連桿和結(jié)構(gòu)

連桿由小頭，桿身和大頭組成。

1)連桿小頭

小頭的結(jié)構(gòu)形狀取決于活塞銷(xiāo)的尺寸及其與連桿小頭的連接

汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)連桿小頭與活塞銷(xiāo)的連接方式有兩種，即全浮動(dòng)式和半浮動(dòng)式。全浮動(dòng)活塞銷(xiāo)工作時(shí)，在連桿小頭孔和活塞銷(xiāo)孔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，可保證活塞銷(xiāo)沿圓周均勻磨損。為了防止活塞銷(xiāo)兩端劃傷氣缸壁，活塞銷(xiāo)孔外安裝有活塞銷(xiāo)擋圈。半浮動(dòng)活塞銷(xiāo)通過(guò)螺栓卡在連桿的小頭孔中，然后活塞銷(xiāo)只在活塞銷(xiāo)孔中轉(zhuǎn)動(dòng)，而不在小頭孔中轉(zhuǎn)動(dòng)。小頭孔中沒(méi)有襯套，銷(xiāo)孔中沒(méi)有活塞銷(xiāo)擋圈。

2)連桿桿身

桿身斷面呈工字形，剛性高，重量輕，適合模鍛。工字形截面的Y-Y軸在連桿的運(yùn)動(dòng)平面內(nèi)。一些連桿在桿身加工有油道，用于潤(rùn)滑小頭襯套或冷卻活塞。在后一種情況下，噴油孔必須在小頭頂部加工

3)連桿大端

連桿大端除了要有足夠的剛度外，還應(yīng)尺寸小、重量輕，在拆卸發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)可以從氣缸上端取出。連桿大端分體，連桿蓋用螺栓或螺柱緊固。為了使接合面在任何轉(zhuǎn)速下都緊密結(jié)合，連桿螺栓的擰緊力矩必須足夠大。

連接平面垂直于連桿軸線，而連接平面與連桿軸線形成30 ~ 60的夾角。平切連桿的大端剛度較大，因此大端孔的變形較小，平切連桿的制造成本較低。汽油機(jī)都使用平切連桿。柴油機(jī)連桿既有平切又有斜切。由于一般柴油機(jī)曲柄銷(xiāo)直徑較大，連桿大端的整體尺寸也相應(yīng)較大。如果拆卸時(shí)可以從氣缸上端取出連桿，則必須采用帶斜切口的連桿。連桿蓋裝配在連桿體上時(shí)，必須嚴(yán)格定位，防止連桿蓋側(cè)向位移。平切連桿利用連桿螺栓上精密加工的圓柱面和精密加工的螺栓孔實(shí)現(xiàn)連桿蓋的定位。斜切口連桿的連桿螺栓由于剪切力大，容易疲勞失效。因此，應(yīng)采用能承受側(cè)向力的定位方法。

4)連桿螺栓

工作時(shí)，連桿螺栓承受交變載荷，因此在結(jié)構(gòu)上應(yīng)盡可能增加連桿螺栓的彈性，并對(duì)過(guò)渡圓角進(jìn)行精加工，以消除應(yīng)力集中，提高其疲勞強(qiáng)度。連桿螺栓采用優(yōu)質(zhì)合金鋼，如40Cr、35CrMo等。淬火回火后，螺紋滾壓，表面防銹。

活塞和結(jié)構(gòu)

活塞由三部分組成：頂部、頭部和裙部

1)活塞頂部

汽油機(jī)活塞頂?shù)男螤钆c燃燒室形狀和壓縮比有關(guān)。汽油機(jī)大多采用平頂活塞，其特點(diǎn)是受熱面積小，加工簡(jiǎn)單。有了凹頂活塞，通過(guò)改變凹頂?shù)拇笮】梢哉{(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比。

2)活塞頭

從活塞頂部到油環(huán)槽下端面的部分稱(chēng)為活塞頭。在活塞頭上加工有用于安裝氣環(huán)和油環(huán)的氣環(huán)槽和油環(huán)槽。油環(huán)槽底部還有回油孔或橫向槽。油環(huán)從氣缸壁刮下的多余機(jī)油通過(guò)回油孔或橫向槽流回油底殼。活塞頭應(yīng)足夠厚，從活塞頂部到環(huán)形槽區(qū)域的橫截面變化應(yīng)盡可能平滑，過(guò)渡圓角R應(yīng)足夠大，以減少熱流阻力，促進(jìn)加熱

活塞環(huán)槽的磨損是影響活塞使用壽命的重要因素。在強(qiáng)化程度較高的發(fā)動(dòng)機(jī)中，一環(huán)槽溫度較高，磨損嚴(yán)重。為了增強(qiáng)環(huán)槽的耐磨性，耐熱保持器通常嵌入一環(huán)槽或一和第二環(huán)槽中。在高強(qiáng)化直噴式燃燒室柴油機(jī)中，耐熱保持器嵌入燃燒室的一環(huán)槽和喉部，以防止喉部由于過(guò)熱而破裂。

3)活塞裙部

活塞頭下方的部分是活塞裙部。裙部的形狀應(yīng)確保活塞在氣缸中得到良好的引導(dǎo)，并且在任何工作條件下，氣缸和活塞之間都應(yīng)保持均勻和適當(dāng)?shù)拈g隙。間隙過(guò)大，活塞敲擊氣缸;如果間隙太小，活塞可能會(huì)被氣缸卡住。此外，裙部應(yīng)有足夠的實(shí)際承載面積來(lái)承受側(cè)向力。活塞裙部承受膨脹側(cè)向力的一側(cè)稱(chēng)為主推力面，承受壓縮側(cè)向力的一側(cè)稱(chēng)為次推力面。

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，活塞在氣體力和側(cè)向力的作用下發(fā)生機(jī)械變形，而活塞受熱膨脹時(shí)發(fā)生熱變形。由于這兩種變形，活塞銷(xiāo)孔軸向的活塞裙部尺寸增大。因此，為了使活塞工作時(shí)裙部接近理想圓并與氣缸相適應(yīng)，活塞裙部的橫截面在制造時(shí)應(yīng)加工成橢圓形，其長(zhǎng)軸應(yīng)垂直于活塞銷(xiāo)孔的軸線。現(xiàn)代汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞都是橢圓裙。

另外，活塞沿活塞軸向的溫度有高有低，活塞的熱膨脹自然也有高有低。因此，為了使活塞工作時(shí)裙部靠近氣缸，需要將活塞做成上小下大的錐形或桶形。