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活塞连杆组由活塞、活塞环、活塞销和连杆等主要机件组成。
图5-2-1 活塞连杆组的组成
活塞
1. 功用与工作条件
活塞的主要功用是承受气缸中的燃烧压力，并将此力通过活塞销和连杆传给曲轴。此外，活塞还与气缸盖、气缸壁共同组成燃烧室。
由于活塞顶部直接与高温燃气接触，其散热条件又较差，致使活塞承受很高的热负荷。活塞顶部在作功行程时，承受着燃气冲击性的高压力，高温、高压引起活塞变形，磨损增加。
由于活塞在气缸中作变速运动，它会产生很大的惯性力，并且活塞承受的气体压力和惯性力是呈周期性变化的，因此，活塞的不同部分会受到交变的拉伸、压缩或弯曲载荷。所以，要求活塞应有足够的强度和刚度，质量尽可能小，导热性能要好，要有良好的耐热性、耐磨性，温度变化时，尺寸及形状的变化要小。
发动机广泛采用的活塞材料是铝合金，有的柴油机上也采用合金铸铁或耐热钢制造活塞。铝合金活塞具有质量小，导热性好的优点。缺点是热膨胀系数较大；在高温时，强度和刚度下降较大。
2. 活塞的结构
活塞是由活塞顶部、活塞头部和活塞裙部三部分组成，如图5-2-2 所示。
图5-2-2 活塞
（1）顶部
活塞顶部是燃烧室的组成部分，其形状与选用的燃烧室的形式有关。汽油机活塞顶有平顶、凹顶、凸顶和特殊顶式等形式，如图5-2-3所示。
1）平顶式活塞，结构简单，加工方便，受热面积小，在汽油机上广泛采用。
2）凸顶式活塞，顶部刚度较大，制造时可减薄顶部的厚度，因而质量较小，但顶部温度较高，主要适用于二冲程发动机。
3）凹顶式活塞，可用用来调节发动机的压缩比，且可以改善燃烧室形状，但顶部受热量大，易形成积炭，加工制造比较困难。
4）特殊顶式：直接喷射式汽油发动机使用。或某些发动机是为提高涡流或避免活塞顶部与气门头部相互撞击而采用此种形式。
图5-2-3 活塞顶部形状
（2）活塞的头部
活塞头部是活塞环槽以上的部分。其作用是承受气体压力，并传给连杆，与活塞环一起实现对气缸的密封；将活塞顶部所吸收的热量传递给气缸壁。
活塞头部切有若干道用以安装活塞环的环槽。汽油机活塞环一般有3～4环槽，上面2～3道用以安装气环，下面一道用以安装油环。油环槽的底部钻有若干小孔，以使油环从气缸壁上刮下的多余润滑油经此流回油底壳。
（3）活塞的裙部
活塞裙部油环槽以下部分称为活塞裙部。其作用是为活塞在气缸内作往复运动导向和承受侧压力。
活塞的变形是裙部直径沿活塞销座轴线方向增大。侧压力的作用会使活塞裙部直径在沿活塞销座轴线上增大，如图5-2-4所示。此外，活塞销座附近的金属量多，受热后膨胀量也大，致使裙部在受热变形时，在沿活塞销座轴线方向的直径增大量大于其他方向。所以，使得活塞沿裙部断面变成长轴在活塞销方向上的椭圆。
图5-2-4 活塞变形侧压力
为了使活塞在工作温度下与气缸壁间保持有比较均匀的间隙，以免在气缸内卡死，必须预先在冷态下把活塞制成其裙部断面为长轴垂直于活塞销方向的椭圆形，轴线方向为上小下大的圆锥形。
为了减小销座附近的热变形量，有的活塞还将销座附近的裙部外表面制成凹陷0.5～1.Omm。有的活塞在裙部受侧压力小的一面，还开有“T”形和“Π”形槽，如图2-2-5所示。其中横槽叫绝热槽，开在头部最下一道油环槽中或裙部上边沿（横槽开在油环槽中时，还可兼作油孔），其作用是切断从活塞头部向裙部传输的部分热流通道，减少头部热量向裙部的传导，从而减小裙部的热膨胀。竖槽叫膨胀槽，其作用是使裙部具有一定的弹性，从而使冷状态下的装配间隙尽可能小，而在热状态下又因切槽的补偿作用，可避免活塞在气缸中卡死。
为减小铝合金活塞裙部的热膨胀量，有的活塞在其销座中镶铸有热膨胀系数较低的“恒范钢片”。恒范钢片是含镍的低碳合金钢。其膨胀系数仅为铸铝的1/10。
图5-2-5 开槽活塞
为了对活塞裙部表面进行保护，通常还对活塞裙部进行表面处理。汽油机的铸铝活塞裙部外表面镀锡；柴油机铸铝活塞裙部外表面磷化。
（4）活塞销座
活塞销座是活塞通过活塞销与连杆的连接部分，位于活塞裙部的上部。为限制活塞销的轴向窜动，大部分活塞在销座孔内接近外端处制有槽用以安装卡环。
销座孔的中心线一般位于活塞中心线的平面内，当活塞越过上止点改变运动方向时，由于侧压力瞬时换向，使活塞与缸壁的接触面突然由一侧平移至另一侧，如图5-2-6 a）所示，活塞对缸壁产生“敲击”（俗称活塞敲缸）。因此，有些发动机将活塞销座轴线向作功行程中受侧压力较大的一面偏移1～2mm，如图5-2-6 b）所示。这样，在活塞接近上止点时，作用在活塞销座轴线右侧的气体大于左侧，使活塞倾斜，裙部下端提前先换向，然后活塞越过上止点，侧压力相反时，活塞才以左下端接触处为支点，顶部向左转（不是平移），完成换向，而使换向冲击力大为减弱。
图5-2-6 活塞销偏置时的工作情况
