汽车发动机活塞组设计.docx

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1、活塞设计6.1活塞的材料共晶硅铝合金制造活塞的材料应有小的密度以及良好的摩擦性能(减摩性和耐磨性)。常用材料为铝硅合金，。共晶铝硅合金具有满意的综合性能，工艺性良好，应用最为广泛。过共晶铝硅合金中的初生硅晶体使耐热性、耐磨性改善，膨胀系数减小，但加工工艺性恶化。过共晶铝硅合金广泛用于高热负荷活塞。6.2活塞主要尺寸设计156.2.1活塞高度HH=1D选择H=84mm6.2.2压缩高度HH1=0.5D选择H=42mm6.2.3火力岸高度hh=0.07D=5.965mm选取h=6mm6.2.4环带高度现代四行程发动机一般采用二道气环和一道油环。气环

2、的厚度一般为2.0～3.0mm(《汽车发动机设计》p308)。环岸要求有足够的强度，使其在最大气压下不致被损坏。第一道环的环岸高度b一般为1.5～2.5c（c指环槽高度），第二道环的环岸高度b为1～2c。第一环岸高C1=0.03～0.04D=0.04*84=3.4mm取4mm为2.0～3.0mm取2.0mm为2.0～3.0mm取2.0mm油环为4.0～6.0mm取4.0mm则环带高度为16mm6.2.5活塞顶部厚度δ为0.06~0.10D＝8mm。6.2.6活塞侧壁厚度及内部过渡圆角活塞头部要安装活塞环，侧壁必须加厚，一般取（0.05~0.1）

3、D，取0.1D，厚度则为168mm为改善散热状况，活塞顶与侧壁之间应该采用较大的过度圆角，一般取R=0.05~0.1D则圆角半径取为8mm6.2.7活塞销座间距B=0.35-0.40D取0.4则活塞销座间距为34mm有关活塞的尺寸设计结果：名称数值单位压缩高度取H142mm环带高度H316mm火力岸高度H4mm总高度84mmmm内圆直径D’66mm外圆直径D82mm第一道环的环岸高度b1mm第二道环的环岸高度b2mm第一道环槽高度C1mm第二道环槽高度C2mm环槽深度mm6.3活塞裙部及其侧表面形状的设计活塞裙部及其侧表面形状设计的关键，在于保

4、证裙部有足够的贴切合面积和良好的润滑条件，以及保证发动机在不同工况下都具有最小的活塞间隙。6.3.1裙部椭圆1）、将裙部设计成椭圆。2）、将销座附近的裙部外侧部位设计成凹陷状。裙部椭圆的规律：为了使活塞在正常工作温度下于气缸壁之间保持右比较均匀的间隙，不至于在气缸内卡死或是引起局部磨损，必须在常温下预先把活塞裙部的横断面加工成椭圆形，其长轴垂直于活塞销轴线方向，其矩轴于长轴的差值视发动机的不同而不同，一般为0.08～0.025mm。为了视铝合金活塞在工作状态下（热态）接近一个圆柱形，害必须把活塞做成上小下大的近似圆锥形。其锥度视发动机的不同而不

5、同，一般为0.05～0.1mm。实际取Δ：对活塞下下部和头部取0.1mm；对活塞裙中部取0.08mm6.3.2配缸间隙17为了视铝合金活塞在工作状态下（热态）接近一个圆柱形，害必须把活塞做成上小下大的近似圆锥形。其锥度视发动机的不同而不同，一般为0.05～0.1mm。活塞顶部间隙：0.240mm（活塞销中心平面内）；0.210mm垂直于活塞销中心线平面内活塞裙部间隙：0.09mm（活塞销中心平面内）；0.04mm垂直于活塞销中心线平面内6.4活塞头的质量计算对活塞进行简化变成可计算体积的几何体，从而计算出其体积和质量。简化图如下。活塞的质量在估

6、算时，将活塞当作薄壁圆筒处理。活塞其中D——为活塞的外径，D=84mmt——为活塞的厚度，t=8mmH——为活塞的高度，H=(0.8~1.0)D=84mm故可知活塞的质量为m活塞=227.8g活塞销的设计活塞工作时顶部承受很大的大气压力，这些力通过销座传给活塞销，再传给连杆。因而活塞销座和活塞销的设计必须保证足够的强度、足够的承压面积和耐磨性。7.1活塞销的材料活塞销一般用低碳钢或低碳合金钢（如20Cr）制造，经表面参碳淬火处理，以提高表面硬度，使中心具有一定的冲击韧性。表面需进行精磨和抛光。7.2活塞销与销座的结构设计活塞销孔轴线18d=（0

7、.25~0.3）D=0.3D=25.5mm取25mmd0=(0.6~0.79)d=0.6d=15mml=(0.8~0.9)D=0.9D=75.6取76mm活塞销外径d=15。活塞销长度l=76mm。7.3活塞销与销座的配合活塞顶所承受的气压力通过活塞销座和活塞销传给连杆。由于结构上的限制，活塞销直径d不可能超过0.4D(表11-1)，活塞销的长度不可能超过0.85D，因此活塞销总的承压面积极为有限，还要在活塞销座与连杆小头衬套之间合理分配。所以，不论在销与销座之间，还是在销与连杆之间，承压面积都很小，表面比压很高。加上活塞销与销座或活塞销与连杆

8、衬套之间相对运动速度很低，液体润滑油膜不易形成。在这种高压低速条件下，要保证可靠的液体润滑，配合副的工作间隙要尽可能小。经验表明，当活塞销与销座以及活