第三節(jié)活塞連桿組第三節(jié)活塞連桿組活塞活塞環(huán)活塞銷(xiāo)連桿組曲軸飛輪組

活塞（※）

活塞環(huán)（※）

活塞銷(xiāo)（了解）

連桿組（※）活塞、連桿、活塞環(huán)、活塞銷(xiāo)和連桿等組成。一、活塞（※）

1.活塞功用

（1）承受氣缸中的燃?xì)鈮毫Γ?）將燃?xì)庾饔昧νㄟ^(guò)活塞銷(xiāo)和連桿傳給曲軸，推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)（3）參與組成燃燒室2.活塞工作條件燃?xì)庾罡邷囟?500K以上活塞頂部溫度高達(dá)600~700K機(jī)械強(qiáng)度顯著下降熱膨脹量增大（1）直接與高溫燃?xì)饨佑|（2）承受燃?xì)鉀_擊性高壓力(作功行程)瞬時(shí)最大壓力汽油機(jī)3~5MPa導(dǎo)致活塞側(cè)壓力大引起活塞變形柴油機(jī)6~9MPa加速活塞表面磨損（3）活塞在氣缸中高速運(yùn)動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)各零件和軸承承受附加載荷產(chǎn)生很大慣性力平均速度可達(dá)10~14m/s（4）活塞受力特點(diǎn)氣壓力周期性變化活塞受到交變的拉伸、壓縮或彎曲載荷活塞內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力慣性力活塞各部溫度極不均勻3.活塞材料及要求（1）對(duì)活塞的要求足夠的強(qiáng)度和剛度，合理的形狀和壁厚活塞質(zhì)量小、比重小受熱面小，散熱好熱膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱性好耐磨（2）活塞材料常用鋁合金高級(jí)鑄鐵或耐熱鋼個(gè)別汽車(chē)柴油機(jī)質(zhì)量小導(dǎo)熱性好約為鑄鐵50％~70％約為鑄鐵3倍優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)熱膨脹系數(shù)大高溫強(qiáng)度硬度下降快（3）鋁活塞成型方法鑄造液態(tài)模鍛兼顧鍛造與鑄造的特點(diǎn)高溫強(qiáng)度下降較小、成本低易出現(xiàn)氣孔、縮松等鑄造缺陷強(qiáng)度比鑄造高、導(dǎo)熱性也較好制造成本高鍛造適用于強(qiáng)化發(fā)動(dòng)機(jī)消除鑄造缺陷和提高毛坯質(zhì)量4.活塞構(gòu)造（※）活塞頂部活塞頭部活塞裙部（1）活塞頂部（燃燒室組成部分）

※汽油機(jī)多采用平頂、有些采用凹頂二沖程汽油機(jī)多用凸頂柴油機(jī)多采用各種各樣的凹坑凸頂凹坑平頂凹頂汽油機(jī)活塞頂部形狀平頂

吸熱面積小、制造工藝簡(jiǎn)單

凹頂

改善混合氣形成和燃燒、調(diào)節(jié)壓縮比二沖程汽油機(jī)活塞頂部形狀凸頂橫流掃氣回流掃氣柴油機(jī)活塞頂部形狀凹坑形狀、位置和大小必須與柴油機(jī)混合氣形成

或與燃燒室要求相適應(yīng)（2）活塞頭部（活塞環(huán)槽以上部位）※承受氣體壓力將熱量通過(guò)活塞環(huán)傳給氣缸壁與活塞環(huán)實(shí)現(xiàn)氣缸密封①主要作用環(huán)槽環(huán)槽護(hù)圈可保護(hù)和加強(qiáng)鋁合金活塞環(huán)槽隔熱槽(有時(shí))

使部分熱流轉(zhuǎn)向二、三環(huán)②主要結(jié)構(gòu)氣環(huán)油環(huán)熱負(fù)荷較高發(fā)動(dòng)機(jī)采用（3）活塞裙部（活塞環(huán)槽以下部位）※①功用②橢圓變形為活塞導(dǎo)向和承受側(cè)壓力燃?xì)鈮毫κ谷共繌澢冃蝹?cè)壓力使銷(xiāo)座軸線方向增大熱變形使銷(xiāo)座軸線方向增大③形狀和結(jié)構(gòu)裙部橢圓形※銷(xiāo)座附近裙部外表面下陷銷(xiāo)座中鑲鑄恒范鋼片鑲鑄筒形鋼片減少銷(xiāo)座附近熱變形長(zhǎng)軸垂直銷(xiāo)座軸線牽制裙部熱膨脹鑲復(fù)式鋼片柴油機(jī)鑄鋁活塞裙部膨脹量很小且均勻絕熱槽和膨脹槽前者隔熱后者彈性活塞裙部橢圓形冷態(tài)下把活塞加工成裙部斷面為長(zhǎng)軸垂直于活塞銷(xiāo)方向的橢圓形活塞銷(xiāo)座附近裙部外表面下陷為減少活塞銷(xiāo)座附近處的熱變形量活塞裙部開(kāi)絕熱槽和膨脹槽絕熱槽可減少活塞頭部熱量向裙部擴(kuò)散膨脹槽可使裙部具有一定彈性，若開(kāi)在油環(huán)槽中可兼作油孔活塞裙部鑄有恒范鋼片恒范鋼片含鎳33%~36%線膨脹系數(shù)約為鑄鋁合金的1/10活塞裙部鑲鑄筒形鋼片筒形鋼片形狀活塞裙部鑲復(fù)式鋼片弓形鋼片2個(gè)在裙部上方受膨脹側(cè)壓力的那一面鑲?cè)胼^短的弓形鋼片

筒形鋼片2個(gè)在銷(xiāo)座位置鑄入裙部圓周形狀的筒形鋼片

④活塞銷(xiāo)座軸線布置※活塞越過(guò)上止點(diǎn)時(shí)側(cè)壓力方向改變會(huì)產(chǎn)生“敲缸”噪聲可減輕活塞“敲缸”噪聲，但會(huì)引起裙部?jī)啥思饨堑哪p或變形增大主推力面活塞銷(xiāo)偏移布置(偏移活塞軸線1~2mm)活塞銷(xiāo)對(duì)中布置⑤活塞裙部表面處理功用改善鋁合金活塞的磨合性鑄鋁活塞汽油機(jī)裙部外表面鍍錫柴油機(jī)裙部外表面磷化鍛鋁活塞裙部外表面涂石墨⑥拖鞋式（拖板式）裙部※不僅重量輕，而且具有較大彈性，可使配合間隙減小很多。對(duì)短行程的高速汽油機(jī)更為重要（3）油冷活塞（高強(qiáng)化柴油機(jī)）①?lài)娪屠鋮s連桿小頭噴油冷卻壓力油管?chē)娪屠鋮s②振蕩冷卻冷卻腔或蛇形管?chē)娪屠鋮s③強(qiáng)制冷卻二、活塞環(huán)※

1.活塞環(huán)功用

氣環(huán)

刮油均勻油膜輔助密封油環(huán)密封導(dǎo)熱2.活塞環(huán)工作條件與材料

（1）工作條件高溫高壓高速及潤(rùn)滑條件極差磨損嚴(yán)重發(fā)動(dòng)機(jī)零件中工作壽命最短（2）活塞環(huán)材料優(yōu)質(zhì)灰鑄鐵合金鑄鐵球墨鑄鐵鋼帶第一道氣環(huán)常鍍鉻或噴鉬提高耐磨性改善潤(rùn)滑性其它氣環(huán)磷化或鍍錫改善磨合性耐磨性3.氣環(huán)結(jié)構(gòu)與工作

（1）氣環(huán)密封原理F1環(huán)自身彈力F1F2F3氣缸活塞活塞環(huán)第一密封面第二密封面F2

燃?xì)獗硥毫3

燃?xì)庹龎毫Γ?）氣環(huán)開(kāi)口形狀※直開(kāi)口工藝性好密封效果差階梯開(kāi)口斜開(kāi)口密封性好工藝性較差工藝性密封性介于之間（3）氣環(huán)斷面形狀※矩形環(huán)錐面環(huán)扭曲環(huán)反扭曲錐面環(huán)梯形環(huán)桶面環(huán)①矩形環(huán)工藝性和導(dǎo)熱效果較好但產(chǎn)生泵油作用氣缸活塞②扭曲環(huán)正扭曲環(huán)扭曲成碟子形反扭曲環(huán)扭曲成蓋子形內(nèi)圓上邊緣切槽外圓下邊緣切槽內(nèi)圓下邊緣切槽扭曲環(huán)工作示意進(jìn)氣、壓縮和排氣行程：環(huán)扭曲，消除泵油現(xiàn)象，減輕磨損。作功行程：燃?xì)鈮毫ψ饔檬弓h(huán)不再扭曲，與矩形環(huán)相同③錐面環(huán)若扭曲環(huán)的外圓面為錐面則為扭曲錐面環(huán)，（正反扭曲錐面環(huán)）

活塞下行時(shí)能刮油活塞上行時(shí)錐面油楔作用浮起，減少磨損，不泵油環(huán)的外圓面為錐面，理論上為線接觸。④梯形環(huán)作功行程中，燃?xì)鈴较驂毫訌?qiáng)了環(huán)的密封

側(cè)向力換向活塞左右擺動(dòng)時(shí)，梯形環(huán)的側(cè)隙發(fā)生變化，將環(huán)槽中的膠質(zhì)擠出斷面為梯形，抗粘結(jié)性好，避免環(huán)被粘結(jié)而折斷缺點(diǎn)上下面精磨工藝復(fù)雜

側(cè)隙側(cè)隙燃?xì)鈴较驂毫Β萃懊姝h(huán)其密封性、磨合性、對(duì)氣缸表面的適應(yīng)性都比較好

桶面環(huán)上下運(yùn)動(dòng)時(shí)均能形成楔形油膜，將環(huán)浮起，減輕環(huán)與氣缸壁的磨損外圓面為外凸圓弧形缺點(diǎn)凸圓弧表面加工困難4.油環(huán)結(jié)構(gòu)與工作

（1）油環(huán)刮油原理活塞下行活塞上行氣缸活塞氣環(huán)油環(huán)（2）油環(huán)類(lèi)型與結(jié)構(gòu)※普通油環(huán)組合油環(huán)回油孔上刮油唇下刮油唇上刮片下刮片撐簧槽孔式油環(huán)槽孔撐簧式油環(huán)刮油能力強(qiáng)回油通路大對(duì)氣缸變形的適應(yīng)性好①槽孔式油環(huán)圓孔型彎片型渠型長(zhǎng)孔型刮油靠油環(huán)自身彈力外圓面加工環(huán)形集油槽結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單加工容易成本低②槽孔撐簧式油環(huán)板形撐簧油環(huán)軌形撐簧油環(huán)螺旋撐簧油環(huán)槽孔式油環(huán)內(nèi)圓面加裝撐簧增大接觸壓力提高刮油能力耐久性③鋼帶組合油環(huán)接觸壓力大上刮片下刮片軌形撐簧氣缸活塞刮油能力強(qiáng)防機(jī)油上竄上下刮片能單獨(dú)動(dòng)作對(duì)氣缸活塞變形適應(yīng)能力強(qiáng)優(yōu)質(zhì)鋼成本高三、活塞銷(xiāo)（了解）

1.活塞銷(xiāo)功用

連接活塞和連桿將活塞承受的力傳給連桿活塞銷(xiāo)連桿襯套卡環(huán)2.活塞銷(xiāo)工作條件

高溫下承受很大周期性沖擊載荷潤(rùn)滑條件差足夠的剛度、強(qiáng)度和耐磨性質(zhì)量盡可能小銷(xiāo)和銷(xiāo)孔適當(dāng)?shù)呐浜祥g隙和良好表面質(zhì)量3.活塞銷(xiāo)材料和結(jié)構(gòu)材料

結(jié)構(gòu)(內(nèi)孔形狀)低碳鋼或低碳合金鋼外表面滲碳淬硬，再精磨和拋光圓柱形組合形既提高表面硬度和耐磨性又保證較高強(qiáng)度和沖擊韌性?xún)啥谓劐F形四、連桿組※

連桿襯套連桿體連桿螺栓連桿軸承上軸瓦連桿軸承下軸瓦連桿蓋螺母連桿襯套連桿體連桿軸承上軸瓦連桿軸承下軸瓦連桿蓋連桿螺栓集油孔噴油孔1.連桿組功用活塞曲軸往復(fù)運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)連桿力2.連桿組工作條件與材料

（1）工作條件復(fù)雜的平面運(yùn)動(dòng)受壓縮、拉伸和彎曲等交變載荷（2）材料具有足夠抗疲勞強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)剛度質(zhì)量應(yīng)盡可能小連桿體連桿蓋連桿螺栓優(yōu)質(zhì)中碳鋼或中碳合金鋼優(yōu)質(zhì)合金鋼如45、42CrMo40Cr、40MnB如40Cr、35CrMo3.連桿構(gòu)造※

小頭桿身大頭小頭桿身大頭集油孔噴油孔縱向油道（1）連桿小頭①與活塞銷(xiāo)連接方式※全浮式卡環(huán)連桿襯套工作時(shí)活塞銷(xiāo)微量轉(zhuǎn)動(dòng)活塞銷(xiāo)磨損均勻卡環(huán)防活塞銷(xiāo)刮傷缸壁小頭壓入減摩青銅襯套加工有集油孔或噴油孔半浮式小頭與銷(xiāo)緊配合活塞銷(xiāo)在銷(xiāo)座孔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，在小頭孔內(nèi)不轉(zhuǎn)動(dòng)小頭孔不裝襯套，銷(xiāo)孔中也不裝卡環(huán)降低發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲，消除卡環(huán)可能引起的事故小頭緊固螺栓②連桿小頭結(jié)構(gòu)形狀全浮式連桿小頭楔形全浮式連桿小頭半浮式連桿小頭AA頂部凸起A調(diào)整連桿質(zhì)量或改變連桿重心（2）連桿桿身?xiàng)U身斷面工字形剛度大質(zhì)量輕適于模鍛（3）連桿大頭①剖分形式※(連桿大頭剖分，用連桿螺栓緊固)平切口斜切口結(jié)合面與連桿軸線垂直剛度大變形小成本低汽油機(jī)采用平切口結(jié)合面與連桿軸線成30°~60°夾角連桿體能從缸體上端取出多用于柴油機(jī)②定位方式※

（防止連桿蓋橫向移動(dòng)）平切口連桿斜切口連桿連桿螺栓承受較大剪切力易疲勞破壞應(yīng)采用能承受橫向力的定位方法利用連桿螺栓上一段精密加工圓柱面與精密加工螺栓孔進(jìn)行定位止口定位鋸齒定位套筒定位工藝簡(jiǎn)單外形尺寸大定位不可靠貼合緊密定位可靠結(jié)構(gòu)緊湊定位可靠加工復(fù)雜4.V型發(fā)動(dòng)機(jī)連桿※

（1）并列連桿前后連桿可通用左右兩列活塞運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同增加了曲軸和發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)度優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)（2）主副連桿主副連桿不能互換兩列活塞運(yùn)動(dòng)規(guī)律和上止點(diǎn)位置不相同優(yōu)點(diǎn)不會(huì)增加發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)度缺點(diǎn)主連桿副連桿（3）叉形連桿兩列氣缸無(wú)需錯(cuò)開(kāi)兩列氣缸中活塞運(yùn)動(dòng)規(guī)律相同連桿大頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜、剛度較差優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)叉形連桿內(nèi)連桿叉形連桿軸承內(nèi)連桿軸承本次課程任務(wù)1.活塞結(jié)構(gòu)組成及功用：3部分2.活塞裙部橢圓位置及原因：3種3.活塞銷(xiāo)