曲軸的結(jié)構(gòu)一般由主軸頸,，連桿軸頸、曲柄,、平衡塊,、前端和后端等組成。

曲軸的作用:

它與連桿配合將作用在活塞上的氣體壓力變?yōu)?span>旋轉(zhuǎn)的動力,，傳給底盤的傳動機構(gòu),。同時，驅(qū)動配氣機構(gòu)和其它輔助裝置,，如風(fēng)扇,、水泵、發(fā)電機等,。工作時,，曲軸承受氣體壓力，慣性力及慣性力矩的作用,，受力大而且受力復(fù)雜,，并且承受交變負(fù)荷的沖擊作用,。同時，曲軸又是高速旋轉(zhuǎn)件,，因此,，要求曲軸具有足夠的剛度和強度，具有良好的承受沖擊載荷的能力,，耐磨損且潤滑良好,。

曲拐

一個連桿頸和它兩端的曲臂以及前后兩個主軸頸合在一起，稱為曲拐,。

一個主軸頸,、一個連桿軸頸和一個曲柄組成了一個曲拐，曲軸的曲拐數(shù)目等于氣缸數(shù)(直列式發(fā)動機),；V型發(fā)動機曲軸的曲拐數(shù)等于氣缸數(shù)的一半,。

曲軸的連桿軸頸是曲軸與連桿的連接部分，通過曲柄與主軸頸相連,，在連接處用圓弧過渡,，以減少應(yīng)力集中。

直列發(fā)動機的連桿軸頸數(shù)目和氣缸數(shù)相等,。V型發(fā)動機的連桿軸頸數(shù)等于氣缸數(shù)的一半,。

曲柄

曲柄是主軸頸和連桿軸頸的連接部分，斷面為橢圓形,，為了平衡慣性力,，曲柄處鑄有(或緊固有)平衡重塊。平衡重塊用來平衡發(fā)動機不平衡的離心力矩,，有時還用來平衡一部分往復(fù)慣性力,，從而使曲軸旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)。

曲軸前端裝有正時齒輪,，驅(qū)動風(fēng)扇和水泵的皮帶輪以及起動爪等,。

為了防止機油沿曲軸軸頸外漏，在曲軸前端裝有一個甩油盤,，在齒輪室蓋上裝有油封,。曲軸的后端用來安裝飛輪，在后軸頸與飛輪凸緣之間制成檔油凸緣與回油螺紋,，以阻止機油向后竄漏,。

曲軸的形狀和曲拐相對位置(即曲拐的布置)取決于氣缸數(shù),、氣缸排列和發(fā)動機的點火順序,。

安排多缸發(fā)動機的點火順序應(yīng)注意使連續(xù)作功的兩缸相距盡可能遠(yuǎn)，以減輕主軸承的載荷,，同時避免可能發(fā)生的進(jìn)氣重疊現(xiàn)象,。

作功間隔應(yīng)力求均勻,，也就是說發(fā)動機在完成一個工作循環(huán)的曲軸轉(zhuǎn)角內(nèi)，每個氣缸都應(yīng)發(fā)火作功一次,，而且各缸發(fā)火的間隔時間以曲軸轉(zhuǎn)角表示,，稱為點火間隔角。

四行程發(fā)動機完成一個工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)兩圈,，其轉(zhuǎn)角為720,，在曲軸轉(zhuǎn)角720內(nèi)發(fā)動機的每個氣缸應(yīng)該點火作功一次。且點火間隔角是均勻的,，因此四行程發(fā)動機的點火間隔角為720/i,，(i為氣缸數(shù)目)，即曲軸每轉(zhuǎn)720/i,，就應(yīng)有一缸作功,，以保證發(fā)動機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。

主軸頸是曲軸的支承部分,，通過主軸承支承在曲軸箱的主軸承座中,。主軸承的數(shù)目不僅與發(fā)動機氣缸數(shù)目有關(guān)，還取決于曲軸的支承方式,。

曲軸的支承方式一般有兩種

一種是全支承曲軸,，另一種是非全支承曲軸。

全支承曲軸：

曲軸的主軸頸數(shù)比氣缸數(shù)目多一個,，即每一個連桿軸頸兩邊都有一個主軸頸,。如六缸發(fā)動機全支承曲軸有七個主軸頸。四缸發(fā)動機全支承曲軸有五個主軸頸,。這種支承,，曲軸的強度和剛度都比較好，并且減輕了主軸承載荷,，減小了磨損,。柴油機和大部分汽油機多采用這種形式。

非全支承曲軸：

曲軸的主軸頸數(shù)比氣缸數(shù)目少或與氣缸數(shù)目相等,。這種支承方式叫非全支承曲軸,，雖然這種支承的主軸承載荷較大，但縮短了曲軸的總長度,，使發(fā)動機的總體長度有所減小,。有些汽油機，承受載荷較小可以采用這種曲軸型式,。

曲軸的結(jié)構(gòu)形式有整體式和組合式兩種,。

下面分析大多數(shù)汽車發(fā)動機采用的整體式曲軸的結(jié)構(gòu)

主軸頸

用來支撐曲軸，曲軸幾即繞其中心線旋轉(zhuǎn),。主軸頸支撐于滑動主軸承上,，主軸頸結(jié)構(gòu)和連桿軸頸類似,，不同點于滑動主軸承上，主軸頸結(jié)構(gòu)和連桿軸頸類似,，不同點是內(nèi)表面有油槽,。主軸承蓋用螺栓與上曲軸箱的主軸承座緊固在一起。為了使各主軸頸磨損相對均勻,，對于受力交大的中部和兩端的主軸頸制造得較寬,。

在連桿軸頸的兩側(cè)都有主軸頸者，稱為全支撐曲軸,。全支撐曲軸鋼度好,，主軸頸負(fù)荷小，但它比較長,。如果主軸頸數(shù)目比連桿軸頸少,，則稱為非全支撐曲軸。其特點和全支撐主軸相反,。

2.連桿軸頸

用來安裝連桿大頭,，如圖1.3所示。直列式發(fā)動機的連桿軸項數(shù)與汽缸數(shù)相等,；V型發(fā)動機因為兩個連桿共同裝在一個連桿軸頸上,，故連桿軸頸數(shù)為汽缸數(shù)的一半。連桿軸頸通常被制成中空,，其目的是為了減輕曲拐旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量,，以減小離心力。中空的部分還可兼作油道和油腔,，如圖所示,。油腔不鉆通，外端用螺塞封閉,，并用開口銷鎖住,。連桿中部插入一彎管，管口位于油腔中心,。當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)時,，在曲軸油管機油中的較重的雜質(zhì)被甩向油腔壁，而潔凈的機油則經(jīng)彎管流向連桿軸向表面,，減輕了軸頸的磨損,。

3.曲軸臂

用來連接主軸頸和連桿軸頸，如圖1.4所示,。有的發(fā)動機曲軸臂上加有平衡塊,，用來平衡曲軸的不平衡的離心力和離心力矩，有的還可平衡一部分往復(fù)慣性力。圖示1.5為四缸發(fā)動機曲軸受力情況,。1.4道連桿軸頸的離心力F1.F4與2.3道連桿軸頸的離心力F2.F3大小相等,，方向相反,。從整體上看,，似乎在內(nèi)部能相互平衡，但由于在F1與F2形成的力偶MF2和F3與F4形成的力偶M3-4作用下,，如果曲軸的剛度不足,，則發(fā)生彎曲變形，加劇主軸頸的磨損,。為此,，需加寬軸頸，增加剛度,，以減少磨損,。但更有效的措施是在曲軸臂反方向延伸一塊平衡塊。平衡塊與曲軸制成一體,，也可單獨制造,，再用螺栓固裝在曲軸臂上，加平衡塊會導(dǎo)致曲軸質(zhì)量和材料消耗增加,，制造工藝復(fù)雜,。因此，曲軸是否要加平衡塊,，應(yīng)視具體情況而定,。

曲軸上離心力作用和加平衡塊示意

4.曲軸的前軸端

通常的前軸端裝有正時齒輪皮帶輪扭轉(zhuǎn)減震器和啟動爪等，為防止機油沿曲軸軸頸外漏,，一般在正時齒輪前端裝一個甩油盤,，正時齒輪蓋內(nèi)孔周圍還嵌有自緊式油封。當(dāng)機油濺落在隨著曲軸旋轉(zhuǎn)的甩油盤上時,，由于離心力的作用,，被甩到正時齒輪蓋的內(nèi)壁上，油封擋住機油,，是機油沿壁面流回油殼中,。

5.曲軸的后軸端

制有甩油突緣；回油螺紋和飛輪結(jié)合盤,。飛輪結(jié)合盤是用來連接飛輪輸出動力,。甩油突緣與回油螺紋用來防止既有外漏，如圖1.6所示,，從主軸頸間隙流向后端的機油,，主要被甩油突緣甩入主軸承座孔后邊緣的凹槽內(nèi)，并經(jīng)回油孔流向底殼。

少量的機油流至回油螺紋區(qū),，被回油螺紋返回到甩油突緣而甩回油低殼,。為更可靠地防止漏油，有時發(fā)動機還在最后一道主軸承蓋的端面上裝有油封,，油封材料有橡膠,，含石墨的石棉繩等。此外,，最后一道主軸承蓋與缸體結(jié)合面出還嵌有軟木條或石棉繩等填料,；起密封作用。 曲軸作為轉(zhuǎn)動件,，除了承受正時齒輪斜齒傳動所引起的軸向力以外,，還要承受上下坡；加速,；制動及踏離合器等所產(chǎn)生的軸向力作用,，從而制造曲軸前后竄動。如果軸向竄動量過大,，將破壞各機件的正常工作,。

但也不能過小，應(yīng)給曲軸留有熱膨脹伸長的余地,。為此,；曲軸必須有一定的軸向間隙，此間隙一般在0.05~0.25mm,。

6.曲軸軸向限位裝置

一般設(shè)置在某道主軸頸的兩側(cè),。其材料加工與滑動軸承類似，也是在鋼背上澆注一層減磨合金,，但是具體結(jié)構(gòu)因車而異,。有的是兩片整圓形的止推墊圈，通常安裝在前端軸上,，有的是兩片或四片半圓型的止推片,；采用更多的是將四片半圓形止推片與主軸承制成一體而成為翻邊軸瓦，,，但軸承前后竄動是翻邊軸瓦端面的減磨合金與相對應(yīng)的曲軸臂止推面接觸摩擦,，限制了曲軸竄動。

7.曲軸的形狀和各曲軸的相對位置

曲軸的形狀和各曲軸的相對位置取決于汽缸數(shù),，汽缸排列和工作順序等多種因素,。在安排多缸發(fā)動機的工作順序時，首先應(yīng)該使各缸作功間隔相等,，以保證發(fā)動機運轉(zhuǎn)平衡,；其次應(yīng)該使連續(xù)作功的兩缸相距盡可能遠(yuǎn)一些，以減輕主軸承的載荷，同時,，避免兩缸相鄰發(fā)生進(jìn)氣重疊現(xiàn)象而影響沖氣,。

根據(jù)以上原則，四缸發(fā)動機工作順序及曲拐的布置敘述如下：

四沖程直列四缸發(fā)動機,，在一個工作循環(huán)中各缸均要作功一次,，所以作功間隔角720度/4=180度；工作順序有兩種可能的排列法,；即1-2-4-3或1-3-4-2其中前一種采用較廣泛,。曲拐的布置如圖所示,。

在機床上進(jìn)行機械零件的機械加工時,，所需工藝裝備中除了刀具量具輔助工具外，還必須有共裝夾工件用的機床夾具（簡稱夾具）,。

曲軸精度要求

表面本身精度

曲軸的前端外外圓 017.0042.040???與齒輪配合,，要求精度為IT8級，表面粗糙

度為Ra0.8;外圓?38±0.008皮帶輪配合要求精度為IT8級,，表面的粗糙度Ra0.8;以及后軸端外的油封3.068??要求精度為IT8級,，表面粗糙度為Ra0.8;主軸頸018.064??要求精度為IT6級，表面粗糙度為Ra0.2,；連桿軸頸?58要求精度為IT6級,，表面粗糙度為Ra0.2；其余非工作表面的粗糙度也要求達(dá)到Ra12.5,。

表面間的位置精度

主要有：連桿軸頸軸心線應(yīng)與軸頸軸心線相平行,，在軸頸全長上的不平行度允差為0.012mm；曲軸的法蘭后端面應(yīng)與主軸頸軸心線相垂直,，在法蘭邊緣量時,，跳動允差為0.04mm；將曲軸兩外端的主軸頸架在V型塊上時,，中間軸頸的跳動允差為0.03mm,；曲軸皮帶輪軸頸（?38±0.008）及后主軸頸的油封頸（03.068??）跳動允差為0.04mm； H表面對后主軸頸的表面的不同軸度允差為

0.02mm;H表面對?100的不同軸度允差為0.05mm;007

0035

040,。,。??? 對后主軸頸的不同軸度允差為0.04 mm；K及L表面對曲軸軸心線的不垂直度（在最外點）跳動允差為0.02 mm,。

其他技術(shù)要求

1）零件圖上未注尺寸的圓角半徑均為2至3毫米,，鑄造斜度為1度。 2）鑄件須經(jīng)正火處理,，正火后

a) 其金相組織應(yīng)為珠光體,，球光體≥85%，球化率≥7.5% b) 機械性能應(yīng)符合下列指標(biāo)

抗拉強度≥588Mpa屈服強度≥412Mpa,延伸率≥2.0%.

c) 硬度為HB225至305,應(yīng)在主軸頸及連桿軸頸上(或相當(dāng)于軸頸硬度外)進(jìn)行檢驗,檢驗的軸頸應(yīng)間隔開,不得集中于某一段. 3)不加工表面必須清除焦砂及毛刺,表面須光潔.

4)曲軸的加工表面應(yīng)清潔,不得有碰傷,凹痕,滑傷,刀痕,毛刺等缺陷. 5)曲軸主軸頸和連桿應(yīng)進(jìn)行超精研磨和拋光.

6)曲軸做動平衡檢驗時,曲軸每端的不平衡度不應(yīng)大于2.4x10牛頓米. 7)精磨后應(yīng)磁力探傷,檢驗軸頸上是否有裂紋,探傷后應(yīng)退磁.

8)主軸頸及連桿軸頸尺寸必要時可按-0.25尺寸制造，018.075.63??(主軸頸)和018.075.57??(連桿軸頸),但在加工時,主軸頸或連桿軸頸若有一道軸頸按-0.25尺寸加工時,其余各項必須都按-0.25尺寸加工,并將-0.25同時在曲軸第一平衡重不加工表面上涂以兩道緣漆以便提醒裝配相應(yīng)尺寸的襯瓦.

9)其余技術(shù)要求見零件圖技術(shù)要求的規(guī)定.