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1、第三節(jié) 活塞連桿組,活塞連桿組主要由活塞、活塞環(huán)、活塞銷和連桿及連桿軸承等主要零件組成。,一、活塞,（一）概述 1、作用： （1）與汽缸蓋、汽缸壁等共同組成燃燒室； （2）承受氣體壓力，并通過活塞銷傳給連桿，以推動曲軸旋轉(zhuǎn)。,2、組成： 活塞可分為頂部、環(huán)槽部、裙部和活塞銷座四部分，頂部與環(huán)槽部合在一起又可統(tǒng)稱為頭部。,（1）頂部： 頂部是燃燒室的組成部分，用來承受氣體壓力。為了提高其剛度和強(qiáng)度，并加強(qiáng)散熱能力，背面多有加強(qiáng)筋。根據(jù)不同的目的和要求，活塞頂部制成各種不同的形狀。,（2）頭部（環(huán)槽部或防漏部）： 活塞的環(huán)槽部切有若干環(huán)槽，用以安裝活塞環(huán)。它是活塞的防漏部分，兩環(huán)槽之間稱環(huán)岸。環(huán)槽

2、的形狀與活塞環(huán)斷面形狀相適應(yīng)，通常為矩形或梯形。,（3）裙部：裙部是用來為活塞導(dǎo)向和承受側(cè)壓力的。因而有一定的長度，以保證可靠的導(dǎo)向；又要有足夠的承壓面積 。,（4）活塞銷座 ： 銷座是活塞通過活塞銷與連桿的連接部分，位于活塞裙部的上部，為厚壁圓筒結(jié)構(gòu)，用以安裝活塞銷。,3、工作條件： （1）氣體壓力大、工作溫度高 （2）高速運(yùn)動 （3）潤滑條件差 （4）冷卻條件差,4、要求： （1）要有足夠的強(qiáng)度和剛度； （2）質(zhì)量要盡量小，以保持最小的慣性力； 多缸發(fā)動機(jī)的同組活塞的質(zhì)量應(yīng)一致。 （3）導(dǎo)熱性好，有充分的散熱能力； 耐熱性好，高溫下性能穩(wěn)定或下降的少； 受熱率低，單位質(zhì)量在單位時間內(nèi)

3、吸收的熱量少；,（4）活塞與汽缸壁間應(yīng)有較小的摩擦系數(shù)；可采用表面處理或通過熱處理提高裙部的表面硬度。 （5）和汽缸壁間要保持適當(dāng)?shù)?、盡可能小的間隙保證不拉缸的最小間隙。 間隙過小導(dǎo)致拉缸、困缸等； 間隙過大導(dǎo)致敲缸、竄氣、上油等。,5、材料：柴油機(jī)活塞目前廣泛采用的材料是鋁合金。 優(yōu)點：質(zhì)量小(約為同樣結(jié)構(gòu)的鑄鐵活塞的5070)，導(dǎo)熱性好(約為鑄鐵的三倍)； 缺點：熱膨脹系數(shù)較大，溫度升高時強(qiáng)度和硬度下降較快。,（二）結(jié)構(gòu)分析,1、總體結(jié)構(gòu)分析 外形呈倒置杯形，頂部、頭部及銷座處均含有一定的金屬量，以提高其承載能力，增加剛度和強(qiáng)度。 在頂部、頭部和銷座之間設(shè)置加強(qiáng)筋，提高剛度和強(qiáng)度，并增強(qiáng)散

4、熱能力。 在頂部、頭部和銷座之間采用圓弧連接，可避免應(yīng)力集中。,2、頂面形狀,3、環(huán)槽部,4、裙部,5、活塞銷座,6、與汽缸壁保持適當(dāng)間隙的結(jié)構(gòu)措施,（1）活塞變形的原因和規(guī)律 1）變形原因：主要是熱膨脹及側(cè)壓力，其次，氣體壓力也會引起活塞頂部彎曲變形。,2）變形規(guī)律： A：整個活塞的熱膨脹量大于氣缸的膨脹量，使活塞與氣缸的配合間隙變小。這是由于活塞的溫度高于氣缸壁，且鋁合金的膨脹系數(shù)大于鑄鐵。 B：活塞頭部的膨脹量大于裙部，自上而下膨脹量由大而小。這是由于溫度上高下低，且活塞的壁厚是上厚下薄。,C：裙部圓周方向近似橢圓形變化，長軸沿著銷座孔軸線方向。 c1：裙部在側(cè)壓力作用下，使直徑沿活塞銷

5、軸線方向上變長；,c2：在頂部氣體壓力作用下，同樣使裙部沿銷軸線方向變長,c3：活塞銷座孔處金屬堆積及銷與座孔摩擦而引起的溫升，又進(jìn)一步使裙部沿銷軸線方向的膨脹變形量增大。,（2）結(jié)構(gòu)措施,1）活塞頭部的直徑上小、下大的階梯形或截錐形，且頭部直徑小于裙部，直徑差一般為0.5mm0.9mm。,2）活塞裙部沿圓周近似呈橢圓形稱為橢圓活塞，橢圓的長軸在垂直于銷座軸線方向。一般橢圓活塞是裙部下端長軸最大，它與同一截面短軸的直徑差稱為活塞裙部的橢圓度，也籠統(tǒng)的稱為活塞的橢圓度。,3）活塞裙部沿銷座外端面在鑄造時凹陷0.5mm1mm，或?qū)N座兩端面切掉一層，使銷座兩端處有充分的膨脹余地。,4）裙部開有絕熱

6、一膨脹槽。在裙部受側(cè)壓力較小的面，開有T形或形槽。其中橫槽叫絕熱槽，它開在頭部最下一道油環(huán)槽的底部或裙部上邊緣，其作用是減少頭部熱量向裙部傳導(dǎo)，從而減少裙部的熱膨脹，另外它還可以增強(qiáng)油環(huán)的回油能力。豎槽叫膨脹槽，其作用是使裙部具有一定的彈性和熱態(tài)時能起補(bǔ)償作用，使活塞在裝配間隙較小的情況下熱膨脹時，不致卡缸。 活塞裙部開槽削弱了其強(qiáng)度和剛度，只適用負(fù)荷不大的汽油機(jī)。柴油機(jī)活塞不允許開槽。,,5）雙金屬活塞，即在鋁合金活塞裙部或銷座內(nèi)嵌鑄入膨脹系數(shù)較小的鋼片，以減小活塞裙部的膨脹量。 雙金屬活塞由于結(jié)構(gòu)和作用原理不同，可分為恒范鋼片式、自動調(diào)節(jié)式和筒形鋼片式等數(shù)種。,7、其他結(jié)構(gòu),（1）溫控結(jié)

7、構(gòu),（2）環(huán)形槽,（3）偏置銷座：一般發(fā)動機(jī)活塞的銷座鈾線與活塞的中心線垂直相交，當(dāng)活塞在上止點改變運(yùn)動方向時，由于側(cè)壓力瞬間換向，使活塞與缸壁的接觸面突然由一側(cè)平移至另一側(cè)，便產(chǎn)生活塞對氣缸壁的拍擊(俗稱敲缸)，增加了發(fā)動機(jī)的噪聲，因此，高速發(fā)動機(jī)將活塞銷座朝向承受膨脹作功側(cè)壓力的一面(面向發(fā)動機(jī)位于左側(cè))偏移12mm，這樣，在接近上止點時，作用在活塞銷座軸線右側(cè)的氣體壓力大于左側(cè)，使活塞傾斜，裙部下端提前換向。然后，在活塞越過上止點，側(cè)壓力反向時，活塞才以左下端接觸處為支點，頂部向左轉(zhuǎn)(不是平移)，完成換向。,,（4）減壓腔,8、活塞的安裝方向 （1）文字說明 1）方向標(biāo)記，如箭頭等應(yīng)朝向發(fā)動機(jī)的前方 2）尺寸分組及重量分組 3）加大尺寸的數(shù)字 4）缸號數(shù)碼,（2）頂面形狀：指成形頂和特殊的燃燒室 （3）裙部開槽：槽開在承受側(cè)壓力較小的一側(cè)裙部。,