曲柄连杆机构检修 活塞结构 建议学时：1学时

任务描述 本次任务需要你了解活塞的作用、工作环境，掌握活塞的结构特点。 2

学习目标 通过本任务学习，应能： 了解活塞的作用； 了解活塞的工作环境； 掌握活塞的结构特点。

学习重难点 学习重点： 活塞的作用及结构特点 学习难点： 活塞的结构特点 4

任务实施 一、活塞的作用 活塞与气缸盖、气缸壁等共同形成燃烧室，承受气体压力，并将此力通过活塞销传给连杆，以推动曲轴旋转。 5

任务实施 二、活塞的工作环境 活塞是在高温、高压、高速及润滑和散热均困难的条件下工作的。 2.活塞在气缸内做高速运动，一般汽车用汽油机转速为4000-6000r/min时，活塞的平均速度为8--12m/s，其瞬时速度会很高。 3.活塞在高速运行时每秒中要发生20--40次冲击，导致活塞的侧压力大，活塞外表面的磨损加速，易引起活塞的变形。 1.在做功行程活塞顶部承受着高压气体的冲击，对于汽油机活塞，瞬时的压力值可达5Mp；对于柴油机活塞，其最大值可达10Mp，增压时更高。 4.活塞顶部与高温气体接触，温度可达600--700K。高温使材料的机械强度显著下降，同时活塞的热膨胀量增大，容易破坏与其相关零件的配合。 7

任务实施 二、活塞的要求 （1）要有足够的强度和刚度。 （2）质量要尽量小，以保持最小的惯性力。 （3）导热性要好，有充分的散热能力。 （4）要有足够的耐热性。 （5）活塞与气缸壁间应有较小的摩察系数。 （6）温度变化时，尺寸和形状变化要小。 （7）和气缸壁要保持最小的间隙。 8

优点是：成本低、耐热性好、膨胀系数小等。 任务实施 三、活塞的制造材料 目前广泛采用的活塞材料是硅铝合金。少数机械负荷和热负荷较大的柴油机采用了强度高和耐热性较好的铜镍镁铝合金，它的膨胀系数和密度都大于硅铝合金。 近年来柴油机活塞开始采用灰铸铁材料， 优点是：成本低、耐热性好、膨胀系数小等。 9

任务实施 四、活塞的结构 顶部 活塞 头部 裙部 10

任务实施 （一）顶部 汽油机： 平顶、凹顶、凸顶。 （1）平顶活塞：结构简单，受热面积小，温度低，汽油机广泛应用。 （2）凸顶活塞：刚度最大，制造时可减小顶部的厚度，质量小但顶部 温度较高,主要适用于二冲程发动机。 （3）凹顶活塞：用于高压缩比发动机，可避免碰气门，也可用凹坑的 深度来调整压缩比，有些直喷式汽油机采用凹顶活塞。 12

任务实施 （一）顶部 柴油机： 多采用凹坑形状活塞，适应燃烧室的特殊要求而设计。 13

任务实施 （二）活塞头部 活塞环槽以上的部位 【作用】 承受气体压力并传给连杆，与活塞环一起实现对气缸的密封，将活塞顶部吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。 【结构特点】 活塞头部切有若干道用于安装活塞环的环槽，汽油机一般有3—4道环槽，上面2--3道用于安装气环，下面1道用于安装油环。在油环壁上钻有许多径向小孔，便于将气缸壁上多余的润滑油流回油底壳。 14

任务实施 （二）活塞头部 为了保护环槽，有的发动机在环槽部位镶有用耐热材料制造的环槽护圈，以提高活塞的使用寿命。 15

链接到【ZYKC201303_B04_1_07_04】动画二 活塞裙部类型.swf 任务实施 （三）活塞的群部 自油环下端面到活塞底部的部分 活塞裙部为活塞导向和承受侧压力，为保证可靠导向，要有一定的长度；为减小侧压力，要有足够的面积，以防破坏润滑油膜，加大磨损。 【作用】 ①活塞裙部为一圆筒，圆筒完整的称为全裙式。 【结构形式】 链接到【ZYKC201303_B04_1_07_04】动画二 活塞裙部类型.swf 16

任务实施 （三）活塞的群部 ②有些高速发动机结构要求，或为了减少质量，在保证有足够承压面积的前提下，在活塞不受作用力的两侧，将裙部去掉一部分，形成半托板式裙部，或者全部去掉，形成拖板式裙部。 【结构形式】 18

任务实施 （三）活塞的群部 ③为了减小活塞裙部的受热量，通常在裙部开横向的隔热槽;为了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"Π"形槽。 【结构形式】 19

任务实施 五、活塞销座 活塞销座是活塞通过活塞销与连杆的连接部分，销座孔有 很高的加工精度，位于活塞裙部的上部，为壁厚圆筒结构，用 于安装活塞销。活塞所承受的气体压力、惯性力，都是通过销 座传给活塞销的，并且分组与活塞销选配。 20

任务实施 六、活塞的冷却 高强化发动机，为了减轻活塞顶部和头部的热负荷而采用油冷活塞。 自由喷射冷却法： 从连杆小头上的喷油孔或从安装在机体上的喷油嘴向活塞顶内壁喷射机油。 振荡冷却法： 从连杆小头上的喷油孔将机油喷入活塞内壁的环形油槽中，通过活塞运动使机油振荡而冷却活塞。 强制冷却法： 在活塞头部铸出冷却油道或铸入冷却油管，使机油在其中强制流动以冷却活塞。多用于增压发动机。 21

任务实施 本次学习任务主要内容小结： 活塞是发动机曲柄连杆机构中主要零件之一，是活塞连杆组的重要零 件。是由顶部、头部、裙部三个部分组成。由于活塞的工作条件非常恶劣， 所以对活塞具有严格的要求： （1）要有足够的强度和刚度。 （2）质量要尽量小，以保持最小的惯性力。 （3）导热性要好，有充分的散热能力。 （4）要有足够的耐热性。 （5）活塞与气缸壁间应有较小的摩察系数。 （6）温度变化时，尺寸和形状变化要小。 （7）和气缸壁要保持最小的间隙。

学习评价 一、填空题 二、选择题 1.活塞的基本结构，主要包括：-------、-------、--------等。 2.活塞顶部的形状有：--------、--------和--------。 二、选择题 1.平顶活塞一般用于（ ）。 A.汽油机 B.柴油机 C.二冲程汽油机 D.二冲程柴油机 2.为了使活塞换向时更加平顺，减小噪音，通常采用（ ）。 A.恒范钢片 B.筒形活塞 C.双金属活塞 D偏置活塞销

参考答案 一、填空题： 1.顶部、头部、裙部 2.平顶、凸顶、凹顶 二、选择题： 1.A 2.D