曲轴详解.docx

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曲轴详解

曲轴详解

曲轴：

是发动机的主要旋转机构，它担负着将活塞的上下往复运动转变为自身的圆周运动，且通常我们所说的发动机转速就是曲轴的转速。

是发动机上的一个重要的机件，其材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的，有两个重要部位：

主轴颈，连杆颈，（还有其他）。

主轴颈被安装在缸体上，连杆颈与连杆大头孔连接，连杆小头孔与汽缸活塞连接，是一个典型的曲柄滑块机构。

曲轴的润滑主要是指与摇臂间轴瓦的润滑和两头固定点的润滑．曲轴的旋转是发动机的动力源。

也是整个机械系统的源动力。

曲轴常用材料的选择：

1.球墨铸铁

2．非调质钢

2.调质钢

曲轴的结构：

它由主轴颈，连杆轴颈曲轴臂，平衡块，前轴端和后轴端等部分组成。

其中一个连杆颈和它两端的曲臂以及前后两个主轴颈合在一起，称为曲拐。

曲轴的形式有整体式和组合式两种。

下面分析大多数汽车发动机采用的整体式曲轴的结构。

1.主轴颈

图1.2所示，用来支撑曲轴，曲轴几即绕其中心线旋转。

主轴颈支撑于滑动主轴承上，主轴颈结构和连杆轴颈类似，不同点于滑动主轴承上，主轴颈结构和连杆轴颈类似，不同点是内表面有油槽。

主轴承盖用螺栓与上曲轴箱的主轴承座紧固在一起。

为了使各主轴颈磨损相对均匀，对于受力交大的中部和两端的主轴颈制造得较宽。

在连杆轴颈的两侧都有主轴颈者，称为全支撑曲轴。

全支撑曲轴钢度好，主轴颈负荷小，但它比较长。

如果主轴颈数目比连杆轴颈少，则称为非全支撑曲轴。

其特点和全支撑主轴相反。

2.连杆轴颈

用来安装连杆大头，如图1.3所示。

直列式发动机的连杆轴项数与汽缸数相等；V型发动机因为两个连杆共同装在一个连杆轴颈上，故连杆轴颈数为汽缸数的一半。

连杆轴颈通常被制成中空，其目的是为了减轻曲拐旋转部分的质量，以减小离心力。

中空的部分还可兼作油道和油腔，如图所示。

油腔不钻通，外端用螺塞封闭，并用开口销锁住。

连杆中部插入一弯管，管口位于油腔中心。

当曲轴旋转时，在曲轴油管机油中的较重的杂质被甩向油腔壁，而洁净的机油则经弯管流向连杆轴向表面，减轻了轴颈的磨损。

3.曲轴臂

用来连接主轴颈和连杆轴颈，如图1.4所示。

有的发动机曲轴臂上加有平衡块，用来平衡曲轴的不平衡的离心力和离心力矩，有的还可平衡一部分往复惯性力。

图示1.5为四缸发动机曲轴受力情况。

1.4道连杆轴颈的离心力F1.F4与2.3道连杆轴颈的离心力F2.F3大小相等，方向相反。

从整体上看，似乎在内部能相互平衡，但由于在F1与F2形成的力偶MF2和F3与F4形成的力偶M3-4作用下，如果曲轴的刚度不足，则发生弯曲变形，加剧主轴颈的磨损。

为此，需加宽轴颈，增加刚度，以减少磨损。

但更有效的措施是在曲轴臂反方向延伸一块平衡块。

平衡块与曲轴制成一体，也可单独制造，再用螺栓固装在曲轴臂上，加平衡块会导致曲轴质量和材料消耗增加，制造工艺复杂。

因此，曲轴是否要加平衡块，应视具体情况而定。

4.曲轴的前端轴

通常的前轴端装有正时齿轮皮带轮扭转减震器和启动爪等，为防止机油沿曲轴轴颈外漏，一般在正时齿轮前端装一个甩油盘，正时齿轮盖内孔周围还嵌有自紧式油封。

当机油溅落在随着曲轴旋转的甩油盘上时，由于离心力的作用，被甩到正时齿轮盖的内壁上，油封挡住机油，是机油沿壁面流回油壳中。

5.曲轴的后轴端

制有甩油突缘；回油螺纹和飞轮结合盘。

飞轮结合盘是用来连接飞轮输出动力。

甩油突缘与回油螺纹用来防止既有外漏，如图1.6所示，从主轴颈间隙流向后端的机油，主要被甩油突缘甩入主孔流向底壳。

少量的机油流至回油螺纹区，被回油螺纹返回到甩油突缘而甩回油低壳。

为更可靠地防止漏油，有时发动机还在最后一道主轴承盖的端面上装有油封，油封材料有橡胶，含石墨的石棉绳等。

此外，最后一道主轴承盖与缸体结合面出还嵌有软木条或石棉绳等填料；起密封作用。

曲轴作为转动件，除了承受正时齿轮斜齿传动所引起的轴向力以外，还要承受上下坡；加速；制动及踏离合器等所产生的轴向力作用，从而制造曲轴前后窜动。

如果轴向窜动量过大，将破坏各机件的正常工作。

但也不能过小，应给曲轴留有热膨胀伸长的余地。

为此；曲轴必须有一定的轴向间隙，此间隙一般在0.05~0.25mm。

6.曲轴轴向限位装置

一般设置在某道主轴颈的两侧。

其材料加工与滑动轴承类似，也是在钢背上浇注一层减磨合金，但是具体结构因车而异。

有的是两片整圆形的止推垫圈，通常安装在前端轴上，有的是两片或四片半圆型的止推片；采用更多的是将四片半圆形止推片与主轴承制成一体而成为翻边轴瓦，，但轴承前后窜动是翻边轴瓦端面的减磨合金与相对应的曲轴臂止推面接触摩擦，限制了曲轴窜动。

7.曲轴的形状和各曲轴的相对位置

曲轴的形状和各曲轴的相对位置取决于汽缸数，汽缸排列和工作顺序等多种因素。

在安排多缸发动机的工作顺序时，首先应该使各缸作功间隔相等，以保证发动机运转平衡；其次应该使连续作功的两缸相距尽可能远一些，以减轻主轴承的载荷，同时，避免两缸相邻发生进气重叠现象而影响冲气。

根据以上原则，四缸发动机工作顺序及曲拐的布置叙述如下：

四冲程直列四缸发动机，在一个工作循环中各缸均要作功一次，所以作功间隔角720度/4=180度；工作顺序有两种可能的排列法；即1-2-4-3或1-3-4-2其中前一种采用较广泛。

曲拐的布置如图所示。

曲轴的拆装步骤：

曲轴是引擎的心脏，如果它的功能无法准确的执行，那么引擎的马力就无法正常的发挥。

曲轴的各相对角度必须正确，否则点火正时和气门正时就无法精确有序的一个汽缸接着一个汽缸的运作。

如果这顺序出了问题，可以想见这结果就是爆震连连。

曲轴轴承的间隙也是另一个重点，主轴承和连杆轴承都必须有适当的间隙以使机油能够流动产生润滑和冷却效果。

如果太小汽缸壁、活塞、气门机构....等就无法获得充分的润滑，会造成机件的磨损。

　　如果太大抛出的机油量增加会使活塞和活塞环的工作加重，造成燃烧室过多的机油残留，导致积碳及相关后遗症。

曲轴的平衡是最常被大家所提起的，曲轴的先天平衡性在引擎设计的时候就已决定，实际的平衡度则会由于材质及制作精度的不同而有所差异，以市售车引擎来说，4000rpm以下尚称平衡，超过以后则会随着rpm的提高而使情况加剧，这种情况又以国产引擎最严重，如果你常以高转速行车，或是你的以解除了转速限制，为了引擎的长治久安，你必须好好考虑曲轴平衡。

拆卸步骤：

　　1.曲轴皮带轮

　　2.正时皮带底板

　　3.油底壳

　　4.飞轮

　　5.轴承盖及轴瓦

　　6.曲轴

　　7.轴瓦

　　8.缸体

　　注：

安装步骤与此相反

　　拆卸注意事项：

　　1.曲轴皮带轮

　　使用齿轮拆卸器。

　　曲轴前螺母；36mm六角

　　2.曲轴轴承盖

　　在分解之前，检查曲轴端隙。

　　标准为0.10，极限为0.30

　　3.按顺序将曲轴轴承盖螺栓拧开。

　　4.推力轴承

　　用钢丝将轴承拆下

　　安装注意事项：

　　1.曲轴轴承

　　应将轴承的缺口与轴承座缺口对齐。

　　曲轴上部轴承有油孔和油槽。

下部轴承没有。

　　曲轴上、下部轴承的选配参照各主要零件的检测。

　　两推力轴承安装在第三轴承间，缺口朝外。

　　2.曲轴总成

　　安装曲轴时应将带曲轴齿轮一端朝向发动机。

　　在安装曲轴之前，给曲轴轴颈和曲轴轴承表面涂上充分的一层机油膜。

　　3.飞轮安装

　　飞轮安装前需将T记号与发动机上记号对齐。

　　按规定力矩拧紧飞轮螺栓,力矩为：

120N·m

　　4.曲轴导向轴承的更换

　　使用导向轴承拆卸工具和滑动锤子将曲轴导向轴承拆下。

　　导向轴承的安装

　　1）曲轴导向轴承水平地放在曲轴轴承孔中，

　　2）用黄铜锤轻敲曲轴导向轴承外圈的边缘，将轴承送入安装孔。

曲轴的检测与维修：

　1.曲轴的常见损伤

　　曲轴的常见损伤形式有：

轴颈磨损、弯扭变形和裂纹等。

（1）轴颈的磨损。

曲轴主轴颈和连杆轴颈的磨损是不均匀的，且磨损部位有一定的规律性。

（2）曲轴的弯扭变形。

所谓曲轴弯曲是指主轴颈的同轴度误差大于0.05mm。

若连杆轴颈分配角误差大于0度30分，则称为曲轴扭曲。

　　（3）曲轴的断裂。

曲轴的裂纹多发生在曲柄与轴颈之间的过渡圆角处以及油孔处。

2.曲轴的检修

　　曲轴的检验主要包括裂纹的检验、变形的检验和磨损的检验。

（1）裂纹的检修。

曲轴清洗后，首先应检查有无裂纹。

可用磁力探伤器或染色渗透剂进行裂纹的检验。

若曲轴检验出裂纹，一般应报废更换。

（2）曲轴弯曲的检修。

检验弯曲变形应以两端主轴颈的公共轴线为基准，检查中间主轴颈的径向圆跳动误差。

检验时，将曲轴两端主轴颈分别放置在检验平板的V型块上，将百分表触头垂直地抵在中间主轴颈上，慢慢转动曲轴一圈，百分表指针所示的最大摆差，即中间主轴颈的径向圆跳动误差值，若大于0.15mm，则应进行压力校正。

低于此限，可结合磨削主轴颈予以修正。

　　曲轴弯曲变

形的校正，一般可采用冷压校正法或敲击校正法。

　　冷压校正是将曲轴用v型铁架住两端主轴颈，用油压机沿曲轴弯曲相反方向加压。

由于钢质曲轴的弹性作用，压弯量应为曲轴弯曲量的10～15倍，并保持2min～4min，为减小弹性后效作用，最好采用人工时效法消除。

人工时效处理，即在冷压后，将曲轴加热至573K～773K，保温O.5h～1h，便可消除冷压产生的内应力。

　　（3）曲轴扭曲变形的检修。

曲轴扭曲变形的检验是将连杆轴颈转到水平位置上，用百分表分别确定同一方位上两个轴颈的高度差。

这个高度差即为扭曲变形量。

　　曲轴若发生轻微的扭曲变形，可直接在曲轴磨床上结合对连杆轴颈磨削时予以修正。

曲轴扭曲变形的校正可采用液压扳杆扭转校正法。

（4）曲轴轴颈磨损的检修。

对经探伤检查而允许修复的曲轴，必须再进行轴颈磨损量的检查：

先检视轴颈有无磨痕和损伤，再测量主轴颈和连杆轴颈的圆度误差和圆柱度误差。

对曲轴短轴颈的磨损以检验圆度误差为主，对长轴颈则必须检验圆度和圆柱度误差。

吴军11021450141