸體內(nèi)孔、制造成本增加：氣缸體內(nèi)孔、 缸套外圓亦需精加工，且薄壁缸套外圓亦需精加工，且薄壁 缸套剛性差，加工裝夾時易變缸套剛性差，加工裝夾時易變 形。形。 b、熱負荷增加：缸套外圓與氣、熱負荷增加：缸套外圓與氣 缸體內(nèi)孔理論上是完全接觸，缸體內(nèi)孔理論上是完全接觸， 但加工誤差使之不可能完全接但加工誤差使之不可能完全接 觸，因而散熱面積小，影響缸觸，因而散熱面積

7、小，影響缸 套散熱，必然使缸套、活塞等套散熱，必然使缸套、活塞等 熱負荷嚴重。熱負荷嚴重。 c、氣缸體鑄造工藝性差：水套、氣缸體鑄造工藝性差：水套 封閉，去渣困難。封閉，去渣困難。 d：缸心距（氣缸間的中心距）：缸心距（氣缸間的中心距） 增加，曲軸易彎曲變形：水套增加，曲軸易彎曲變形：水套 封閉。封閉。 2）濕式缸套：氣缸體）濕式缸套：氣缸體 水套敞開，缸套與水套敞開，缸套與 冷卻水直接接觸，冷卻水直接接觸， 壁厚（壁厚（5-9mm），）， 缸套下端帶橡膠封缸套下端帶橡膠封 水圈，氣缸套外圓水圈，氣缸套外圓 上大，下小（因為上大，下?。ㄒ驗?氣缸套下端帶氣缸套下端帶1-3道道 橡膠封水圈），且

8、橡膠封水圈），且 上端與氣缸體內(nèi)孔上端與氣缸體內(nèi)孔 配合緊，下端配合配合緊，下端配合 松，以方便推入氣松，以方便推入氣 缸體內(nèi)孔。缸體內(nèi)孔。 濕式缸套壓配在氣缸濕式缸套壓配在氣缸 體內(nèi)孔時，上部凸肩體內(nèi)孔時，上部凸肩 頂面高出氣缸體頂面頂面高出氣缸體頂面 0.05-0.15 mm，這樣，這樣 緊固缸蓋時，可將缸緊固缸蓋時，可將缸 墊壓得更緊，以密封墊壓得更緊，以密封 燃氣。燃氣。 濕式缸套優(yōu)點是：濕式缸套優(yōu)點是： 氣缸套冷卻好；制造氣缸套冷卻好；制造 成本低；氣缸體鑄造成本低；氣缸體鑄造 工藝性好；缸心距短，工藝性好；缸心距短， 曲軸不易彎曲。曲軸不易彎曲。 濕式缸套缺點是：濕式缸套缺點是：

9、氣缸體剛性差，容易氣缸體剛性差，容易 變形，易漏氣、漏水；變形，易漏氣、漏水； 氣缸套外圓表面易產(chǎn)氣缸套外圓表面易產(chǎn) 生穴蝕現(xiàn)象，常見涂生穴蝕現(xiàn)象，常見涂 漆。漆。 密封圈密封圈 機體機體 水套水套 汽缸壁汽缸壁 （4）、按氣缸排列形式分（見）、按氣缸排列形式分（見“發(fā)動機的類型發(fā)動機的類型”）：）： 1）、直立（立式）、直立（立式） 2）、平臥（臥式）、平臥（臥式） 3）、）、V型（型（，相鄰兩缸的連桿大頭共用一個曲柄，相鄰兩缸的連桿大頭共用一個曲柄 銷）銷） 4）、水平對置（）、水平對置（ =，每缸的連桿大頭各占用一個曲，每缸的連桿大頭各占用一個曲 柄銷）柄銷） 6、要求：、要求： （1）

10、、足夠的剛度）、足夠的剛度 （2）、足夠的強度）、足夠的強度 （3）、上下平面有足夠的平面度）、上下平面有足夠的平面度 （4）、質(zhì)量盡量小）、質(zhì)量盡量小 （5）、有防凍措施）、有防凍措施 （6）、便于其它零部件的安裝、調(diào)整、保養(yǎng)）、便于其它零部件的安裝、調(diào)整、保養(yǎng) （7）、通道設(shè)計合理）、通道設(shè)計合理 二、汽缸套二、汽缸套 1、功用、功用 2、要求、要求 3、材料、材料 4、類型、類型 鑄鐵高磷鑄鐵釩鈦鑄鐵多合金鑄鐵含硼鑄鐵鋼 合金鋼陶瓷功能梯度材料等 （鏈接動畫）（鏈接動畫） 三、汽缸蓋（三、汽缸蓋（鏈接動畫鏈接動畫） 1、功用：、功用： 2、要求：剛度、強度、下平面、耐熱性、冷卻效果、要求

11、：剛度、強度、下平面、耐熱性、冷卻效果 3、材料：與機體一致、材料：與機體一致 4、結(jié)構(gòu)形式：、結(jié)構(gòu)形式： （1）按是否可拆分）按是否可拆分(多缸發(fā)動機用多缸發(fā)動機用)分為分為 a、單體氣缸蓋、單體氣缸蓋(亦稱組合式亦稱組合式)：每缸一蓋，或兩缸一蓋：每缸一蓋，或兩缸一蓋, 剛性好，制造容易，維修方便，但缸心距較長，曲軸容剛性好，制造容易，維修方便，但缸心距較長，曲軸容 易彎曲。易彎曲。 b、整體氣缸蓋、整體氣缸蓋(亦稱單體式亦稱單體式)：只有一蓋，缸心距最短，：只有一蓋，缸心距最短， 發(fā)動機緊湊，曲軸剛性好，但氣缸蓋剛性差，制造困難，發(fā)動機緊湊，曲軸剛性好，但氣缸蓋剛性差，制造困難， 維修成

12、本增加。（現(xiàn)代發(fā)動機大部分采用）維修成本增加。（現(xiàn)代發(fā)動機大部分采用） 單體式單體式 （兩缸一蓋（兩缸一蓋） 整體式整體式 （2）按所用燃料分）按所用燃料分 a、汽油機氣缸蓋：、汽油機氣缸蓋： 1）氣缸蓋中心加工有裝火花塞的孔）氣缸蓋中心加工有裝火花塞的孔 2）進、排氣道一般鑄在氣缸蓋的一側(cè)（進氣管布置在）進、排氣道一般鑄在氣缸蓋的一側(cè)（進氣管布置在 排氣管的上部，利用廢氣加熱進氣管壁面油膜，促進霧排氣管的上部，利用廢氣加熱進氣管壁面油膜，促進霧 化化),但現(xiàn)代汽油機采用半球形燃燒室時則進、排氣道在但現(xiàn)代汽油機采用半球形燃燒室時則進、排氣道在 氣缸蓋的兩側(cè)氣缸蓋的兩側(cè) 3）燃燒室在氣缸蓋上，氣

13、缸蓋底部有凹坑燃燒室在氣缸蓋上，氣缸蓋底部有凹坑。 b、柴油機氣缸蓋：、柴油機氣缸蓋： 1）氣缸蓋中心加工有裝噴油器的孔）氣缸蓋中心加工有裝噴油器的孔 2）進、排氣道鑄在氣缸蓋的兩側(cè)（避免進氣加熱，影）進、排氣道鑄在氣缸蓋的兩側(cè)（避免進氣加熱，影 響充氣效率，降低發(fā)動機功率）響充氣效率，降低發(fā)動機功率） 3）車用中小功率柴油機的氣缸蓋底部沒有凹坑（直噴）車用中小功率柴油機的氣缸蓋底部沒有凹坑（直噴 式式 燃燒室一般在活塞頂上，分開式燃燒室則在氣缸蓋燃燒室一般在活塞頂上，分開式燃燒室則在氣缸蓋 內(nèi)部）。內(nèi)部）。 （3）按冷卻）按冷卻 方式分：方式分： a、水冷：、水冷： 內(nèi)鑄水套，內(nèi)鑄水套， 入

14、水口與氣入水口與氣 缸體上水套缸體上水套 相通，上相通，上 部出水口通部出水口通 過節(jié)溫器與過節(jié)溫器與 散熱器入水散熱器入水 口相通?？谙嗤ā?b、風冷、風冷： 外鑄散熱片，外鑄散熱片， 平行于來流平行于來流 方向。方向。 水冷型缸蓋水冷型缸蓋 5、缸蓋、缸蓋 的拆裝的拆裝 注意事注意事 項項 （1）、）、 拆卸：拆卸： 冷車，冷車， 自外向自外向 內(nèi)，對內(nèi)，對 稱，交稱，交 叉，叉，2- 3次放次放 松，防松，防 止損壞止損壞 螺栓、螺栓、 缸墊、缸墊、 螺孔螺孔 發(fā)動機正時帶端發(fā)動機正時帶端 表顯扭力扳手表顯扭力扳手 表顯扭力扳手表顯扭力扳手 數(shù)顯扭力扳手數(shù)顯扭力扳手 （2）、安裝緊固：）

15、、安裝緊固：對稱，交叉（交替），自內(nèi)向外，分對稱，交叉（交替），自內(nèi)向外，分 2-3次，用專用扭力扳手，按規(guī)定扭矩擰緊次，用專用扭力扳手，按規(guī)定扭矩擰緊。必須由中。必須由中 央對稱地向四周擴展的順序分幾次進行，最后一次要用央對稱地向四周擴展的順序分幾次進行，最后一次要用 扭力扳手按工廠規(guī)定的數(shù)值擰緊，一則保證密封性，二扭力扳手按工廠規(guī)定的數(shù)值擰緊，一則保證密封性，二 則避免損壞氣缸墊，三則保證壓縮比的一致性。則避免損壞氣缸墊，三則保證壓縮比的一致性。鋁合金鋁合金 制成的氣缸蓋到最后必須在發(fā)動機制成的氣缸蓋到最后必須在發(fā)動機冷冷的狀態(tài)下擰緊，的狀態(tài)下擰緊， 這樣，發(fā)動機熱起來時會增加密封性，因為

16、鋁合金氣缸這樣，發(fā)動機熱起來時會增加密封性，因為鋁合金氣缸 蓋的熱膨脹比鋼螺栓的大；蓋的熱膨脹比鋼螺栓的大；鑄鐵氣缸蓋鑄鐵氣缸蓋則一般在發(fā)動機則一般在發(fā)動機 熱熱車時最后擰緊，因為裝配時擰緊的螺栓在發(fā)動機工車時最后擰緊，因為裝配時擰緊的螺栓在發(fā)動機工 作初始后不久會松弛。作初始后不久會松弛。 思考：查閱思考：查閱捷達、奧迪捷達、奧迪某發(fā)動機的上緊扭力；若無據(jù)可查某發(fā)動機的上緊扭力；若無據(jù)可查 時怎么辦？時怎么辦？ 四、汽缸墊（四、汽缸墊（鏈接錄像鏈接錄像） 1、功用：彌補不平度，防漏、功用：彌補不平度，防漏 2、型式：、型式： （1）、銅皮）、銅皮石棉石棉銅皮（常用）銅皮（常用） （2）、實心

17、彈性金屬片（用于強化）、實心彈性金屬片（用于強化） （3）、絲網(wǎng)石棉（少用，逐步淘汰）、絲網(wǎng)石棉（少用，逐步淘汰） 3、“呲墊兒呲墊兒”： 4、汽缸墊的安裝注意正反面：一般，記號沖蓋；光面、汽缸墊的安裝注意正反面：一般，記號沖蓋；光面 朝汽缸體朝汽缸體 五、油底殼（五、油底殼（鏈接錄像鏈接錄像） 1、作用：儲存機油并密封曲軸箱。、作用：儲存機油并密封曲軸箱。 2、要求：、要求： （1）結(jié)合面平整，密封性好）結(jié)合面平整，密封性好 （2）剛性好，避免振動、機械噪聲過大）剛性好，避免振動、機械噪聲過大 （3）散熱性好）散熱性好 3、材料與結(jié)構(gòu)：、材料與結(jié)構(gòu)： 一般用薄的低碳合金鋼板沖壓而成，為了加強

18、油底殼一般用薄的低碳合金鋼板沖壓而成，為了加強油底殼 內(nèi)機油的散熱，也有的發(fā)動機采用鋁合金鑄造的油底殼，內(nèi)機油的散熱，也有的發(fā)動機采用鋁合金鑄造的油底殼， 油底殼底部鑄有散熱肋片。油底殼底部鑄有散熱肋片。 油底殼形狀決定于發(fā)動機的總體布置和機油容量，后油底殼形狀決定于發(fā)動機的總體布置和機油容量，后 部一般做得較深，以便發(fā)動機縱向傾斜時機油泵能吸到部一般做得較深，以便發(fā)動機縱向傾斜時機油泵能吸到 機油；油底殼內(nèi)還設(shè)有擋油隔板，避免油面波動太大，機油；油底殼內(nèi)還設(shè)有擋油隔板，避免油面波動太大， 機油泵吸進氣泡，供油不暢；油底殼底部裝有磁性放油機油泵吸進氣泡，供油不暢；油底殼底部裝有磁性放油 塞，以

19、便吸集機油中的金屬屑，減少發(fā)動機運動零件的塞，以便吸集機油中的金屬屑，減少發(fā)動機運動零件的 磨損。磨損。 鑄鋁油底殼鑄鋁油底殼 鋼板油底殼鋼板油底殼 五五 大大 部部 分分 的的 拆拆 分分 導入導入二起腳，火箭，試管飛塞，火槍，四桿機二起腳，火箭，試管飛塞，火槍，四桿機 構(gòu)，曲柄連桿機構(gòu)構(gòu)，曲柄連桿機構(gòu) 一、功用（一、功用（鏈接錄像鏈接錄像） 1、作功沖程中、作功沖程中 2、其它沖程時、其它沖程時 二、基本構(gòu)成二、基本構(gòu)成 1、活塞組、活塞組 2、連桿組、連桿組 3、曲軸飛輪組、曲軸飛輪組 三三 、活塞組：、活塞組： 1、活塞（、活塞（鏈接錄像鏈接錄像） （1）、功用：）、功用： 1）、構(gòu)成

20、燃燒室）、構(gòu)成燃燒室；活塞在高溫、高壓、高速、潤滑不；活塞在高溫、高壓、高速、潤滑不 良的條件下工作。活塞直接與高溫氣體接觸，瞬時溫度良的條件下工作?；钊苯优c高溫氣體接觸，瞬時溫度 可達可達2500K以上，因此，受熱嚴重，而散熱條件又很差，以上，因此，受熱嚴重，而散熱條件又很差， 所以活塞工作時溫度很高，頂部高達所以活塞工作時溫度很高，頂部高達600700K，且溫，且溫 度分布很不均勻；活塞頂部承受氣體壓力很大，特別是度分布很不均勻；活塞頂部承受氣體壓力很大，特別是 作功行程壓力最大，汽油機高達作功行程壓力最大，汽油機高達35MPa，柴油機高，柴油機高 達達69MPa，這就使得活塞產(chǎn)生沖擊，

21、并承受側(cè)壓力，這就使得活塞產(chǎn)生沖擊，并承受側(cè)壓力 的作用；活塞在氣缸內(nèi)以很高的速度的作用；活塞在氣缸內(nèi)以很高的速度(812m/s)往復運往復運 動，且速度在不斷地變化，這就產(chǎn)生了很大的慣性力，動，且速度在不斷地變化，這就產(chǎn)生了很大的慣性力， 使活塞受到很大的附加載荷?；钊谶@種惡劣的條件下使活塞受到很大的附加載荷?；钊谶@種惡劣的條件下 工作，會產(chǎn)生變形并加速磨損，還會產(chǎn)生附加載荷和熱工作，會產(chǎn)生變形并加速磨損，還會產(chǎn)生附加載荷和熱 應(yīng)力，同時受到燃氣的化學腐蝕作用。應(yīng)力，同時受到燃氣的化學腐蝕作用。. 2）、傳遞動力。）、傳遞動力?；钊墓τ檬浅惺軞怏w壓力，并通過活塞的功用是承受氣體壓力，并

22、通過 活塞銷傳給連桿驅(qū)使曲軸旋轉(zhuǎn)活塞銷傳給連桿驅(qū)使曲軸旋轉(zhuǎn) （2）、要求：）、要求： 、活塞質(zhì)量?。和鶑蛻T性力??；、活塞質(zhì)量?。和鶑蛻T性力?。? 、熱膨脹系數(shù)?。豪鋺B(tài)裝配、熱膨脹系數(shù)?。豪鋺B(tài)裝配 間隙小，減輕敲間隙小，減輕敲 缸現(xiàn)象；缸現(xiàn)象；. 、導熱性好：減輕熱負荷，第一道環(huán)槽不易、導熱性好：減輕熱負荷，第一道環(huán)槽不易 積碳，積碳， 活塞頂不易熱裂；活塞頂不易熱裂； 、耐磨：環(huán)槽不易磨損，裙部不易磨損；、耐磨：環(huán)槽不易磨損，裙部不易磨損；. 、耐高溫：高溫時機械強度不會下降太多；、耐高溫：高溫時機械強度不會下降太多； 、足夠的剛度和強度：、足夠的剛度和強度： a、銷座不會產(chǎn)生過大的彎曲變形；

23、、銷座不會產(chǎn)生過大的彎曲變形；. b、活塞頂不會壓碎。、活塞頂不會壓碎。. （3）、材料與工藝：）、材料與工藝： 1）、材料：）、材料： a、共晶鋁硅合金（鑄鋁、鍛鋁）；、共晶鋁硅合金（鑄鋁、鍛鋁）；. （質(zhì)量小，導（質(zhì)量小，導 熱性好，適用于一般發(fā)動機）熱性好，適用于一般發(fā)動機）. b、組合式：上半部用鋼，下半部用鋁合金，沉頭螺、組合式：上半部用鋼，下半部用鋁合金，沉頭螺 栓連接。栓連接。. 剛度好，高溫強度高；熱膨脹系數(shù)低，配剛度好，高溫強度高；熱膨脹系數(shù)低，配 缸間隙??；耐磨（環(huán)槽）；質(zhì)量居中。僅適用于極少數(shù)缸間隙??；耐磨（環(huán)槽）；質(zhì)量居中。僅適用于極少數(shù) 大功率大功率 強化柴油機強化柴

24、油機 2）、工藝：）、工藝： a、鑄造：質(zhì)量大，加工工序多；、鑄造：質(zhì)量大，加工工序多；. b、鍛造：居中；、鍛造：居中；. c、模鍛（、模鍛（鏈接錄像鏈接錄像） ：質(zhì)量小，加工少。：質(zhì)量小，加工少。. （4）、結(jié)構(gòu)）、結(jié)構(gòu) 1）基本結(jié)構(gòu)：由頂）基本結(jié)構(gòu)：由頂 部、頭部、裙部、部、頭部、裙部、 銷座部組成銷座部組成 a、頂部：組成燃燒、頂部：組成燃燒 室，易熱裂、壓碎，室，易熱裂、壓碎， 要求加工應(yīng)光潔，要求加工應(yīng)光潔， 材料應(yīng)阻熱。材料應(yīng)阻熱。. 平頂：平頂：吸熱面積小，制造工藝簡單（四沖程汽油機）吸熱面積小，制造工藝簡單（四沖程汽油機）. 凸頂凸頂：剛性好、強度高，但吸熱面積大，難加工（二

25、沖剛性好、強度高，但吸熱面積大，難加工（二沖 程汽油機，凸頂有利于掃氣）程汽油機，凸頂有利于掃氣）. 凹頂凹頂：一般適用于車用直噴式柴油機，如一般適用于車用直噴式柴油機，如 形、雙形、雙 型、型、 U型、花瓣型、型、花瓣型、四角形燃燒室。四角形燃燒室。 但有的汽油機如桑塔納但有的汽油機如桑塔納2000GSI轎車轎車AJR發(fā)動機的發(fā)動機的 活塞頂是凹頂，主要為減少往復慣性質(zhì)量，改善混合氣活塞頂是凹頂，主要為減少往復慣性質(zhì)量，改善混合氣 形成和燃燒，有時可用來調(diào)節(jié)發(fā)動機的壓縮比。形成和燃燒，有時可用來調(diào)節(jié)發(fā)動機的壓縮比。 成型頂活塞成型頂活塞 ：用于與特殊噴油器配合，以獲得良好用于與特殊噴油器配合

26、，以獲得良好 的噴油和霧化質(zhì)量的噴油和霧化質(zhì)量 b、頭部：、頭部： 油環(huán)槽以上部分。油環(huán)槽以上部分。 其主要作用是：其主要作用是： 、承受燃氣壓力，并傳給連桿（說明包括活塞銷座）；、承受燃氣壓力，并傳給連桿（說明包括活塞銷座）； 、與活塞環(huán)一起實現(xiàn)氣缸的密封；、與活塞環(huán)一起實現(xiàn)氣缸的密封； 、將活塞頂所吸收的熱量通過活塞環(huán)傳導給氣缸體。、將活塞頂所吸收的熱量通過活塞環(huán)傳導給氣缸體。 其主要結(jié)構(gòu)特點是：其主要結(jié)構(gòu)特點是： 、活塞內(nèi)腔呈流線型，由油環(huán)到活塞頂?shù)淖钚『穸然钊麅?nèi)腔呈流線型，由油環(huán)到活塞頂?shù)淖钚『穸?逐逐 漸擴大，并使活塞頭部第一道環(huán)槽處于活塞內(nèi)腔最低位漸擴大，并使活塞頭部第一道環(huán)槽處于

27、活塞內(nèi)腔最低位 置之上，目的是使活塞頂吸收的熱量平均分攤給各道活置之上，目的是使活塞頂吸收的熱量平均分攤給各道活 塞環(huán)，避免第一道活塞環(huán)過熱；塞環(huán)，避免第一道活塞環(huán)過熱；. 有的汽油機的活塞在第一道環(huán)槽上面，切出一道較環(huán)有的汽油機的活塞在第一道環(huán)槽上面，切出一道較環(huán) 槽窄的隔熱槽，隔槽窄的隔熱槽，隔 斷傳給第一道活塞環(huán)的熱流通路，斷傳給第一道活塞環(huán)的熱流通路， 迫使熱流方向折轉(zhuǎn)，目的同上；迫使熱流方向折轉(zhuǎn)，目的同上；. 熱負荷較高的汽油機活塞一般在第一道環(huán)槽內(nèi)鑲鑄耐熱負荷較高的汽油機活塞一般在第一道環(huán)槽內(nèi)鑲鑄耐 熱材料奧氏體鑄鐵制造的護圈，因為第一道環(huán)槽溫度高，熱材料奧氏體鑄鐵制造的護圈，因為

28、第一道環(huán)槽溫度高， 鋁合金材料硬度大幅下降，易磨損，導致燃氣泄漏和竄鋁合金材料硬度大幅下降，易磨損，導致燃氣泄漏和竄 機油。機油。 . 四沖程汽油機一般四沖程汽油機一般2-3道氣環(huán)槽，道氣環(huán)槽，1道油環(huán)槽，最低一道油環(huán)槽，最低一 道油環(huán)槽內(nèi)鉆有許多徑向小孔，氣缸壁上多余機油刮下道油環(huán)槽內(nèi)鉆有許多徑向小孔，氣缸壁上多余機油刮下 后，經(jīng)過這些小孔流回油底殼。后，經(jīng)過這些小孔流回油底殼。 c、裙部：油環(huán)槽底面至活塞底端的外圓柱表面。、裙部：油環(huán)槽底面至活塞底端的外圓柱表面。 其主要作用是其主要作用是 活塞往復直線運動導向（說明裙部長度不能過活塞往復直線運動導向（說明裙部長度不能過 短，否則短，否則活

29、塞運動時擺頭）；活塞運動時擺頭）； 承受側(cè)壓力（說明裙部應(yīng)有一定的剛度和承壓面承受側(cè)壓力（說明裙部應(yīng)有一定的剛度和承壓面 積）。積）。. 發(fā)動機工作時活塞裙部的變形發(fā)動機工作時活塞裙部的變形 機械變形：燃氣壓力作用在活塞頂上，導致銷座彎曲機械變形：燃氣壓力作用在活塞頂上，導致銷座彎曲 變形，裙部擠壓變形；變形，裙部擠壓變形； 熱變形：銷座附近金屬堆積，受熱后熱膨脹量大。熱變形：銷座附近金屬堆積，受熱后熱膨脹量大。 機械變形機械變形 熱變形熱變形 結(jié)論：結(jié)論： 機械變形和熱變形均使得裙部斷面機械變形和熱變形均使得裙部斷面 變成長軸沿活塞銷方向的橢圓。變成長軸沿活塞銷方向的橢圓。 裙部的結(jié)構(gòu)特點裙

30、部的結(jié)構(gòu)特點 橢圓度：活塞裙部加工成短軸沿活塞銷方向，但注意橢圓度：活塞裙部加工成短軸沿活塞銷方向，但注意 橢圓度不可過大，否則活塞上下運動時因棱緣負荷過大橢圓度不可過大，否則活塞上下運動時因棱緣負荷過大 易拉傷氣缸壁；易拉傷氣缸壁；. 圓臺度：圓臺度：沿高度方向呈上小下大的圓錐形：沿高度方向呈上小下大的圓錐形： 開切槽開切槽：裙部次推力面?zhèn)乳_：裙部次推力面?zhèn)乳_“T”形槽或形槽或“ ”形槽：形槽： 次推力面?zhèn)乳_橫向隔熱直槽（油環(huán)槽內(nèi)，兼做泄油次推力面?zhèn)乳_橫向隔熱直槽（油環(huán)槽內(nèi)，兼做泄油 槽）和縱向膨脹補償斜槽（避免拉傷氣缸壁）；槽）和縱向膨脹補償斜槽（避免拉傷氣缸壁）； 橫槽稱為隔熱槽橫槽稱為

31、隔熱槽 豎槽叫做膨脹槽豎槽叫做膨脹槽 銷座附銷座附 近凹陷近凹陷 0.51.0 mm：減：減 少此處少此處 金屬堆金屬堆 積，以積，以 減少熱減少熱 變形；變形；. 雙金屬活塞：雙金屬活塞： 銷座內(nèi)側(cè)鑲鑄熱膨銷座內(nèi)側(cè)鑲鑄熱膨 脹系數(shù)極低的脹系數(shù)極低的恒范恒范 鋼片（鋼片（含鎳含鎳33% 36%的低碳鐵鎳合的低碳鐵鎳合 金，其膨脹系數(shù)僅金，其膨脹系數(shù)僅 為鋁合金的為鋁合金的1/10， 而銷座通過恒范鋼而銷座通過恒范鋼 片與裙部相連，牽片與裙部相連，牽 制了裙部的熱膨脹制了裙部的熱膨脹 變形量），牽制此變形量），牽制此 處熱變形處熱變形 恒恒 范范 鋼鋼 片片 雙雙 金金 屬屬 活活 塞塞 剖剖

32、視視 圖圖 拖板式裙部：拖板式裙部：活塞銷活塞銷 座下方挖去大塊金座下方挖去大塊金 屬，以減輕往復慣屬，以減輕往復慣 性質(zhì)量，避免下止性質(zhì)量，避免下止 點時活塞裙部下端點時活塞裙部下端 與曲軸平衡重相碰，與曲軸平衡重相碰， 并且可使裙部富有并且可使裙部富有 彈性，補償熱變形。彈性，補償熱變形。 （有些活塞為了減輕重量，有些活塞為了減輕重量， 在裙部開孔或把裙部不受側(cè)在裙部開孔或把裙部不受側(cè) 壓力的兩邊切去一部分，以壓力的兩邊切去一部分，以 減小慣性力，減小銷座附近減小慣性力，減小銷座附近 的熱變形量，形成拖板式活的熱變形量，形成拖板式活 塞或短活塞，拖板式結(jié)構(gòu)裙塞或短活塞，拖板式結(jié)構(gòu)裙 部彈性

33、好，質(zhì)量小，活塞與部彈性好，質(zhì)量小，活塞與 氣缸的配合間隙較小，氣缸的配合間隙較小，適用適用 于高速發(fā)動機）。于高速發(fā)動機）。 d、銷座部：功用，結(jié)構(gòu)特點同裙部，用活塞銷卡簧圈、銷座部：功用，結(jié)構(gòu)特點同裙部，用活塞銷卡簧圈 槽槽 活塞結(jié)構(gòu)設(shè)計中需考慮的幾個問題活塞結(jié)構(gòu)設(shè)計中需考慮的幾個問題 、冷敲缸現(xiàn)象、冷敲缸現(xiàn)象冷態(tài)裝配間隙若無或過小，則由于活冷態(tài)裝配間隙若無或過小，則由于活 塞工作時的機械變形和熱變形時裙部直徑增大，容易拉塞工作時的機械變形和熱變形時裙部直徑增大，容易拉 傷氣缸壁（又稱拉缸），輕則造成漏氣、竄機油，重則傷氣缸壁（又稱拉缸），輕則造成漏氣、竄機油，重則 活塞卡死。活塞卡死。.

34、 由于冷態(tài)裝配間隙的存在，由于冷態(tài)裝配間隙的存在，.活塞工作時側(cè)壓力方活塞工作時側(cè)壓力方 向的交替變化，活塞越過上止點時，向的交替變化，活塞越過上止點時，時而是時而是活塞的次推活塞的次推 力面?zhèn)荣N緊氣缸壁（壓縮行程時貼緊氣缸壁的一側(cè)），力面?zhèn)荣N緊氣缸壁（壓縮行程時貼緊氣缸壁的一側(cè)）， 時而是時而是活塞的主推力面?zhèn)荣N緊氣缸壁（作功行程時貼緊活塞的主推力面?zhèn)荣N緊氣缸壁（作功行程時貼緊 氣缸壁的一側(cè)），形成金屬敲缸聲音，加劇裙部磨損。氣缸壁的一側(cè)），形成金屬敲缸聲音，加劇裙部磨損。 顯然，發(fā)動機冷車時敲缸現(xiàn)象嚴重。顯然，發(fā)動機冷車時敲缸現(xiàn)象嚴重。 減輕冷態(tài)敲缸現(xiàn)象的主要結(jié)構(gòu)措施減輕冷態(tài)敲缸現(xiàn)象的主要

35、結(jié)構(gòu)措施 偏向主推力面?zhèn)绕蛑魍屏γ鎮(zhèn)?2mm，可使活塞越過上止點之前就，可使活塞越過上止點之前就 完成推力面?zhèn)鹊膿Q向，避免峰值壓力時刻過渡，因而可完成推力面?zhèn)鹊膿Q向，避免峰值壓力時刻過渡，因而可 以減輕敲缸現(xiàn)象，但增加了裙部尖角處的磨損，常見于以減輕敲缸現(xiàn)象，但增加了裙部尖角處的磨損，常見于 汽油機。汽油機。. 活塞改進結(jié)構(gòu)措施，活塞改進結(jié)構(gòu)措施， 制成反橢圓裙部斷面，制成反橢圓裙部斷面， 牽制裙部工作時的熱變牽制裙部工作時的熱變 形，從而在保證活塞工形，從而在保證活塞工 作時不拉缸的前提下減作時不拉缸的前提下減 小活塞配缸間隙，減輕小活塞配缸間隙，減輕 發(fā)動機冷車敲缸現(xiàn)象。發(fā)動機冷車敲缸現(xiàn)

36、象。 若偏向弄反，則會出現(xiàn)（若偏向弄反，則會出現(xiàn)（鏈接動畫鏈接動畫） 、活塞的散熱途徑（散熱方式）、活塞的散熱途徑（散熱方式） a頂部吸收的熱量頂部吸收的熱量62-67%由活塞環(huán)傳給汽缸蓋，由汽缸由活塞環(huán)傳給汽缸蓋，由汽缸 套傳給冷卻水。套傳給冷卻水。 b14%由活塞裙部傳給缸套。由活塞裙部傳給缸套。 c其余部分由活塞內(nèi)表面?zhèn)鹘o曲軸箱中飛濺的潤滑油和其余部分由活塞內(nèi)表面?zhèn)鹘o曲軸箱中飛濺的潤滑油和 氣體。氣體。 改善措施改善措施 a.圓弧過渡：圓弧過渡：非冷卻整體鋁活塞的頭部熱流密度很大，為非冷卻整體鋁活塞的頭部熱流密度很大，為 降低活塞頭部和環(huán)槽溫度，加大散熱面積，保證熱流密降低活塞頭部和環(huán)槽

37、溫度，加大散熱面積，保證熱流密 度大致相等，頂?shù)變?nèi)壁和側(cè)壁相連接部分多用大圓弧過度大致相等，頂?shù)變?nèi)壁和側(cè)壁相連接部分多用大圓弧過 渡，同時減少了應(yīng)力集中。（渡，同時減少了應(yīng)力集中。（見動畫演示見動畫演示） 圓弧過渡圓弧過渡 b.隔熱槽：隔熱槽：整體鋁活塞第一環(huán)槽因溫度高，材料硬度下降較多，整體鋁活塞第一環(huán)槽因溫度高，材料硬度下降較多， 及潤滑條件差，環(huán)槽磨損嚴重。這些常常是限制活塞使用期限的及潤滑條件差，環(huán)槽磨損嚴重。這些常常是限制活塞使用期限的 重要因素。為了改善這種情況，某些柴油機活塞在第一道環(huán)槽上重要因素。為了改善這種情況，某些柴油機活塞在第一道環(huán)槽上 方車隔熱槽，改變頂部熱流方向，將部

38、分原來由第一道環(huán)散走的方車隔熱槽，改變頂部熱流方向，將部分原來由第一道環(huán)散走的 熱量分散到第二、三道環(huán)散走。熱量分散到第二、三道環(huán)散走。 隔熱槽隔熱槽 、特殊活塞簡介、特殊活塞簡介 油冷活塞油冷活塞 a、蛇形油管冷蛇形油管冷 卻活塞：采用螺旋形卻活塞：采用螺旋形 銅管或鋼管鑄入活塞銅管或鋼管鑄入活塞 本體，使冷卻油流經(jīng)本體，使冷卻油流經(jīng) 蛇型管，在潤滑油壓蛇型管，在潤滑油壓 力作用下進行循環(huán)冷力作用下進行循環(huán)冷 卻。為了增強冷卻效卻。為了增強冷卻效 果，也有鑄成后再用果，也有鑄成后再用 酸蝕掉銅管。酸蝕掉銅管。 蛇型油管冷卻活塞蛇型油管冷卻活塞 b、冷卻油腔活冷卻油腔活 塞：塞：活塞頭內(nèi)部活塞

39、頭內(nèi)部 設(shè)置冷卻油腔，設(shè)置冷卻油腔， 冷卻油不充滿整冷卻油不充滿整 個油腔，一般只個油腔，一般只 充充30-50%，由于，由于 活塞往復運動的活塞往復運動的 慣性，冷卻油在慣性，冷卻油在 油腔中震蕩沖刷，油腔中震蕩沖刷， 冷卻油與油腔面冷卻油與油腔面 相對運動速度較相對運動速度較 大，容易形成紊大，容易形成紊 流，冷卻效果較流，冷卻效果較 好。好。 冷卻油腔活塞冷卻油腔活塞 組合油冷活塞組合油冷活塞 a、用耐熱材料制成活塞頭部、用耐熱材料制成活塞頭部 b、用鋁合金或鑄鐵制造活塞裙部、用鋁合金或鑄鐵制造活塞裙部 c、然后將二者用螺栓連接起來，之間充流動的、然后將二者用螺栓連接起來，之間充流動的

40、潤滑油潤滑油 、活塞表面特殊處理、活塞表面特殊處理 a、頂部淬火，氮化處理、頂部淬火，氮化處理 b、頂部噴涂陶瓷、陽極氧化、頂部噴涂陶瓷、陽極氧化 c、環(huán)槽部鍍鉻或氮化處理、環(huán)槽部鍍鉻或氮化處理 d、裙部噴涂石墨或鍍錫、裙部噴涂石墨或鍍錫 、活塞頂部記號、活塞頂部記號 a、前后記號、前后記號-確定安裝方位，一般沖向曲軸前端確定安裝方位，一般沖向曲軸前端 b、尺寸代碼、尺寸代碼-表明活塞尺寸系列及標準級差，以便表明活塞尺寸系列及標準級差，以便 維修選配維修選配 c、銷孔代碼、銷孔代碼-配套活塞銷的選配配套活塞銷的選配 、思考：、思考： a 、活塞銷為何偏置？偏向何處？、活塞銷為何偏置？偏向何處？

41、 b、活塞與缸套之間如何密封？、活塞與缸套之間如何密封？ c、是否知道合金鑄鐵活塞？什么情況下使用？、是否知道合金鑄鐵活塞？什么情況下使用？ d、普通活塞制造出廠后冷態(tài)下大致應(yīng)該是什么、普通活塞制造出廠后冷態(tài)下大致應(yīng)該是什么 形狀？正常工作時的熱態(tài)下又應(yīng)該是什么形形狀？正常工作時的熱態(tài)下又應(yīng)該是什么形 狀？狀？ 2、活塞環(huán)（、活塞環(huán)（鏈接錄像鏈接錄像） （1）、類型和功用：）、類型和功用： 、氣環(huán)：、氣環(huán)：1）、密封（防止燃氣漏入曲軸箱）是主要作）、密封（防止燃氣漏入曲軸箱）是主要作 用，是傳熱作用的前提。用，是傳熱作用的前提。 2）、傳熱（將活塞頭部吸收的）、傳熱（將活塞頭部吸收的70%80

42、%的的 熱量傳導給氣缸壁）。熱量傳導給氣缸壁）。 一般高速機有一般高速機有2-3道氣環(huán)，中速機有道氣環(huán)，中速機有3-4道氣環(huán)，低道氣環(huán)，低 速機有速機有5-6道氣環(huán)道氣環(huán) ，油環(huán)一般是，油環(huán)一般是1-2道。目前的趨向是道。目前的趨向是 減少環(huán)數(shù)，強化第一道環(huán)。因此柴油機所消耗的摩擦功減少環(huán)數(shù)，強化第一道環(huán)。因此柴油機所消耗的摩擦功 中約有中約有50%是活塞環(huán)和活塞裙與缸套間的摩擦引起的。是活塞環(huán)和活塞裙與缸套間的摩擦引起的。 、油環(huán)：、油環(huán)： 1）、潤滑（氣缸壁上鋪油膜）；）、潤滑（氣缸壁上鋪油膜）； 2）、刮油（氣缸壁上多余機油刮落回曲軸箱）；）、刮油（氣缸壁上多余機油刮落回曲軸箱）； 3）

43、、輔助密封。）、輔助密封。 油環(huán)一般是油環(huán)一般是1-2道，位置一般下置。道，位置一般下置。 （2）、工作特點：）、工作特點： 1）、高溫、高壓、高速，潤滑不良，磨損嚴重；）、高溫、高壓、高速，潤滑不良，磨損嚴重； 2）、交變的彎曲應(yīng)力，（氣缸壁沿高度方向有加工錐）、交變的彎曲應(yīng)力，（氣缸壁沿高度方向有加工錐 度，環(huán)有開口）度，環(huán)有開口） （3）、要求：）、要求：足夠的彈性、沖擊韌性、耐磨性、耐熱性、足夠的彈性、沖擊韌性、耐磨性、耐熱性、 儲油性、導熱性和良好的加工性儲油性、導熱性和良好的加工性 （4）、材料：）、材料： 1）、一般用合金鑄鐵（在優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵中加入少量銅、）、一般用合金鑄鐵（在優(yōu)質(zhì)

44、灰鑄鐵中加入少量銅、 鉻、鉬等合金元素）鉻、鉬等合金元素） ，少數(shù)高速強化柴油機用鋼，少數(shù)高速強化柴油機用鋼 片環(huán)（以提高彈力和沖擊韌性）；片環(huán)（以提高彈力和沖擊韌性）；亦有：可鍛鑄鐵、孕育亦有：可鍛鑄鐵、孕育 鑄鐵、球墨鑄鐵及青銅等，鑄鐵、球墨鑄鐵及青銅等，最近粉末冶金材料較多最近粉末冶金材料較多。 2）、第）、第1道氣環(huán)的工作表面一般都鍍上多孔性鉻（硬度道氣環(huán)的工作表面一般都鍍上多孔性鉻（硬度 高，并能儲存少量機油，以改善潤滑條件）；高，并能儲存少量機油，以改善潤滑條件）；. 3）、其余氣環(huán)一般鍍錫（鑄鋁活塞）或磷化（鍛鋁活）、其余氣環(huán)一般鍍錫（鑄鋁活塞）或磷化（鍛鋁活 塞）（以改善磨合性

45、能）。塞）（以改善磨合性能）。 （5）、活塞環(huán)的密封機理：）、活塞環(huán)的密封機理： 注意：注意： 第一道氣環(huán)的初始彈力第一道氣環(huán)的初始彈力F1 要求最小，隨后的幾道氣環(huán)的初要求最小，隨后的幾道氣環(huán)的初 始彈力始彈力F1大小要求依次遞增。大小要求依次遞增。 活塞環(huán)所用材料的彈性模量在 80-180GPa（吉帕）之間，加 上環(huán)背氣體推力 （6）、氣環(huán)的結(jié)構(gòu)類）、氣環(huán)的結(jié)構(gòu)類 型極其特點：型極其特點： 1）、按切口（開口）、按切口（開口） 形狀分：形狀分： 、直角切口：工藝、直角切口：工藝 性好，密封效果差性好，密封效果差 、階梯切口：密封、階梯切口：密封 好，工藝性差好，工藝性差 、斜切口：介于中、

46、斜切口：介于中 間，但套裝時尖角易間，但套裝時尖角易 折斷折斷 、帶防轉(zhuǎn)銷釘槽切、帶防轉(zhuǎn)銷釘槽切 口：方向不可裝反，口：方向不可裝反， 否則，漏氣量急劇增否則，漏氣量急劇增 加。加。 2）、按氣環(huán)的斷）、按氣環(huán)的斷 面形狀分：面形狀分： 、矩形環(huán)：、矩形環(huán)：工藝工藝 最簡單，導熱性最簡單，導熱性 好，但存在好，但存在“泵泵 油油”現(xiàn)象?，F(xiàn)象。. 矩形環(huán)的矩形環(huán)的 “泵油作用泵油作用”原原 理解釋理解釋在進在進 氣行程中，由于氣行程中，由于 環(huán)與缸壁的摩擦環(huán)與缸壁的摩擦 阻力以及環(huán)本身阻力以及環(huán)本身 的慣性，環(huán)將靠的慣性，環(huán)將靠 緊環(huán)槽的上側(cè)平緊環(huán)槽的上側(cè)平 面，缸壁上的機面，缸壁上的機 油就被

47、刮入下邊油就被刮入下邊 隙與背隙內(nèi)；隙與背隙內(nèi)；. 在膨脹作功行程中，在膨脹作功行程中， 燃氣壓力的作用大于摩燃氣壓力的作用大于摩 擦阻力和慣性的影響，擦阻力和慣性的影響， 環(huán)被壓緊在環(huán)槽的下側(cè)環(huán)被壓緊在環(huán)槽的下側(cè) 平面，下邊隙與背隙內(nèi)平面，下邊隙與背隙內(nèi) 的機油上竄。的機油上竄。. 活塞上行時，在摩活塞上行時，在摩 擦阻力、慣性、缸內(nèi)氣擦阻力、慣性、缸內(nèi)氣 體壓力的作用下，環(huán)將體壓力的作用下，環(huán)將 靠緊在環(huán)槽的下側(cè)平面，靠緊在環(huán)槽的下側(cè)平面， 下邊隙與背隙內(nèi)的機油下邊隙與背隙內(nèi)的機油 上竄。上竄。 結(jié)論：結(jié)論：由于矩形環(huán)的由于矩形環(huán)的 “泵油泵油”作用，氣缸壁作用，氣缸壁 上的機油將源源不斷

48、地上的機油將源源不斷地 上竄入活塞頂上燃燒室上竄入活塞頂上燃燒室 內(nèi)燒掉，排氣管冒藍煙。內(nèi)燒掉，排氣管冒藍煙。 、扭曲環(huán)：、扭曲環(huán)： a、正扭曲環(huán)：、正扭曲環(huán)：內(nèi)圓上邊緣內(nèi)圓上邊緣 切去部分金屬或外圓下邊切去部分金屬或外圓下邊 緣切去部分金屬緣切去部分金屬 b、反扭曲環(huán)：、反扭曲環(huán)：內(nèi)圓下內(nèi)圓下 邊緣切去部分金屬或外邊緣切去部分金屬或外 圓上邊緣切去部分金屬圓上邊緣切去部分金屬 正正 反反 扭曲原理扭曲原理活塞環(huán)裝入氣缸后，其外側(cè)氣活塞環(huán)裝入氣缸后，其外側(cè)氣 缸壁的作用力缸壁的作用力F1與內(nèi)側(cè)環(huán)的彈力與內(nèi)側(cè)環(huán)的彈力F2不在一條直線不在一條直線 上，于是產(chǎn)生扭曲力矩上，于是產(chǎn)生扭曲力矩M，從而使

49、環(huán)的邊緣與環(huán)，從而使環(huán)的邊緣與環(huán) 槽的上下側(cè)平面都接觸，避免了因環(huán)在環(huán)槽內(nèi)的槽的上下側(cè)平面都接觸，避免了因環(huán)在環(huán)槽內(nèi)的 上下竄動造成的上下竄動造成的“泵油泵油”現(xiàn)象?，F(xiàn)象。. 注意事項注意事項環(huán)的扭曲變形應(yīng)使環(huán)的端面與氣缸壁形成環(huán)的扭曲變形應(yīng)使環(huán)的端面與氣缸壁形成 的楔形尖角向下。這樣，活塞向上運動時，因的楔形尖角向下。這樣，活塞向上運動時，因“油楔油楔” 作用使環(huán)懸浮于氣缸壁，改善潤滑，減少摩擦阻力；活作用使環(huán)懸浮于氣缸壁，改善潤滑，減少摩擦阻力；活 塞向下運動時，向下刮油。但如果裝反使尖角朝上，則塞向下運動時，向下刮油。但如果裝反使尖角朝上，則 活塞向上運動時，向上刮油，機油消耗率劇增，排

50、氣冒活塞向上運動時，向上刮油，機油消耗率劇增，排氣冒 藍煙。藍煙。 扭曲環(huán)的優(yōu)點扭曲環(huán)的優(yōu)點 a)、密封性、磨合性好（線接觸）；、密封性、磨合性好（線接觸）； b)、防止、防止“泵油泵油”現(xiàn)象（正確安裝時）；現(xiàn)象（正確安裝時）； c)、形成油楔，改善潤滑；、形成油楔，改善潤滑； d)、提高刮油能力。、提高刮油能力。 扭曲環(huán)的缺點扭曲環(huán)的缺點 a)、扭轉(zhuǎn)角不超過、扭轉(zhuǎn)角不超過1，工藝性差；，工藝性差； b)、不可裝反，否則機油消耗率成倍增加，環(huán)上有朝上、不可裝反，否則機油消耗率成倍增加，環(huán)上有朝上 的記號的記號 、錐面環(huán)：、錐面環(huán)：小錐角，不超過小錐角，不超過2，方向不可裝反。優(yōu)缺點，方向不可裝

51、反。優(yōu)缺點 同扭曲環(huán)，但仍有同扭曲環(huán)，但仍有“泵油泵油”現(xiàn)象。斷面呈錐形，外圓工現(xiàn)象。斷面呈錐形，外圓工 作面上加工一個很小的錐面作面上加工一個很小的錐面(0.51.5)，減小了環(huán)，減小了環(huán) 與氣缸壁的接觸面，提高了表面接觸壓力，有利于磨合與氣缸壁的接觸面，提高了表面接觸壓力，有利于磨合 和密封。活塞下行時，便于刮油；活塞上行時，由于錐和密封?；钊滦袝r，便于刮油；活塞上行時，由于錐 面的面的油楔油楔作用，能在油膜上作用，能在油膜上飄浮飄浮過去，減小磨損，過去，減小磨損， 安裝時，不能裝反，否則會引起機油上竄。安裝時，不能裝反，否則會引起機油上竄。. 、梯形環(huán)：、梯形環(huán)：斷面呈梯形，工作時，梯

52、形環(huán)在壓縮行程和斷面呈梯形，工作時，梯形環(huán)在壓縮行程和 作功行程隨著活塞受側(cè)壓力的方向不同而不斷地改變位作功行程隨著活塞受側(cè)壓力的方向不同而不斷地改變位 置，這樣會把沉積在環(huán)槽中的積炭擠出去，避免了環(huán)被置，這樣會把沉積在環(huán)槽中的積炭擠出去，避免了環(huán)被 粘在環(huán)槽中而折斷?？梢匝娱L環(huán)的使用壽命。但是主要粘在環(huán)槽中而折斷?？梢匝娱L環(huán)的使用壽命。但是主要 缺點是加工困難，精度要求高。缺點是加工困難，精度要求高。 其優(yōu)點是其優(yōu)點是側(cè)壓力方向的交替變化，使環(huán)槽間隙時而減小，時側(cè)壓力方向的交替變化，使環(huán)槽間隙時而減小，時 而增大，間隙中的結(jié)焦被擠出，避免環(huán)因粘結(jié)而折斷，常做第一而增大，間隙中的結(jié)焦被擠出，避

53、免環(huán)因粘結(jié)而折斷，常做第一 道氣環(huán)。道氣環(huán)。 缺點是缺點是環(huán)上、下兩側(cè)平面難以精磨，工藝性差，仍有環(huán)上、下兩側(cè)平面難以精磨，工藝性差，仍有“泵油泵油” 現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 、桶面環(huán)：、桶面環(huán)：與氣缸壁凸圓弧面接觸。與氣缸壁凸圓弧面接觸。 優(yōu)點優(yōu)點 a)、活塞上下移動時均能形成油楔作用，改善潤滑、活塞上下移動時均能形成油楔作用，改善潤滑 b)、避免棱緣負荷，能很好適應(yīng)活塞的擺動及氣缸表面、避免棱緣負荷，能很好適應(yīng)活塞的擺動及氣缸表面 c)、密封性改善、密封性改善 缺點缺點 a)、工藝性差（凸圓弧面難加工）；、工藝性差（凸圓弧面難加工）； b)、仍有、仍有“泵油泵油”現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 （7）、油環(huán)的結(jié)構(gòu)類型

54、及特點：）、油環(huán)的結(jié)構(gòu)類型及特點： 1）、油環(huán)的位置和要求）、油環(huán)的位置和要求 置于最后一道環(huán)槽，背隙置于最后一道環(huán)槽，背隙 內(nèi)氣體壓力極低，因此，油環(huán)置于氣缸內(nèi)時，必須具有內(nèi)氣體壓力極低，因此，油環(huán)置于氣缸內(nèi)時，必須具有 較大的初始彈力；油環(huán)的斷面形狀如圖所示，均分布若較大的初始彈力；油環(huán)的斷面形狀如圖所示，均分布若 干個中間泄油孔，設(shè)計重點在于提高與氣缸壁的接觸比干個中間泄油孔，設(shè)計重點在于提高與氣缸壁的接觸比 壓，以提高刮油能力。壓，以提高刮油能力。 2）、油環(huán)分為兩種類型）、油環(huán)分為兩種類型 、普通槽孔式油環(huán)（整體式油環(huán)）：合金鑄鐵，、普通槽孔式油環(huán)（整體式油環(huán)）：合金鑄鐵， 鼻形倒角

55、鼻形倒角 a為異向外倒角油環(huán)為異向外倒角油環(huán). b為同向外倒角油環(huán)為同向外倒角油環(huán). c為同向內(nèi)倒角油環(huán)為同向內(nèi)倒角油環(huán). d為鼻式油環(huán)為鼻式油環(huán). e為雙鼻式油環(huán)為雙鼻式油環(huán). 、組合鋼片式油環(huán)：、組合鋼片式油環(huán)： 接觸比壓大，刮油能力強，泄油接觸比壓大，刮油能力強，泄油 通路大，慣性質(zhì)量小，通路大，慣性質(zhì)量小， 但制造成本高但制造成本高 下圖中，下圖中，1-上刮片上刮片 2-襯簧襯簧 3-下刮片下刮片 4-活塞活塞 雙雙 上上 刮刮 片片 軸向襯環(huán)軸向襯環(huán) 下刮片下刮片 徑向襯環(huán)徑向襯環(huán) （8）、基本概念）、基本概念 1）、泵油作用）、泵油作用 2）、活塞環(huán)端間隙（開口間隙）、活塞環(huán)端間隙

56、（開口間隙）e 3）、邊間隙（側(cè)間隙）、邊間隙（側(cè)間隙）s 4）、背間隙（后間隙）、背間隙（后間隙）b 思考思考 不裝活塞環(huán)會怎樣？不裝活塞環(huán)會怎樣？ 無間隙活塞環(huán)是怎么回事？無間隙活塞環(huán)是怎么回事？ 冒黑煙和活塞環(huán)有哪些關(guān)系？冒黑煙和活塞環(huán)有哪些關(guān)系？ 3、活塞銷（、活塞銷（鏈接錄像鏈接錄像） （1）、作用：連接活塞和連桿小頭，傳遞動）、作用：連接活塞和連桿小頭，傳遞動 力。力。 （2）、要求：）、要求： 1）、足夠的剛度、強度和沖擊韌性；）、足夠的剛度、強度和沖擊韌性；. 2）、表面耐磨）、表面耐磨 3）、質(zhì)量小。）、質(zhì)量小。 （3）、材料與工藝：一般為）、材料與工藝：一般為低碳鋼或低碳合

57、低碳鋼或低碳合 金鋼，半液態(tài)精鍛后，經(jīng)表面滲碳或滲氮金鋼，半液態(tài)精鍛后，經(jīng)表面滲碳或滲氮 熱處理熱處理以提高心部沖擊韌性和表面硬度，以提高心部沖擊韌性和表面硬度， 然后進行精磨和研磨。然后進行精磨和研磨。. （4）、結(jié)構(gòu)特點：三種軸剖面形狀的無縫鋼管）、結(jié)構(gòu)特點：三種軸剖面形狀的無縫鋼管 1）、等截面圓柱形：易加工，但質(zhì)量大；）、等截面圓柱形：易加工，但質(zhì)量大； 2）、組合形：居中。）、組合形：居中。 3）、兩段截錐式：接近等強度梁，但孔的加工較復雜）、兩段截錐式：接近等強度梁，但孔的加工較復雜 質(zhì)量小，但難加工；質(zhì)量小，但難加工；. 單圓柱 錐柱組合 錐錐組合 5）、活塞銷的安裝方）、活塞銷

58、的安裝方 式（式（鏈接錄像鏈接錄像）：）： 1）、）、 “全浮式全浮式” ， 即即. 在發(fā)動機運轉(zhuǎn)在發(fā)動機運轉(zhuǎn) 過程中，活塞銷不過程中，活塞銷不 僅可以在連桿小頭僅可以在連桿小頭 襯套孔內(nèi)，還可以襯套孔內(nèi)，還可以 在銷座孔內(nèi)緩慢轉(zhuǎn)在銷座孔內(nèi)緩慢轉(zhuǎn) 動，以使活塞銷表動，以使活塞銷表 面的磨損比較均勻。面的磨損比較均勻。 用于工程車輛和大用于工程車輛和大 型汽車型汽車 2）、）、“半浮式半浮式”， 即即. 連桿小頭與活塞銷連桿小頭與活塞銷 過盈緊固連接，活過盈緊固連接，活 塞銷與活塞銷座孔塞銷與活塞銷座孔 松動連接，多用于松動連接，多用于 個別小汽車個別小汽車 思考思考“全浮式全浮式”連連 接活塞

59、銷軸向如何定接活塞銷軸向如何定 位？活塞銷座孔與活位？活塞銷座孔與活 塞銷熱膨脹系數(shù)是否塞銷熱膨脹系數(shù)是否 一致？安裝時應(yīng)怎樣一致？安裝時應(yīng)怎樣 考慮？考慮？ 必須在活塞銷座兩端必須在活塞銷座兩端 用卡環(huán)定位，防止活用卡環(huán)定位，防止活 塞銷軸向竄動。塞銷軸向竄動。. 由于鋁合金活塞銷座由于鋁合金活塞銷座 的熱膨脹量大于鋼活的熱膨脹量大于鋼活 塞銷，因此，在冷態(tài)塞銷，因此，在冷態(tài) 裝配時，活塞銷與活裝配時，活塞銷與活 塞銷座孔為過渡配合，塞銷座孔為過渡配合， 裝配時，應(yīng)先將鋁合裝配時，應(yīng)先將鋁合 金活塞預熱金活塞預熱 （7090C的水或油的水或油 中加熱），然后將銷中加熱），然后將銷 裝入裝入

60、四、連桿組四、連桿組 1、作用：傳遞動力，將活塞往復直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的、作用：傳遞動力，將活塞往復直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的 旋轉(zhuǎn)運動。旋轉(zhuǎn)運動。. 2、工作特點：復雜平面運動，承受壓縮、拉伸、彎曲等、工作特點：復雜平面運動，承受壓縮、拉伸、彎曲等 交變載荷。交變載荷。. 3、要求：在質(zhì)量盡可能小的前提下有足夠的剛度和強度。、要求：在質(zhì)量盡可能小的前提下有足夠的剛度和強度。 否則會引起：（否則會引起：（1）大頭孔失圓：燒軸瓦，甚）大頭孔失圓：燒軸瓦，甚 至咬死；（至咬死；（2）桿身彎曲：偏磨，漏氣，竄機油）桿身彎曲：偏磨，漏氣，竄機油 4、材料與工藝：優(yōu)質(zhì)中碳鋼或中碳合金鋼經(jīng)模鍛或輥鍛、材料與工藝