發動機曲軸是什么 汽車曲軸的材料

(資料圖)

發動機曲軸是什么

曲軸是發動機中重要的部件。它承受連桿傳來的力，并將其轉變為轉矩通過曲軸輸出并驅動發動機上其他附件工作。曲軸受到旋轉質量的離心力、周期變化的氣體慣性力和往復慣性力的共同作用，使曲軸承受彎曲扭轉載荷的作用。因此要求曲軸有足夠的強度和剛度，軸頸表面需耐磨、工作均勻、平衡性好。

為減小曲軸質量及運動時所產生的離心力，曲軸軸頸往往作成中空的。在每個軸頸表面上都開有油孔，以便將機油引入或引出，用以潤滑軸頸表面。為減少應力集中，主軸頸、曲柄銷與曲柄臂的連接處都采用過渡圓弧連接。

曲軸平衡重(也稱配重)的作用是為了平衡旋轉離心力及其力矩，有時也可平衡往復慣性力及其力矩。當這些力和力矩自身達到平衡時，平衡重還可用來減輕主軸承的負荷。平衡重的數目、尺寸和安置位置要根據發動機的氣缸數、氣缸排列形式及曲軸形狀等因素來考慮。平衡重一般與曲軸鑄造或鍛造成一體，大功率柴油機平衡重與曲軸分開制造，然后用螺栓連接在一起。

曲軸一般用中碳鋼或中碳合金鋼模鍛而成。為提高耐磨性和耐疲勞強度，軸頸表面經高頻淬火或氮化處理，并經精磨加工，以達到較高的表面硬度和表面粗糙度的要求。它與連桿配合將作用在活塞上的氣體壓力變為旋轉的動力，傳給底盤的傳動機構。同時，驅動配氣機構和其它輔助裝置，如風扇、水泵、發電機等。

工作時，曲軸承受氣體壓力，慣性力及慣性力矩的作用，受力大而且受力復雜，并且承受交變負荷的沖擊作用。同時，曲軸又是高速旋轉件，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。

曲軸是由什么組成的

曲軸一般由主軸頸，連桿軸頸、曲柄、平衡塊、前端和后端等組成。一個主軸頸、一個連桿軸頸和一個曲柄組成了一個曲拐，曲軸的曲拐數目等于氣缸數(直列式發動機);V型發動機曲軸的曲拐數等于氣缸數的一半。

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。主軸承的數目不僅與發動機氣缸數目有關，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：曲軸的主軸頸數比氣缸數目多一個，即每一個連桿軸頸兩邊都有一個主軸頸。如六缸發動機全支承曲軸有七個主軸頸。四缸發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：曲軸的主軸頸數比氣缸數目少或與氣缸數目相等。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，以減少應力集中。直列發動機的連桿軸頸數目和氣缸數相等。V型發動機的連桿軸頸數等于氣缸數的一半。

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動機不平衡的離心力矩，有時還用來平衡一部分往復慣性力，從而使曲軸旋轉平穩。

曲軸前端裝有正時齒輪，驅動風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。

汽車曲軸的材料

曲軸主要有兩種材料類型：

一種是鋼制曲軸，一種是球墨鑄鐵曲軸，另一種是新型鋁合金復合材料。

鋼制曲軸主要是鋼的材料決定了曲軸的主要質量，另外就是加工工藝和加工精度，鋼制曲軸一般都使用圓角滾壓工藝。曲軸行業精度是肉眼看不出來的。

球墨鑄鐵曲軸除使用圓角滾壓工藝外，還要進行氮化處理，氮化處理過的曲軸顏色發烏。一般人員買曲軸建議買發動機廠家原裝的，基本可以確保質量。挑選時只要注意在曲徑部分不要有沙眼、拉痕等就可以了，一般都不會出問題。

新型鋁合金復合材料，90年代以來國外廣泛采用高強度鋁合金來代替傳統材料,以實現輕量化。據報道,Honda、Nissan、BMW和奧迪等公司都生產了全鋁發動機,其曲軸采用了壓力鑄造纖維和顆粒增強鋁合金復合材料。纖維增強和顆粒增強復合材料技術在工業化大生產中的應用未見報道,主要是復合材料生產工藝復雜,目前僅停留在實驗室單件小批量生產

曲軸變形的形式有曲軸主軸線的彎曲和扭曲變形。檢測方法是測量中間軸頸對兩端軸頸的頸向圓跳動。將曲軸的兩端的軸頸用v形鐵塊支撐在平臺上，把百分表的觸針垂低在中間的軸頸上。轉動曲軸，記下百分表的小讀數，再旋轉曲軸度，記下百分表的讀數，百分表大讀數與小讀數之差即為徑向圓跳動。曲軸的徑向圓跳動不得大于0.15mm。當側得徑向圓的跳動誤差小于0.15mm時，可結合光磨加以修正，大于0.15mm，則應在曲軸修磨前進行校正。

材料選擇的原則首先是要能滿足使用性能,然后再考慮成本、輕量化、環保等一系列要求。在以上所列舉的材料中,鋼的力學性能優,球鐵的其次,鋁合金復合材料在后。但是并非所有的情況下都選擇性能優的鋼,而應該從各方面綜合考慮,我們平常所講的性能價格比就是從這個意義上提出來的。對于功率要求較高的曲軸,一般的球鐵不能滿足要求,多選用性能優良的鍛鋼。奧氏體等溫淬火工藝的出現極大地提高了球鐵的力學性能,使其接近于鍛鋼,再加上其低成本和優良的工藝特性,在滿足力學性能的前提下,一部分鍛鋼曲軸逐漸被ADI替代。但是,ADI需要嚴格控制等溫淬火熱處理工藝參數,對生產廠家提出了較高的技術和管理等方面的要求,導致其生產還不普及。另外,在鍛鋼中又以微合金非調質鋼取代調質碳鋼和調質合金鋼來降低成本。對于中低功率的曲軸,由于球鐵優良的性能、低成本和工藝的日臻完善,已幾乎完全取代了鍛鋼。而在球鐵中,又趨向于以鑄態球鐵取代熱處理球鐵。同時,高強度鋁合金復合材料的出現,已可部分替代球鐵曲軸。但是目前工藝尚不成熟,還不能滿足大規模工業化生產的要求。

在曲軸的選材上,以上幾種材料按其特點各有應用范圍和發展前景。鍛鋼的力學性能優球鐵的適用范圍廣、成本低;鋁合金是未來的方向,比較具有發展潛力。其中鑄態QT740-3在輕型車、轎車曲軸市場中,適用范圍廣,性能價格比優,比較具有競爭力。

以上是整理的發動機曲軸是什么全部內容。