活塞课程设计说明书
⼀．设计题⽬：活塞组设计
⼆．设计参数：195柴油机，Pe=8.82kw,n=2000r/min,⽔冷，Pme=650.4kpa，连杆重⼼位置LB/LA=0.3909（其中LB指重⼼到连杆⼤头中⼼的距离，LA指重⼼到连杆⼩头中⼼的距离）。
三．设计要求：
1.⽤计算机绘制活塞（A1），活塞销（A3）各⼀张。
2. 设计说明书⼀份（包括零件图分析、定位⽅案确定、定位误差计算等内容；最好能写出整个⼯艺过程）。
⽬录
前⾔ 1
1活塞的概述 2
1.1活塞的功⽤及⼯作条件 2
1.2活塞的材料 2
1.3活塞结构 2
1.3.1活塞顶部 2
1.3.2活塞头部 3
2活塞的结构参数 4
杀螺剂3活塞最⼤爆发压⼒的计算 5
3.1热⼒过程计算 5
3.2柴油机的指⽰参数 8
3.3柴油机有效效率 10
4活塞销的受⼒分析 11
5活塞的加⼯⼯艺 14
参考⽂献： 15
前⾔
内燃机的不断发展，是建⽴在主要零部件性能和寿命不断改进和提⾼的基础上的，尤其是随着发动机强化程度的提⾼、功率的增⼤和转速的增加，零部件尤其是直喷式柴油机活塞的⼯作环境变得更加恶劣了。活塞的结构直接影响活塞的温度分布和热应⼒分布，因此就有必要对活塞的结构和性能作出预测和评价。 活塞是内燃机上最关键的运动件，它在⾼温⾼压下承受反复交变载荷，被称为内燃机的⼼脏，特别是坦克、舰艇和军⽤车船⽤内燃机活塞则要求更⾼，它已成为制约内燃机发展的⼀个突出问题。
本次课程设计的题⽬是发动机铝活塞的结构及⼯艺设计，选择利⽤合适的机床加⼯发动机活塞，通过这次课程设计，要求熟练掌握并能在实际问题中进⾏创新和优化其加⼯⼯艺过程。
1活塞的概述
1.1活塞的功⽤及⼯作条件
活塞是曲柄连杆机构的重要零件煤⽓主要功⽤是承受燃烧⽓体压⼒和惯性⼒，并将燃烧⽓体压⼒通过活塞销传给连杆，推动曲轴旋转对外作功。此外，活塞⼜是燃烧室的组成部分。
活塞是内燃机中⼯作条件最严酷的零件。作⽤于活塞上的⽓体压⼒和惯性⼒都是周期变化的，燃烧瞬时作⽤于活塞上的⽓体压⼒很⾼，如增压内燃机的最⾼燃烧压⼒可达14—16MPa。⽽且活塞还要承受在连杆倾斜位置时侧压⼒的周期性冲击作⽤，在⽓体压⼒、往复惯性⼒和侧压⼒的共同作⽤下，可能引起活塞变形，活塞销座开裂，活塞侧部磨损等。由此可见，活塞应有⾜够的强度和刚度，⽽且质量要轻。
活塞顶部直接与⾼温燃⽓接触，活塞顶部的温度很⾼，各部的温差很⼤，柴油机活塞顶部常布置有凹坑状燃烧室，使顶部实际受热⾯积加⼤，热负荷更加严重。⾼温必然会引起活塞材料的强度下降，活塞的热膨胀量增加，破坏活塞与⽓缸壁的正常间隙。另外，由于冷热不均匀所产⽣的热应⼒容易使活塞顶部出现疲劳热裂现象。所以要求活塞应有⾜够的耐热性和良好的导热
服务器硬件监控
性，⼩的线膨胀系数。同时在结构上采取适当的措施，防⽌过⼤的热变形。
活塞运动速度和⼯作温度⾼，润滑条件差，因此摩擦损失⼤，磨损严重。要求应具良好的减摩性或采取特殊的表⾯处理。
1.2活塞的材料
现代内燃机⼴泛使⽤铝合⾦活塞。铝合⾦导热性好（⽐铸铁⼤3-4倍），密度⼩（约为铸铁的1/3）。因此铝活塞惯性⼒⼩，⼯作温度低，温度分布均匀，对改善⼯作条件减少热应⼒延缓机油变质有利。⽬前铝活塞⼴泛采⽤含硅12%左右的共晶铝硅合⾦制造，外加铜和镍，以提⾼热稳定性和⾼温机械性能。铝活塞⽑胚可采⽤⾦属模铸造，锻造和液压模锻等⽅法⽣产。
为了提⾼铝活塞的强度和硬度，并稳定形状尺⼨，必须对活塞进⾏淬⽕和时效热处理。
1.3活塞结构
活塞按部位不同，分为顶部，头部和裙部三部分。
1.3.1活塞顶部
活塞顶部是燃烧室的组成部分，其形状与燃烧室形状和压缩⽐有关，⼀般有平顶，凸顶和凹顶三种。
1.3.2活塞头部
活塞头部是指由活塞顶部到油环下端⾯之间的部分。在活塞头部加⼯有⽤来安装⽓环和油环的⽓环槽
和油环槽。在油环槽的低部还加⼯有回油孔或横向切槽。活塞头部有⾜够的厚度，从活塞顶部到环槽区的断⾯要尽可能的圆滑，过度圆⾓半径应⾜够⼤，以减少热流阻⼒，便于热量从活塞顶部经活塞环传给⽓缸壁，使活塞环的温度不⾄于过⾼。
1.3.3活塞裙部
活塞头以下的部分为活塞裙部，活塞销座位于裙部。裙部起导向作⽤，并承受侧压⼒。因此，活塞裙部的形状保证活塞在⽓缸得到良好的导向，⽓缸与活塞之间在任何⼯况下都能保证均匀，合适的间隙，并有⼀定的承压⾯积。
2活塞的结构参数
发动机选取为195型柴油机，参数设计参照《柴油机设计⼿册》
活塞缸径D=95mm
（⼀）压缩⾼度H1=59.85mm
（⼆）顶岸（第⼀环槽⾄活塞顶端距离）h=14.25mm
（三）采⽤三道环（其中两道⽓环，⼀道油环）
⽓环⾼度取5mm，油环⾼度取7mm
第⼀道环岸⾼度为6mm 第⼆道环岸⾼度略⼩于第⼀道环岸⾼度，为5mm
（四）活塞销直径为d=35.15mm 顶环槽宽为3mm
（五）裙长H2=71.25mm 下裙长为50.35mm
（六）销座间距B=36.1mm
（七）活塞重量⽐重量G/D3=0.9-1.4 取为1.23,
G=G/D3*D3=1.23*95^3=1054.57g
(⼋)顶部厚度δ=11.4mm 总长=59.85+50.35=110.2mm
燃烧室dk/D=0.6 dk/h=3
dk=0.6*95=57 h=dk/3=19
铝的线性膨胀系数为
活塞头部的最⼤温度为350摄⽒度，所以其变形量为X=95*23.1*10^-6*350=0.7681mm≈0.8mm
活塞裙部最⼤温度为200摄⽒度，所以其形变量为Y=95*23.1*10^-6*200=0.4389mm≈0.4mm
3活塞最⼤爆发压⼒的计算
最⼤爆发压⼒计算参考《内燃机原理》
环境压⼒环境温度
⼏何压缩⽐有效压缩⽐
燃烧过量空⽓系数参与废⽓系数
参与废⽓温度增压空⽓压⼒
最⼤燃烧压⼒ Z点热利⽤系数
B点热利⽤系数
燃烧室扫⽓系数
燃料质量分数燃料低
3.1热⼒过程计算
充⽓过程系数增压器后空⽓温度：
式中，去增压器内平均多变压缩指数
压缩始点温度
式中，——新⽓预热度，=5K; ---⽐热修正系数，=1.11
压缩始点压⼒
充⽓系数
平均多变压缩指数防粘贴
（1）式中，a，b—常数，对于空⽓（忽略残余废⽓），a= 19.26 ，b=0.0025第⼀次试算，式（1）等号右端代⼊=1.37 ,
第⼆次试算，式（1）等号右端代⼊=1.369，压缩终点温度
压缩终点压⼒
燃料燃烧所需理论空⽓量
燃烧所需的实际空⽓量打塞机
tmdi-30
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议