畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告

1、課題的目的及意義（含國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀分析或設(shè)計(jì)方案比較、選型分析等）
鋁屬于輕金屬，其化學(xué)性質(zhì)活潑，在干燥空氣中鋁的表面立即形成厚約1～3nm的致密氧化膜，使鋁在大氣中具有良好的耐蝕性。純鋁的強(qiáng)度和硬度很低，不適合作為工程材料使用，只有通過(guò)合金化處理才能獲得密度小、強(qiáng)度高的鋁合金作為工程材料。目前，國(guó)內(nèi)外用作活塞的材料除鋁合金外還有鑄鐵、鋼、陶瓷及復(fù)合材料等。其中，鋁合金應(yīng)用的最多，鑄鐵次之，其他則較少[1]。
活塞是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的“心臟”，承受交變的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷，是發(fā)動(dòng)機(jī)中工作條件最惡劣的關(guān)鍵零部件之一。由于活塞頂部直接與高溫燃?xì)饨佑|，燃?xì)庾罡邷囟瓤蛇_(dá)2500K以上，而其散熱條件又很差，致使活塞承受很高的熱負(fù)荷，工作時(shí)一般頂部溫度高達(dá)600～700K，高溫使活塞材料的機(jī)械強(qiáng)度下降，熱膨脹量增大，且溫度分布很不均勻；活塞頂部承受氣體壓力很大，特別是做功行程壓力最大，汽油機(jī)高達(dá)3～5MPa，柴油機(jī)高達(dá)6～9MPa，這就使得活塞產(chǎn)生沖擊，并承受側(cè)壓力的作用；活塞在氣缸內(nèi)的平均速度可達(dá)8～12m/s，會(huì)產(chǎn)生很大的慣性力，使活塞受到很大的附加載荷[2]?；钊谶@種惡劣的條件下工作，會(huì)產(chǎn)生變形并加速磨損，還會(huì)產(chǎn)生附加載荷和熱應(yīng)力，同時(shí)受到燃?xì)獾幕瘜W(xué)腐蝕作用。故要求活塞材料具有高的機(jī)械強(qiáng)度；小的熱膨脹系數(shù)；吸熱性要差，導(dǎo)熱性要好；密度??；容易加工，成本低；具有良好的減磨性能與耐磨、耐蝕性能[3]。
鋁合金活塞的突出優(yōu)點(diǎn)是比重小，約為鑄鐵的1/3，在同樣強(qiáng)度的情況下，它比鋼鐵材料輕很多，但是鋁合金的高溫力學(xué)性能及減摩、耐磨性能不如鑄鐵。采用鋁合金制作的活塞可大大減小活塞的質(zhì)量及往復(fù)運(yùn)動(dòng)的慣性力，對(duì)汽缸壁的側(cè)壓力和沖擊力也較小，這樣可減小活塞與汽缸，活塞組與活塞銷的摩擦力，并降低它們的磨損量?；钊哪p一般表現(xiàn)在三個(gè)方面：活塞槽磨損、頂部燃燒室燒毀、活塞裙部擦傷磨損。活塞的最大磨損部位是活塞環(huán)槽，主要原因是燃燒氣體的壓力作用，使活塞環(huán)對(duì)環(huán)槽的單位面積上壓力很高，同時(shí)活塞作高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使活塞環(huán)對(duì)于環(huán)槽的沖擊力很大；此外燃燒氣體的高溫使活塞頭部工作溫度偏高，而且越靠近活塞頂部其溫度和氣體壓力越高。所以第一道環(huán)槽的磨損最為嚴(yán)重，往下逐漸減輕。環(huán)槽磨損主要是上平面，而下平面磨損較少，使環(huán)槽磨損成內(nèi)小外大的梯形，引起側(cè)隙增大，造成氣缸竄氣和竄機(jī)油。 活塞裙部磨損較小，通常是在承受側(cè)向力的一側(cè)發(fā)生磨損和擦傷，當(dāng)活塞裙部與缸壁間隙過(guò)大時(shí)，會(huì)產(chǎn)生敲缸，并出現(xiàn)嚴(yán)重的留油現(xiàn)象?；钊N座孔形成橢圓形磨損，其最大磨損部位是座孔的上下方向，易造成配合松曠，出現(xiàn)不正常的響聲。針對(duì)活塞的三種主要磨損方式，要提高活塞整體的強(qiáng)度和耐磨性，一個(gè)重要途徑就是通過(guò)各種表面強(qiáng)化方式提高活塞的抗高溫氧化性能、抗腐蝕性能、耐磨損性能[3]。