王凯，周娜，苏铁熊，张俊跃

（1.中北大学机电工程学院，太原030051；2.中国北方发动机研究所，大同037036）

4L132柴油机活塞设计及强度分析

王凯1，周娜1，苏铁熊1，张俊跃2

（1.中北大学机电工程学院，太原030051；2.中国北方发动机研究所，大同037036）

伴随着现代柴油机的高强化发展需求，提高最大爆发压力是强化柴油机的一种措施。随着柴油机的最大爆发压力越来越大，结构要求越紧凑，作为柴油机重要零部件的活塞从结构设计到材料上都有新的发展。本文对4L132柴油机活塞的材料、头部、销部、裙部分别进行设计，并对该活塞强度计算验证，从而为强化柴油机活塞部分提供相关的理论依据。

柴油机活塞强度

1 引言

活塞是汽车发动机的“心脏”，承受交变的机械负荷和热负荷，是发动机中工作条件最恶劣的关键零部件之一。活塞的功用是承受气体压力，并通过活塞销传给连杆驱使曲轴旋转，活塞顶部还是燃烧室的组成部分[1]。活塞在高温、高压、高速、润滑不良的条件下工作。活塞直接与高温气体接触，瞬时温度可达2 500 K以上。因此，受热严重，而散热条件又很差，所以活塞工作时温度很高，顶部高达600～700 K，且温度分布很不均匀；活塞顶部承受气体压力很大，特别是做功行程压力最大，这就使得活塞产生冲击，并承受侧压力的作用[2]；活塞在气缸内以很高的速度（8～12 m/s）作往复运动，且速度在不断地变化，这就产生了很大的惯性力，使活塞受到很大的附加载荷。活塞在这种恶劣的工作条件下，会产生变形和加速磨损，还会产生附加载荷和热应力，同时受到燃气的化学腐蚀。……