曲柄連桿機(jī)構(gòu)第三節(jié)孫瀟鵬81課件

主講人：孫瀟鵬曲柄連桿機(jī)構(gòu)第三節(jié)活塞連桿組活塞連桿組活塞連桿組活塞連桿組活塞連桿組氣環(huán)油環(huán)活塞銷活塞連桿連桿螺栓連桿軸瓦連桿蓋活塞（一）功用1.承受氣體壓力，并通過活塞銷和連桿驅(qū)使曲軸旋轉(zhuǎn)；2.頂部與缸壁、缸蓋共同組成燃燒室。（二）工作環(huán)境1、高溫：燃?xì)鉁囟?500K，散熱條件差，活塞頂部工作溫度高達(dá)600~700K，且分布不均勻；機(jī)械強(qiáng)度顯著下降，熱膨脹增大，破壞配合。2、高壓：承受燃?xì)鉀_擊壓力（3~5MPa（汽）、6~9MPa（柴）），側(cè)壓力加大，磨損加劇，活塞易變形，破壞配合聯(lián)結(jié)。3、高速：線速度達(dá)到8~12m/s，慣性力大，產(chǎn)生附加載荷。4、潤滑困難?；钊ㄈ┬阅芤?1足夠的強(qiáng)度和剛度（特別是活塞環(huán)槽區(qū)域要求有較大的強(qiáng)度，以免活塞環(huán)被擊碎。），傳力可靠。02較小的質(zhì)量，以保持較小的慣性力。03耐熱的活塞頂及彈性的活塞裙。（耐熱耐壓耐磨耐腐）04良好的導(dǎo)熱性和合理的熱膨脹性，以便有合理的安裝間隙。05活塞與氣缸壁間有較小的摩擦系數(shù)?；钊ㄋ模┎牧箱X合金鋁硅合金灰鑄鐵合金鑄鐵耐熱鋼質(zhì)量輕（鑄鐵50%~70%）；導(dǎo)熱好（鑄鐵3倍）；熱膨脹系數(shù)大；溫度升高，強(qiáng)硬度下降快。硅11~14%,銅、鎳、鎂各1%,鐵、鈦、鋅<1%,其余為鋁。硅含量越高，熱膨脹系數(shù)越小，磨損越??；但制造工藝性越差。柴油機(jī)?；钊ㄎ澹┙Y(jié)構(gòu)平頂凸頂凹頂頂部頭部裙部1、活塞頂部活塞頂部活塞頭部活塞裙部1.功用是燃燒室的組成部分，主要作用承受氣體壓力。2.形狀與燃燒室形狀有關(guān)。2、汽油機(jī)活塞頂部形狀：平頂(EQ6100)結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、受熱面積小、應(yīng)力分布較均勻，多用在汽油機(jī)上。凸頂(AUDI100)提高壓縮比，凸起呈球狀、頂部強(qiáng)度高，起導(dǎo)向作用，有利于改善換氣過程。凹頂(FIAT125P)凹坑的形狀、位置必須有利于可燃混合氣的燃燒；防止碰氣門。2、汽油機(jī)活塞頂部形狀：2、活塞頭部(1)位置：第一道活塞槽與活塞銷孔之間的部分。工作條件最惡劣，應(yīng)離頂部遠(yuǎn)些。氣環(huán)槽油環(huán)槽活塞頂部活塞頭部活塞銷孔活塞裙部2、活塞頭部（2）作用承壓：承受氣體壓力，傳遞給連桿。密封：與活塞環(huán)一起密封氣缸，防止混合氣漏到曲軸箱內(nèi)。散熱：吸收頂部的熱量通過活塞環(huán)傳給氣缸壁。（3）結(jié)構(gòu)厚頂：便于散熱。環(huán)槽數(shù)：3~4(汽）；4~5(柴)最下一至二道為油環(huán)，槽底有若干小孔，用于回油。隔熱槽(少數(shù)、第一道環(huán)槽上部較窄)：分散第一道環(huán)的熱量。3、活塞裙部活塞頂部活塞頭部活塞銷孔活塞裙部(1)位置從油環(huán)槽下端面起至活塞最下端的部分，包括銷座孔。(2)作用導(dǎo)向承受側(cè)壓力傳力3、活塞裙部活塞裙部受力3、活塞裙部裙部工作變形分析a)彎曲變形b)銷座熱膨脹變形c)擠壓變形d)裙部綜合變形3、活塞裙部活塞裙部的橢圓變形演示a)銷座熱膨脹b)擠壓變形c)彎曲變形d)裙部變形3、活塞裙部①徑向燃?xì)鈮毫?，彎曲變形燃?xì)鈮毫?，彎曲變形燃?xì)鈮毫Γ瑥澢冃位钊劁N軸方向直徑增大長軸在活塞銷軸方向上的橢圓②軸向溫度和質(zhì)量分布不均熱膨脹上大下小3、活塞裙部采取措施①活塞軸向縱斷面制成上小下大的截錐形。②活塞徑向橫斷面制成橢圓形，長軸垂直于銷座孔軸線方向，即側(cè)壓力方向。③銷座孔外表面處凹陷0.5~1.0mm。3、活塞裙部采取措施制造時(shí)變形后3、活塞裙部④裙部開絕熱—膨脹槽（“T”形或“

Π”形槽）。絕熱槽（橫槽）：減少頭部熱量向裙部擴(kuò)散。膨脹槽（豎槽）：使裙部具有一定的彈性。(朝右)3、活塞裙部⑤采用雙金屬活塞

(在活塞裙部或銷座內(nèi)嵌鑄入鋼片，以減少裙部的膨脹量)A恒范鋼片式：活塞銷座通過恒范鋼片與裙部相連，而恒范鋼片(含鎳33~36%)的膨脹系數(shù)僅為鋁合金的十分之一。這樣，使裙部膨脹量大為減少。3、活塞裙部⑤采用雙金屬活塞

(在活塞裙部或銷座內(nèi)嵌鑄入鋼片，以減少裙部的膨脹量)B自動(dòng)調(diào)節(jié)式(復(fù)式鋼片式):膨脹系數(shù)小的低碳鋼片貼在銷座鋁層的內(nèi)側(cè)，依靠鋼片的牽制作用，及鋼片與鋁殼之間的雙金屬效應(yīng)來減小裙部側(cè)壓力方向的膨脹量。3、活塞裙部⑤采用雙金屬活塞

(在活塞裙部或銷座內(nèi)嵌鑄入鋼片，以減少裙部的膨脹量)C筒形鋼片式:澆鑄時(shí)，將鋼筒夾在鋁合金中，冷凝時(shí)鋼筒內(nèi)外側(cè)的鋁合金分別產(chǎn)生“收縮縫隙”和拉應(yīng)力。工作時(shí)因要先消除“收縮縫隙”和拉應(yīng)力而膨脹量減小。3、活塞裙部⑥裙部表面的保護(hù)常見：鉛、錫、石墨、磷化等保護(hù)方式A鑄鋁活塞汽油機(jī)：鍍錫(油膜破壞時(shí)，起潤滑作用；又可加速磨合作用。)柴油機(jī)：磷化B鍛鋁活塞(柴油機(jī))：涂石墨(易脆斷可加速磨合，自潤滑。)C表面粗糙化有規(guī)律的粗糙化，可加速磨合，溝谷可存機(jī)油潤滑。3、活塞裙部⑦拋物線形裙部：受側(cè)壓力一方易形成雙向“油楔”。(潤滑好，承載能力高；形狀復(fù)雜，難加工。)⑧柴油機(jī)油冷活塞：拖板式活塞振蕩(BJ422Q)噴油(CA6110C)⑨銷座有筋片與內(nèi)壁相連：提高剛度。⑩拖板式活塞(BJ492Q)：重量輕，慣性?。辉黾尤共繌椥?；為曲軸加平衡塊準(zhǔn)備了空間。其它措施：活塞銷的偏置使活塞從壓縮行程到作功行程柔和的從氣缸的一邊過渡到另一邊，減少敲缸的聲音。其它措施：活塞銷的偏置(1)定義活塞銷座朝向承受作功側(cè)壓力的一面（圖示左側(cè)）偏移1mm～2mm。(2)作用減輕活塞換向時(shí)對(duì)氣缸壁的敲擊。其它措施：活塞銷的偏置其它措施：活塞銷的偏置原理因銷座偏置，在接近上止點(diǎn)時(shí)，作用在活塞銷座軸線以右的氣體壓力大于左邊，使活塞傾斜，裙部下端提前換向。而活塞在越過上止點(diǎn)，側(cè)壓力反向時(shí)