發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的作用和工作原理

曲軸是發(fā)動(dòng)機(jī)的主要旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)將活塞的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為自身的圓周運(yùn)動(dòng)，而我們通常所說的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速就是曲軸的轉(zhuǎn)速。

曲軸承受連桿傳來的力，并轉(zhuǎn)化為扭矩，由曲軸輸出，帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)上的其他附件工作。它受到旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的離心力、周期性變化的氣體慣性力和往復(fù)慣性力，使曲軸承受彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷。因此，要求曲軸有足夠的強(qiáng)度和剛度，軸頸表面要耐磨，工作均勻，平衡性好。

曲軸的組成

曲軸主要由曲軸前端(或自由端)、連桿軸頸、主軸頸、曲柄、配重和曲軸后法蘭(或動(dòng)力輸出端)組成。主軸頸安裝在氣缸體上，連桿軸頸與連桿大端孔連接，連桿小端孔與氣缸活塞連接，是典型的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。

曲軸的功能

曲軸的作用是將活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為自身的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，向外界輸出動(dòng)力。

發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，活塞被混合的壓縮氣體點(diǎn)燃爆炸，推動(dòng)活塞做直線運(yùn)動(dòng)，力通過連桿傳遞給曲軸，曲軸將直線運(yùn)動(dòng)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

因此，曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)是發(fā)動(dòng)機(jī)和整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力源。

曲軸是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的重要部件。它的作用是將來自活塞和連桿的氣體力轉(zhuǎn)化為扭矩，將活塞的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)和其他輔助裝置。說白了就是車上的取力器部件。

曲軸的應(yīng)力極其復(fù)雜。它在周期性變化的氣體力、慣性力和力矩的共同作用下工作，承受交變的彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷。因此，要求曲軸具有足夠的疲勞強(qiáng)度和剛度，以抵抗彎曲和扭轉(zhuǎn)。軸頸應(yīng)具有足夠的支承面和耐磨性。

曲軸一般由45、40Cr、35Mn2等中碳鋼和中碳合金鋼模鍛而成。軸頸表面進(jìn)行高頻淬火或滲氮，最后進(jìn)行精加工。為了提高曲軸的疲勞強(qiáng)度，消除應(yīng)力集中，軸頸表面應(yīng)進(jìn)行噴丸和圓角處理。需要注意的是，氮化后的曲軸必須在磨削后再次氮化，否則曲軸會(huì)有斷裂的危險(xiǎn)。

曲軸基本上由幾個(gè)單位曲柄組成。一個(gè)曲柄銷、兩個(gè)左右曲柄臂和兩個(gè)左右主軸頸形成一個(gè)單元曲柄。曲柄的相對(duì)位置或布置取決于氣缸的數(shù)量、氣缸的布置和發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序。

四沖程直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火間隔角為720/4=180。四個(gè)彎曲在同一平面上。發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序是1-3-4-2或1-2-4-3。

四沖程直列六缸發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火順序和曲軸排列：四沖程直列六缸發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火間隔角為720/6=120，六根曲軸分別排列在三個(gè)平面內(nèi)，點(diǎn)火順序?yàn)?-5-3-6-2-4。

四沖程V型六缸發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火間隔角仍為120，三個(gè)曲柄互為120。工作順序是R1-L3-R3-L2-R3-L1。面對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻風(fēng)扇，右側(cè)氣缸用R表示，從前到后的缸號(hào)分別是R1、R2、R3；左排氣缸用L表示，氣缸號(hào)分別為L1、L2和L3。

四沖程V8發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火間隔角為720/8=90，四個(gè)曲柄為90。基本上有兩種工作順序：R1-L1-R4-L4-L2-R3-L3-R2和L1-R4-L4-L2-R3-R2-L3-R1。

曲軸是一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)部件，所以它的平衡極其重要。

曲臂上的配重只能平衡旋轉(zhuǎn)慣性力及其扭矩，而往復(fù)慣性力及其扭矩需要通過專門的平衡機(jī)構(gòu)來平衡。通常，發(fā)動(dòng)機(jī)上增加一根或兩根平衡軸。平衡軸的旋轉(zhuǎn)方向與曲軸的旋轉(zhuǎn)方向相反，擺輪的轉(zhuǎn)速