1．活塞设计的要求：
1.)具有较轻的结构重量，足够的刚度和强度；
2.)避免各部分截面尺寸变化及壁厚差别太大；
3.)避免局部过热，使温度分布尽可能均匀；
4.)使用导热良好、耐疲劳性好、高温屈服点高的材料；
5.)加强局部冷却。
2．活塞材料的要求：
1.)强度高、重量轻、良好的滑动性；
2.)绝热和导热性好、热膨胀系数小；
3.)良好的耐磨和耐腐蚀性
3．活塞压缩高度：
压缩高度包括三部分组成：活塞顶至第一道活塞环槽间之顶岸高度h1（亦称火力岸高度），活塞环带高度h2以及由活塞销中心到头部最末道环槽之间的上裙高度h3。
1.)顶岸高度h1：首先要保证当活塞位于上止点时，第一道活塞环位置
必须落在水套的冷却水腔位置处，以保证活塞环散热良好，防止过
热。
非冷却活塞的h1值一般都取得稍大。
顶岸高度h1可比非冷却
活塞更小。
2.)活塞环带高度h2：由环之数量、环高、环槽肩高所决定。
减少环的
数量，显然可减小活塞与缸套间的摩擦功
3.)上裙高度h3：应使环槽位置尽量处于销座外径的上方，以避免开有
环槽而削弱销座强度，并可防止因在材料不很均匀的销座处开设环
槽，引起环槽不均匀变形，影响正常工作。
4．合理布置第一环槽的位置：
当活塞位于上止点位置时，第一道环必须处于气缸套水腔上沿以内，使活塞环得到良好的散热，降低第一道环槽温度。
5．减轻环槽的磨损的措施：
1.)采用特殊耐磨镶圈，特别是铝合金活塞，高温时耐磨性大大低于铸
铁。
选用的镶圈材料应同活塞铝合金具有相近的热膨胀系数，以防
止发生松弛。
也可采用梯形截面结构。
2.)为提高环槽表面硬度及耐磨性，环槽上下侧表面采取镀铬、氮化或
淬硬等表面处理。
3.)采用环槽耐磨垫环，将硬度较高和耐磨性好的垫环采用焊接或铆接
工艺镶入活塞头部环槽内，以提高环槽耐磨性。
6．销座的工作条件：
销与销座应有一定的强度和刚度，足够承压面和良好耐磨性。
强载柴油机活塞承受更高的燃气压力，使销与销座长期处在高比压、润滑困难、磨损增快的条件下工作。
7．销与销座配合形式：
1.)侧推力Ph作用在裙部承压面方向将对销座产生椭圆变形，使沿活
塞销轴线方向直径略有伸长，而在同销轴线相垂直方向的直径略有
缩短；
2.)活塞顶部在受爆发压力作用时，将使活塞销座产生变形，销座在沿
销轴方向有所伸长；
3.)由于销与销座的摩擦发热以及壁厚不均匀，造成活塞裙与销座周围
不同的温度差，再沿着壁厚较厚的销轴方向产生较大的热膨胀变
形。
8．销与销座配合形式：
1.)活塞销被固定在销座上；
2.)活塞销与连杆小端相固定；
3.)采用浮动式活塞销。
9．气环的密封机理：在安装条件下，活塞环靠自身的径向弹力的作用压向气缸壁，形成了所谓“第一密封面”。
而在工作条件下，一旦燃气压力产生，则气环就在燃气压力作用下压紧在油槽的下端面上，形成了所谓“第二密封面”。
活塞环自身的径向弹力是建立密封的必要条件，而燃气压力则是建立密封的充分条件。
现代汽车汽油机和柴油机一般都只采用两道气环。
10．气环的截面和切口形式：
1.)矩形截面环；
2.)锥面环；
3.)内倒角扭曲环；
4.)楔形环；
5.)桶面形环
11．钢片组合油环的优缺点：
其主要特点是：由外侧两刮油片和中央间隔片所组成。
可获得比普通铸铁刮油环高得多的表面接触压力，达100-150N/cm”。
由于钢片具有良好的柔软性，在气缸磨损不均匀或活塞摇摆情况下，仍能保持良好的刮油能力。
钢片组合环，还具有重量轻、惯性力小、回油通路大、回油较快的特点。
但制造要求高，刮片表面必须镀铬，安装比较麻烦，经镀铬后表面接触压力可达70N/cm”左右。
7-1活塞工作状态受哪些负荷作用？
答：活塞工作状态受到机械负荷和热负荷的作用。
机械负荷有气缸内燃烧气体压力，高速运动所产生的往复惯性力和侧推力。
热负荷是由于活塞顶部与高温燃烧气接触，产生热变形、热应变和热疲劳，从而产生裂纹。
7-2什么是活塞压缩高度？它对柴油机总体设计将带来什么影响？
答：活塞销中心至活塞顶的尺寸称为压缩高度。
它包括顶岸高度、环带高度和上裙高度。
它直接影响发动机总体高度和重量。
适当选择顶岸高度，以保证活塞环散热良好，又不会太大影响有效容积，减少环数可减少活塞与缸套间的摩擦力，还可减轻环对环槽的冲击负荷。
上裙高度应使环槽位置尽量处于销座外径上方。
避免因开有环槽而削弱销座的强度，引起变形。
7-3如何合理布置第一环位置，如果第一活塞环温度过高，可采取哪些措施？答：当活塞位于上止点时，第一道环必须处于气缸套冷却水腔上沿位置以内。
措施：1、设置隔热槽2、活塞顶采用阳极氧化表面处理3、通过润滑油进行冷却4、适当减小火力岸与气缸壁的间隙，以减小从此处进入环区的热量5、尽量减少第一道环与气缸壁的距离。
6、活塞顶部环区部分做的比较厚，以供较多热量的通过。
7-4试分析产生裙部销座“椭圆”变形的原因及消除其影响的方法？
答：产生“椭圆”变形的原因：1、侧推力作用在裙部承压面方向，使活塞销轴线方向直径略有伸长，而在同销轴线相垂直方向的直径略有缩短。
2、活塞顶部在受爆发压力作用时，将使活塞销座在沿销轴方向有所伸长。
3、由于销与销座的摩擦发热以及壁厚不均匀，造成活塞裙与销座周围不同的温度差；在沿着壁厚较厚的销轴方向产生较大的热膨胀变形。
消除方法：1、在冷态下将活塞加工成其断面为长轴垂直于活塞销座轴线方向的椭圆形；2、为了减少销座附近的变形量，可在销座附近的裙部外表面留出一定深度的冷却窝；3、还可在销座中镶铸进热膨胀系数低的“恒范钢片”，利用钢片与铝壳之间的双金属作用，牵制裙部的热膨胀。
7-7什么是活塞环第二次密封？
答：活塞正常工作时，由于径向弹力作用于气缸壁形成了第一密封面。
在爆发行程时，燃烧室内高压燃气经活塞顶部环岸间隙，至活塞环上侧隙和背侧隙，将活塞环工作表面压紧贴于气缸壁和环槽的下侧面，形成了第二次密封。
径向不平衡力及轴向平衡力是形成第二次密封的主要原因。