引言：活塞連桿組是柴油機中的重要部件之一，其主要功能是把活塞的反復運動轉化成傳動軸的回轉運動，進而推動發動機工作中。其原理是活塞連桿組能把氣缸然料暴發所產生的扭矩，促進活塞桿上下移動，并將此力根據氣缸套發送給曲軸，促進傳動軸轉動，這類反復運動轉換成回轉運動就可以用傳動軸對外開放輸出扭矩，推動柴油機旋轉。在發動機中，活塞連桿組的功效是十分重要的，下邊康明斯公司在這篇文章關鍵來講解一下它的功能、結構與工作性質。



一、活塞連桿總成的功效



柴油發電機的活塞連桿總程用于將燃燒現象中獲得的驅動力傳達給傳動軸，其三維立體圖如1如圖所示。在這個總程上面有多個零件。活塞連桿總程由如下所示零件構成（如下圖2所顯示）：油環、氣環、活塞桿、氣缸套和鎖緊環、曲軸、滾動軸承（軸套）、地腳螺栓、軸承端蓋、螺帽。若該滾動軸承放置缸身體內時，汽車發動機操作過程中反復運動被傳達給傳動軸轉化成回轉運動。

活塞連桿組的重要功能是把活塞的反復運動轉化成傳動軸的回轉運動。在發動機中，活塞桿在氣缸內做反復運動，而傳動軸則以旋轉方法工作中。因而，為了把活塞的運動轉化成傳動軸運動，需要用到活塞連桿組。活塞連桿組由活塞桿、曲軸和傳動軸構成，根據曲軸將活塞與傳動軸相互連接，以此來實現將活塞的反復運動轉化成傳動軸的回轉運動。

活塞連桿組還具備均衡功效。在發動機工作的時候，活塞的反復運動也會產生慣性力矩，這會對發動機穩定性造成影響。針對這種情況，活塞連桿組使用了對稱結構，促使活塞桿在反復運動過程中產生的慣性力矩可以相互抵消，充分保證發動機穩定性。

活塞連桿組還具備傳送動力功效。在發動機工作的時候，活塞的反復運動也會產生壓縮和暴發力，這種能量必須通過活塞連桿組傳達到傳動軸上，進而推動發動機工作中。因而，活塞連桿組的設計制造品質對發動機的性能和使用壽命有著重要的影響。

二、活塞桿作用、要求和工作性質



1、活塞的作用

活塞與氣缸、汽缸蓋構成個人工作室，并且通過氣缸套和曲軸向傳動軸傳送機械動能。

2、活塞桿的工作條件和結構

①活塞桿工作的時候，頂端承受著非常高的暴發工作壓力。因而，規定活塞桿應具有較高的抗壓強度。

②活塞桿承擔持續高溫燃氣的功效。汽車發動機工作的時候瞬間產生的高溫天然氣，其頂端最大溫度可達300℃～400℃，全部活塞的溫度分布又極不勻，易出現內應力及疲憊熱裂狀況。當芯軸溫度高于220℃時，就會讓潤滑脂霉變或碳化，導致發動機活塞粘接，失去彈性，使活塞桿快速損壞以致裂開。

③活塞的往復式慣性力矩與轉速的平方米正相關。活塞桿在濃烈的耗熱量機械負載影響下，必然造成活塞的熱膨脹和受壓變型。

3、對活塞的規定

必須把活塞桿總程設計為具備可以在惡劣環境下工作中性能。活塞桿頂端造成溫度很高，該發熱量造成應力澎漲難題。活塞桿每分上下運動數次，這就會產生髙壓和地應力。為解決這類情況，大部分活塞桿均是由鋁制作而成的。鋁質活塞桿較輕。但是，一些大型發動機，特別是一些柴油發動機可能應用生鐵活塞桿。這樣的事情，轉速比就比較低。

4、活塞桿澎漲全過程

當點燃出現于活塞桿頂端時，一些發熱量根據活塞桿體往下傳送，這就使活塞桿澎漲。假如澎漲太大，活塞桿就可能會把氣缸損壞壞。為了能賠償澎漲，舊式活塞桿就有一分離式裙部，如下圖3所顯示。當活塞裙部澎漲，打槽只能靠緊且不提升規格。用以舊式發動機TV型槽是另一種操縱膨脹方法。面對這種情況，TV型槽阻攔發熱量從頂部到裙部傳送，也使得澎漲出現于打槽內部結構。

一些汽車發動機選用鋼環。鋼環與鋁環的形變量不一樣。鋼環具有調節澎漲也將形變量下降到最少的優勢。

凸輪軸形活塞桿也用于調整發動機形變量，如下圖4所顯示。活塞的基材呈凸輪軸形或生雞蛋形。伴隨著運轉過程中活塞桿遇熱，會變圓。設計方案此類活塞的目的是使較大形變量出現于規格B上，而規格A仍保持一致。

三、活塞的組成及結構



活塞桿由活塞頂、活塞桿上端（又稱止漏部）、活塞桿裙等部分組成，如下圖2所顯示。活塞桿是一空的鋁筒，它頂端是密閉的，底部是打開的。它安裝在發動機氣缸或氣缸套內，可以在軸徑中更替上下運動。活塞桿是發動機活塞的支撐架。圖5、圖6所示為活塞的同用零件，包含如下所示：

（1）環岸：

頂環上部的活塞桿一部分或是芯軸間的一部分。環岸將發動機活塞限定并支撐點在各個芯軸內。

（2）傳熱槽：

在一些活塞桿頂端開窄槽，用于降低傳入頂芯軸熱量。在發動機運轉過程中，該槽充滿著碳，從而減少了傳入頂環熱量。傳熱槽也可以設計為活塞桿里的打槽。

（3）活塞頭：

活塞頂面，在這個表面點燃汽體產生壓力。活塞頭能是平方米、凹的、凸的或不規則的的。

（4）氣缸套：

曲軸上方和活塞桿的連接構件。這種聯接能夠有以下幾點方式：在活塞桿上裝，在曲軸上波動；在曲軸上裝，在活塞桿上波動；在曲軸和活塞桿上統統波動。第3種形式要用鎖緊環將氣缸套固定不動當政。一些氣缸套和曲軸根據過渡配合連在一起。過渡配合也稱作工作壓力相互配合，是一種曲軸直徑和氣缸套公稱直徑相互干擾相互配合。換句話說直徑比公稱直徑小，這樣兩個零件在裝配環節中就需要通過工作壓力結合在一起。

（5）裙部：

氣缸套孔上邊第一個芯軸和活塞桿底端間的活塞桿一部分。裙部構成了與缸底觸碰支撐地區，并和氣缸套成90°。

（6）止推面：

承重活塞桿載荷的活塞裙部一部分。

（7）油環凹形槽：

在活塞桿周圍上開凹形槽，用于維持油環。

（8）氣環凹形槽：

在活塞桿周圍上開凹形槽，氣環凹形槽一般會比油環凹形槽寬。在氣環底部一般開了孔或槽以便潤滑脂落回曲軸箱通風。

（9）氣缸套軸套：

安裝在氣缸套和活塞桿間的軸套。作為支撐材料大多數用于生鐵活塞桿上。該軸套也可以坐落于曲軸總成的小端，一般由銅做成。

四、活塞桿零部件的樣子



1、活塞頂

活塞桿頭形依據汽車發動機不同而各有不同。頭形用于造成導流板并改變空氣壓縮比，一般，中小型、低成本汽車發動機都采用坡屋頂。這類頭頂部貼近一些發動機氣缸，而汽車發動機規定活塞桿上必須有所為氣缸空出的凹部地區。另一種種類頭部稱之為凸頂，用于提升空氣壓縮比。盤狀頭部也可以更改空氣壓縮比。圖7表達了不一樣種不同的活塞桿頭頂部設計方案。自然還可以采用其他類型活塞桿頭頂部，但僅做一些特殊功能。

活塞桿頂端承擔持續高溫燃氣的工作壓力需要有足夠的抗壓強度。活塞頂常做成不同的形狀以適應點燃規定。為避免活塞桿因為熱變形而卡住在氣缸中，因此活塞的孔徑務必低于氣缸孔徑，從而形成不可缺少的澎漲空隙。為了降低活塞頂熱量過多向頭部傳送，有些活塞桿在第一道氣芯軸頂部制有隔熱保溫槽。

2、活塞桿上端

活塞桿上端就是用來組裝發動機活塞的。上邊的2～3道芯軸組裝油環，下邊的1～2道芯軸組裝氣環，油芯軸的底邊鉆好很多小圓孔，便于刮油環從缸內壁刮下來的機油經小圓孔流到油底。活塞桿頭部散熱問題是應著重解決問題。為降低第一道發動機活塞溫度，有一些柴油發電機活塞的第一道油環上邊還有一道隔熱槽（有一些稱避熱槽），如下圖8（a）所顯示。

3、活塞桿裙（又稱導向性部）

活塞頭的下部叫活塞桿裙，通常是正確引導活塞桿在氣缸所圍勻速直線運動，然后把曲軸的橫向力發送給氣缸壁，因此應有足夠的承受壓力總面積。

活塞桿裙頂部有氣缸套孔，氣缸套裝到銷孔內，為進一步提高氣缸套孔抗壓強度，在銷孔的內部端沿孔周邊制有構造柱，從而形成銷座。

自20個世紀70年代開始，使發動機越來越盡量小并且驅動力還需要強悍已非常重要。需要達到這個目標的一種方法就是使活塞連桿的高度保持最少，這可以通過減少曲軸來達到。可采取涼拖式裙部，除掉活塞裙部一部分使傳動軸里的平衡重夠不到活塞桿。這樣的設計則意味著傳動軸中心及活塞桿頂端中間會有比較小的間距。因為軸徑和四沖程依然保持原狀，因此發動機功率沒有影響。

4、裙部最后生產加工面

裙部表層有一些不光滑，裙部一生產加工有小凹槽以便潤滑脂在凹槽內傳送，如下圖8（b）所顯示，這有利于活塞裙部在氣缸中上下運動時獲得潤化。但是，假如發動機高溫，潤滑脂會變薄，進而可能造成活塞桿過度磨損。一些活塞的裙部一具備浸硅表層，浸硅（硅顆粒物嵌入到活塞桿的外表面內）有助于降低裙部與缸底之間的摩擦。


五、氣缸套的作用和組裝



1、氣缸套功效

氣缸套就是用來聯接活塞和曲軸的，然后把活塞桿所承受的力傳遞給曲軸，外觀設計如下圖9所顯示。安裝后，它兩邊支撐在氣缸套座孔內，中間越過連桿小頭孔與連接軸短頭軸套協調工作。

2、氣缸套工作性質

氣缸套高溫下承擔非常大的規律性負荷，并且潤化條件較差，因此要求強度大并且表層耐磨損。為了能減少往復式慣性力矩，還規定重量輕。因此氣缸套選用優質低碳合金鋼，做成中空管形，經滲碳處理提升硬度，最后進行碾磨。

3、氣缸套安裝步驟

氣缸套組裝方法有固定和浮筏二種。當代大部分柴油發電機都是采用浮筏氣缸套，這類氣缸套既可以在銷座內旋轉，又可以從連桿小頭內旋轉，因此浮筏氣缸套具備損壞勻稱、構造簡單、安裝簡單、使用壽命較長的特征。

（1）為了避免銷釘的徑向挪動，在氣缸套座兩邊的凹形槽里放有卡簧，開展軸向定位。大部分柴油發電機的氣缸套都是采用激濺潤化。

（2）因為氣缸套孔熱膨脹系數超過氣缸套，所以安裝氣缸套時，應先將活塞桿放到溫度在70℃～90℃水或油中加溫，并把銷釘壓進銷孔內。

（3）氣缸套就是用來將活塞桿傳送到曲軸上。氣缸套能是套上去的，還可以是全浮筏的。如果使用工作壓力協調的氣缸套，這是壓進曲軸里的，在活塞桿內是自由浮動的。假如全部采用浮筏活塞桿，要用2個氣缸套鎖環將活塞桿維持當政。

（4）如下圖10所顯示，比較大和比較小的止推動力面置入在活塞桿內以消化吸收活塞的推動力。氣缸套由高質量管型鋼制成。氣缸套也是有強度且重量較輕，氣缸套外殼硬實，長期性耐磨損。機殼硬實代表著氣缸套的外表面越來越硬實，里邊的金屬材料相對性過軟。金屬材料發硬會讓金屬材料太脆，并且使氣缸套更加容易破裂。里邊較軟的金屬材料可以防止氣缸套干裂，而兩側較硬的金屬材料能夠降低表層損壞。

4、氣缸套的軸力

為了減少活塞桿碰撞，氣缸套定位要偏移核心。氣缸套定位于間距比較小止推動力面較近的部位。因為運動的方法影響了，因此活塞桿碰撞狀況降低了。


匯總：

活塞連桿組是發動機中不可或缺的重要構件，其主要功能是把活塞的反復運動轉化成傳動軸的回轉運動，同時還具有均衡和傳遞動力功效。因而，在發動機設計和生產過程中，必須綜合考慮活塞連桿組的設計制造品質，以保證汽車發動機的性能和使用壽命。