活塞的主要作用是承受汽缸中的气体压力,并将此力通过活塞销传给连杆,以推动曲轴旋转。活塞顶部还与汽缸盖、汽缸壁共同组成燃烧室。
由于活塞顶部直接与高温燃气接触,燃气的最高温度可达2500K 以上,因此活塞的温度也很高,使活塞材料的机械强度显著下降,并使活塞的热膨胀量增大,容易破坏活塞与其相关零件的配合。
活塞顶部在做功行程时,承受着带燃气的冲击性的高压力。对于汽油机活塞,瞬时的压力最大值可达3-5MPa ;对于柴油机活塞,其最大值可达6-9MPa ,采用增压时则更高。高压导致活塞的侧压力大,加速活塞外表面的磨损,也容易引起活塞变形。
活塞在汽缸中高速运动,其平均速度可达10~14ms 。高速运动会产生很大的惯性力,它将使曲柄连杆机构的各零件和轴承承受附加的载荷。
活塞在工作中会受到交变的拉伸、压缩和弯曲载荷;并且由于活塞各部分的温度极不均匀,活塞内部将产生一定的热应力。所以要求活塞质量小,热膨胀系数小,导热性好和耐磨。
汽车发动机目前采用的活塞材料是铝合金。在个别汽车柴油机上的活塞采用高级铸铁或耐热钢制造。