柴油机拆装与维护曲柄连杆机构的构造与维护PPT学习教案.pptx

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1、会计学 1柴油机拆装与维护曲柄(qbng)连杆机构的构造与维护第一页，共87 页。功能(gngnng)一、功用把燃气作用在活塞顶上的力转变为曲轴的转矩。曲柄连杆机构是内燃机实现工作循环，完成能量转换的传动机构，用来传递力和改变运动方式。工作中，曲柄连杆机构在作功行程中把活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动，对外输出动力，而在其他三个行程中，即进气、压缩、排气行程中又把曲轴的旋转运动转变成活塞的往复直线运动。总的来说曲柄连杆机构是发动机借以(jiy)产生并传递动力的机构。通过它把燃料燃烧后发出的热能转变为机械能。第 1 页/共 87 页第二页，共87 页。二、组成二、组成(z(z chn chn)

2、曲柄(qbng)连杆结构的组成曲柄(qbng)连杆结构由机体组、活塞连杆组、曲轴飞轮组三部分组成。(1)机体组：气缸体、气缸垫、气缸盖、曲轴箱及油底壳、曲轴箱、汽缸套(2)活塞连杆组：活塞、活塞环、活塞销、连杆(3)曲轴飞轮组：曲轴、飞轮、扭转减振器、平衡轴第 2 页/共 87 页第三页，共87 页。第 3 页/共 87 页第四页，共87 页。三、工作 三、工作(gngzu)(gngzu)特点 特点n n 曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零 曲柄连杆机构是发动机实现工作循环，完成能量转换的主要运动零件。它由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。在作功行程中，件。它由机体

3、组、活塞连杆组和曲轴飞轮组等组成。在作功行程中，活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋 活塞承受燃气压力在气缸内作直线运动，通过连杆转换成曲轴的旋转运动，并从曲轴对外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中，转运动，并从曲轴对外输出动力。而在进气、压缩和排气行程中，飞轮释放能量又把曲轴的 飞轮释放能量又把曲轴的n n 发动机工作时，曲柄连杆机构直接与高温高压气体接触，曲 发动机工作时，曲柄连杆机构直接与高温高压气体接触，曲轴的旋转速度又很高，活塞往复运动的线速度相当大，同时与可燃 轴的旋转速度又很高，活塞往复运动的线速度相当大，同时与可燃混合气和燃烧废气接触，曲柄连杆机构还受到

4、化学腐蚀作用 混合气和燃烧废气接触，曲柄连杆机构还受到化学腐蚀作用(zuyng)(zuyng)，并且润滑困难。可见，曲柄连杆机构的工作条件相当恶，并且润滑困难。可见，曲柄连杆机构的工作条件相当恶劣，它要承受高温、高压、高速和化学腐蚀作用 劣，它要承受高温、高压、高速和化学腐蚀作用(zuyng)(zuyng)，此外，此外，还要承受各种变力。还要承受各种变力。第 4 页/共 87 页第五页，共87 页。四、受力分析(fnx)主要承受气体作用力、往复惯性力、旋转离 主要承受气体作用力、往复惯性力、旋转离心力及机件摩擦力的作用。具体参照 心力及机件摩擦力的作用。具体参照(cnzho)(cnzho)教材

5、中有关内容。教材中有关内容。第 5 页/共 87 页第六页，共87 页。机体 机体(jt(jt)组 组一、一、气 气缸 缸(q(q n n)体 体水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体，称为气缸体曲轴箱，也可称为气缸体。气缸体一般用灰铸铁铸成，气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸，下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动(yndng)的空间。在气缸体内部铸有许多加强筋，冷却水套和润滑油道等。第 6 页/共 87 页第七页，共87 页。气缸 气缸(q(q n n)体形式 体形式气缸体应具有足够的强度和刚度，根据气缸体与油底 气缸体应具有足够的强度和刚度，根据气缸体与油底壳安装平面的位置不同，通常把气

6、缸体分为以下 壳安装平面的位置不同，通常把气缸体分为以下(y(y xi)xi)三种形式。三种形式。第 7 页/共 87 页第八页，共87 页。三种 三种(sn zh(sn zh n n)形式 形式1、一般式气缸体 其特点是油底壳安装平面和曲轴(qzhu)旋转中心在同一高度。这种气缸体的优点是机体高度小，重量轻，结构紧凑，便于加工，曲轴(qzhu)拆装方便；但其缺点是刚度和强度较差。2、龙门式气缸体 其特点是油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心。它的优点是强度和刚度都好，能承受较大的机械(jxi)负荷；但其缺点是工艺性较差，结构笨重，加工较困难。3、隧道式气缸体 这种形式的气缸体曲轴的主轴承孔为整体

7、式，采用滚动轴承，主轴承孔较大，曲轴从气缸体后部装入。其优点是结构紧凑、刚度和强度好，但其缺点是加工精度要求高，工艺性较差，曲轴拆装不方便。第 8 页/共 87 页第九页，共87 页。气缸体冷却形式为了能够使气缸内表面在高温下正常(zhngchng)工作，必须对气缸和气缸盖进行适当地冷却。冷却方法有两种，一种是水冷，另一种是风冷。水冷发动机的气缸周围和气缸盖中都加工有冷却水套，并且气缸体和气缸盖冷却水套相通，冷却水在水套内不断循环，带走部分热量，对气缸和气缸盖起冷却作用。第 9 页/共 87 页第十页，共87 页。气缸气缸(q(q nn)体形式体形式气缸体应具有足够的强度和刚度，根据气缸体与油

8、底壳 气缸体应具有足够的强度和刚度，根据气缸体与油底壳安装平面的位置 安装平面的位置(wi zhi)(wi zhi)不同，通常把气缸体分为以 不同，通常把气缸体分为以下三种形式。下三种形式。第 10 页/共 87 页第十一页，共87 页。气缸的排列 气缸的排列(pili)(pili)形式 形式n n 现代汽车上基本都采用水冷多缸发动机，对于多缸发动机，气缸的排列形式决定了发动机外型尺寸 现代汽车上基本都采用水冷多缸发动机，对于多缸发动机，气缸的排列形式决定了发动机外型尺寸和结构特点，对发动机机体的刚度和强度也有影响，并关系到汽车的总体布置。按照气缸的排列方 和结构特点，对发动机机体的刚度和强度

9、也有影响，并关系到汽车的总体布置。按照气缸的排列方式不同 式不同(b tn(b tn)，气缸体还可以分成单列式，气缸体还可以分成单列式，V V 型和对置式三种。型和对置式三种。第 1 1 页/共 87 页第十二页，共87 页。n n 1 1、直列式 直列式 发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布置的。发动机的各个气缸排成一列，一般是垂直布置的。单列式气缸体结构简单，加工 单列式气缸体结构简单，加工(ji gng)(ji gng)容易，但发动机长度和 容易，但发动机长度和高度较大。一般六缸以下发动机多采用单列式。例如捷达轿车、高度较大。一般六缸以下发动机多采用单列式。例如捷达轿车、富康轿车、红旗

10、轿车所使用的发动机均采用这种直列式气缸体。富康轿车、红旗轿车所使用的发动机均采用这种直列式气缸体。有的汽车为了降低发动机的高度，把发动机倾斜一个角度。有的汽车为了降低发动机的高度，把发动机倾斜一个角度。n n 2 2、V V 型 型 气缸排成两列，左右两列气缸中心线的夹角 气缸排成两列，左右两列气缸中心线的夹角 180 180，称，称为 为V V 型发动机，型发动机，V V 型发动机与直列发动机相比，缩短了机体长度 型发动机与直列发动机相比，缩短了机体长度和高度，增加了气缸体的刚度，减轻了发动机的重量，但加大 和高度，增加了气缸体的刚度，减轻了发动机的重量，但加大了发动机的宽度，且形状较复杂，

11、加工 了发动机的宽度，且形状较复杂，加工(ji gng)(ji gng)困难，一般用 困难，一般用于 于8 8 缸以上的发动机，缸以上的发动机，6 6 缸发动机也有采用这种形式的气缸体。缸发动机也有采用这种形式的气缸体。第 12 页/共 87 页第十三页，共87 页。3 3、对置式、对置式 气缸 气缸(q(q n n)排成 排成两列，左右两列气缸 两列，左右两列气缸(q(q n n)在同一水平面上，在同一水平面上，即左右两列气缸 即左右两列气缸(q(q n n)中心线的夹角 中心线的夹角 180 180，称为对置式。它的特点是 称为对置式。它的特点是高度小，总体布置方便，高度小，总体布置方便，

12、有利于风冷。这种气缸 有利于风冷。这种气缸(q(q n n)应用较少。应用较少。第 13 页/共 87 页第十四页，共87 页。气缸套气缸直接镗在气缸体上叫做整体式气缸，整体式气缸强度和刚度都好，能承受较大的载荷，这种气缸对材料要求高，成本(chngbn)高。如果将气缸制造成单独的圆筒形零件(即气缸套)，然后再装到气缸体内。这样，气缸套采用耐磨的优质材料制成，气缸体可用价格较低的一般材料制造，从而降低了制造成本(chngbn)。同时，气缸套可以从气缸体中取出，因而便于修理和更换，并可大大延长气缸体的使用寿命。气缸套有干式气缸套和湿式气缸套两种。第 14 页/共 87 页第十五页，共87 页。干

13、式气缸套的特点是气缸套装入气缸体后，其外壁不直接与冷却水接触，干式气缸套的特点是气缸套装入气缸体后，其外壁不直接与冷却水接触，而和气缸体的壁面直接接触，壁厚较薄，一般为 而和气缸体的壁面直接接触，壁厚较薄，一般为1 1 3mm 3mm。它具有。它具有整体式气缸体的优点，强度和刚度都较好，但加工比较复杂，内、整体式气缸体的优点，强度和刚度都较好，但加工比较复杂，内、外表面都需要进行精加工，拆装不方便，散热不良。外表面都需要进行精加工，拆装不方便，散热不良。湿式气缸套的特点是气缸套装入气缸体后，其外壁直接与冷却水接触，湿式气缸套的特点是气缸套装入气缸体后，其外壁直接与冷却水接触，气缸套仅在上、下各

14、有一圆环地带和气缸体接触，壁厚一般为 气缸套仅在上、下各有一圆环地带和气缸体接触，壁厚一般为5 5 9mm 9mm。它散热良好，冷却均匀，加工容易。它散热良好，冷却均匀，加工容易(rngy)(rngy)，通常只需要精，通常只需要精加工内表面，而与水接触的外表面不需要加工，拆装方便，但缺点 加工内表面，而与水接触的外表面不需要加工，拆装方便，但缺点是强度、刚度都不如干式气缸套好，而且容易 是强度、刚度都不如干式气缸套好，而且容易(rngy)(rngy)产生漏水现 产生漏水现象。应该采取一些防漏措施。象。应该采取一些防漏措施。第 15 页/共 87 页第十六页，共87 页。第 16 页/共 87

15、页第十七页，共87 页。n n 二、气缸盖 二、气缸盖第 17 页/共 87 页第十八页，共87 页。气缸盖安装在气缸体的上面，从上部密封气缸并构成燃烧室。它经常与高温(gown)高压燃气相接触，因此承受很大的热负荷和机械负荷。水冷发动机的气缸盖内部制有冷却水套，缸盖下端面的冷却水孔与缸体的冷却水孔相通。利用循环水来冷却燃烧室等高温(gown)部分。缸盖上还装有进、排气门座，气门导管孔，用于安装进、排气门，还有进气通道和排气通道等。汽油机的气缸盖上加工有安装火花塞的孔，而柴油机的气缸盖上加工有安装喷油器的孔。顶置凸轮轴式发动机的气缸盖上还加工有凸轮轴轴承孔，用以安装凸轮轴。第 18 页/共 8

16、7 页第十九页，共87 页。气缸盖一般采用灰铸铁或合金铸铁铸成，铝合金的导热性好，有利于提高压缩比，所以近年来铝合金气缸盖被采用得越来越多。气缸盖是燃烧室的组成部分，燃烧室的形状对发动机的工作影响很大，由于汽油机和柴油机的燃烧方式不同，其气缸盖上组成燃烧室的部分差别较大。汽油机的燃烧室主要在气缸盖上，而柴油机的燃烧室主要在活塞顶部的凹坑(o kn)。这里只介绍汽油机的燃烧室，而柴油机的燃烧室放在柴油供给系里介绍。第 19 页/共 87 页第二十页，共87 页。汽油机燃烧室常见的三种形式1、半球形燃烧室 半球形燃烧室结构紧凑，火花塞布置在燃烧室中央，火焰行程短，故燃烧速率高，散热少，热效率高。这

17、种燃烧室结构上也允许气门双行排列，进气口直径较大，故充气(chn q)效率较高，虽然使配气机构变得较复杂，但有利于排气净化，在轿车发动机上被广泛地应用。2、楔形燃烧室 楔形燃烧室结构简单、紧凑，散热面积小，热损失也小，能保证混合气在压缩行程中形成良好的涡流运动(yndng)，有利于提高混合气的混合质量，进气阻力小，提高了充气效率。气门排成一列，使配气机构简单，但火花塞置于楔形燃烧室高处，火焰传播距离长些，切诺基轿车发动机采用这种形式的燃烧室。盆形燃烧室 盆形燃烧室，气缸盖工艺性好，制造成本低，但因气门直径易受限制，进、排气效果要比半球形燃烧室差。捷达轿车发动机、奥迪轿车发动机采用盆形燃烧室第

18、20 页/共 87 页第二十一页，共87 页。第 21 页/共 87 页第二十二页，共87 页。气缸盖的拆卸和安装1、说明：1）安装带凸轮轴的气缸盖时，必须在挺杆和凸轮轴接触面涂上机油。2）装上气缸盖前，才可去掉保护气门的塑料垫圈，该垫圈是交货时带来的。3）更换气缸盖时，必须更新全部(qunb)冷却液。2、拆装条件发动机处于冷态。3、拆卸1）关闭点火开关后，拆除蓄电池接地线。2）排净冷却液。3）将冷却液软管从缸盖上的连接管上拔下。4）拆下进气歧管上部。5）用干净抹布堵住气缸盖上的进水管。6）拆下火花塞插头并松开高压点火线的卡箍。7）拆下喷油阀的护板。8）拔下霍尔传感器，冷却液温度传感器，空调热

19、敏开关，喷油阀的插头。9）松开燃油分配器的电线卡箍。10）拔下燃油压力调节器上的真空软管。第 22 页/共 87 页第二十三页，共87 页。n n 注意：注意：n n 燃油管路处于压力状态，松开软管接头前，应将抹布 燃油管路处于压力状态，松开软管接头前，应将抹布(mb)(mb)放在管接头处，慢慢拔、放在管接头处，慢慢拔、n n 下软管以卸压 下软管以卸压n n 11 11）拔下燃油分配器上的供油和回油软管。）拔下燃油分配器上的供油和回油软管。n n 12 12）拆下线束支架和连接管）拆下线束支架和连接管/气缸盖上的冷却液管路。气缸盖上的冷却液管路。n n 13 13）从排气管接头上拧下前排气管

20、。）从排气管接头上拧下前排气管。n n 14 14）如箭头所示按发动机转动方向拧齿形皮带轮端的中央螺钉，将曲轴转到）如箭头所示按发动机转动方向拧齿形皮带轮端的中央螺钉，将曲轴转到n n 第一缸上止点标记。第一缸上止点标记。n n 15 15）拆下齿形皮带上护罩。）拆下齿形皮带上护罩。n n 16 16）把螺纹杆（）把螺纹杆（M555 M555）1 1牢固拧到张紧装置上，将带大垫圈 牢固拧到张紧装置上，将带大垫圈3 3的六角螺 的六角螺n n 角 角2 2，拧到螺纹杆上。，拧到螺纹杆上。n n 17 17）拉紧张紧装置的高压活塞，直到它可以用安全销固定为止，安全销型式）拉紧张紧装置的高压活塞，直

21、到它可以用安全销固定为止，安全销型式n n(可参见发动机吊架 可参见发动机吊架2024A)2024A)如箭头所示。如箭头所示。n n 18 18）从凸轮轴正时齿轮上取下齿形皮带。）从凸轮轴正时齿轮上取下齿形皮带。n n 19 19）取下气缸盖罩。）取下气缸盖罩。n n 20 20）按顺序松开并拧下气缸盖螺栓。）按顺序松开并拧下气缸盖螺栓。n n 21 21）轻轻取下气缸盖。）轻轻取下气缸盖。第 23 页/共 87 页第二十四页，共87 页。n n 4 4、安装说明、安装说明n n 1 1）全部更换气缸盖螺栓。）全部更换气缸盖螺栓。n n 2 2）气缸体上拧缸盖螺栓的盲孔中不能有机油或冷却液。）

22、气缸体上拧缸盖螺栓的盲孔中不能有机油或冷却液。n n 3 3）只有在马上要安装时，才可从包装中取出新气缸垫。）只有在马上要安装时，才可从包装中取出新气缸垫。n n 4 4）须非常小心地拿取密封垫，如损坏，会导致密封不严）须非常小心地拿取密封垫，如损坏，会导致密封不严n n（1 1）在气缸内塞入干净抹布，以免污物等进入缸壁和活塞间。同时也不要）在气缸内塞入干净抹布，以免污物等进入缸壁和活塞间。同时也不要n n 让污物进入冷却液中。让污物进入冷却液中。n n（2 2）清洁缸盖和缸体的密封表面，注意不要形成拉长的小沟或刮痕）清洁缸盖和缸体的密封表面，注意不要形成拉长的小沟或刮痕(u hn)(u hn

23、)(使用砂 使用砂n n 纸粒度不得低于 纸粒度不得低于100)100)。n n（3 3）用抹布仔细擦掉研磨残余物。）用抹布仔细擦掉研磨残余物。n n（4 4）将第一缸活塞设置在上死点，并反向旋转曲轴。）将第一缸活塞设置在上死点，并反向旋转曲轴。n n（5 5）铺上气缸密封垫）铺上气缸密封垫n n 1 1）注意箭头所示的定位销。）注意箭头所示的定位销。n n 2 2）注意密封垫安装位置，应在进气侧读出零件号。）注意密封垫安装位置，应在进气侧读出零件号。n n（6 6）装上缸盖。）装上缸盖。n n（7 7）安上缸盖螺栓并用手拧紧。）安上缸盖螺栓并用手拧紧。n n（8 8）气缸盖按顺序分两步拧紧。

24、）气缸盖按顺序分两步拧紧。第 24 页/共 87 页第二十五页，共87 页。第三节 活塞连杆(lin n)组 一、组成二、活塞第 25 页/共 87 页第二十六页，共87 页。功用：活塞的功用是承受气体压力，并通过活塞销传给连杆驱使曲轴旋转，活塞顶部还是燃烧室的组成部分。工作条件：活塞在高温、高压、高速、润滑不良的条件下工作。活塞直接与高温气体接触，瞬时温度可达2500K以上，因此，受热严重，而散热条件又很差，所以活塞工作时温度很高，顶部高达600700K，且温度分布很不均匀；活塞顶部承受气体压力很大，特别是作功行程压力最大，汽油机高达35MPa，柴油机高达69MPa，这就使得活塞产生冲击，并

25、承受侧压力的作用；活塞在气缸内以很高的速度(812m/s)往复运动，且速度在不断地变化，这就产生了很大的惯性力，使活塞受到很大的附加载荷。活塞在这种恶劣的条件下工作，会产生变形并加速磨损(m sn)，还会产生附加载荷和热应力，同时受到燃气的化学腐蚀作用。第 26 页/共 87 页第二十七页，共87 页。要求：1)要有足够的刚度和强度，传力可靠；2)导热性能好，要耐高压、耐高温、耐磨损3)质量小，重量轻，尽可能地减小往复惯性力铝合金材料基本上满足上面(shng min)的要求，因此，活塞一般都采用高强度铝合金，但在一些低速柴油机上采用高级铸铁或耐热钢。构造：活塞可分为三部分，活塞顶部、活塞头部和

26、活塞裙部。1、活塞顶部活塞顶部承受气体压力，它是燃烧室的组成部分，其形状、位置、大小都和燃烧室的具体形式有关，都是为满足可燃混合气形成和燃烧的要求(yoqi)，其顶部形状可分为四大类，平顶活塞、凸顶活塞、凹顶活塞和成型顶活塞。第 27 页/共 87 页第二十八页，共87 页。第 28 页/共 87 页第二十九页，共87 页。平顶活塞顶部是一个平面，结构简单，制造容易，受热面积小，顶部应力(yngl)分布较为均匀，一般用在汽油机上，柴油机很少采用。凸顶活塞顶部凸起呈球顶形，其顶部强度高，起导向作用，有利于改善换气过程，二行程汽油机常采用凸顶活塞。凹顶活塞顶部呈凹陷形，凹坑的形状和位置必须有利于可

27、燃混合气的燃烧，有双涡流凹坑、球形凹坑、U形凹坑等等。第 29 页/共 87 页第三十页，共87 页。1、活塞头部活塞头部指第一道活塞环槽到活塞销孔以上部分。它有数道环槽，用以安装活塞环，起密封作用，又称为防漏部。柴油机压缩比高，一般有四道环槽，上部三道安装气环，下部安装油环。汽油机一般有三道环槽，其中有两道气环槽和一道油环槽，在油环槽底面上钻有许多径向小孔，使被油环从气缸壁上刮下的机油经过这些小孔流回油底壳。第一道环槽工作条件最恶劣，一般应离顶部较远些。活塞顶部吸收的热量(rling)主要也是经过防漏部通过活塞环传给气缸壁，再由冷却水传出去。总之，活塞头部的作用除了用来安装活塞环外，还有密封

28、作用和传热作用，与活塞环一起密封气缸，防止可燃混合气漏到曲轴箱内，同时还将(7080)%的热量(rling)通过活塞环传给气缸壁。第 30 页/共 87 页第三十一页，共87 页。1）活塞(husi)群部开槽第 31 页/共 87 页第三十二页，共87 页。为了(wi le)减小活塞裙部的受热量，通常在裙部开横向的隔热槽，为了(wi le)补偿裙部受热后的变形量，裙部开有纵向的膨胀槽。槽的形状有T形或形槽。横槽一般开在最下一道环槽的下面，裙部上边缘销座的两侧(也有开在油环槽之中的)，以减小头部热量向裙部传递，故称为隔热槽。竖槽会使裙部具有一定的弹性，从而使活塞装配时与气缸间具有尽可能小的间隙，

29、而在热态时又具有补偿作用，不致造成活塞在气缸中卡死，故将竖槽称为膨胀槽。裙部开竖槽后，会使其开槽的一侧刚度变小，在装配时应使其位于作功行程中承受侧压力较小的一侧。柴油机活塞受力大，裙部一般不开槽。第 32 页/共 87 页第三十三页，共87 页。1）有些活塞为了减轻重量，在裙部开孔或把裙部不受侧压力的两边切去一部分，以减小惯性力，减小销座附近的热变形量，形成拖板式活塞或短活塞，拖板式结构裙部弹性好，质量小，活塞与气缸的配合间隙较小，适用于高速发动机。2）为了减小铝合金活塞裙部的热膨胀量，有些汽油机活塞在活塞裙部或销座内嵌入钢片。恒范钢片式活塞的结构特点是，由于(yuy)恒范钢为含镍33%36%

30、的低碳铁镍合金，其膨胀系数仅为铝合金的1/10，而销座通过恒范钢片与裙部相连，牵制了裙部的热膨胀变形量。第 33 页/共 87 页第三十四页，共87 页。第 34 页/共 87 页第三十五页，共87 页。1）有的汽油机上，活塞销孔中心线是偏离活塞中心线平面的，向作功行程中受主侧压力的一方偏移了12mm（图2-19）。这种结构可使活塞在从压缩行程到作功行程中较为柔和地从压向气缸的一面过渡到压向气缸的另一面，以减小敲缸的声音。在安装时，这种活塞销偏置(pin zh)的方向不能装反，否则换向敲击力会增大，使裙部受损。第 35 页/共 87 页第三十六页，共87 页。活塞销偏置 活塞销偏置(pin z

31、h)(pin zh)的方向 的方向第 36 页/共 87 页第三十七页，共87 页。2、活塞裙部活塞裙部指从油环槽下端面起至活塞最下端的部分，它包括装活塞销的销座孔。活塞裙部对活塞在气缸内的往复运动起导向作用，并承受侧压力。裙部的长短取决于侧压力的大小和活塞直径。所谓侧压力是指在压缩行程和作功行程中，作用在活塞顶部的气体压力的水平(shupng)分力使活塞压向气缸壁。压缩行程和作功行程气体的侧压力方向正好相反，由于燃烧压力大大高于压缩压力，所以，作功行程中的侧压力也大大高于压缩行程中的侧压力（图2-13）。活塞裙部承受侧压力的两个侧面称为推力面，它们处于与活塞销轴线相垂直的方向上。第 37 页

32、/共 87 页第三十八页，共87 页。活塞活塞(husi)(husi)裙部承受的侧压力裙部承受的侧压力第 38 页/共 87 页第三十九页，共87 页。活塞 活塞(husi)(husi)裙部的结构特点 裙部的结构特点1）预先(yxin)做成椭圆形第 39 页/共 87 页第四十页，共87 页。为了使裙部两侧承受气体压力并与气缸保持小而安全的间隙，要求活塞在工作时具有正确(zhngqu)的圆柱形。但是，由于活塞裙部的厚度很不均匀，活塞销座孔部分的金属厚，受热膨胀量大，沿活塞销座轴线方向的变形量大于其他方向。另外，裙部承受气体侧压力的作用，导致沿活塞销轴向变形量较垂直活塞销方向大。这样，如果活塞冷

33、态时裙部为圆形，那么工作时活塞就会变成一个椭圆，使活塞与气缸之间圆周间隙不相等，造成活塞在气缸内卡住，发动机就无法正常工作。因此，在加工时预先把活塞裙部做成椭圆形状。椭圆的长轴方向与销座垂直，短轴方向沿销座方向。这样活塞工作时趋近正圆。第 40 页/共 87 页第四十一页，共87 页。1）预先(yxin)做成阶梯形、锥形活塞沿高度方向的温度很不均匀，活塞的温度是上部高、下部低，膨胀(png zhng)量也相应是上部大、下部小。为了使工作时活塞上下直径趋于相等，即为圆柱形，就必须预先把活塞制成上小下大的阶梯形、锥形。第 41 页/共 87 页第四十二页，共87 页。二、活塞环 二、活塞环活塞环是

34、具有(jyu)弹性的开口环，有气环和油环之分。第 42 页/共 87 页第四十三页，共87 页。n n 1 1、气环 气环n n 功用：气环是保证气缸与活塞间的密封性，防止漏气，并且要把活塞顶部吸收的大 功用：气环是保证气缸与活塞间的密封性，防止漏气，并且要把活塞顶部吸收的大部分热量传给气缸壁，由冷却水带走。其中密封作用是主要 部分热量传给气缸壁，由冷却水带走。其中密封作用是主要(zh(zh yo)yo)的，因为密封 的，因为密封是传热的前提。如果密封性不好，高温燃气将直接从气缸表面流入曲轴箱。这样不 是传热的前提。如果密封性不好，高温燃气将直接从气缸表面流入曲轴箱。这样不但由于环面和气缸壁面

35、贴合不严而不能很好散热，而且由于外圆表面吸收附加热量 但由于环面和气缸壁面贴合不严而不能很好散热，而且由于外圆表面吸收附加热量而导致活塞和气环烧坏。而导致活塞和气环烧坏。第 43 页/共 87 页第四十四页，共87 页。n n 工作条件：活塞环在高温、高压、高速和润滑极其困 工作条件：活塞环在高温、高压、高速和润滑极其困难的条件下工作，尤其是第一道环最为困难，长期以 难的条件下工作，尤其是第一道环最为困难，长期以来，活塞环一直是发动机上使用寿命最短的零件。活 来，活塞环一直是发动机上使用寿命最短的零件。活塞环工作时受到气缸中高温高压燃气的作用，温度很 塞环工作时受到气缸中高温高压燃气的作用，温

36、度很高 高(特别是第一道环温度可高达 特别是第一道环温度可高达600K)600K)，活塞环在气缸，活塞环在气缸内随活塞一起作高速运动，加上高温下机油可能变质，内随活塞一起作高速运动，加上高温下机油可能变质，使环的润滑条件变坏，难以保证良好的润滑，因而磨 使环的润滑条件变坏，难以保证良好的润滑，因而磨损严重。另外，由于气缸壁的锥度和椭圆度，活塞环 损严重。另外，由于气缸壁的锥度和椭圆度，活塞环随活塞往复运动时，沿径向会产生一张一缩运动，使 随活塞往复运动时，沿径向会产生一张一缩运动，使环受到交变应力而容易折断 环受到交变应力而容易折断(sh dun)(sh dun)。因此，要求。因此，要求活塞环

37、弹性好，强度高、耐磨损。目前广泛采用的活 活塞环弹性好，强度高、耐磨损。目前广泛采用的活塞环材料是合金铸铁 塞环材料是合金铸铁(在优质灰铸铁中加入少量铜、在优质灰铸铁中加入少量铜、铬、钼等合金元素 铬、钼等合金元素)，第一道环镀铬，其余环一般镀，第一道环镀铬，其余环一般镀锡或磷化。锡或磷化。第 44 页/共 87 页第四十五页，共87 页。气环开有切口，具有弹性，在自由状态下外径大于气缸直径，它与活塞(husi)一起装入气缸后，外表面紧贴在气缸壁上，形成第一密封面，被封闭的气体不能通过环周与气缸之间，便进入了环与环槽的空隙，一方面把环压到环槽端面形成第二密封面，同时，作用在环背的气体压力又大大

38、加强了第一密封面的密封作用（图2-21），气环密封效果一般与气环数量有关，汽油机一般采用2道气环，柴油机一般多采用3道气环。第 45 页/共 87 页第四十六页，共87 页。气环的断面气环的断面(dun min)(dun min)形状形状第 46 页/共 87 页第四十七页，共87 页。n n 1 1）矩形环 矩形环 断面为矩形，其结构 断面为矩形，其结构简单，制造方便，易于生产，应 简单，制造方便，易于生产，应用 用(yngyng)(yngyng)最广。但是矩形环随 最广。但是矩形环随活塞往复运动时，会把气缸壁面 活塞往复运动时，会把气缸壁面上的机油不断送入气缸中。这种 上的机油不断送入气缸

39、中。这种现象称为 现象称为 气环的泵油作用 气环的泵油作用。矩形矩形(j(jxng)xng)环环第 47 页/共 87 页第四十八页，共87 页。n n 活塞下行时，由于环与气缸壁的摩擦阻力及环的惯性，环被压靠在环槽的上端面上，气缸 活塞下行时，由于环与气缸壁的摩擦阻力及环的惯性，环被压靠在环槽的上端面上，气缸壁面上的油被刮入下边隙和内边隙；活塞上行时，环又被压靠在环槽的下端面。结果 壁面上的油被刮入下边隙和内边隙；活塞上行时，环又被压靠在环槽的下端面。结果(ji(ji gu gu)第一道环背隙里的机油就进入燃烧室，窜入燃烧室的机油，会在燃烧室内形成积炭，造 第一道环背隙里的机油就进入燃烧室，

40、窜入燃烧室的机油，会在燃烧室内形成积炭，造成机油的消耗量增加，另外上窜的机油也可能在环槽内形成积炭，使环在环槽内卡死而失 成机油的消耗量增加，另外上窜的机油也可能在环槽内形成积炭，使环在环槽内卡死而失去密封作用，划伤气缸壁，甚至使环折断，可见泵油作用是很有害的，必须设法消除。为 去密封作用，划伤气缸壁，甚至使环折断，可见泵油作用是很有害的，必须设法消除。为了消除或减少有害的泵油作用，除了在气环的下面装有油环外，广泛采用了非矩形断面的 了消除或减少有害的泵油作用，除了在气环的下面装有油环外，广泛采用了非矩形断面的扭曲环。扭曲环。第 48 页/共 87 页第四十九页，共87 页。n n 2)2)扭

41、曲环 扭曲环 扭曲环是在矩形环的内圆上边缘或外圆下边缘切去一部分，使断面呈不 扭曲环是在矩形环的内圆上边缘或外圆下边缘切去一部分，使断面呈不对称形状，在环的内圆部分切槽或倒角的称内切环，在环的外圆部分切槽或倒角 对称形状，在环的内圆部分切槽或倒角的称内切环，在环的外圆部分切槽或倒角的称外切环。装入气缸后，由于断面不对称，产生不平衡力的作用，使活塞环发 的称外切环。装入气缸后，由于断面不对称，产生不平衡力的作用，使活塞环发生扭曲变形 生扭曲变形(bin xng)(bin xng)。活塞上行时，扭曲环在残余油膜上浮，可以减小摩擦，减。活塞上行时，扭曲环在残余油膜上浮，可以减小摩擦，减小磨损。活塞下

42、行时，则有刮油效果，避免机油烧掉。同时，由于扭曲环在环槽 小磨损。活塞下行时，则有刮油效果，避免机油烧掉。同时，由于扭曲环在环槽中上、下跳动的行程缩短，可以减轻 中上、下跳动的行程缩短，可以减轻 泵油 泵油 的副作用。目前被广泛地应用于第 的副作用。目前被广泛地应用于第2 2 道 道活塞环槽上，安装时必须注意断面形状和方向，内切口朝上，外切口朝下，不能 活塞环槽上，安装时必须注意断面形状和方向，内切口朝上，外切口朝下，不能装反。装反。第 49 页/共 87 页第五十页，共87 页。n n 3 3）锥面环）锥面环 断面呈锥形，外圆工作面上加工一个很小的锥 断面呈锥形，外圆工作面上加工一个很小的锥

43、面 面(0.5(0.5 1.5)1.5)，减小了环与气缸壁的接触面，提高了表面，减小了环与气缸壁的接触面，提高了表面(bi(bi omin)omin)接触压力，有利于磨合和密封。活塞下行时，接触压力，有利于磨合和密封。活塞下行时，便于刮油；活塞上行时，由于锥面的 便于刮油；活塞上行时，由于锥面的 油楔 油楔 作用，能在油 作用，能在油膜上 膜上 飘浮 飘浮 过去，减小磨损，安装时，不能装反，否则会 过去，减小磨损，安装时，不能装反，否则会引起机油上窜。引起机油上窜。n n 4 4）梯形环）梯形环 断面呈梯形，工作时，梯形环在压缩行程和作 断面呈梯形，工作时，梯形环在压缩行程和作功行程随着活塞受

44、侧压力的方向不同而不断地改变位置，功行程随着活塞受侧压力的方向不同而不断地改变位置，这样会把沉积在环槽中的积炭挤出去，避免了环被粘在 这样会把沉积在环槽中的积炭挤出去，避免了环被粘在环槽中而折断。可以延长环的使用寿命。但是主要缺点 环槽中而折断。可以延长环的使用寿命。但是主要缺点是加工困难，精 是加工困难，精n n 度要求高。度要求高。n n 5 5）桶面环）桶面环 桶面环的外圆为凸圆弧形，是近年来兴起的一 桶面环的外圆为凸圆弧形，是近年来兴起的一种新型结构。当桶面环上下运动时。均能与气缸壁形成 种新型结构。当桶面环上下运动时。均能与气缸壁形成楔形空间，使机油容易进入摩擦面，减小磨损。楔形空间

45、，使机油容易进入摩擦面，减小磨损。第 50 页/共 87 页第五十一页，共87 页。11、油环油环n n 油环有普通 油环有普通(p(p tng)tng)油 油环和组合油环两种。环和组合油环两种。第 51 页/共 87 页第五十二页，共87 页。n n 普通油环 普通油环 普通油环又叫整体式油环。环的外圆柱面中间加工有凹槽，槽中钻 普通油环又叫整体式油环。环的外圆柱面中间加工有凹槽，槽中钻有小孔或开切槽，当活塞向下运动时，将缸壁上多余 有小孔或开切槽，当活塞向下运动时，将缸壁上多余(duy)(duy)的机油刮下，通 的机油刮下，通过小孔或切槽流回曲轴箱；当活塞上行时，刮下的机油仍通过回油孔流回

46、曲 过小孔或切槽流回曲轴箱；当活塞上行时，刮下的机油仍通过回油孔流回曲轴箱。有些普通环还在其外侧上边制有倒角，使环在随活塞上行时形成油楔，轴箱。有些普通环还在其外侧上边制有倒角，使环在随活塞上行时形成油楔，可起均布润滑油的作用，下行刮油能力强，减少了润滑油的上窜。可起均布润滑油的作用，下行刮油能力强，减少了润滑油的上窜。第 52 页/共 87 页第五十三页，共87 页。n n 组合式油环 组合式油环 组合环由上下两片侧轨环与中间的扩胀器组成，侧 组合环由上下两片侧轨环与中间的扩胀器组成，侧轨环用镀铬钢片制成，扩胀器的周边比气缸内圆周略大一些，轨环用镀铬钢片制成，扩胀器的周边比气缸内圆周略大一些

47、，可装侧轨环紧紧 可装侧轨环紧紧(j(j n j n j n)n)压向气缸壁。这种油环的接触压力高，压向气缸壁。这种油环的接触压力高，对气缸壁面适应性好，而且回油通路大，重量小，刮油效果明 对气缸壁面适应性好，而且回油通路大，重量小，刮油效果明显。右侧所示的组合环由三个刮油钢片和两个弹性衬环组成，显。右侧所示的组合环由三个刮油钢片和两个弹性衬环组成，它具有上述组合环的优点。近年来汽车发动机上越来越多地采 它具有上述组合环的优点。近年来汽车发动机上越来越多地采用了组合式油环。它的缺点主要是制造成本高。用了组合式油环。它的缺点主要是制造成本高。第 53 页/共 87 页第五十四页，共87 页。第

48、54 页/共 87 页第五十五页，共87 页。三、活塞三、活塞(husi)(husi)销销n n 活塞销的功用 活塞销的功用(gngyng)(gngyng)是连 是连接活塞和连杆小头，并把活塞 接活塞和连杆小头，并把活塞承受的气体压力传给连杆。承受的气体压力传给连杆。第 55 页/共 87 页第五十六页，共87 页。活塞活塞(husi)(husi)销的作用与形式销的作用与形式n n 活塞销在高温下周期地承受很大的冲击载荷，其本身又作摆转运动，而且处于润滑条件很 活塞销在高温下周期地承受很大的冲击载荷，其本身又作摆转运动，而且处于润滑条件很差的情况下工作，因此，要求活塞销具有足够的强度和刚度，表

49、面韧性 差的情况下工作，因此，要求活塞销具有足够的强度和刚度，表面韧性(rn xn(rn xn)好，耐磨 好，耐磨性好，重量轻。所以活塞销一般都做成空心圆柱体，采用低碳钢和低碳合金钢制成，外表 性好，重量轻。所以活塞销一般都做成空心圆柱体，采用低碳钢和低碳合金钢制成，外表面经渗碳淬火处理以提高硬度，精加工后进行磨光，有较高的尺寸精度和表面光洁度。面经渗碳淬火处理以提高硬度，精加工后进行磨光，有较高的尺寸精度和表面光洁度。n n 活塞销的内孔有三种形状：活塞销的内孔有三种形状：a a 圆柱形；圆柱形；b b 两段截锥与一段圆柱组合；两段截锥与一段圆柱组合；c c 两段截锥形。两段截锥形。第 56

50、 页/共 87 页第五十七页，共87 页。n n 圆柱形孔结构简单，加工容易，但从受力角度分析，中间 圆柱形孔结构简单，加工容易，但从受力角度分析，中间n n 部分应力最大，两端较小，所以这种结构质量较大，往复 部分应力最大，两端较小，所以这种结构质量较大，往复n n 惯性力大；为了减小质量，减小往复惯性力，活塞销做成两段截锥 惯性力大；为了减小质量，减小往复惯性力，活塞销做成两段截锥形 形n n 孔，接近等强度梁，但孔的加工较复杂；组合形孔的结构介于二者 孔，接近等强度梁，但孔的加工较复杂；组合形孔的结构介于二者之间。之间。n n 活塞销与活塞销座孔及连杆小头衬套孔的连接 活塞销与活塞销座孔