車(chē)輛工程畢業(yè)設(shè)計(jì)-關(guān)于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞連桿組的問(wèn)題探討(編輯修改稿)
2025-01-08 15:47 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 承受側(cè)壓力。裙部的長(zhǎng)短取決于側(cè)壓力的大小和活塞直徑。所謂側(cè)壓力是指在壓縮行程和作功行程中，作用在活塞頂部的氣體壓力的 水平分力使活塞壓向氣缸壁。壓縮行程和作功行程氣體的側(cè)壓力方向正好相反，由于燃 燒壓力大大高于壓縮壓力，作功行程中的側(cè)壓力也大大高于壓縮行程中的側(cè)壓力?；钊共砍惺軅?cè)壓力的兩個(gè)側(cè)面稱(chēng)為推力面，它們處于與活塞銷(xiāo)軸線(xiàn)相垂直的方向上。 （三） 活塞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 為了使裙部?jī)蓚?cè)承受氣體壓力并與氣缸保持小而安全的間隙，要求活塞在工作時(shí)具重慶機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)論文 有正確的圓柱形。由于活塞裙部的厚度很不均勻，活塞銷(xiāo)座孔部分的金屬厚，受熱膨脹量大，沿活塞銷(xiāo)座軸線(xiàn)方向的變形量大于其他方向。裙部承受氣體側(cè)壓力的作用，導(dǎo)致沿活塞銷(xiāo)軸向變形量較 垂直活塞銷(xiāo)方向大。如果活塞冷態(tài)時(shí)裙部為圓形，那么工作時(shí)活塞就會(huì)變成一個(gè)橢圓，使活塞與氣缸之間圓周間隙不相等，造成活塞在氣缸內(nèi)卡卡住，發(fā)動(dòng)機(jī)就無(wú)法正常工作。因此，在加工時(shí)預(yù)先把活塞裙部做成橢圓形狀。橢圓的長(zhǎng)軸方向與銷(xiāo)座垂直，短軸方向沿銷(xiāo)座方向。這樣活塞工作時(shí)趨近正圓。 、錐形 活塞沿高度方向的溫度很不均勻，活塞的溫度是下部低，上部高、膨脹量也相應(yīng)是上部大、下部小。為了使工作時(shí)活塞上下直徑趨于相等，即為圓柱形，就必須預(yù)先把活塞制成上小下大的階梯形、錐形。 為了減小活塞裙部的受 熱量，通常在裙部開(kāi)橫向的隔熱槽，為了補(bǔ)償裙部受熱后的變形量，裙部開(kāi)有縱向的膨脹槽。槽的形狀有“ T”形或“∏”形槽。橫槽一般開(kāi)在最下一道環(huán)槽的下面，裙部上邊緣銷(xiāo)座的兩側(cè)，以減小頭部熱量向裙部傳遞，故稱(chēng)為隔熱槽。豎槽會(huì)使裙部具有一定的彈性，從而使活塞裝配時(shí)與氣缸間具有盡可能小的間隙，而在熱態(tài)時(shí)又具有補(bǔ)償作用，不致造成活塞在氣缸中卡死，故將豎槽稱(chēng)為膨脹槽。裙部開(kāi)豎槽后，會(huì)使其開(kāi)槽的一側(cè)剛度變小，在裝配時(shí)應(yīng)使其位于作功行程中承受側(cè)壓力較小的一側(cè)。柴油機(jī)活塞受力大，裙部一般不開(kāi)槽。 有些活塞為了減輕重量，在裙部開(kāi)孔或 把裙部不受側(cè)壓力的兩邊切去一部分，以減小慣性力，減小銷(xiāo)座附近的熱變形量，形成拖板式活塞或短活塞，拖板式結(jié)構(gòu)裙部彈性好，質(zhì)量小，活塞與氣缸的配合間隙較小，適用于高速發(fā)動(dòng)機(jī)。 為了減小鋁合金活塞裙部的熱膨脹量，有些汽油機(jī)活塞在活塞裙部或銷(xiāo)座內(nèi)嵌入鋼片。恒范鋼片式活塞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，由于恒范鋼為含鎳 33%～ 36%的低碳鐵鎳合金，其膨脹系數(shù)僅為鋁合金的 1/10，而銷(xiāo)座通過(guò)恒范鋼片與裙部相連，牽制了裙部的熱膨脹變形量。 有的汽油機(jī)上，活塞銷(xiāo)孔中心線(xiàn)是偏離活塞中心線(xiàn)平面的，向作功行程中受主側(cè)壓力的一方偏移了 1～ 2mm。這 種結(jié)構(gòu)可使活塞在從壓縮行程到作功行程中較為柔和地從壓向氣缸的一面過(guò)過(guò)渡到壓向氣缸的另一面，以減小敲缸的聲音。在安裝時(shí)，這種活塞銷(xiāo)偏置的方向不能裝反，否則換向敲擊力會(huì)增大，使裙部受損。 重慶機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)論文 .二 活塞銷(xiāo) （一） 活塞銷(xiāo)的功用 活塞銷(xiāo)的功用主要是連接活塞和連桿小頭，并把活塞承受的氣體壓力傳給連桿。 活塞銷(xiāo)在高溫下周期地承受很大的沖擊載荷，其本身又作擺轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而且處于潤(rùn)滑條件很差的情況下工作，要求活塞銷(xiāo)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，耐磨性好，表面韌性好，重量輕。所以活塞銷(xiāo)一般都做成空心圓柱體，采用低碳鋼和低碳合金鋼制成，外表面經(jīng)滲碳淬火處理以提高硬度，精加工后進(jìn)行磨光，有較高的尺寸精度和表面光潔度。 活塞銷(xiāo)的內(nèi)孔有三種形狀：圓柱形；兩段截錐與一段圓柱結(jié)合；兩段截錐形。 圖 21 活塞銷(xiāo) 圓柱形孔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，但從受力角度分析，中間部分應(yīng)力最大，兩端較小，所以這種結(jié)構(gòu)質(zhì)量較大，往復(fù) 慣性力大；為了減小往復(fù)慣性力，活塞銷(xiāo)做成兩段截錐形孔，接近等強(qiáng)度梁，但孔的加工較復(fù)雜；組合形孔的結(jié)構(gòu)介于二者之間。 活塞銷(xiāo)與活塞銷(xiāo)座孔及連桿小頭襯套孔的連接配合有兩種方式：“全浮式”安裝和“半浮式”安裝。如圖： 重慶機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)論文 圖 22 活塞銷(xiāo)的連接配合方式 “全浮式”安裝：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，活塞銷(xiāo)、連桿小頭和活塞銷(xiāo)座都有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這樣，活塞銷(xiāo)能在連桿襯套和活塞銷(xiāo)座中自由擺動(dòng)，使磨損均勻。為了防止全浮式活塞銷(xiāo)軸向竄動(dòng)刮傷氣缸壁，在活塞銷(xiāo)兩端裝有檔圈，進(jìn)行軸向定位。由于活塞是鋁活塞，而活塞銷(xiāo)采用鋼材料，鋁比鋼受熱 膨脹量大。為了保證高溫工作時(shí)活塞銷(xiāo)與活塞銷(xiāo)座孔為過(guò)渡配合。裝配時(shí)，先把鋁活塞加熱到一定程度，然后再把活塞銷(xiāo)裝入，這種安裝方式應(yīng)用較廣泛。 “半浮式”安裝：它的特點(diǎn)是活塞中部與連桿小頭采用緊固螺栓連接，活塞銷(xiāo)只能在兩端銷(xiāo)座內(nèi)作自由擺動(dòng)，而和連桿小頭沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)?；钊N(xiāo)不會(huì)作軸向竄動(dòng)，不需要鎖片。小轎車(chē)上應(yīng)用較多。 重慶機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)論文 三 活塞環(huán) 活塞環(huán)是具有彈性的開(kāi)口環(huán)，有氣環(huán)和油環(huán)之分，圖 31 所示。 圖 31 活塞環(huán) （一） 活塞環(huán)的功用 氣環(huán)是保證氣缸與活塞間的密封性，并且要把活塞頂部吸收的大部分熱量傳給 氣缸壁，由冷卻水帶走。其中密封作用是主要的，因?yàn)槊芊馐莻鳠岬那疤帷Ｈ绻芊庑圆缓?，高溫燃?xì)鈱⒅苯訌臍飧妆砻媪魅肭S箱。這樣不但由于環(huán)面和氣缸壁面貼 合不嚴(yán)而不能很好散熱，而且由于外圓表面吸收附加熱量而導(dǎo)致活塞和氣環(huán)燒壞；油環(huán)起布油和刮油的作用，下行時(shí)刮除氣缸壁上多余的機(jī)油，上行時(shí)在氣缸壁上鋪涂一層均勻的油膜。這樣既可以防止既有竄入氣缸燃燒掉，又可以減少活塞、活塞環(huán)與氣缸壁的摩擦阻力，此外，油環(huán)還能起到封氣的輔助作用。 （二） 活塞環(huán)的工作條件 活塞環(huán)在高溫、高壓、高速和潤(rùn)滑極其困難的條件下工作，尤其是第一道環(huán) 最為困難，長(zhǎng)期以來(lái)，活塞環(huán)一直是發(fā)動(dòng)機(jī)上使用壽命最短的零件?；钊h(huán)工作時(shí)受到氣缸中高溫高壓燃?xì)獾淖饔?，溫度很高（特別是第一道環(huán)溫度可高達(dá) 600℃），活塞環(huán)在氣缸內(nèi)隨活塞一起作高速運(yùn)動(dòng)，加上高溫下機(jī)油可能變質(zhì)，使環(huán)的潤(rùn)滑條件變壞，難以保證良好的潤(rùn)滑，因而磨損嚴(yán)重。另外，由于氣缸壁的錐度和橢圓度，活塞環(huán)隨活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，沿徑向會(huì)產(chǎn)生一張一縮運(yùn)動(dòng)，
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