活塞销结构设计和加工工艺
活塞的结构组成
活塞的结构组成嘿，朋友们！今天咱来聊聊活塞的结构组成，这可真是个有意思的玩意儿啊！你看那活塞，就像个勤劳的小蜜蜂，在发动机里不知疲倦地工作着。
它主要由活塞头、活塞环和活塞销这几个部分组成。
先说这活塞头吧，那可是活塞的“大脑袋”呀！它要承受高温高压的气体冲击，就像一个勇敢的战士，在战场上冲锋陷阵。
它的形状和尺寸可是经过精心设计的，得保证能和气缸完美配合，不然咋能高效工作呢？这就好比你去参加舞会，得找双合脚的鞋子，才能尽情跳舞不是？再看看活塞环，这玩意儿就像一道道防线。
它有气环和油环，气环是为了防止气体泄漏，油环呢，则是负责把机油均匀地分布在气缸壁上，起到润滑的作用。
这活塞环就像是家里的门锁和窗户密封条，得把该挡的挡在外面，该留的留在里面。
你说要是没有它们，那活塞还不得乱了套呀！还有那活塞销，这可是连接活塞和连杆的关键部件。
它就像一条纽带，把两个重要的部分紧紧地连在一起。
没有它，活塞和连杆就没法齐心协力地工作了，那不就成了一盘散沙啦？这几个部分相互配合，共同组成了活塞这个神奇的小玩意儿。
它们就像是一个团队里的不同角色，各自发挥着自己的作用，为了让发动机这个“大家伙”能顺畅运转。
想象一下，如果活塞头不够结实，被高压气体给冲坏了，那会怎么样？或者活塞环失效了，机油乱流，那发动机还不得出大问题呀！所以说呀，活塞的结构组成可真是太重要啦！咱平时开车的时候，可得好好爱护发动机，让活塞能好好工作。
定期保养，给它换上合适的机油，就像给人补充营养一样。
这样，活塞才能长久地为我们服务，带着我们在马路上飞驰。
总之，活塞的结构组成虽然看起来不复杂，但每个部分都有着至关重要的作用。
它们就像是一个默契的团队，共同为了发动机的高效运转而努力。
咱可得好好了解了解它们，这样才能更好地和我们的爱车相处呀！。
连杆零件的机械加工工艺及夹具设计
毕业设计论文论文题目：潍坊LW-7连杆零件加工工艺规程及专用夹具设计系部专业班级学生姓名学号指导教师20**年5月08日毕业设计选题、审题表毕业设计（论文）任务书目录摘要 (I)绪言 (1)第1章连杆的结构特点及技术条件分析 (2)1.1连杆的结构特点 (2)1.2 连杆的技术要求 (2)第2章连杆的材料和毛坯 (3)2.1连杆的材料选择 (4)2.2毛坯加工方法选择 (4)第3章机械加工工艺过程分析 (5)3.1 工艺过程的安排 (6)3.2 定为基准的选择 (6)3.3 毛坯余量的选择 (7)3.4 初拟加工工艺路线 (7)第4章加工设备及刀、夹、量具的选择 (9)第5章工序设计计算5.1 小头孔工序尺寸的计算 (12)5.1.1 工序余量的计算 (12)5.1.3 时间定额的计算 (13)5.2 大小头两端面的加工 (15)5.2.1 工序余量的计算 (15)5.2.2机床功率的校核 (15)5.3 钻铰连杆盖上螺栓孔并倒角 (16)5.3.1 工序余量的计算 (16)5.3.2床功率的校核 (16)5.3.3时间定额的计算 (17)5.4 大头孔定位误差分析及工余尺寸计算 (19)5.4.1 定位误差分析计算 (19)5.4.2 工序余量的计算 (20)5.4.3 校核粗镗孔时机床功率 (21)5.5铣对口台阶面 (21)5.6 铣15mm槽，铣5×8mm槽 (22)第6章夹具设计 (23)6.1 粗铣大小两端面的设计 (23)6.2 钻扩铰小头夹具的设计 (24)结论 (28)参考文献 (29)致谢 (29)摘要连杆是柴油机的主要传动件之一，本文主要论述了连杆的加工工艺及其夹具设计。
连杆的尺寸精度、形状精度以及位置精度的要求都很高，而连杆的刚性比较差，容易产生变形，因此在安排工艺过程时，就需要把各主要表面的粗精加工工序分开。
逐步减少加工余量、切削力及内应力的作用，并修正加工后的变形，就能最后达到零件的技术要求。
压缩机活塞式空压机结构课件
的气体压力差。要求材料耐冲击并有足够强度。阀座和升程
限制器的材料可根据气体性质的不同和承受压力差的不同而
选择相应的材料 强度高
阀片材料 韧性好
气阀弹簧材料
耐磨、耐腐蚀性强
碳素弹簧 合金弹簧钢
不锈钢等
气阀组件
气阀的制造工艺要求
低压阀阀座：用灰铸铁或合金铸铁制造，密封表面应有特别细密的金相组 织 ▪ 高压阀阀座：用优质碳素钢或合金钢制造，例如： 30CrMnSi，密封表面 要进行调质或表面硬化处理，硬度达 30~35HRC ▪ 阀座密封表面应进行研磨，表面粗慥度Ra值不得高于0.4μm
气阀组件
▪ 联接螺栓和螺母
▪ 作用：连接气阀的个零件，拧紧螺母后应采取
防松措施
▪ 进气阀的螺母在阀座的一侧
识别和安装进、排 气阀的标志之一
▪ 排气阀的螺母在阀盖的一侧
气阀组件
▪ 环状阀的特点：
▪ 结构简单，制造容易，安装方便，工作可靠 ▪ 改变阀片环数，就能改变排气量，而不受压力和转速的限制
▪ 由于阀片是分开的，各弹簧的弹力不一致，阀片启闭时就不易同步、及
连杆
连杆
连杆
曲轴结构图
曲轴
曲轴式往复式活塞式压缩机的重要运动部件， 外界输入的转矩要通过曲轴传给连杆、十字头，从而推动活
塞作往复运动。 它又承受从连杆传来的周期变化的气体力与惯性力等
曲轴结构图
• 曲轴的基本结构如图所示，每个曲轴由主轴颈(安装主轴承部位)、 曲柄销(与连杆大头相连部位)、曲柄及平衡铁所组成。根据气缸数 及气缸排列形式的不同，要求单拐曲轴或多拐曲轴。曲轴结构图如下：
• 曲轴上只有两点轴承时，可用滚动轴承，如图所示是国产L型空压机的 一个曲轴，常用双列球面向心轴承。多曲拐轴采用多点支撑时，必须 用滑动轴承。一般在相邻两主轴承间，只配置1~2个曲拐以免曲轴产 生过大绕度而导致轴承的不均匀磨损。曲柄上装有平衡铁，用以平衡 惯性力和惯性力矩。
活塞原理分析和讲解
2、活塞的冷却
按有无专门冷却介质冷却可分为： 淡水、 滑油 冷却式活塞和非冷却式活塞。
冷却活塞 －－轴向散热型 使用冷却介质对活塞内腔进行强制冷却
结构特点：1.顶部薄壁 2.顶部内腔过渡圆角较小 3.隔热环（有时） 4.活塞或十字头上安装有冷却液输送机构 运用－－大中型柴油机
活塞的冷却方式大 致有三种：
二、活塞的要求和材料
常用材料
合金铸铁 铝合金 球墨铸铁 耐热合金钢。
具有更高的机械强度。在强载柴油 机中，常用这种材料制成薄壁式的 活塞结构，以增加其承受热负荷的 综合能力。
耐热合金钢一般用作组合式活塞的 头部材料。
•三、柴油机活塞的组成
和ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ构特点
筒 形 活 塞
活塞本体 活塞环 活塞销
合金铸铁 铝合金 球墨铸铁 耐热合金钢。
密度小，铝合金活塞比铸铁的要轻 30%～50%，因而能相应地减小活塞 组的往复惯性力，因此高速柴油机 的活塞广泛采用铝合金材料。 缺点： 铝合金材料的热强度较差，热膨胀 系数较大。 与气缸套的冷态配合间隙要比铸 铁的大一倍左右，在冷车启动和低 负荷运转时，将加剧活塞对气缸套 的撞击。
活塞组的工作条件
受力－－ 气缸内气体作用力P、高速往复运 动质量所产生的往复惯性力 Pj、以及连杆倾 斜时所产生的侧推力PH的周期性作用。 受热－－ 高温燃烧气体的周期加热。长时间 在高温状态下工作，不仅使活塞材料的强度 降低，同时，活塞组靠近燃烧室的部分也将 产生热变形和很大的热应力。 受摩擦－－ 在侧推力作用和润滑不良的条件 下进行高速往复运动，使活塞组产生较大的 摩擦损失和磨损。同时，周期性改变方向的 侧推力也必将使活塞不断撞击气缸套，引起 活塞变形和气缸套振动。
高强化柴油机活塞异型销孔结构设计与试验研究
垂
悄 如 姨 睡
１３ 活塞 销孔 厚度 Ｊ方 向网格 数对 收敛 性 的影 响 ． ｚ
假设 Ｌ 方 向网格 数 为 ６ ０个 ， 向 网格 数 为 Ｌ方
５ ０个 ， 方 向 网格 数变 化 范 围为 １ ～６个 ， 活塞 销 则 孔棱 缘耦 合 应力 随着 销孔 厚度 方 向 网格 数 的变 化见 图６ 。活 塞 销 孔 厚 度 的 网格 数 小 于 ３个 时 ， 孔 销
计 算 的准确 度 。
３２
岂
假 设 Ｌ 方 向 网格数 为 ５ ｏ个 ， ｈ方 向网 格数 为 ２个 ， 向 网格数 变化 范 围为 １ ～ ８ Ｌ方 Ｏ Ｏ个 ， 活塞 则 销孔棱缘耦合应力随着销孔 轴向网格数 的变化见 图 ４ 。
活塞 销 孔 轴 向 Ｌ 的 网格 数 小 于 ３ 。 Ｏ个 时 ， 孔 销 棱缘 应 力 随着 网格数 增加 的变 化梯 度较 大 ； １ 网 Ｌ 的 格 数大 于 ３ Ｏ个 时 ， 孔棱 缘 应力 随着 网格数 的增加 销 变 化较 小 ， 并且 在 网格 数 大 于 ５ ０个 时 ， 应力 数 值 近
２１ 年 １ ０１ ０月
刘 畅 ， ：高 强 化 柴 油 机 活 塞 异 型 销 孔 结 构 设 计 与 试 验 研 究 等
１ １ 活塞 销孔 轴 向 Ｌ 网格数 对收 敛性 的影 响 ． 。
棱缘 应力 随着 网格 数增 加 的变 化 梯 度较 大 ； 方 向 的网格数 大 于 ３ 时 ， 孑 棱 缘 应 力 随着 网格 数 的 个 销 Ｌ 增加 近似 稳定 不变 。因 此 ， 定 活塞 销 孔 厚 度 ＾方 设 向的 网格 数 大于 等 于 ３个 ， 以保 证 活 塞耦 合应 力 可
３ Ｏ
２８
似稳定 不 变 。因此 ， 设定 活 塞 销孑 轴 向 Ｌ Ｌ 的 网格数 大于等于 ５ 个 ， 以保证活塞耦合应力计算的准确度。 Ｏ 可
？？KW四冲程汽油机活塞设计说明书(模板)
2.7 压缩比ε与燃烧室容积 V c 、总容积 V a
ε=?，则燃烧室容积 V c = , 气缸总容积 V a =?。 ?
3 热力学计算
3.1 作出 P-V 图
3.1.1 压缩过程
压缩过程开始时，活塞由下止点向上运动。压缩始点压力P a =(0.8～0.9)P o , P o 为大 气压，取P o =0.1Mpa,则P a =0.08～0.09Mpa,取P a =?。压缩过程多变指数n1=?，取n1=?,用公
机械工业出版社2005附表1理论pv图数据曲轴转曲轴转角体积压力曲轴转角曲轴转角体积压力11武汉理工大学汽车发动机设计课程设计说明书12radmlmparadmlmpa18031415182230085360628364286858185322851757500853656370653658399355619565365130753593375175750594360628364286133654094245182230593附表2实际pv图数据曲轴转曲轴转角体积实际压力曲轴转角曲轴转角体积实际压radmlmparadmlmpa64286008121512479653650120087653650081125666428601210017468589008171512479653650121502617392000817201256664286012附表3运动学数据曲轴转活塞位移活塞速度活塞加速活塞位移活塞速度活塞加速mmmmsmmmms1846384200840356594731105140204274356718351538293182376911013510081554537951801673715020427435718351531518258097979174657972015e111846384附表4曲轴转角气缸压力总气体绝对压力往复惯性力合力mpapjmpapmpa0081001935303449008100193508342700810019344533637150120023508338872001200235303410附表5曲轴转径向力侧压力连杆力单缸扭矩mpampampampa03733408007534298264210072832870146336716123471503693370007433908170172000003410000034100000
发动机活塞设计课设说明书
学号：课程设计题目10kW四冲程汽油机活塞组设计学院专业班级姓名指导教师2013 年11 月18 日课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目:10kW四冲程汽油机活塞组设计初始条件：1、平均有效压力：0.8~1.2MPa2、活塞平均速度：<18m/s要求完成的主要任务:1、装配图设计。
2、零件图设计。
3、说明书1份。
时间安排：序号项目应完成时间备注2012.11.121 课题准备1、设计发动机的结构参数。
2、进行运动学计算。
3、形成文档。
武汉理工大学《汽车发动机设计》课程设计说明书2012.11.13 2 装配图设计与绘图1、热力学计算。
2、动力学计算。
3、形成文档。
2012.11.14 3 装配图设计与绘图1、结构参数设计并形成文档。
2、装配图设计绘图（草图）。
4 装配图设计与绘图（底图）2012.11.155 装配图设计与绘图（加粗与标注）2012.11.162012.11.19 6 零件图设计1、零件计算。
2、形成文档。
7 零件图设计绘图2012.11.208 零件图设计绘图2012.11.219 零件图设计绘图2012.11.2210 零件图设计绘图2012.11.2311 零件图设计绘图2012.11.2612 撰写设计说明书2012.11.2713 撰写设计说明书2012.11.2814 答辩2012.11.2915 答辩2012.11.30注意事项：1、课程设计期间必须严格遵守学校的作息时间。
2、指导教师每天点名。
3、学生每天的任务必须完成，指导教师作好相应的进度记录。
指导教师签名：2013年11月18日系主任（或责任教师）签名：年月日武汉理工大学《汽车发动机设计》课程设计说明书目录前言 (1)1汽油机结构形式的设计 (1)1.1汽缸数和气缸布置的选择 (1)1.2冷却方式 (1)2汽油机结构参数的选取 (2)2.1汽缸直径的确定 (2)2.2缸径行程比S/D (3)2.3转速n的确定 (3)2.4汽缸工作容积与升功率 (3)2.5曲柄半径与连杆长度之比λ的选取 (3)2.6缸心距的确定 (3)2.7压缩比与燃烧室容积Vc,总容积Va (3)3热力学计算 (4)3.1燃烧过程数学模型 (4)3.1.1绝热压缩起点 (4)3.1.2绝热压缩过程 (4)3.1.3定容增压过程 (5)3.1.4 绝热膨胀过程 (5)3.2 绘制P-V图 (5)3.2.1绘制理论P-V图 (5)3.2.2 绘制调整P-V图 (6)3.3热力学平均有效压力校核 (7)4运动学计算 (8)4.1活塞位移 (8)4.2活塞瞬时速度 (9)4.3活塞的加速度、最大加速度 (10)5力学计算 (11)5.1气体压力：由P～V图转化为P～α图 (11)5.2往复惯性力 (12)5.3旋转往复惯性力 (12)5.4合力的计算 (13)6活塞设计 (17)6.1活塞的材料 (17)6.2活塞主要尺寸设计 (17)6.2.1活塞高度H (17)6.2.2压缩高度H1 (17)6.2.3火力岸高度h (17)6.2.4环带高度 (17)6.2.5活塞顶部厚度δ (18)6.2.6活塞侧壁厚度及内部过渡圆角 (18)6.2.7活塞销座间距 (18)6.3活塞裙部及其侧表面形状的设计 (19)6.3.1裙部椭圆 (19)6.3.2配缸间隙 (19)6.4活塞头的质量计算 (19)7活塞销的设计 (20)7.1活塞销的材料 (21)7.2活塞销与销座的结构设计 (21)7.3活塞销与销座的配合 (21)7.4活塞销质量m3 (21)7.5活塞销刚度和强度的校核 (22)8活塞环设计 (23)8.1活塞环的密封机理 (23)8.2气环的设计 (24)8.2.1气环的断面形状 (24)8.2.2气环的尺寸参数 (24)8.2.3活塞环的材料 (25)8.3油环的设计 (25)8.4活塞环强度校核 (26)小结 (27)参考文献 (28)附录 (29)10KW四行程汽油机活塞组设计前言这学期我们专业学习了《汽车发动机设计》这门最重要的专业课之一。
汽车活塞的构造优秀教学设计
教师讲授课程内容一、活塞的作用与气缸盖、气缸壁等共同组成燃烧室；承受气体、压力，并将此力传给连杆，以推动曲轴旋转。
二、活塞的材料汽车发动机活塞广泛采用铝合金。
质量小（为铸铁活塞的50%～70%）；导热性好（约为铸铁的3倍）；热膨胀系数大。
三、活塞的结构特点可分为顶部、头（环槽）部、裙部。
1、活塞顶部是燃烧室的组成部分，用来承受气体压力。
汽油机活塞的顶部形状有：1）平顶：受热面积小，广泛采用。
2）凸顶：与半球形燃烧室配用。
3）凹顶：高压缩比发动机为了防止碰撞气门，也可用凹坑的深度来调整压缩比。
4）成型顶。
2、活塞头部头部部分切有若干道用以安装活塞环的环槽及隔热槽。
隔热槽的作用是防止第一道环因过热产生积炭和卡死在槽中。
（3）活塞裙部为活塞运动导向和承受侧压力。
教师：在黑板列出相应题目，布置任务，并指导学生观看零件实物。
学生：分组观察实物，阅读教材内容，小组内讨论，回答教师提供的问题。
教师：结合干、湿式缸套实物及多媒体课件演示讲解，引导学生自主观察、分析问题。
学生：分组仔细观察活塞实物，分析活塞的结构特点。
教师：结合活塞实物及课件图片演示，简单介绍活塞的顶部形状。
教师：结合活塞实物及课件图片演示，由学生分析头部及裙部的结构特点。
学生：仔细观察活塞实物，回裙部在受侧压力较小的一面开有绝热—膨胀槽（“T”形或“∏”形槽），其中横槽叫绝槽，竖槽叫膨胀槽。
4、活塞裙部的变形变形原因：热膨胀、侧压力和气体压力。
变形规律：如下图制造时变形后解决措施：（1）活塞纵断面制成上小下大的截锥形。
（2）活塞横断面制成椭圆形，长轴垂直于销座孔轴线方向，即侧压力方向。
（3）销座处凹陷0.5～1.0mm。
（4）裙部开绝热—膨胀槽（“T”形或“∏”形槽），其中横槽叫绝槽，竖槽叫膨胀槽。
（5）采用双金属活塞：即在活塞裙部或销座内嵌铸入钢片（恒范钢片），以减少裙部的膨胀量。
5、偏置活塞销座孔定义：活塞销座孔偏离中心线，朝向承受作答老师的问题。
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。
柴油机各系统 设计汇总
第三章各系统的设计及主要零部件的结构特点3．1活塞组活塞组包括活塞，活塞销和活塞环。
它们在气缸里做往复惯性运动，活塞主要作用是承受气缸的气体压力，并将此力通过活塞销传给连杆，以次推动曲轴旋转。
它还和气缸壁面一起活动构成密封装置，保证燃烧室的良好密封，这个功能是通过装在活塞头部环槽的一系列带开口的弹性活塞实现的。
在高温，高负荷，高速和少量的机油消耗的情况下，它一方面要保证漏气量少，另一方面又要使摩擦损失不大，同时还要保证足够的耐久性。
因此设计时要选用热强度好，耐磨，比重小，热膨胀系数小，导热性好，具有良好减磨性，工艺性的材料。
目前制造活塞常用的材料有共晶铝硅合金，过晶铝硅合金和铝铜合金。
设计选用共晶铝硅合金材料。
1、活塞设计的主要尺寸[4]（1）活塞高度H：根据《柴油机设计手册》，对于中小型柴油机而言，H/D范围在 1.0-1.1，而D=110mm，取H=113.5mm。
在选择活塞高度时要注意在合理布置的情况下尽量选择小的活塞高度，如果转速越高，要使H越小，尽量减轻活塞重量，从而控制由于转速高而应引的惯性力的增大。
（2）压缩高度H1：根据《柴油机设计手册》，H1/D范围在0.6-0.8，取H1=67mm。
HI=H5（换带高度）+H4（上裙高度）+h（顶岸高度）。
在保证气环良好良好工作情况下，宜缩短H1高度，以便降低整机的高度尺寸。
（3）顶岸高度h（第一活塞环至活塞顶部距离）：根据《柴油机设计手册》，对铝活塞h/D范围在0.07-0.20，取h=13.4mm。
在保证第一道环可靠工作下，也要使h尽量小，降低活塞重量和高度，但h越小，会使第一道环的热负荷越高，。
一般第一道环的温度不应该超过240度，否则润滑油可能粘结甚至结碳，易使活塞环在活塞中失去活动性，散失了密封和传热的功能（4）活塞环数目及排列：根据《柴油机设计手册》，中速机气环3-4道，油环1-2道，取气环2道，油环一道。
2道气环在上面，1道油环在气环下面。