发动机曲轴是什么

曲轴是发动机中重要的部件。它承受连杆传来的力，并将其转变为转矩通过曲轴输出并驱动发动机上其他附件工作。曲轴受到旋转质量的离心力、周期变化的气体惯性力和往复惯性力的共同作用，使曲轴承受弯曲扭转载荷的作用。因此要求曲轴有足够的强度和刚度，轴颈表面需耐磨、工作均匀、平衡性好。

(资料图)

为减小曲轴质量及运动时所产生的离心力，曲轴轴颈往往作成中空的。在每个轴颈表面上都开有油孔，以便将机油引入或引出，用以润滑轴颈表面。为减少应力集中，主轴颈、曲柄销与曲柄臂的连接处都采用过渡圆弧连接。

曲轴平衡重(也称配重)的作用是为了平衡旋转离心力及其力矩，有时也可平衡往复惯性力及其力矩。当这些力和力矩自身达到平衡时，平衡重还可用来减轻主轴承的负荷。平衡重的数目、尺寸和安置位置要根据发动机的气缸数、气缸排列形式及曲轴形状等因素来考虑。平衡重一般与曲轴铸造或锻造成一体，大功率柴油机平衡重与曲轴分开制造，然后用螺栓连接在一起。

曲轴一般用中碳钢或中碳合金钢模锻而成。为提高耐磨性和耐疲劳强度，轴颈表面经高频淬火或氮化处理，并经精磨加工，以达到较高的表面硬度和表面粗糙度的要求。它与连杆配合将作用在活塞上的气体压力变为旋转的动力，传给底盘的传动机构。同时，驱动配气机构和其它辅助装置，如风扇、水泵、发电机等。

工作时，曲轴承受气体压力，惯性力及惯性力矩的作用，受力大而且受力复杂，并且承受交变负荷的冲击作用。同时，曲轴又是高速旋转件，因此，要求曲轴具有足够的刚度和强度，具有良好的承受冲击载荷的能力，耐磨损且润滑良好。

曲轴是由什么组成的

曲轴一般由主轴颈，连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端等组成。一个主轴颈、一个连杆轴颈和一个曲柄组成了一个曲拐，曲轴的曲拐数目等于气缸数(直列式发动机);V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。

主轴颈是曲轴的支承部分，通过主轴承支承在曲轴箱的主轴承座中。主轴承的数目不仅与发动机气缸数目有关，还取决于曲轴的支承方式。曲轴的支承方式一般有两种，一种是全支承曲轴，另一种是非全支承曲轴。

全支承曲轴：曲轴的主轴颈数比气缸数目多一个，即每一个连杆轴颈两边都有一个主轴颈。如六缸发动机全支承曲轴有七个主轴颈。四缸发动机全支承曲轴有五个主轴颈。这种支承，曲轴的强度和刚度都比较好，并且减轻了主轴承载荷，减小了磨损。柴油机和大部分汽油机多采用这种形式。

非全支承曲轴：曲轴的主轴颈数比气缸数目少或与气缸数目相等。这种支承方式叫非全支承曲轴，虽然这种支承的主轴承载荷较大，但缩短了曲轴的总长度，使发动机的总体长度有所减小。有些汽油机，承受载荷较小可以采用这种曲轴型式。

曲轴的连杆轴颈是曲轴与连杆的连接部分，通过曲柄与主轴颈相连，在连接处用圆弧过渡，以减少应力集中。直列发动机的连杆轴颈数目和气缸数相等。V型发动机的连杆轴颈数等于气缸数的一半。

曲柄是主轴颈和连杆轴颈的连接部分，断面为椭圆形，为了平衡惯性力，曲柄处铸有(或紧固有)平衡重块。平衡重块用来平衡发动机不平衡的离心力矩，有时还用来平衡一部分往复惯性力，从而使曲轴旋转平稳。

曲轴前端装有正时齿轮，驱动风扇和水泵的皮带轮以及起动爪等。为了防止机油沿曲轴轴颈外漏，在曲轴前端装有一个甩油盘，在齿轮室盖上装有油封。曲轴的后端用来安装飞轮，在后轴颈与飞轮凸缘之间制成档油凸缘与回油螺纹，以阻止机油向后窜漏。

汽车曲轴的材料

曲轴主要有两种材料类型：

一种是钢制曲轴，一种是球墨铸铁曲轴，另一种是新型铝合金复合材料。

钢制曲轴主要是钢的材料决定了曲轴的主要质量，另外就是加工工艺和加工精度，钢制曲轴一般都使用圆角滚压工艺。曲轴行业精度是肉眼看不出来的。

球墨铸铁曲轴除使用圆角滚压工艺外，还要进行氮化处理，氮化处理过的曲轴颜色发乌。一般人员买曲轴建议买发动机厂家原装的，基本可以确保质量。挑选时只要注意在曲径部分不要有沙眼、拉痕等就可以了，一般都不会出问题。

新型铝合金复合材料，90年代以来国外广泛采用高强度铝合金来代替传统材料,以实现轻量化。据报道,Honda、Nissan、BMW和奥迪等公司都生产了全铝发动机,其曲轴采用了压力铸造纤维和颗粒增强铝合金复合材料。纤维增强和颗粒增强复合材料技术在工业化大生产中的应用未见报道,主要是复合材料生产工艺复杂,目前仅停留在实验室单件小批量生产

曲轴变形的形式有曲轴主轴线的弯曲和扭曲变形。检测方法是测量中间轴颈对两端轴颈的颈向圆跳动。将曲轴的两端的轴颈用v形铁块支撑在平台上，把百分表的触针垂低在中间的轴颈上。转动曲轴，记下百分表的小读数，再旋转曲轴度，记下百分表的读数，百分表大读数与小读数之差即为径向圆跳动。曲轴的径向圆跳动不得大于0.15mm。当侧得径向圆的跳动误差小于0.15mm时，可结合光磨加以修正，大于0.15mm，则应在曲轴修磨前进行校正。

材料选择的原则首先是要能满足使用性能,然后再考虑成本、轻量化、环保等一系列要求。在以上所列举的材料中,钢的力学性能优,球铁的其次,铝合金复合材料在后。但是并非所有的情况下都选择性能优的钢,而应该从各方面综合考虑,我们平常所讲的性能价格比就是从这个意义上提出来的。对于功率要求较高的曲轴,一般的球铁不能满足要求,多选用性能优良的锻钢。奥氏体等温淬火工艺的出现极大地提高了球铁的力学性能,使其接近于锻钢,再加上其低成本和优良的工艺特性,在满足力学性能的前提下,一部分锻钢曲轴逐渐被ADI替代。但是,ADI需要严格控制等温淬火热处理工艺参数,对生产厂家提出了较高的技术和管理等方面的要求,导致其生产还不普及。另外,在锻钢中又以微合金非调质钢取代调质碳钢和调质合金钢来降低成本。对于中低功率的曲轴,由于球铁优良的性能、低成本和工艺的日臻完善,已几乎完全取代了锻钢。而在球铁中,又趋向于以铸态球铁取代热处理球铁。同时,高强度铝合金复合材料的出现,已可部分替代球铁曲轴。但是目前工艺尚不成熟,还不能满足大规模工业化生产的要求。

在曲轴的选材上,以上几种材料按其特点各有应用范围和发展前景。锻钢的力学性能优球铁的适用范围广、成本低;铝合金是未来的方向,比较具有发展潜力。其中铸态QT740-3在轻型车、轿车曲轴市场中,适用范围广,性能价格比优,比较具有竞争力。