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《零件失效分析》课程论文
(2024-2025学年上学期)
题目：发动机活塞的失效分析
院部：学院
专业班级：材料科学与工程专业班
学号：
姓名：
任课教师/职称：
年月日
摘要
活塞是发动机的重要部件，对发动机的性能起决定性作用，活塞失效将导致整个发动机的失效。文章结合实际案例，主要针对活塞不同部位出现的典型失效及如何采取措施避免该失效的产生进行分析，为活塞设计、制造及发动机修理提供参考。
关键词：活塞；失效模式；应对措施
目录
TOC\o1-3\h\u177471.引言 1
260022.发动机活塞的使用和发展背景 1
66422.1发动机活塞的使用背景 1
18903.发动机活塞的常见失效形式 2
254173.1活塞的三个主要破坏区域 2
239003.2冷却不足引起划痕 2
240603.3爆震引起的破损 3
17973.4提前点火引起的破损 3
17973.5活塞顶或销座有裂纹 4
17973.6活塞顶或环槽边缘处呈蜂窝点状烧蚀 4
258184.发动机活塞的检测方法 4
295644.1活塞环性能测试 4
303094.1.1密封性能检测 4
111794.1.2调油（控油）性能检测 4
129364.1.3导热性能检测 5
183894.1.4支撑性能检测 5
287854.2活塞环损坏判断 5
190734.2.1磨损程度检查 5
226184.2.2油底壳油泥检查 5
214104.2.3发动机功率输出检查 6
185594.2.4发动机噪音检查 6
144235.发动机活塞失效的检测方法 6
252275.1密封性能测试 6
29945.2调油（控油）性能测试 7
29945.3导热性能测试 7
29945.4支撑性能测试 7
26626.对未来研究方向的展望 7
13888参考文献 I
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1.引言
失效分析是工程技术工作的一个难点，尤其对于发动机零件的失效。由于发动机工作状况比较复杂零件承受各种机械负荷和热负荷失效模式也多种多样失效分析不但要借助各种专业工具往往也需要借助积累的经验。活塞是汽车发动机的“心脏”，承受交变的机械载荷和热负荷，是发动机中工作条件最恶劣的关键零部件之一[1]。活塞的主要功用是活塞顶部将气体压力经活塞销传给连杆驱使曲轴旋转；活塞环、环槽用于密封和热的传导；活塞裙部表面保证活塞沿气缸上下往复运动顺畅、不卡滞；顶面与缸盖形成燃烧室提供燃气燃烧空间。活塞失效将直接导致发动机的故障，故分析活塞失效及采取相应的应对措施防止失效对活塞设计、制造及发动机修理均至关重要。
2.发动机活塞的使用和发展背景
发动机活塞在发动机工作中起着关键作用。在燃油燃烧产生的高温高压气体推动下，活塞在气缸内做往复运动，通过活塞销、连杆等部件将力传递给曲轴，进而驱动车辆等设备运转，广泛应用于汽车、船舶、工程机械等众多依靠内燃机提供动力的领域，保障动力输出的连贯性和稳定性。
早期的活塞多为简单铸铁材质，结构相对单一，随着发动机技术不断进步，对功率、效率、可靠性等要求提高，活塞也不断发展。材质上，如今有铝合金等轻质且强度较好的材料被广泛采用，能减轻发动机重量、提升散热性能；结构方面，出现了各种优化设计，像特殊的活塞顶部形状以更好地适应燃烧需求，裙部也有改良来减少摩擦、提升导向性；加工工艺更是日益精细，保障活塞的高精度和高质量，满足现代高性能发动机的严苛要求。
2.1发动机活塞的影响
发动机研究领域，活塞失效是一个关键且不容忽视的问题。发动机活塞作为发动机的核心部件，其失效对发动机性能有着深远影响。活塞失效直接影响发动机的动力输出。当活塞失效时，发动机的工作异常，功率明显衰减，这使得车辆的动力性能大幅下降。例如，活塞环断裂会导致发动机工作异常，燃烧不充分，从而使发动机的动力输出大打折扣。同时，活塞失效还可能引发其他问题，如烧机油、拉缸等，进一步影响发动机的性能。活塞失效也对发动机的经济性产生重要影响。活塞故障可能导致油耗增加，这是因为活塞无法正常工作，使得发动机燃烧效率降低，从而增加燃油消耗。此外，活塞失效还可能导致尾气排放超标，对环境造成污染。
发动机活塞失效在发动机研究领域具有重要地位。它不仅