连杆和结构

连杆由小头，杆身和大头组成。

1)连杆小头

小头的结构形状取决于活塞销的尺寸及其与连杆小头的连接

汽车发动机连杆小头与活塞销的连接方式有两种，即全浮动式和半浮动式。全浮动活塞销工作时，在连杆小头孔和活塞销孔内转动，可保证活塞销沿圆周均匀磨损。为了防止活塞销两端划伤气缸壁，活塞销孔外安装有活塞销挡圈。半浮动活塞销通过螺栓卡在连杆的小头孔中，然后活塞销只在活塞销孔中转动，而不在小头孔中转动。小头孔中没有衬套，销孔中没有活塞销挡圈。

2)连杆杆身

杆身断面呈工字形，刚性高，重量轻，适合模锻。工字形截面的Y-Y轴在连杆的运动平面内。一些连杆在杆身加工有油道，用于润滑小头衬套或冷却活塞。在后一种情况下，喷油孔必须在小头顶部加工

3)连杆大端

连杆大端除了要有足够的刚度外，还应尺寸小、重量轻，在拆卸发动机时可以从气缸上端取出。连杆大端分体，连杆盖用螺栓或螺柱紧固。为了使接合面在任何转速下都紧密结合，连杆螺栓的拧紧力矩必须足够大。

连接平面垂直于连杆轴线，而连接平面与连杆轴线形成30 ~ 60的夹角。平切连杆的大端刚度较大，因此大端孔的变形较小，平切连杆的制造成本较低。汽油机都使用平切连杆。柴油机连杆既有平切又有斜切。由于一般柴油机曲柄销直径较大，连杆大端的整体尺寸也相应较大。如果拆卸时可以从气缸上端取出连杆，则必须采用带斜切口的连杆。连杆盖装配在连杆体上时，必须严格定位，防止连杆盖侧向位移。平切连杆利用连杆螺栓上精密加工的圆柱面和精密加工的螺栓孔实现连杆盖的定位。斜切口连杆的连杆螺栓由于剪切力大，容易疲劳失效。因此，应采用能承受侧向力的定位方法。

4)连杆螺栓

工作时，连杆螺栓承受交变载荷，因此在结构上应尽可能增加连杆螺栓的弹性，并对过渡圆角进行精加工，以消除应力集中，提高其疲劳强度。连杆螺栓采用优质合金钢，如40Cr、35CrMo等。淬火回火后，螺纹滚压，表面防锈。

活塞和结构

活塞由三部分组成：顶部、头部和裙部

1)活塞顶部

汽油机活塞顶的形状与燃烧室形状和压缩比有关。汽油机大多采用平顶活塞，其特点是受热面积小，加工简单。有了凹顶活塞，通过改变凹顶的大小可以调节发动机的压缩比。

2)活塞头

从活塞顶部到油环槽下端面的部分称为活塞头。在活塞头上加工有用于安装气环和油环的气环槽和油环槽。油环槽底部还有回油孔或横向槽。油环从气缸壁刮下的多余机油通过回油孔或横向槽流回油底壳。活塞头应足够厚，从活塞顶部到环形槽区域的横截面变化应尽可能平滑，过渡圆角R应足够大，以减少热流阻力，促进加热

活塞环槽的磨损是影响活塞使用寿命的重要因素。在强化程度较高的发动机中，一环槽温度较高，磨损严重。为了增强环槽的耐磨性，耐热保持器通常嵌入一环槽或一和第二环槽中。在高强化直喷式燃烧室柴油机中，耐热保持器嵌入燃烧室的一环槽和喉部，以防止喉部由于过热而破裂。

3)活塞裙部

活塞头下方的部分是活塞裙部。裙部的形状应确保活塞在气缸中得到良好的引导，并且在任何工作条件下，气缸和活塞之间都应保持均匀和适当的间隙。间隙过大，活塞敲击气缸;如果间隙太小，活塞可能会被气缸卡住。此外，裙部应有足够的实际承载面积来承受侧向力。活塞裙部承受膨胀侧向力的一侧称为主推力面，承受压缩侧向力的一侧称为次推力面。

发动机工作时，活塞在气体力和侧向力的作用下发生机械变形，而活塞受热膨胀时发生热变形。由于这两种变形，活塞销孔轴向的活塞裙部尺寸增大。因此，为了使活塞工作时裙部接近理想圆并与气缸相适应，活塞裙部的横截面在制造时应加工成椭圆形，其长轴应垂直于活塞销孔的轴线。现代汽车发动机的活塞都是椭圆裙。

另外，活塞沿活塞轴向的温度有高有低，活塞的热膨胀自然也有高有低。因此，为了使活塞工作时裙部靠近气缸，需要将活塞做成上小下大的锥形或桶形。