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活塞设计项目新版说明书.docx
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1、汽油机活塞设计说明书 : :一、活塞设计要求 活塞是曲柄连杆机构关键零件,关键功用是承受燃烧气体压力和惯性力,并将燃烧气体压力经过活塞销传给连杆,推进曲轴旋转对外作功。另外,活塞又是燃烧室组成部分。活塞是内燃机中工作条件最严酷零件。作用于活塞上气体压力和惯性力全部是周期改变,燃烧瞬时作用于活塞上气体压力很高,如增压内燃机最高燃烧压力可达1416MPa。而且活塞还要承受在连杆倾斜位置时侧压力周期性冲击作用,在气体压力、往复惯性力和侧压力共同作用下,可能引发活塞变形,活塞销座开裂,活塞侧部磨损等。由此可见,活塞应有足够强度和刚度,而且质量要轻。此次课程设计目标是设计四冲程汽油机活塞,依据一些现有发
2、动机参数,确定活塞直径D=73mm。二、活塞材料活塞材料常见灰铸铁和铝合金,然而因为铸铁材料密度大,产生往复惯性力也很大,所以现在只用于大中型、低速柴油机上,故采取铝合金活塞。为了使活塞拥有很好热导率、高温强度、可锻性和较小热膨胀系数,所以才用铝硅铜合金。三、活塞结构设计活塞按部位不一样能够分为顶部、头部和裙部。1.活塞顶部设计活塞顶部形状对于四冲程内燃机取决于燃烧室形状,通常有平顶、凸顶和凹顶,此处选择平顶活塞。活塞顶厚度是依据强度、刚度及散热条件来确定,在满足强度条件下值尽可能取小。对于铝合金材料活塞值,汽油机为(0.060.10)D,柴油机为(0.10.2)D。则:=(0.060.10)
3、*73=(4.387.3)mm 取=5.00mm2.活塞头部设计2.1设计要求活塞头关键功用是承受气压力,并经过销座把它传给连杆,同时和活塞环一起配合气缸密封工质。所以,活塞头部设计关键点是:1)确保它含有足够机械强度和刚度,以免开裂和产生过大变形,因为环槽变形过大势必影响活塞环正常工作;2)确保温度不过高,温差小,预防产生过大热变形和热应力,为活塞环正常工作发明良好条件,并避免顶部热疲惫开裂;3)尺寸尽可能紧凑,因为通常压缩高度H1缩短1单位,整个发动机高度就能够缩短25.1单位,并显著减轻活塞重量。而H1则直接收头部尺寸影响。2.2压缩高度H1确实定压缩高度为活塞销中心到活塞顶高度,压缩高
4、度H1是由火力岸高度h1、环带高度h2和上裙高度h3组成,即:H1= h1+ h2+ h3在确保气环有很好工作条件前提下,应该尽可能缩短压缩高度。2.2.1火力岸高度 为了尽可能地缩小压缩高度H1,则火力岸高度h1也要尽可能地取小,对于通常汽油机而言,火力岸高度:h1=(0.060.08)D,即此处火力岸高度h1=(0.060.08)*73=(4.385.84)mm,取h1=5.5mm。2.2.2环带高度 该发动机采取三道活塞环,其中2道气环,1道油环。在小型高速内燃机上,通常气环高b=23mm,油环高b=46mm,取b1=3mm,b2=3mm,b3=4mm。 环岸高度关键依据机械强度来确定,
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