第三节 活塞连杆组
活塞连杆组由 活塞, 活塞环, 活塞销, 连杆 等组成,.,
图 2-19 活塞连杆组
第 1道气环
第 2道气环
组合油环
活塞销
活塞
连杆
连杆螺栓
连杆轴
瓦
连杆盖
1、作用, （ 1） 构成燃烧室 ；,.,
2、要求, （ 1） 活塞质量小, 往复惯性力小；,.,
3、材料与工艺,
a,共晶 铝硅合金 （铸铝、锻铝）；,.,
（质量小，导热性好，适用于一般发动机）,.,
b,组合式, 上半部用钢，下半部用铝合金，
沉头螺栓连接。,.,
1,刚度好，高温强度高；,.,
仅适用于极少数大
功率 强化柴油机
一、活塞
（ 2） 传递动力 。,.,
（ 2） 热膨胀系数小,冷态装配间隙小，减轻敲缸现象；,.,
（ 6） 足够的刚度和强度,
（ 3） 导热性好,减轻热负荷，第一道环槽不易积碳,活塞
顶不易热裂； …
（ 4） 耐磨,环槽不易磨损，裙部不易磨损；,.,
（ 5） 耐高温,高温时机械强度不会下降太多；,.,
a,销座不会弯曲变形；,.,
b、活塞顶不会压碎。,.,
（ 1）材料,
2、热膨胀系数低，配缸间隙小；,.,
3、耐磨（环槽）；,.,
4,质量居中。,.,
（ 2）工艺, a,铸造, 质量大，加工工序多；,.,
4、结构特点,
图 2— 20 活塞结构
活塞销座
活塞销
活塞销卡环
b,锻造, 居中；,.,
c,模锻, 质量小，加工少。,.,
（ 1）基本结构,由 顶部, 头部, 裙部 组成（图 2-18所示）。
1— 活塞顶部；,.,2— 活塞头部；,.,3— 活塞裙部。,.,
a、顶部,
１）平顶,
（ a）平顶,.,（ b）凹顶,.,（ c）凸顶,.,
图 2-20 活塞顶形状
组成燃烧室，易热裂、压碎，要求加工应光洁，材料应阻热。,.,
但有的汽油机如桑塔纳 2000GSI轿车 AJR发动机的活塞顶是凹顶，主要为减少
往复惯性质量,改善混合气形成和燃烧，有时可用来调节发动机的压缩比。
吸热面积小，制造工艺简单（四冲程汽油机）,.,
２）凸顶,刚性好、强度高，但吸热面积大，难加工
（二冲程汽油机，凸顶有利于扫气）,.,
３）凹顶, 一般适用于车用直喷式柴油机，如 ?形、四角形燃烧室。
３）热负荷较高的汽油机活塞一般在第一道
环槽内镶铸耐热材料奥氏体铸铁制造的
护圈，因为第一道环槽温度高，铝合金
材料硬度大幅下降，易磨损，导致燃气
泄漏和窜机油。,.,
图 2-21 活塞环槽护圈
（ a）一道护圈（ b）二道护圈
４）四冲程汽油机一般 2-3道气环,1道油
环，最低一道油环槽内转有许多径向
小孔，气缸壁上多余机油刮下后，经
过这些小孔流回油底壳。
b,头部, 油环槽以上部分。其 主要作用 是,
１）承受燃气压力，并传给连杆（说明包括活塞销座）；,.,
２）与活塞环一起实现气缸的密封；,.,
３）将活塞顶所吸收的热量通过活塞环传导给气缸体。,.,
其主要 结构特点 是,
１）活塞内腔呈流线型，由到活塞顶的最小厚度 ? 逐渐扩大，并使活塞头部
第一道环槽处于 活塞内腔最低 位置之上，目的是使活塞顶吸收的热量平
均分摊给各道活塞环，避免第一道活塞环过热；,.,
２）有的汽油机的活塞在第一道环槽上面，切出一道较环槽窄的隔热槽，隔
断传给第一道活塞环的热流通路，迫使热流方向折转，目的同上；,.,
1,活塞往复直线运动导向 （说明裙部长度不能过短，否则活塞运动时摆头）；,.,
2,热变形：销座附近金属堆积，受热后热膨胀量大。,.,
机械变形 和 热变
形 均使得裙部断面
变成 长轴沿活塞销
方向的椭圆 。
（a
）
弯
曲
变
形
（b
）
挤
压
变
形
（c
）
销
座
热
变
形
（d
）
裙
部
综
合
变
形 图 2-22 活塞裙部的椭圆变形
c、裙部, 油环槽底面至活塞底端的外圆柱表面。 其主要作用是,
2,承受侧压力 （说明裙部应有一定的刚度和承压面积）。,.,
发动机工作时活塞裙部的变形,
1,机械变形：燃气压力作用在活塞顶上，导致 销座弯曲变形，裙部挤压变形；,.,
结论,
冷态敲缸现象,
（ a）活塞销对中布置
冷态装配间隙若无或过小，则由于
活塞工作时的 机械变形 和 热变形 时裙部
直径增大，容易拉伤气缸壁（又称 拉
缸 ），轻则造成漏气、窜机油，重则活
塞卡死。,.,
活塞工作时侧压力方向的交替变化，活
塞越过上止点时，时而是活塞的 次推力
面侧 贴紧气缸壁（ 压缩行程时贴紧气缸
壁的一侧 ），时而是活塞的 主推力面侧
贴紧气缸壁（ 作功行程时贴紧气缸壁的
一侧 ），形成金属敲缸声音，加剧裙部
磨损。显然，发动机冷车时敲缸现象严
重。
活塞装配时应留有间隙。,.,
由于冷态装配间隙的存在,..,
偏向 主推力面侧 1~2mm，
可使活塞越过上止点之前
就完成推力面侧的换向，
避免峰值压力时刻过渡，
因而可以减轻敲缸现象，
但增加了裙部尖角处的磨
损，常见于汽油机。,.,
（ b）活塞销负偏置
图 2-23
活塞销偏置时的工作情况
减轻冷态敲缸现象的主要结构措施,
(1)活塞销偏置,
通过改进结构措施，制成
反椭圆裙部断面, 牵制裙部
工作时的热变形,从而在保
证活塞工作时 不拉缸的前提
下减小活塞配缸间隙,减轻
发动机冷车敲缸现象。
(2)减少冷态装配间隙,
?
次推力面侧开横向隔热
直槽（油环槽内，兼做泄
油槽）和纵向膨胀补偿斜
槽（避免拉伤气缸壁）；
（ b） （ a）
（ c） （ d） （ e）
裙部的结构特点,
（ 1） 裙部横断面呈反椭圆形,,.,
活塞裙部加工成短轴沿
活塞销方向，但注意椭圆度
不可过大，否则活塞上下运
动时因棱缘负荷过大易拉伤
气缸壁；,.,
（ 2） 沿高度方向呈上小下大的
圆锥形, 上热下冷；,.,
（ 3） 裙部次推力面侧
开,T”形槽或,”形
槽,
活塞销座下方挖去大块金属，以减轻往复惯性质量，避免下
止点时活塞裙部下端与曲轴平衡重相碰，并且可使裙部富有弹
性，补偿热变形。
（ f）
（ g） （ h）
图 2-24 活塞裙部的不同形状和结构
（ 4） 销座附近裙部凹陷 0.5~1.0mm,
减少此处金属堆积，以减少热变形；,.,
销座内侧镶铸热膨胀系数极低的恒范钢片，牵制此处热变形；,.,
（ 5） 双金属活塞,
（ 6） 拖板式裙部,
活塞连杆组由 活塞, 活塞环, 活塞销, 连杆 等组成,.,
图 2-19 活塞连杆组
第 1道气环
第 2道气环
组合油环
活塞销
活塞
连杆
连杆螺栓
连杆轴
瓦
连杆盖
1、作用, （ 1） 构成燃烧室 ；,.,
2、要求, （ 1） 活塞质量小, 往复惯性力小；,.,
3、材料与工艺,
a,共晶 铝硅合金 （铸铝、锻铝）；,.,
（质量小，导热性好，适用于一般发动机）,.,
b,组合式, 上半部用钢，下半部用铝合金，
沉头螺栓连接。,.,
1,刚度好，高温强度高；,.,
仅适用于极少数大
功率 强化柴油机
一、活塞
（ 2） 传递动力 。,.,
（ 2） 热膨胀系数小,冷态装配间隙小，减轻敲缸现象；,.,
（ 6） 足够的刚度和强度,
（ 3） 导热性好,减轻热负荷，第一道环槽不易积碳,活塞
顶不易热裂； …
（ 4） 耐磨,环槽不易磨损，裙部不易磨损；,.,
（ 5） 耐高温,高温时机械强度不会下降太多；,.,
a,销座不会弯曲变形；,.,
b、活塞顶不会压碎。,.,
（ 1）材料,
2、热膨胀系数低，配缸间隙小；,.,
3、耐磨（环槽）；,.,
4,质量居中。,.,
（ 2）工艺, a,铸造, 质量大，加工工序多；,.,
4、结构特点,
图 2— 20 活塞结构
活塞销座
活塞销
活塞销卡环
b,锻造, 居中；,.,
c,模锻, 质量小，加工少。,.,
（ 1）基本结构,由 顶部, 头部, 裙部 组成（图 2-18所示）。
1— 活塞顶部；,.,2— 活塞头部；,.,3— 活塞裙部。,.,
a、顶部,
１）平顶,
（ a）平顶,.,（ b）凹顶,.,（ c）凸顶,.,
图 2-20 活塞顶形状
组成燃烧室，易热裂、压碎，要求加工应光洁，材料应阻热。,.,
但有的汽油机如桑塔纳 2000GSI轿车 AJR发动机的活塞顶是凹顶，主要为减少
往复惯性质量,改善混合气形成和燃烧，有时可用来调节发动机的压缩比。
吸热面积小，制造工艺简单（四冲程汽油机）,.,
２）凸顶,刚性好、强度高，但吸热面积大，难加工
（二冲程汽油机，凸顶有利于扫气）,.,
３）凹顶, 一般适用于车用直喷式柴油机，如 ?形、四角形燃烧室。
３）热负荷较高的汽油机活塞一般在第一道
环槽内镶铸耐热材料奥氏体铸铁制造的
护圈，因为第一道环槽温度高，铝合金
材料硬度大幅下降，易磨损，导致燃气
泄漏和窜机油。,.,
图 2-21 活塞环槽护圈
（ a）一道护圈（ b）二道护圈
４）四冲程汽油机一般 2-3道气环,1道油
环，最低一道油环槽内转有许多径向
小孔，气缸壁上多余机油刮下后，经
过这些小孔流回油底壳。
b,头部, 油环槽以上部分。其 主要作用 是,
１）承受燃气压力，并传给连杆（说明包括活塞销座）；,.,
２）与活塞环一起实现气缸的密封；,.,
３）将活塞顶所吸收的热量通过活塞环传导给气缸体。,.,
其主要 结构特点 是,
１）活塞内腔呈流线型，由到活塞顶的最小厚度 ? 逐渐扩大，并使活塞头部
第一道环槽处于 活塞内腔最低 位置之上，目的是使活塞顶吸收的热量平
均分摊给各道活塞环，避免第一道活塞环过热；,.,
２）有的汽油机的活塞在第一道环槽上面，切出一道较环槽窄的隔热槽，隔
断传给第一道活塞环的热流通路，迫使热流方向折转，目的同上；,.,
1,活塞往复直线运动导向 （说明裙部长度不能过短，否则活塞运动时摆头）；,.,
2,热变形：销座附近金属堆积，受热后热膨胀量大。,.,
机械变形 和 热变
形 均使得裙部断面
变成 长轴沿活塞销
方向的椭圆 。
（a
）
弯
曲
变
形
（b
）
挤
压
变
形
（c
）
销
座
热
变
形
（d
）
裙
部
综
合
变
形 图 2-22 活塞裙部的椭圆变形
c、裙部, 油环槽底面至活塞底端的外圆柱表面。 其主要作用是,
2,承受侧压力 （说明裙部应有一定的刚度和承压面积）。,.,
发动机工作时活塞裙部的变形,
1,机械变形：燃气压力作用在活塞顶上，导致 销座弯曲变形，裙部挤压变形；,.,
结论,
冷态敲缸现象,
（ a）活塞销对中布置
冷态装配间隙若无或过小，则由于
活塞工作时的 机械变形 和 热变形 时裙部
直径增大，容易拉伤气缸壁（又称 拉
缸 ），轻则造成漏气、窜机油，重则活
塞卡死。,.,
活塞工作时侧压力方向的交替变化，活
塞越过上止点时，时而是活塞的 次推力
面侧 贴紧气缸壁（ 压缩行程时贴紧气缸
壁的一侧 ），时而是活塞的 主推力面侧
贴紧气缸壁（ 作功行程时贴紧气缸壁的
一侧 ），形成金属敲缸声音，加剧裙部
磨损。显然，发动机冷车时敲缸现象严
重。
活塞装配时应留有间隙。,.,
由于冷态装配间隙的存在,..,
偏向 主推力面侧 1~2mm，
可使活塞越过上止点之前
就完成推力面侧的换向，
避免峰值压力时刻过渡，
因而可以减轻敲缸现象，
但增加了裙部尖角处的磨
损，常见于汽油机。,.,
（ b）活塞销负偏置
图 2-23
活塞销偏置时的工作情况
减轻冷态敲缸现象的主要结构措施,
(1)活塞销偏置,
通过改进结构措施，制成
反椭圆裙部断面, 牵制裙部
工作时的热变形,从而在保
证活塞工作时 不拉缸的前提
下减小活塞配缸间隙,减轻
发动机冷车敲缸现象。
(2)减少冷态装配间隙,
?
次推力面侧开横向隔热
直槽（油环槽内，兼做泄
油槽）和纵向膨胀补偿斜
槽（避免拉伤气缸壁）；
（ b） （ a）
（ c） （ d） （ e）
裙部的结构特点,
（ 1） 裙部横断面呈反椭圆形,,.,
活塞裙部加工成短轴沿
活塞销方向，但注意椭圆度
不可过大，否则活塞上下运
动时因棱缘负荷过大易拉伤
气缸壁；,.,
（ 2） 沿高度方向呈上小下大的
圆锥形, 上热下冷；,.,
（ 3） 裙部次推力面侧
开,T”形槽或,”形
槽,
活塞销座下方挖去大块金属，以减轻往复惯性质量，避免下
止点时活塞裙部下端与曲轴平衡重相碰，并且可使裙部富有弹
性，补偿热变形。
（ f）
（ g） （ h）
图 2-24 活塞裙部的不同形状和结构
（ 4） 销座附近裙部凹陷 0.5~1.0mm,
减少此处金属堆积，以减少热变形；,.,
销座内侧镶铸热膨胀系数极低的恒范钢片，牵制此处热变形；,.,
（ 5） 双金属活塞,
（ 6） 拖板式裙部,
