活塞与连杆的结构
汽车发动机构造详解-活塞连杆组
一、活 塞（※）
活塞功用 活塞工作条件 活塞材料及要求 活塞结构（※） 活塞销孔偏置（※） 拖鞋式活塞
1. 活塞功用
承受气缸中的燃气压力 将燃气作用力通过活塞销和连杆传给
曲轴，推动曲轴旋转 参与组成燃烧室
2. 活塞工作条件
直接与高温燃气接触
燃气最高 温度2500K
以上
活塞顶部 温度高达
燃气压力作用使 环不再扭曲，与 矩形环相同
② 扭曲环工作示意
进气、压缩和 排气行程：
环扭曲，消除 泵油现象，减 轻磨损
作功行程：
燃气压力作用 使环不再扭曲， 与矩形环相同
3）锥面环
锥面环特点
环的外圆面为锥面，理论上为线接 触。
工作过程
活塞下行： 能刮油 活塞上行：锥面油楔作用浮起，减
600~700K
机械强度 显著下降
热膨胀量 增大
活塞工作条件
承受燃气冲击性高压力（作功行程）
瞬
汽油机
时
3~5MPa
最
大
压 力
柴油机 6~9MPa
导致活塞 侧压力大
加速活塞 表面磨损
引起活塞 变形
活塞工作条件
活塞在气缸中高速运动
平均速度 可达
10~14m/s
产生很大 惯性力
曲柄连杆机 构各零件和 轴承承受
改善磨合性 耐磨性
2. 气环结构原理
气缸
气环密封原理
F1 环自身弹力 F2 燃气背压力 F3 燃气正压力
第二 密封面
第一 密封面
F3
F1
F2
活塞
活塞环
（1）气环开口形状（※）
直开口
工艺性好 密封效 果差
阶梯开口
密封性好 工艺性 较差
活塞与连杆的结构ppt课件
三、活塞销 1、功用：连接活塞和连杆小头，将作用力传给 连杆 2、要求：有足够的强度，刚度，质量小，有良好 的耐磨性和耐冲击韧性 3、活塞销内孔形状
4、活塞销连接配合，采用全浮式和半浮式
四、连杆 1、功用：将作用力传给曲轴，将活塞的往复 运动转变为曲轴的旋转运动 2、要求：足够的刚度和强度，质量小，一般 使用中碳钢或中碳合金钢模锻，也 有 使用球墨铸铁 3、连杆组的分解结构图
活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连 杆等组成
一、活塞 1、作用：承受气体压力，组成燃烧室 2、特点：由于工作环境决定，要求质量 小，热膨胀系数小，导热好， 耐磨 3、材料：铝合金，铸铁 4、加工方法：锻造，铸造和液态模锻
5、活塞的构造 分：顶部、头部、裙部
1）、顶部
2）、头部 3）、裙部
二、活塞环 1、包括气环和油环两种热量 油环作用：刮除缸壁上的多余机油 并产生均匀油膜
2、材料：多用合金铸铁，钢片环 3、活塞环的切口 1）、燃气泄露的主要通道
2）、气环的切口形状
3）、气环的断面形状
4）、矩形环的泵油作用
5）、油环分普通油环和组合油环
小头结构
大头结构
4、连杆定位形式
平切口，斜切口
5、连杆瓦 多采用减磨合金
6、V型发动机连杆轴颈连接方式 并列式，主副式，叉型式
《汽车构造》第二章曲柄连杆机构
3）按排列形式分
直列式（＜6缸），V型＞8缸），水平对置式 优缺点： 优缺点： 直列式：结构简单、长度、 高度较大（垂直、倾斜、 水平）。 V型：刚度大、缩短发动 机的长度、高度、质量。 水平对置式：高度最小、 使轿车和大客车总布置更 方便。
(c)水平对置式 水平对置式
(a)直列式 直列式
(b)V型 型
2.活塞的变形与防治措施 2.活塞的变形与防治措施
活 塞 受 力 情 况
采用的措施： 采用的措施：
（1）冷态下,将活塞裙部加工成断面为长轴垂直于活塞销的 椭圆。
采用的措施： 采用的措施：
（2）上小下大的阶梯形、近似圆锥形、阶梯型或 桶形（任何情况下都能得到良好润滑，但加工困难）。
采用的措施： 采用的措施：
扭曲环
锥面环
梯形环
桶面环
气环的泵油作用
活塞 汽 汽 活塞
缸
缸
2.油环 2.油环 种类 普通油环
上刮片
组合油环
示 意 图
刮片
油环的刮油作用
2.2.3 活塞销
作用： 作用：连接活塞和连杆小头，并把活塞承受 的气体压力传递给连杆。 材料与工艺: 材料与工艺:优质低碳钢，表面淬火、精磨。
1.活塞销的形状 1.活塞销的形状
1.连杆的结构 1.连杆的结构
连杆主要由连杆 小头、连杆杆身、连 杆螺栓、连杆大头、 连杆轴瓦和连杆盖等 组成
2.1 机体组
机体是构成发动机的骨架，是 发动机各机构和各系统的安装基础， 其内、外安装着发动机的所有主要 零件和附件，承受各种载荷。因此， 机体必须要有足够的强度和刚度。 机体组由汽缸体、曲轴箱、 汽缸盖、汽缸垫和油底壳等固定机 件组成。
图2-1 机体组的组成部件 1—汽缸盖； 2—汽缸体； 3—汽缸垫； 4—汽缸体—曲轴箱； 5—油底壳
发动机的结构原理之2-2 活塞组结构与工作原理及组成材料
6、活塞在工作时的保护措施
（1）在活塞裙部表面涂保护层，可改善铝合金活塞的磨合性； 在活塞裙部表面涂保护层，可改善铝合金活塞的磨合性； 主要有铅、 石墨、磷保护层等。 主要有铅、锡、石墨、磷保护层等。 在安装活塞销时，使活塞销偏置某一方向装， （2）在安装活塞销时，使活塞销偏置某一方向装，以减少换向 时的敲击声，且使裙部减小磨损； 时的敲击声，且使裙部减小磨损； 有的发动机上，活塞销孔中心线是偏离活塞中心线平面的， 有的发动机上，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1 2mm。 向作功行程中受主侧压力的一方偏移了1～2mm。
（3）活塞裙部开槽 横向绝热槽 纵向膨胀槽 减少裙部受热 有的兼作油环回油孔 留有膨胀余地 活塞强度降低 绝热槽
膨胀槽
（4）为了减小铝合金 活塞裙部的热膨胀量， 活塞裙部的热膨胀量， 有些发动机活塞在活塞 裙部或销座内嵌入钢片。 裙部或销座内嵌入钢片。 恒范钢片式活塞的 结构特点就是这样的， 结构特点就是这样的， 由于恒范钢为含镍 33%～36%的低碳铁镍合 33%～36%的低碳铁镍合 金，其膨胀系数仅为铝 合金的1/10，而销座通 合金的1/10， 1/10 过恒范钢片与裙部相连， 过恒范钢片与裙部相连， 牵制了裙部的热膨胀变 形量。 形量。
混合气的形成和燃烧， 混合气的形成和燃烧， 多用在柴油机上。 槽与活塞销孔之间的部分。 位置：第一道活塞槽与活塞销孔之间的部分。
头部
工作条件最 恶劣， 恶劣，应离 顶部远些。 顶部远些。
作用： 安装活塞环、与活塞环一起密封气缸、 作用： 1、安装活塞环、与活塞环一起密封气缸、
泵油作用
现象： 当活塞带着环下行（进气行 程）时，环靠在环槽的上方，环 从缸壁上刮下的润滑油充入环槽 下方；当活塞又带着环上行（压 缩行程）时，环又靠在环槽的下 方，同时将油挤压到环槽上，如 此反复，就将润滑油泵到活塞顶。
发动机构造与维修-活塞连杆组
课题3
活塞连杆组的结构与维修
图3-31 连杆组
1－连杆衬套；2－连杆小头； 3－杆身；4－连杆螺栓；5－连杆大头；6－连杆轴瓦； 7－连杆盖；8－轴瓦上的凸键；9－凹槽
课题3
活塞连杆组的结构与维修
连杆盖与连杆大头的装配标记
图3-32 连杆配对标记
课题3
活塞连杆组的结构与维修
柴油机的负荷较大，连杆的受力也大，连杆大头的尺寸 往往超过气缸直径。为使连杆大头能通过气缸，便于拆装， 一般都采用斜切口。斜切口的连杆常用的定位方法有止口定 位、套筒定位、锯齿定位和定位销定位等。如图3-33所示。
a）平顶；b）凸顶；c）凹顶；d）成形顶
2）活塞头部 活塞头部是最下边一道活塞环槽以上的部分， 主要用来安装活塞环，以实现对气缸的密封，同时 将活塞顶所吸收的热量通过活塞环传给气缸壁。
课题3
活塞连杆组的结构与维修
3）活塞裙部 自油环槽以下的部分称为活塞裙部，其作用是 为活塞在气缸内作往复运动导向和承受侧压力。 在常温下，活塞裙部截面形状呈椭圆形，如图 3-13所示。活塞裙部直径上小下大。如图3-14所示。
课题3
活塞连杆组的结构与维修
现代发动机所用的连杆轴承是由钢背和减磨层组成的分 开式薄壁轴承（图3-34）。
图3-34 连杆轴承
1-缸背；2-油槽；3-定位凸键；4-减磨合金层
课题3
活塞连杆组的结构与维修
2、V型发动机的连杆布置形式 （1）并列连杆式 左右两列气缸的连杆一前一后装在同一连 杆轴颈上。优点是连杆可以通用，两列气缸的活塞连杆组运 动规律相同。缺点是两列气缸要在轴向错开一段距离，致使 发动机的长度增加。曲轴的长度增加，刚度降低。 （2）主副连杆式 一列气缸采用主连杆，其大头直接安装 在连杆轴颈的全长上，另一列气缸的连杆为副连杆，其大头 与对应的主连杆大头上的两个凸耳作铰链连接。优点：不会 增加发动机的长度，缺点是主副连杆不能互换。 （3）叉形连杆式 一个连杆的大头做成叉形，跨于另一个连 杆的厚度较小的片形大头两端。优点是：两列气缸中的活塞 连杆组的运动规律相同；左右对应的两气缸轴心线不需要在 曲轴轴向上错位。缺点是叉形连杆大头结构和制造较复杂， 大头的刚度也不高。
活塞连杆组的构造原理与维修
第二章 曲柄连杆机构构造与原理
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1
教学目的
1、掌握曲柄连杆机构的功用与组成 2、熟悉曲柄连杆机构的工作条件与受力情况
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2
第一节 活塞连杆组构造与工作原理
学习内容：
一． 活塞 二． 活塞环 三． 活塞销 四． 连杆
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3
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教学重点：
1、掌握活塞连杆组的构造 2、掌握活塞环的分类与作用 3、活塞的冷敲热拉现象与防止措施
预燃燃烧室（副燃燃烧室占总容积25 ~ 45%）
主燃烧室（一部分位于活塞顶与缸盖底之间）
副燃烧室（一部分位于缸盖中）
主、副燃烧室由一个或几个孔相连通。ห้องสมุดไป่ตู้
涡流燃烧室
预燃燃烧室
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13
（2）活塞头部
位置：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。
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（3）活塞裙部开槽
横向绝热槽 纵向膨胀槽
减少裙部受热 有的兼作油环回油孔 活塞强度降低 留有膨胀余地
绝热槽
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膨胀槽
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（4）嵌入恒范钢片 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 结构特点就是这样的，
由于恒范钢为含镍 33%～36%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，
热拉：高温时活塞膨胀量大，活塞与气缸壁之间的间隙过小，
会使气缸壁和活塞拉缸的现象。
危害：气缸壁和活塞被拉缸或卡死，加速机件损坏。
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活塞连杆组的认识实训报告
一、实训目的通过本次活塞连杆组认识实训，使学生了解活塞连杆组在发动机中的作用、结构特点及拆装方法，掌握活塞连杆组检测的基本技能，为后续发动机维修打下基础。
二、实训内容1. 活塞连杆组的组成及作用活塞连杆组是发动机的传动件，主要由活塞、活塞环、活塞销、连杆及连杆轴瓦等组成。
其主要作用是将燃烧气体的压力传给曲轴，使曲轴旋转并输出动力。
2. 活塞的结构特点活塞的结构简单，由顶部、头部、裙部三部分组成。
（1）顶部：燃烧室的组成部分，用来承受气体压力。
根据发动机类型，顶部形状有平顶、凹顶、凸顶等。
（2）头部：承受气体压力并传给连杆；与活塞环起密封气缸；并通过活塞环传热。
头部切有若干道用以安装活塞环的环槽。
（3）裙部：保证活塞在气缸内得到良好的导向。
裙部做成椭圆形，以适应活塞在气缸内的热膨胀。
3. 活塞环的结构特点活塞环是活塞头部的组成部分，主要有气环和油环两种。
（1）气环：安装在活塞环槽中，用于密封气缸，防止气体泄漏。
（2）油环：安装在活塞环槽中，用于收集气缸壁上的机油，防止机油进入燃烧室。
4. 连杆的结构特点连杆是连接活塞与曲轴的传动件，主要由连杆小头、连杆杆身、连杆大头及连杆轴瓦等组成。
（1）连杆小头：通过活塞销与活塞相连。
（2）连杆杆身：起到支撑和连接的作用。
（3）连杆大头：与曲轴的连杆轴颈相连。
5. 活塞连杆组的拆装方法（1）拆卸：首先，将发动机熄火并冷却，然后拆下发动机的机油盘、曲轴前端盖等部件，接着拆卸活塞连杆组。
（2）清洁：用清洗剂将活塞连杆组清洗干净，去除油污、杂质等。
（3）检测：检查活塞、活塞环、活塞销、连杆及连杆轴瓦等部件的磨损情况，确保其符合技术要求。
（4）安装：按照拆卸的相反顺序安装活塞连杆组，注意各部件的安装方向和位置。
三、实训过程1. 实训前准备：了解活塞连杆组的组成、作用、结构特点及拆装方法。
2. 实训操作：按照活塞连杆组的拆装方法进行实际操作，注意安全规范。
3. 检查与记录：在拆装过程中，注意观察各部件的磨损情况，做好记录。
往复式压缩机中活塞杆与活塞连接处结构分析
85科技资讯 S CI EN CE & T EC HNO LO GY I NF OR MA TI ON 工 业 技 术往复式压缩机是一种应用范围广、需求量大的通用型机械设备,它的主要工作原理是:通过曲柄连杆机构,将传动机构的旋转运动转换为活塞的往复直线运动来压缩气体。
本文主要是围绕着往复式压缩机中活塞杆与活塞的连接结构而进行的分析和讨论。
依据以往经验,若活塞杆与活塞的连往复式压缩机中活塞杆与活塞连接处结构分析邓刚 张秋颖(沈阳远大压缩机股份有限公司 辽宁沈阳 110027)摘 要:本文通过实际案例,说明活塞杆与活塞的连接处由于预紧力过大,会导致活塞杆与活塞连接的部分提前发生疲劳失效,针对该情况,本文提供了三种活塞杆与活塞连接的结构形式,并说明其安装方法。
关键词:活塞杆 活塞 预紧力 疲劳失效中图分类号:TH 457文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)04(c)-0085-02Analysis of the Connection Structure of Reciprocating Compressor’sPiston rod and PistonDeng Gang Zhang Qiuying(SHENYANG YUANDA COMPRESSOR CO,.LTD,Shenyang Liaoning,110027,China)Abstract:In this paper,through the actual case shows that because of the excessive pre-tightening force at the connection of piston rod and piston,it will cause this part fatigue failure earlier.In view of this situation, this paper provides three kinds of structures of the connection between piston rod and the piston,and explains its installation method.Key Words:Piston rod;Piston;Pre-tightening Force;Fatigue Failure接结构设计得当,则可以有效地提高活塞部件的使用寿命,确保长周期使用;反之,会给压缩机的正常运行埋下潜在安全隐患,甚至给用户直接带来严重的经济损失。
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小头结构
Hale Waihona Puke 大头结构 4、连杆定位形式 平切口，斜切口
5、连杆瓦
多采用减磨合金
6、V型发动机连杆轴颈连接方式 并列式，主副式，叉型式
5、活塞的构造 分：顶部、头部、裙部
1）、顶部
2）、头部 3）、裙部
二、活塞环 1、包括气环和油环两种 气环作用：保证活塞和气缸壁间的 密封及 传导热量 油环作用：刮除缸壁上的多余机油 并产生均匀油膜
2、材料：多用合金铸铁，钢片环 3、活塞环的切口 1）、燃气泄露的主要通道
2）、气环的切口形状
第四节 活塞连杆组的构造
重点： 1、掌握活塞连杆组的构造 2、活塞环、活塞销的分类和安装 3、连杆瓦的结构
活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销、连 杆等组成
一、活塞 1、作用：承受气体压力，组成燃烧室 2、特点：由于工作环境决定，要求质量 小，热膨胀系数小，导热好， 耐磨 3、材料：铝合金，铸铁 4、加工方法：锻造，铸造和液态模锻
3）、气环的断面形状
4）、矩形环的泵油作用
5）、油环分普通油环和组合油环
三、活塞销 1、功用：连接活塞和连杆小头，将作用力传给 连杆 2、要求：有足够的强度，刚度，质量小，有良好 的耐磨性和耐冲击韧性 3、活塞销内孔形状
4、活塞销连接配合，采用全浮式和半浮式
四、连杆 1、功用：将作用力传给曲轴，将活塞的往复 运动转变为曲轴的旋转运动 2、要求：足够的刚度和强度，质量小，一般 使用中碳钢或中碳合金钢模锻，也 有 使用球墨铸铁 3、连杆组的分解结构图