活塞环的材料

第二章活塞环得材料

活塞环材料品种繁多、性能各异。选择活塞环得材料要考虑其使用条件、性能要求与环别等因素。一般说内燃机活塞环材料应满足下列要求;

1在高温下具有足够高得机械强度;

2 耐磨且摩擦系数小;

3 不易产生粘着,容易磨合;

4 加工方便,价格便宜。

这样,就要求活塞环材料应具有一定得强度、硬度、弹性、耐磨性(包括贮油性)、耐蚀性、热稳定性与工艺性等。目前,活塞环材料主要就是铸铁,随着发动机得强化,出现了从灰铸铁过渡到可锻铸铁与球墨铸铁以及钢材得趋向。常用得材料与性能见表2-1。

表2-1 活塞环常用材料及性能

材料硬度弹性模量

㎏/mm2

许用应力(㎏) 推荐使用范围工作应力安装应力

灰铸铁

合金铸铁亚共晶铸铁

球墨铸铁

碳钢

马氏体不锈钢奥氏体不锈钢HRB 95~106

HRB 98~108

HRB 100~110

HR30N68~72

HRC 38~44

HR30N 59~67

95000

11000

15500

20000

100

压缩环油环

IST

IST OIL刮片环

IST

钢带衬环

活塞环得材料主要就是灰铸铁、合金铸铁与球墨铸铁,其材料得成份与性能:

1 灰铸铁:其化学成份按活塞环尺寸大小、铸造方法而变化。含C:3、5-3、75% Si:2、2-2、75% Mn:0、6-0、8% P:0、3-0、8% S:小于0、10%。含少量铬、钼或钒等合金元素,其性能、抗弯强度30㎏/㎝2以上,硬度HRB94-107,弹性系数8000-11000㎏/mm2弹力衰减率(300℃×2小时)在10%以下。

2 合金铸铁:为了改进铸铁得基体组织,在铁水中另加铬、钛、钨、钒、铜、镍等元素即为合金铸铁。其硬度比灰铸铁高、耐热性好、弹力衰退小等优点。

3 球墨铸铁:就是将超共晶组织铁水,经镁、铈或钙处理而制成,主要优点就是抗弯强度高达80-120㎏/mm2,比普通铸铁高一倍以上。弹性系数高达15000-17000㎏/mm2,受冲击不易破环。

活塞环材料之所以以铸铁为主,主要就是因铸铁中含有石墨就是优良得固体润滑剂,当活塞环处于临界摩擦或干摩擦得状态下,铸铁材料就显示出其优越得自身润滑性能。

如摩擦或润滑问题,能充分解决得话,钢材也可以用来制造活塞环,近年来还发展半可锻铸铁材料。

2、1 活塞环得一般技术要求

1 化学成分与金相

活塞环广泛使用各种牌号得铸铁。材质就是活塞环机械性能与使用寿命得基础,因此在规定范围内合理调整材料成分比例、严格控制造型与浇铸工艺来确保活塞环具有符合设计要求得最佳金相组织。

2 热处理

采用适当得热处理方法,以调整活塞环得金相组织及消除加工应力。

3 刚度

活塞环就是一个刚度差得弹性零件,加工时必须合理安排工艺流程、注意装夹方法,以保证加工时工件具有足够得刚度,达到尺寸、形状与粗糙度要求。

许用剪应力200㎏/mm2

4 保护端面

活塞环两个端面就是重要得工艺基准面,也就是零件工作面,有较高得平度与粗糙要求。在加工流程中应注意清洁、保护端面、防止碰伤。

5 型线设计

为保证活塞环具有合理得缸壁压力分布,采用恰当形状曲线凸轮,仿形制造模具及加工外圆面就是十分重要得。

6 消除应力

为保证形状精度要求,加工中应采取合理得刀具角度与切削量,以减少加工残留应力,并采用热处理方法消除应力。

7 性能与寿命

各种表面处理与处理前后得加工成为提高活塞环性能与寿命得重要工艺手段。

8 加工设备与检测手段

由于活塞环形状结构得复杂性与多样化,尺寸精度又有较高得要求,同时生产批量一般较大,最好采用工序集中得高效率、高精度得自动与半自动专用设备以及检测手段。

2、2 活塞环对材料性能得要求

2、2、1 强度

抗弯强度就是活塞环受力折断时得计算应力,它就是衡量强度高低得一个参数。

活塞环在安装与工作中,均受着弯曲应力,如抗弯强度达不到一定得值,则易于折断。为适应发动机强化得发展,为了减少活塞环与缸壁摩擦所损耗得功率,在设计时,往往要求活塞环高度尽可能薄,但同时又要保证活塞环有足够得弹力,这就对材料提出更高得抗弯强度要求;同时,为防止折断,对材料得坚韧性亦也一定要求,所以采用抗弯强度比灰铸铁、大得多得球墨铸铁、半可锻铸铁、蠕墨铸铁等材料有发展趋势。(见表2-2)

2、2、2 硬度

活塞环材料得硬度在一定程度上反映了材料得耐磨性。活塞环工作时,它与气缸壁摩擦面之间不可避免地会有夹杂物,尽管输入得油与空气均经过滤清,这些夹杂物仍然起着研磨剂得作用,形成磨料磨损。故需硬度高、抗磨料磨损能力强得材料,但硬度过高,不仅加工困难而且易于拉缸。同时,与其相匹配得气缸套,对硬度也提出了限制。因此,JB/T 51105—1999规定了硬度允许范围与同一片环得硬度差值。(见表2-3)

2、2、3 弹性

众所周知,活塞环之所以能在气缸内能起密封作用,首先就是由于活塞环具有一定得弹

力,然后在燃气得高压作用下,进一步向缸壁涨紧,并随着压力得增加而增加。而活塞环弹力得获得及其大小,除活塞环得几何形体与残留应力外,活塞环材料本身所具有得弹性就是十分重要得。衡量材料得弹性,通常以弹性模量表现。弹性模量指在环实物试验基础上,通过计算得到得表征应力与应变关系得参数。

24πr 2M

E = ─────── ㎏/ mm 2

mh 1α13φ

式中:m —活塞环自由开口尺寸

h 1—环高

α1—径向厚度

φ—活塞环减弱系数

矩形断面φ=1

有斜棱、车槽等减弱得环φ＜1

r —活塞环径向平均半径 (D-t) M —活塞环闭合时得弯矩(㎏—cm)

从E 可以瞧出,在活塞环得几何形状(尺寸)一定以后,其闭合时得弯矩M 越大,E 值越高,弹性越好,反之则弹性差。

活塞环材料得弹性,直接关系到活塞环得残余变形。材料弹性好,活塞环得残余变形就少,从实践检验可以知道某些材料如合金球墨铸铁环、合金蠕墨铸铁环几乎没有残余变形,而合金灰铸铁环得残余变形就是显而易见得。

典型得弹性模量:

合金铸铁环:单体铸造环 95GPa

筒体铸铁环 115GPa

可锻、半可锻铸铁环 150～160GPa

球墨铸铁环 160GPa

各种铸铁环得弹性模量均在

相应材料典型模量±15 GPa 以内

钢环 200GPa

2、2、4 耐磨性(包括贮油性)

研究活塞环材料得耐磨性,必须首先分析活塞环在气缸内工作时得运动状况、受力情况与工作环境等。

(1)活塞环运动状况

活塞环在气缸内工作,有上下往复运动,而且速度也不断变化,同时活塞环与环槽有一定间隙。因而还有沿环槽作旋转运动与震动等。

(2)活塞环工作环境

活塞环处在高温、高压燃气下工作,其润滑条件极差,甚至产生干摩擦情况。所以活塞环材料,必须有良好得抗磨能力,这就要求材料得金相组织有适当数量与大小且均匀分布得石墨,起贮油作用,润滑摩擦面。当然,单纯依靠材料本身就是远远不够得,于就是采取了各种不同得表面处理,如镀铬、喷钼、氮化等工艺来强化耐磨性。

(3)活塞环受力情况

活塞环工作时,气缸壁强迫活塞环闭合,受着压应力,而活塞环本身外圆受涨应力,内圆受压应力。活塞环在高温、高压下运动,又承受着极苛刻得摩擦力,且这摩擦力还在反复变化着。

1 ─ 2

2、2、5 耐蚀性

燃油中含有硫成分,燃烧后生成SO2与SO3,它们与H2O作用形成酸,对活塞环有腐蚀性作用,特别对金属显微结构呈多元相得交界面,更易受到磨蚀。因此要求活塞环材料有一定得抗磨蚀能力。在金属材料中,铸铁类比钢类得抗腐蚀能力要强一些,在非金属材料中,如塑料类,耐蚀性能力更强。

2、2、6热稳定性

热稳定性指将环装入环规内,在规定温度下,保持一定时间后,其弹力消失率。

活塞环就是处于高温气体下工作,如材料热稳定性差,那么很快就会衰退,密封作用降低,产生漏油窜气。

热稳定性应符合表2-4规定。

表2-4

种类切向弹力得最大消失率,%

整体环合金铸铁(包括碳化物铸铁) 12

可锻铸铁、球墨铸铁、钢 8

撑簧油环非耐热钢 25

耐热钢 12

钢带组合油环非耐热钢 30

耐热钢 15

2、2、7表面处理性

为了提高活塞环耐磨性,必须对其进行各种不同得表面处理,如镀铬、喷钼、氮化、激光表面等。(见表2-5)而各种不同得表面处理,对活塞环材质得化学成分、金相组织结构有不同得要求。如表面镀铬,对活塞环材料得S i含量应在2、8%以下,石墨应以细小且分布均匀为宜,其量也不能过多,否则将会严重影响其结合强度;又如激光表面淬火,要求活塞环材料有较高得含碳量;氮化、喷涂等均有不同要求。

表2-5 活塞环镀层

镀层环磨损抗咬合性气缸磨损注解

电镀铬喷铬喷钼喷碳化钨氧化铁磷化镀铜极好

很好

一般

极好

一般

差

很好

好

很好

磨合中抗咬合性很好

磨合中抗咬合性极好

很好

一般

好

—

很好

应用最广

对气缸磨损性能变化大

随着温度升高与时间延长而损坏

特别温度超过250℃

—

主要用于磨合

主要用于磨合,也可加镀铬层

随着发动机得强化,出现了采用球墨铸铁与可锻铸铁作为活塞环得趋向。球墨铸铁得机械强度较高,但润滑性能比合金铸铁差(由于石墨面积与体积比小),有良好得耐磨性与抗粘着能力,表2-6给出球墨铸铁与灰铸铁机械性能比较数据。

活塞环常用材料得性能参数见表2-7。

表2-7 活塞环材料得性能参数

弹性模量E n·GN/m2抗拉强度

MN/m2

硬度

BHN

疲劳值磨损率抗咬合性

灰铸铁

可锻合金铸铁可锻/球墨铸铁烧结铸铁83-124

140-160

155-165

120

230-310

400-580

540-820

250-390

210-310

250-320

200-440

130-150

一般

好/很好

极好

好

极好

差,一般镀铬

好

很好/极好

好,镀铬更好

差,一般镀铬

很好

至于钢,虽然具有较高得机械性能,但抗粘着磨损得性能很差,故应用不广。在强化发动机中,由于要求提高环得弹力与抗冲击性能,有得采用钢制气环,但一般均要在滑动表面上镀铬(配氮化缸套)或经氮化处理(配镀铬缸套),以改善滑动性。用钢片制造得油环,特别就是组合油环已获得广泛应用,因为它可以产生很高得弹力,刮油能力强。一般得高碳钢、锰钢、氮化钢等都可以做活塞环材料。

国外也有采用塑料(如聚四氟乙烯树脂)作为活塞环材料得报导,尚停留在试验阶段。

活塞环梯形角度测量仪的设计方案说明书

姓名：李洋学号：0743024017 学院：制造学院指导老师：赵世平黄玉波陆小龙 2018年1月

活塞环梯形角度测量仪的设计一·概述活塞环(Piston Ring> 是用于崁入活塞槽沟的环，分为两种：压缩环和机油环。压缩环可用来密封燃烧室内的压缩空气；机油环则用来刮除汽缸上多余的机油。活塞环是一种具有较大向外扩张变形的金属弹性环，它被装配到剖面与其相应的环形槽内。往复和旋转运动的活塞环，依靠气体或液体的压力差，在环外圆面和气缸以及环和环槽的一个侧面之间形成密封。活塞环作用包括密封、调节机油<控油）、导热<传热）、导向<支承）四个作用。密封：指密封燃气，不让燃烧室的气体漏到曲轴箱，把气体的泄漏量控制在最低限度，提高热效率。漏气不仅会使发动机的动力下降，而且会使机油变质，这是气环的主要任务；调节机油<控油）：把气缸壁上多余的润滑油刮下，同时又使缸壁上布有薄薄的油膜，保证气缸和活塞及环的正常润滑，这是油环的主要任务。在现代高速发动机上，特别重视活塞环控制油膜的作用；导热：通过活塞环将活塞的热量传导给缸套，即起冷却作用。据可靠资料认为，活塞顶所受的的热量中有70～80%是通过活塞环传给缸壁而散掉的；支承：活塞环将活塞保持在气缸中，防止活塞与气缸壁直接接触，保证活塞平顺运动，降低摩擦阻力，而且防止活塞敲缸。一般汽油发动机的活塞采用两道气环，一道油环，而柴油发动机则采用三道气环，一道油环。作为发动机的关键零件，活塞环的形状对内燃机的性能有着重要的影响, 活塞环的梯形角是梯形活塞环的一个重要参数, 其角度大小直接影响到活塞环的质量及使用性能。角度过大, 易发生拉缸现象, 角度过小, 则密封性能差, 发动机功率下降且容易发生烧机油现象。要提高活塞环的质量和性能，就必须首先提高其检测技术，为解决梯形活塞环角度测量问题，我们改进设计一种检测系统——活塞环梯形角度测量仪。二·设计目的及技术指标 1.设计目的本次设计课题为活塞环梯形角度测量仪的设计，其目的如下： a、巩固所学传感器、检测技术、精密机械设计、机械制图、公差分析等相关知识；

活塞连杆组的拆装步骤

活塞连杆组的拆装步骤文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]

1、旋转曲轴，使所有的活塞在气缸筒内保持同一高度，用铲刀清洁气缸体上平面 2、将指定活塞连杆旋转到上止点位置，检查连杆是否有明显弯曲现象，检查活塞连杆组的序号是否与气缸体上的序号一致。 3、将指定活塞连杆旋转到下止点位置，用抹布清洁气缸（口述有无缸肩和积炭）。 4、翻转台架，使油底壳位置向上。 5、检查或设置装配标记（如果无原车标记，用记号笔在连杆和连杆轴承盖上做记号）。 6、用指针式扭力扳手和14#套筒分2次旋松连杆螺母，手旋并取下螺母。 7、用橡胶锤轻敲连杆螺栓，取出连杆盖（注意连杆轴承不要掉落），同时取下下盖上的连杆轴承。 8、套上连杆螺栓保护套 9、用榔头柄在合适的位置推出连杆活塞组（用左手在缸体上平面处扶持住）。 10、取下连杆螺栓上的护套，取下连杆和连杆轴承盖上的连杆轴承，并按顺序摆放。 11、使用活塞环扩张器拆下两道压缩环，用手拆下组合油环，用铲刀清理活塞顶面积炭。 12、用抹布清洁：活塞连杆、活塞环、连杆轴承（两片，并注意原来的安装位置摆放）连杆轴承盖、连杆螺母、气缸筒和连杆轴颈。 13、用压缩空气吹净上述清洗零件。 14、目视检测：气缸体无垂直划痕；活塞有无损伤；连杆轴颈和连杆轴承无麻点、划痕和损伤；活塞销状况

15、测量活塞环侧隙：清洁塞尺，用塞尺测量活塞环与相应环槽的侧壁的间隙,边滚动边测量(3点位置), 第一道气环：~0.080mm 第二道气环：~0.070mm 结论：如果测量间隙超过标准,则更换活塞。 16、测量活塞环端隙：用钢直尺或是游标卡尺的深度尺测量活塞高度（50.00mm ）,将第一道（或第二道）气环放入相应气缸，用活塞将活塞环推入气缸（可以用钢直尺借用活塞销平面处测量，此时的距离为47mm），取出活塞，用钢直尺再次检查推入深度应为 97mm。清洁塞尺，测量端隙。第一道气环：~0.450mm(使用极限:1.05mm) 第二道气环：~0.600mm(使用极限:1.20mm) 油环:~0.500mm(使用极限:1.10mm) 结论：如果端隙超过使用极限,更换活塞环, 如果使用新活塞环，端隙超过最大值,重新镗削所有4个气缸或更换气缸体。 17、检查连杆螺栓：把螺帽装到连杆螺栓上，检查能用手容易地将螺帽拧到底，如果螺帽转动困难，用游标卡尺测量螺栓外径（在距离螺栓底面15mm处测量）标准外径: - 9.000 mm 最大外径: 8.60 mm 结论：如果外侧的直径小于最小值，一起更换连杆螺栓和螺母。 18、测量活塞裙部直径：

汽车发动机曲轴材料的选择及工艺的设计说明

专业课程设计任务书学生：班级：设计题目：汽车发动机曲轴材料的选择及工艺设计设计容： 1、根据零件工作原理，服役条件，提出机械性能要求和技术要求。 2、选材，并分析选材依据。 3、制订零件加工工艺路线，分析各热加工工序的作用。 4、制订热处理工艺卡，画出热处理工艺曲线，对各种热处理工艺进行分析，并分析所得到的组织，说明组织及性能的检测方法与使用的仪器设备。 5、分析热处理过程中可能产生的缺陷及补救措施。 6、分析零件在使用过程中可能出现的失效方式及修复措施。

火 (9) 4 曲轴热处理过程中可能产生的缺陷及预防措施 (11) 4.1 校直过程引起材料原始裂纹 (11) 4.2 曲轴圆角淬火不当引起裂纹源 (12) 4.3 淬火畸变与淬火裂纹 (12) 4.4 淬火导致氧化、脱碳、过热、过烧 (13) 4.5 淬火硬度不足............................................................. (13) 5 曲轴在使用过程中可能产生的失效形式及分析 (13) 6 课程设计的收获与体会 (14) 7 参考文献……………………………………....................... 15 8 工艺卡................................................................. . (16)

活塞环拆装、检测和测量

活塞环拆装、检测和测量活塞环是柴油机燃烧室的组成零件之一，它的功用可归纳为，密封燃烧室、散出活塞热量和调节气缸润滑。活塞环要实现这些功用，必须与气缸壁紧贴，这就要求环具有足够的弹力和符合要求的贴合。环的弹力不足和贴合不良会引起密封性下降，严重时会因环的“压入”而窜气；同时贴合不良也不利益活塞散热和调节气缸润滑（油环）的作用。柴油机工作时，活塞环处在高温高压以及润滑极其困难的条件下，特别第一道环。这一方面使环和缸套遭受强烈的摩擦和磨损，使环弹性减弱和贴合不良，环的工作性能恶化，严重时会引起拉缸、断环。另一方面，环及环槽在高温下受热膨胀，若环的间隙（搭口间隙、天地间隙等）调整不当，也将引起气缸密封不良，环的卡阻、顶死，使柴油机工作性能和使用寿命下降。为了保证活塞环具有良好的工作性能，必须定期对活塞环进行拆检。为此本内容所要求进行的项目有：1.活塞环拆装；2.活塞环搭口间隙、天地间隙测量；3。活塞环弹性定性检验； 4.活塞环与缸套密封性检验。任务一活塞环拆装一、目的：掌握活塞环的拆卸和装配方法二、设备及工量具：柴油机、活塞环钳（或两绳套）三、拆装步骤： 1、将活塞从缸中吊出。 2、清洁积碳，对有卡死现象的环，可用轻柴油浸泡后用橡胶锤轻敲使其活动，不得用凿子凿削。 3、将活塞环钳的钳口稳固地装于环的两搭口上，小心地将环慢慢地胀开，使之内径稍大于环槽（或一人将两绳套分别搭于环的两搭口，用两手大拇指分别钩住绳套，然后小心地向外拉使环张开）。注意随时保持环与活塞的同心 4、稳定住环搭口开度，小心地将环提起（或装入），随时调整环与活塞的同心度，使环与活塞同圈间隙均匀地拆出（或装入）活塞环。 5、拆卸时，从两侧向中间逐根拆下，以减少环拆装时行经的距离，并随时做好活塞环的排列顺序及工作面标记（对于中小型柴油机可以从第一道环逐根往下拆）。 6、装配时，先装中间一根环再从两端逐根装入，其排列顺序、工作面及油环的方向不得装错（对于中小型柴油机从最末道油环逐根网上装）。四、注意事项 1、拆装活塞环时不能过分胀大，避免折断，同时应注意不要划伤活塞壁面。 2、装配活塞环时各道环的位置及工作面不得装错。 3、装配油环时其刃口斜边不得装错。五、评估标准 1、活塞环卡死在环槽内的处理，能正确对卡死在环槽内的活塞环进行有效的处理。 2、拆卸：拆卸工具选用正确，使用方法得当，拆出或装入过程中，对活塞壁面无划伤或断环现象；拆下的环能按顺序及工作面做好标记；装入时按装入顺序、工作面、油环刃口方向均无差错，相邻搭口错开角度合适。 3、完成时间10min. 任务二活塞环（气环2根，油环1根）搭口间隙。天地间隙测量一、目的：掌握活塞环间隙测量的方法

活塞环的基本材料

活塞环的基本材料当今活塞环应用各种品质的铸铁材料和钢。首先考察铸铁材料，按照用材料强度、延伸率、疲劳强度和耐磨性等指标表征的承载能力，可选用的铸造品质的全部范围见表1。对于第一道压缩环应特别优先选用一种具有高抗弯强度和弹性模数的球墨铸铁，其基体为马氏体，以获得高的硬度，可使侧面具有较好的耐磨性。第二道活塞环能应用无镀层环，开发了一种在调质热处理状态下呈现细化片状组织铸造品质的材料，通过生成铬、钒、锰和钨元素的特殊碳化物，以及马氏体基体组织，以获得良好的耐磨性。而GOE44可锻铸铁是一种在细化珠光体基体组织中有针对性地生成残余碳化物成分的材料，能将高抗切向力强度与良好的耐磨性结合起来。由于对材料强度和疲劳强度以及良好耐磨性的要求越来越高，现在趋向于进一步优化球状石墨的生成，以便在静态（装配状态）和动态负荷下获得特别高的抗弯强度，同时用贝氏体基体组织来获得活塞环侧面和工作表面较低的磨损率。由于汽油机和柴油机活塞结构高度降低，压缩环的轴向高度相应减小，特别是面对20MPa气缸爆发压力，对机械结构的要求越来越高，这一切都要求提高活塞环侧面的强度和耐磨性。钢材料特别适合于这些要求。与铸铁材料相比，钢具有良好的机械动态承载能力，因此在弯曲负荷增大的情况下具有高的疲劳强度。当然，通过表面镀层和表面处理的效果可部分地缩小铸铁和钢之间动态强度的差异。试验表明，通过附加的化学处理（CPS法）可使氮化钢活塞环的动态强度提高大约30％。首先应用含铬量为13％或18％的高铬马氏体钢，这种材料通过生成精细分布的铬碳化物和附加生成的渗氮层使表面层硬度明显提高，从而获得良好的耐磨性。如果要使用调质处理的Cr-Si低合金钢的话，则环工作表面镀层是必需的。在最近15年内，全世界汽油机第1道压缩环都由铸铁环改用钢环，其中特别是欧洲和日本偏爱于氮化钢环。在汽油机高转速的使用条件下，现在轴向高度低的第1道钢环已成为标准零件，在此期间开发的发动机的第1道环超过90%采用氮化钢环，而第2道环大多数采用成本较低的铸铁环，并根据各自的功能要求选择相应的结构型式和工作表面涂层。在欧洲轿车柴油机，即升功率大于50k W/的高负荷发动机上，第1道压缩环必须使用牌号为52/56的球墨铸铁，第2道环采用牌号为32的调质耐磨灰铸铁。通过采用强化的球墨铸铁（GOE56)或含铬18％铬钢来改善活塞环侧面特别是上侧面的耐磨性。当然，特别是在环轴向高度低的情况下，钢环包含着环槽磨损增大的风险，但是在每种情况下槽和环侧面总磨损量的差异并不大。在柴油机上，由于活塞环的轴向高度较高，其材料向钢变化的倾向并不明显。这一方面是因为铸铁环和环槽镶圈材料之，间的材料配对非常好，另一方面是因为铸铁材料具有非常良好的加工性。原则上，商用车柴油机第1道压缩环使用球墨铸铁已有非常丰富的经验，这从球墨铸铁环在欧洲柴油机上占有很高的分额就反映出来了。但是，自从上世纪60年代以来，具有非常低轴向磨损的含铬18％铬钢镀层压缩环在商用车柴油

活塞环的机械加工工艺规程设计

机械制造工艺学课程设计班级 B120231 姓名王志强学号 B12023118 2014 年 03 月 14 日

课程设计任务书机械工程系机械设计制造及其自动化专业学生姓名王志强班级 B120231 学号 B12023118 课程名称：机械制造工艺学设计题目：活塞环的机械加工工艺规程设计设计内容： 1．产品零件图1张 2．毛坯图1张 3．机械加工工艺过程综合卡片1份 4．机械加工工艺工序卡片1份 5．课程设计说明书1份设计要求：大批生产设计（论文）开始日期 2014 年 03 月 03 日设计（论文）完成日期 2014 年 03 月 07 日指导老师邹聆昊

课程设计评语机械工程系机械设计制造及其自动化专业学生姓名王志强班级 B120231 学号 B12023118 课程名称：机械制造工艺学设计题目：活塞环的机械加工工艺规程设计课程设计篇幅：图纸共 2 张说明书共 16 页指导老师评语：年月日指导老师

目录 1.零件的分析 (1) 1.1．零件的作用 (1) 1.2．零件的工艺分析 (1) 1.2.1.零件图样分析 (2) 1.2.2.零件的技术要求 (3) 2.工艺规程设计 (4) 2.1.确定毛坯的制造形式 (4) 2.2.基面的选择 (5) 2.3．制定工艺路线 (6) 2.4.机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 (7) 2.5.确定切削用量及基本工时 (8) 总结 (11) 参考文献 (12) 附表A1-A4：机械加工工艺过程综合卡片附表B1-B9：机械加工工艺（工序）卡片

1. 零件的分析 1.1．零件的作用活塞环作用包括密封、调节机油（控油）、导热（传热）、导向（支承）四个作用。密封：指密封燃气，不让燃烧室的气体漏到曲轴箱，把气体的泄漏量控制在最低限度，提高热效率。漏气不仅会使发动机的动力下降，而且会使机油变质，这是气环的主要任务；调节机油（控油）：把气缸壁上多余的润滑油刮下，同时又使缸壁上布有薄薄的油膜，保证气缸和活塞及环的正常润滑。在现代高速发动机上，特别重视活塞环控制油膜的作用；导热：通过活塞环将活塞的热量传导给缸套，即起冷却作用。据可靠资料认为，活塞顶所受的的热量中有70～80%是通过活塞环传给缸壁而散掉的；支承：活塞环将活塞保持在气缸中，防止活塞与气缸壁直接接触，保证活塞平顺运动，降低摩擦阻力，而且防止活塞敲缸。 1.2．零件的工艺分析 1.该工艺安排是将毛坯造成筒形状，粗车切下后再进行单件加工。若单件铸造毛坯单件加工，其工艺安排，只是粗加工前的工序与筒形状毛坯不同，其他工序基本相同。 2.活塞环类零件在磨床上磨削加工时，多采用磁力吸盘装夹工件，因此在加工后，必须进行退磁处理。 3.为了保证活塞环的弹力，加工中对活塞环在自由状态下开口有一定的要求，因开口铣削后不能满足图样要求，所以增加一道热定型工序，热定型时需在专用工装上进行，其活塞环的开口处用一个键撑开，端面压紧，键的宽度要经过多次试验后得出合理宽度数据之后，再成批进行热定型。 4.对45°开口的加工采用专用工装进行装夹工件，但每批首件应划线对刀，以保证加工质量。 5.活塞环的翘曲度是将工件放在平台进行检查，采用0.06mm塞尺进行检查，当塞尺未能通过翘曲的缝隙时为合格。

汽车发动机曲轴材料的选择及工艺设计

专业课程设计任务书学生姓名：班级：设计题目：汽车发动机曲轴材料的选择及工艺设计设计内容： 1、根据零件工作原理，服役条件，提出机械性能要求和技术要求。 2、选材，并分析选材依据。 3、制订零件加工工艺路线，分析各热加工工序的作用。 4、制订热处理工艺卡，画出热处理工艺曲线，对各种热处理工艺进行分析，并分析所得到的组织，说明组织及性能的检测方法与使用的仪器设备。 5、分析热处理过程中可能产生的缺陷及补救措施。 6、分析零件在使用过程中可能出现的失效方式及修复措施。

目录 0 前言 (1) 1 汽车发动机曲轴的工作条件及性能要求 (2) 1.1 汽车发动机曲轴的工作条件 (3) 1.2 汽车发动机曲轴的性能要求及技术要求 (3) 2 汽车发动机曲轴的材料选择及分析 (4) 2.1 零件材料选择的基本原则 (4) 2.2 曲轴常用材料简介 (5) 2.3 汽车发动机曲轴材料的确定 (5) 3 曲轴的加工工艺路线及热处理工艺的制定 (6) 3.1 35CrMo曲轴热处理要求 (6) 3.2 汽车曲轴的热处理工艺的制定 (6) 3.2.1 调质处理 (7) 3.2.2 去应力退火 (8) 3.2.3 圆角高频淬火和低温回火 (9) 4 曲轴热处理过程中可能产生的缺陷及预防措施 (11) 4.1 校直过程引起材料原始裂纹 (11) 4.2 曲轴圆角淬火不当引起裂纹源 (12) 4.3 淬火畸变与淬火裂纹 (12) 4.4 淬火导致氧化、脱碳、过热、过烧 (13) 4.5 淬火硬度不足 (13) 5 曲轴在使用过程中可能产生的失效形式及分析 (13) 6 课程设计的收获与体会 (14) 7 参考文献 (15) 8 工艺卡 (16)

活塞环的材料

活塞环的材料活塞环材料品种繁多、性能各异。选择活塞环的材料要考虑其使用条件、性能要求和环别等因素。一般说内燃机活塞环材料应满足下列要求； 1在高温下具有足够高的机械强度； 2 耐磨且摩擦系数小； 3 不易产生粘着，容易磨合； 4 加工方便，价格便宜。这样，就要求活塞环材料应具有一定的强度、硬度、弹性、耐磨性（包括贮油性）、耐蚀性、热稳定性和工艺性等。目前，活塞环材料主要是铸铁，随着发动机的强化，出现了从灰铸铁过渡到可锻铸铁和球墨铸铁以及钢材的趋向。常用的材料和性能见表2-1。表2-1 活塞环常用材料及性能材料硬度弹性模量㎏/mm2许用应力（㎏）推荐使用范围工作应力安装应力灰铸铁合金铸铁亚共晶铸铁球墨铸铁碳钢马氏体不锈钢奥氏体不锈钢HRB 95~106 HRB 98~108 HRB 98~108 HRB 100~110 HR30N68~72 HRC 38~44 HR30N 59~67 95000 95000 11000 15500 20000 20000 20000 25 25 28 40 50 50 50 50 55 80 100 100 压缩环油环压缩环油环压缩环油环 IST IST OIL刮片环 IST 钢带衬环许用剪应力200㎏/mm2

活塞环的材料主要是灰铸铁、合金铸铁和球墨铸铁，其材料的成份和性能： 1 灰铸铁：其化学成份按活塞环尺寸大小、铸造方法而变化。含C:3.5-3.75% Si：2.2-2.75% Mn：0.6-0.8% P：0.3-0.8% S：小于0.10%。含少量铬、钼或钒等合金元素，其性能、抗弯强度30㎏/㎝2以上，硬度HRB94-107，弹性系数8000-11000㎏/mm2弹力衰减率（300℃×2小时）在10%以下。 2 合金铸铁：为了改进铸铁的基体组织，在铁水中另加铬、钛、钨、钒、铜、镍等元素即为合金铸铁。其硬度比灰铸铁高、耐热性好、弹力衰退小等优点。 3 球墨铸铁：是将超共晶组织铁水，经镁、铈或钙处理而制成，主要优点是抗弯强度高达80-120㎏/mm2，比普通铸铁高一倍以上。弹性系数高达15000-17000㎏/mm2，受冲击不易破环。活塞环材料之所以以铸铁为主，主要是因铸铁中含有石墨是优良的固体润滑剂，当活塞环处于临界摩擦或干摩擦的状态下，铸铁材料就显示出其优越的自身润滑性能。如摩擦或润滑问题，能充分解决的话，钢材也可以用来制造活塞环，近年来还发展半可锻铸铁材料。 2.1 活塞环的一般技术要求 1 化学成分与金相活塞环广泛使用各种牌号的铸铁。材质是活塞环机械性能与使用寿命的基础，因此在规定范围内合理调整材料成分比例、严格控制造

04第三章活塞环的设计

第三章活塞环的设计内燃机的性能与活塞环的设计息息相关。目前世界上活塞环设计已进入标准化系列化时代。 3.1 活塞环的设计原则根据活塞环的作用和工作条件，活塞环的设计应满足如下要求： 1 有适当的弹力，以利初始密封； 2 有较高的机械强度和热稳定性好； 3 易磨合且有足够的耐磨性和抗结胶能力； 4 加工工艺简单，成本低廉。活塞环设计采用弹性弯曲理论，综合考虑环装入活塞的张开应力和环在气缸中的工作应力。根据这些应力的最佳比例和环材料的强度和弹性模量，实际环的自由状态开口距离为2.5～3.5倍的环径向厚度，环直径/径向厚度之比在22～34之间。经长期设计经验之积累和广泛的发动机运转测试，得出了压缩环、油环和环槽设计参数的推荐范围，如表3-1～3-4所示的数据，给活塞环设计提供一个全面的指南。表3-1 气环侧隙环直径间隙顶环第二和第三道环 76~178mm ＞178~250mm ＞250~405 mm ＞405~600mm ＞600mm 0.064/0.114 mm 0.076/0.127 mm 0.102/0.152 mm 0.152/0.216 mm 0.152/0.229 mm 0.038/0.089 mm 0.064/0.114 mm 0.076/0.127 mm 0.127/0.191 mm 0.127/0.203 mm 表3-2 油环侧隙环直径间隙 76~178 mm ＞178~250 mm ＞250~405 mm ＞405~600 mm ＞600 mm 0.038/0.089 mm 0.064/0.114 mm 0.076/0.127 mm 0.127/0.191 mm 0.127/0.203 mm 表3-3 闭口间隙发动机型式单位缸径的闭口间隙水冷风冷及两冲程 0.003/0.004 0.004/0.005表3-4 侧面光洁度活塞环直径侧面光洁度CLA ≤178 mm ＞178~405 mm ＞405~920 mm 最大0.4μm 最大0.8μm 最大1.6μm

汽车发动机项目申报材料

汽车发动机项目申报材料规划设计/投资分析/产业运营

汽车发动机项目申报材料说明 2016年全球汽车产量为9,498万辆，按照每辆汽车都配置一台发动机、每台发动机配置一个曲轴扭转减振器计算，2016年全球汽车发动机用曲轴扭转减振器主机配套市场需求量为9,498万支。该汽车发动机项目计划总投资17065.62万元，其中：固定资产投资15129.25万元，占项目总投资的88.65%；流动资金1936.37万元，占项目总投资的11.35%。达产年营业收入18216.00万元，总成本费用13989.75万元，税金及附加301.56万元，利润总额4226.25万元，利税总额5110.74万元，税后净利润3169.69万元，达产年纳税总额1941.05万元；达产年投资利润率24.76%，投资利税率29.95%，投资回报率18.57%，全部投资回收期6.88年，提供就业职位301个。消防、卫生及安全设施的设置必须贯彻国家关于环境保护、劳动安全的法规和要求，符合相关行业的相关标准。项目承办单位所选择的产品方案和技术方案应是优化的方案，以最大程度减少建设投资，提高项目经济效益和抗风险能力。项目承办单位和项目审查管理部门，要科学论证项目的技术可靠性、项目的经济性，实事求是地做出科学合理的研究结论。 ......

报告主要内容：项目基本信息、背景及必要性研究分析、市场分析、产品规划分析、选址评价、项目工程方案分析、工艺技术、项目环境影响分析、企业卫生、风险评价分析、节能概况、实施进度计划、项目投资方案分析、经济收益分析、项目总结、建议等。发动机是汽车的动力源。汽车发动机大多是热能动力装置，简称热力机。热力机是借助工质的状态变化将燃料燃烧产生的热能转变为机械能。

活塞环的材料

第二章活塞环的材料活塞环材料品种繁多、性能各异。选择活塞环的材料要考虑其使用条件、性能要求和环别等因素。一般说内燃机活塞环材料应满足下列要求； 1在高温下具有足够高的机械强度； 2 耐磨且摩擦系数小； 3 不易产生粘着，容易磨合； 4 加工方便，价格便宜。这样，就要求活塞环材料应具有一定的强度、硬度、弹性、耐磨性（包括贮油性）、耐蚀性、热稳定性和工艺性等。目前，活塞环材料主要是铸铁，随着发动机的强化，出现了从灰铸铁过渡到可锻铸铁和球墨铸铁以及钢材的趋向。常用的材料和性能见表2-1。表2-1 活塞环常用材料及性能材料硬度弹性模量㎏/mm2 许用应力（㎏）推荐使用范围工作应力安装应力灰铸铁合金铸铁亚共晶铸铁球墨铸铁碳钢马氏体不锈钢奥氏体不锈钢HRB 95~106 HRB 98~108 HRB 98~108 HRB 100~110 HR30N68~72 HRC 38~44 HR30N 59~67 95000 95000 11000 15500 20000 20000 20000 25 25 28 40 50 50 50 50 55 80 100 100 压缩环油环压缩环油环压缩环油环 IST IST OIL刮片环 IST 钢带衬环活塞环的材料主要是灰铸铁、合金铸铁和球墨铸铁，其材料的成份和性能： 1 灰铸铁：其化学成份按活塞环尺寸大小、铸造方法而变化。含C:3.5-3.75% Si： 2.2-2.75% Mn：0.6-0.8% P：0.3-0.8% S：小于0.10%。含少量铬、钼或钒等合金元素，其性能、抗弯强度30㎏/㎝2以上，硬度HRB94-107，弹性系数8000-11000㎏/mm2弹力衰减率（300℃×2小时）在10%以下。 2 合金铸铁：为了改进铸铁的基体组织，在铁水中另加铬、钛、钨、钒、铜、镍等元素即为合金铸铁。其硬度比灰铸铁高、耐热性好、弹力衰退小等优点。 3 球墨铸铁：是将超共晶组织铁水，经镁、铈或钙处理而制成，主要优点是抗弯强度高达80-120㎏/mm2，比普通铸铁高一倍以上。弹性系数高达15000-17000㎏/mm2，受冲击不易破环。活塞环材料之所以以铸铁为主，主要是因铸铁中含有石墨是优良的固体润滑剂，当活塞环处于临界摩擦或干摩擦的状态下，铸铁材料就显示出其优越的自身润滑性能。如摩擦或润滑问题，能充分解决的话，钢材也可以用来制造活塞环，近年来还发展半可锻铸铁材料。 2.1 活塞环的一般技术要求 1 化学成分与金相活塞环广泛使用各种牌号的铸铁。材质是活塞环机械性能与使用寿命的基础，因此在规定范围内合理调整材料成分比例、严格控制造型与浇铸工艺来确保活塞环具有符合设计要求的最佳金相组织。 2 热处理采用适当的热处理方法，以调整活塞环的金相组织及消除加工应力。 3 刚度活塞环是一个刚度差的弹性零件，加工时必须合理安排工艺流程、注意装夹方法，以保许用剪应力200㎏/mm2

活塞环工作原理

活塞环工作原理乍一看活塞环是一个形态非常简单，具有圆开口的环，但它在摩托车发动机（内燃机）中却是不可缺少的运动部件，起着极为重要的作用，活塞环按作用分为气环和油环，它有四大功能。一、保持气密性
活塞环是所有发动机零件中唯一作三个方向运动的零件。（即轴向运动、径向运动和圆周方向的旋转运动），同时也是使用条件中最为苛刻的零件。发动机燃烧室在爆炸的瞬间，燃气温度可达到2000℃－2500℃，其爆发压力平均达到50kg/cm平方，活塞头部的温度一般不低于200℃。活塞是作往复运动的，其速度和负荷都很大。因此活塞环是工作在高温、高压条件下的。尤其是第一道气环，承受的温度最高，润滑条件也最差，为了保证它具有和其它几道环相同或更高的耐用性，常常将第一道气环，的工作表面进行多孔镀铬处理。多孔镀铬层硬度高，并能贮存少量的润滑，以改善润滑条件，使环的寿命提高2－3倍。近年来，摩托车发动机大多采用长度短于缸径的活塞，这种活塞的头部在上行程转到下行程时会产生摆动现象，使活塞环外圆的上下边缘紧紧地与缸壁接触，导致活塞环的棱缘加载而形成刮伤。为避免这种异常现象，一般将第一道气环外圆制成圆弧状，以其上、下端面的边缘角不触及缸壁，并且易于发动机的初期磨合，这种气环称为桶面环，为目前高功率高转速的内燃机所采用。尽管当今制造技术非常精细，零部件差亦控制在最小范围，但因其材料、热处理及装配后的机械变形，汽缸内的气密总有极个别泄漏点存在，这就需要发动机在使用初期进行良好的磨合及启动后适

当的预热来逐渐消除摩擦副的凹凸不平点。倘若由于多种原因引起汽缸的密封不良时，会引起压缩压力下降和燃烧气体的窜漏，高压高温气体将穿过缸壁与活塞环之间的微小空隙，由此而引起的故障是破坏了活塞环与缸壁之间的所必需的油膜，以致形成了金属之间直接接触的干磨擦状态，从而导致了因干磨擦而烧伤的拉伤活塞、活塞环和汽缸，使发动机产生异常磨损。泄漏的高温气体窜入曲轴箱使机油变质和产生硬质油泥，使活塞环发生粘着等故障。由此看来，确保活塞环在汽缸内的气密性关重要，来不得任何的泄漏。
二、控制机油
活塞环是在高负荷下和高温气氛中沿缸壁来回滑动的。为了更好地发挥其功能，既要有少量的机油润滑汽缸和活塞，又必然适当地刮掉附着在缸壁上多余的机油，防止其上窜以保持机油消耗量适中。
大家知道，四冲程发动机在进气行程中，燃烧室内的压力低于曲轴箱内的压力，由于这种压差起着一种泵油作用，所以机油通过活塞环、活塞和汽缸之间微小间隙而被吸入燃烧室，导致因窜机油而使机油消耗量大增。尤其在发动机怠速情况下，节气门基本处于关闭状态，汽缸内负压较大时，这种现象更趋严重。为了控制机油上窜，一般都将活塞上第二道气环外圆制成锥面。锥面环既能在活塞上行时的滑动面上布下油膜，又能在活塞环下行时有效的刮去缸壁下端多余机油，真可谓一举两得。为了更加有效地将飞溅至汽缸壁下部的机油刮净，又在活塞第二道气环的下部增加一道钢片组合式刮油环。这种环的特点仅在于其接触压力高，而且由于上下刮片能够分别动作，即使对于正圆爌较差的汽缸来说，也具有良好的适应性。更重要的是每个

汽车发动机概述

欢迎共阅汽车发动机概述发动机——是将某一种形式的能量转换为机械能的机器。其功用是将液体或气体的化学能通过燃烧后转化为热能，再把热能通过膨胀转化为机械能并对外输出动力。汽车的动力来自发动机。发动机是汽车的心脏，为汽车的行走提供动力，汽车的动力性、经济性、环保性。简单讲发动机就是一个能量转换机构，即将汽油(柴油)的热能，通过在密封汽缸内燃烧气体膨胀时，推动活塞作功，转变为机械能，这是发动机最基本原理。汽车发动机大多是热能动力装置，简称热力机。热力机是借助工质的状态变化将燃料燃烧产生的热能转变为机械能。按活塞运动方式分类：活塞式内燃机可分为往复活塞式和旋转活塞式两种。前者活塞在汽缸内作往复直线运动，后者活塞在汽缸内作旋转运动。 1876 一. (1) 。真空度，由。 (2) pc 可达800 (3) 高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动，并通过曲柄连杆机构对外输出机械能。随着活塞下移，汽缸容积增加，气体压力和温度逐渐下降，到达b 点时，其压力降至300～500kPa ，温度降至1200～1500K 。在做功冲程，进气门、排气门均关闭，曲轴转动180°。在示功图上，做功行程为曲线c-Z-b 。 (4)排气冲程(exhauststroke) 排气冲程时，排气门开启，进气门仍然关闭，活塞从下止点向上止点运动，曲轴转动180°。排气门开启时，燃烧后的废气一方面在汽缸内外压差作用下向缸外排出，另一方面通过活塞的排挤作用向缸外排气。由于排气系统的阻力作用，排气终点r 点的压力稍高于大气压力，即pr=(1.05～ 1.20)p0。排气终点温度Tr=900～1100K 。活塞运动到上止点时，燃烧室中仍留有一定容积的废气无法排出，这部分废气叫残余废气。二.四冲程柴油机工作原理

活塞环的材料

第二章活塞环得材料活塞环材料品种繁多、性能各异。选择活塞环得材料要考虑其使用条件、性能要求与环别等因素。一般说内燃机活塞环材料应满足下列要求; 1在高温下具有足够高得机械强度; 2 耐磨且摩擦系数小; 3 不易产生粘着,容易磨合; 4 加工方便,价格便宜。这样,就要求活塞环材料应具有一定得强度、硬度、弹性、耐磨性(包括贮油性)、耐蚀性、热稳定性与工艺性等。目前,活塞环材料主要就是铸铁,随着发动机得强化,出现了从灰铸铁过渡到可锻铸铁与球墨铸铁以及钢材得趋向。常用得材料与性能见表2-1。表2-1 活塞环常用材料及性能材料硬度弹性模量㎏/mm2 许用应力(㎏) 推荐使用范围工作应力安装应力灰铸铁合金铸铁亚共晶铸铁球墨铸铁碳钢马氏体不锈钢奥氏体不锈钢HRB 95~106 HRB 98~108 HRB 98~108 HRB 100~110 HR30N68~72 HRC 38~44 HR30N 59~67 95000 95000 11000 15500 20000 20000 20000 25 25 28 40 50 50 50 50 55 80 100 100 压缩环油环压缩环油环压缩环油环 IST IST OIL刮片环 IST 钢带衬环活塞环得材料主要就是灰铸铁、合金铸铁与球墨铸铁,其材料得成份与性能: 1 灰铸铁:其化学成份按活塞环尺寸大小、铸造方法而变化。含C:3、5-3、75% Si:2、2-2、75% Mn:0、6-0、8% P:0、3-0、8% S:小于0、10%。含少量铬、钼或钒等合金元素,其性能、抗弯强度30㎏/㎝2以上,硬度HRB94-107,弹性系数8000-11000㎏/mm2弹力衰减率(300℃×2小时)在10%以下。 2 合金铸铁:为了改进铸铁得基体组织,在铁水中另加铬、钛、钨、钒、铜、镍等元素即为合金铸铁。其硬度比灰铸铁高、耐热性好、弹力衰退小等优点。 3 球墨铸铁:就是将超共晶组织铁水,经镁、铈或钙处理而制成,主要优点就是抗弯强度高达80-120㎏/mm2,比普通铸铁高一倍以上。弹性系数高达15000-17000㎏/mm2,受冲击不易破环。活塞环材料之所以以铸铁为主,主要就是因铸铁中含有石墨就是优良得固体润滑剂,当活塞环处于临界摩擦或干摩擦得状态下,铸铁材料就显示出其优越得自身润滑性能。如摩擦或润滑问题,能充分解决得话,钢材也可以用来制造活塞环,近年来还发展半可锻铸铁材料。 2、1 活塞环得一般技术要求 1 化学成分与金相活塞环广泛使用各种牌号得铸铁。材质就是活塞环机械性能与使用寿命得基础,因此在规定范围内合理调整材料成分比例、严格控制造型与浇铸工艺来确保活塞环具有符合设计要求得最佳金相组织。 2 热处理采用适当得热处理方法,以调整活塞环得金相组织及消除加工应力。 3 刚度活塞环就是一个刚度差得弹性零件,加工时必须合理安排工艺流程、注意装夹方法,以保证加工时工件具有足够得刚度,达到尺寸、形状与粗糙度要求。许用剪应力200㎏/mm2

活塞环教学设计方案

教学设计方案

步骤导入新课教师活动教师手拿一活塞连杆组：上节课我们讲了活塞的结构和作用，大家有没有发现我手上拿的这个活塞它的顶部有三道环，这三道环在这里起什么作用了？学生活动思考原因。教学意图时间激发学生学习兴2分钟趣。提问部分学生思考的结果针对是学生的一些意见，进行引导：’ 大家想，燃料在汽缸里的燃烧应该是在怎样的一个空间里？（封闭）也即是说不能有缝隙，不然就有可能漏气。但是活塞可以在汽缸里做上下往复运动，说明活塞与汽缸壁之间应该有间隙，不然活塞就不可能在汽缸里自由的运动，就可能卡死在汽缸里。但是这样一来，就会造成部分混合气，从汽缸与缸壁间的缝隙窜入曲轴箱，造成密圭寸不严，对发动机的性能造成影响，大家想想是不是这样了？那么怎么解决这个问题了？总结出活塞环的作用教师展示活塞连杆组提问：大家察前两道环和第三道环的结构是否相同，作用是否也相同了？再次引出问题，活塞能在汽缸里做往复运动，说明缸壁上有机油，但机油过多进入燃烧室会对发动机性能造成影响，第三道环上有孔，引出油环的作用，并在黑板上写板书发言：试着说说自己的理解活塞环的作用学生再次看看活塞环的结构和位置，再次思考认真听讲，对比下自己刚才的分析对不对观察这三道环，思考问题认真听讲记录和在课本上勾画。让学生谈谈自己的认识，使学生在接下来的课中有更深的认识，同时了解学生思考情况。对学生进行引导，激发学生的探究精神和思维能力，一步步得出结论让学生总结自己的思维方式，分析问题的能力进一步细化，分别得出气环和由环的作用让学生记住这个重要的知识点 3分钟

活塞环岸的设计及校核

活塞环岸的设计及基本校核 1．基本参数汽油发动机缸径mm D 76=，行程mm S 5.82=，气缸高mm l 204=；活塞的压缩高度mm H 281=，火力岸高度mm h 5=；最高爆发压力bar p z 80=；发动的最高功率L KW P m 81=。 2．环岸的设计 2．1第一环位置根据活塞环的布置确定活塞压缩高度时，首先必须定出第一环的位置。希望火力高度h 尽可能小，但h 过小会使第一环温度过高，导致活塞环弹性松驰、粘结等故障。由所给的参数可知道mm h 5=. 2．2环岸高度为减小活塞高度，活塞环槽轴向高度b 应尽可能小，这样活塞环惯性力也小，会减轻对环槽侧面冲击，有助于提高环槽耐久性。由《内燃机设计》可知，一般气环高3~2=b 毫米，油环高6~4=b 毫米。但随着现代制环工艺的发殿，一般活塞环槽轴向高度b 可以取得更小一些。所以，取mm b 2.11=，mm b 2.12=，mm b 5.23=。环岸的高度c 应保证在气压力造成的负荷下不会破坏。而第一环岸所受的负荷、温度较第二环岸的都较高。因此，环岸高度一般第一环最大，其它较小。实际发动机的统计表明，1211)2~1(,)5.2~5.1(b c b c ==。所以取mm c mm c mm c 1,5.2,5321===。 2．3活塞的环数活塞环数对活塞头部的高度1H 有很大影响。目前高速汽油机一般用2~3道气环和1道油环。事实上只要活塞环工作正常，2道气环已的足够的密封作用。所以，我们采用2道气环和1道油环。 2．4环带断面与环槽尺寸对于活塞头部热流情况分析，说明应保证高热负荷活塞的环带有足够的壁厚' δ，使导热良好，不让热量过多地集中在最高一环，其平均值汽油机为'')0.2~5.1(t =δ。取

活塞环表面处理

活塞环表面处理 1.环表面处理的变迁镀硬铬环已使用半个多世纪，它与非表面处理比较，其耐磨性、耐熔着磨损性有了飞跃的改善。现在活塞环生产中有60%以上的经镀硬铬的表面处理。火焰喷涂活塞环始于1960年代，当内燃机高功率化，活塞环镀硬铬开始不适应，热负荷高的内燃机从1970年代开始用喷镀环。钼、合金、碳化物等喷涂应用于活塞环。 1980年代初开发了氮化，80年代中期开发了复合分散镀。80年代后期开发了PVD，TiN涂层用于活塞环，90年开始开发PVD CrN涂层，PVD陶瓷涂覆表面处理新技术、期待今后更大的发展。 2.电镀 2.1镀硬铬在活塞环的表面处理中，镀硬铬为历史最长久，镀层厚度5-300μm比装饰铬0.1-5.0μm厚得多，硬铬镀层特点为： ①Hv800-1000耐磨。 ②摩擦系数低。 ③熔点1890℃耐熔着磨损性好。 ④耐蚀性好，耐腐蚀磨损性强。图7.1为铸铁镀铬顶环与铸铁非表面处理的顶环和缸套匹配使用，顶环闭合间隙增大值和缸套磨损量比较，从图7.1看出镀硬铬环有优良的图7.1镀硬铬环的影响图7.2环的镀铬处理耐磨性和对缸套好的减磨性。图7.2为镀铬处理，环在镀槽中的放置和处理方法。图7.3 为镀铬环断面的金相组织。镀铬废水处理应控制有害6价铬的含量。

图7.3镀铬环断面的金相组织 2.2镍基复合分散镀表7.1分散镀的基质与分散微粒复合分散镀是用固体微粒（分散粒子）与基质金属形成的复合镀层。选用分散粒子使镀层具有耐磨，耐蚀，自润滑等优良性能。分散粒子有氮化物、碳化物、氧化物、氟化物、硅化物等见表7.1表7.2。镍基分散镀的细颗粒，Si3N4、Sic 、TiC 、TiC 、Cr3C2相比较可看出Si3N4有优良的抗熔着磨损性能，TiN、 TiC 、Si3N4有良好的耐磨性能，它们都比镀铬层优越。

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