曲轴的结构
曲轴的结构型式和材料的选择
曲轴的结构型式和材料的选择1.1曲轴的工作条件和设计要求曲轴是在不断周期性变化的气体压力、往复和旋转运动质量的惯性力以及它们的力矩作用下工作的，使曲轴既扭转又弯曲，产生疲劳应力状态。
由于曲轴弯曲与扭转振动而产生附加应力，再加上曲轴形状复杂，结构变化急剧，产生的严重的应力集中。
特别在曲柄至轴颈的圆角过渡区、润滑油孔附近以及加工粗糙的部位应力集中现象尤为突出。
所以在设计曲轴时，要使它具有足够的疲劳强度，尽量减小应力集中现象，克服薄弱环节，保证曲轴可靠工作。
如果曲轴弯曲刚度不足，就会大大恶化活塞、连杆的工作条件，影响它们的工作可靠性和耐磨性，曲轴扭转刚度不足则可能在工作转速范围内产生强烈的扭转振动，所以设计曲轴时，应保证它有尽可能高的弯曲刚度和扭转刚度。
此外，曲轴主轴颈与曲柄销时再高比压下进行高速转动的，因而还会产生强烈的磨损。
所以设计曲轴时，要使其各摩擦表面耐磨，各轴颈应具有足够的承压面积同时给予尽可能好的工作条件。
1.2.曲轴的结构型式曲轴的设计从总体结构上选择整体式，它具有工作可靠、质量轻的特点，而且刚度和强度较高，加工表面也比较少。
为了提高曲轴的弯曲刚度和强度，采用全支撑半平衡结构[11]，即四个曲拐，每个曲拐的两端都有一个主轴颈，如图5.1所示：图2 曲轴的结构型式1.3 曲轴的材料在结构设计和加工工艺正确合理的条件下，主要是材料强度决定着曲轴的体积、重量和寿命，作为曲轴的材料，除了应具有优良的机械性能以外，还要求高度的耐磨性、耐疲劳性和冲击韧性。
同时也要使曲轴的加工容易和造价低廉。
在保证曲轴有足够强度的前提下，尽可能采用一般材料。
以铸代锻，以铁代钢。
高强度球墨铸铁的出现为铸造曲轴的广泛采用提供了前提。
球墨铸铁就其机械性能和使用性能而言，比其它多种铸铁都要好。
球墨铸铁曲轴可以铸成复杂的合理的结构形状，使其应力分布均匀，金属材料更有效地利用，加上球铁材料对断面缺口的敏感性小，使得球铁曲轴的实际弯曲疲劳强度与正火中碳钢相近。
发动机曲轴结构设计
曲轴的结构曲轴的作用是把活塞往复运动通过连杆转变为旋转运动,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18;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,如图所示;一个主轴颈、一个连杆轴颈和一个曲柄组成了一个曲拐,直列式发动机曲轴的曲拐数目等于气缸数,而V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半;图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,曲柄处常设置平衡重;平衡重用来平衡发动机不平衡的离心力矩及一部分往复惯性力,从而保证了曲轴旋转的平稳性19;曲轴的连杆轴颈是曲轴与连杆的连接部分,曲柄与主轴颈的相连处用圆弧过渡,以减少应力集中;直列发动机的连杆轴颈数目与气缸数相等而V型发动机的连杆轴颈数等于气缸数的一半;曲轴前端装有正时齿轮,以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;曲轴的形状和曲拐相对位置取决于气缸数、气缸排列和发动机的发火顺序;多缸发动机的发火顺序应使连续作功的两缸保持尽量远的距离,这样既可以减轻主轴承的载荷,又能避免可能发生的进气重叠现象;此外作功间隔应力求均匀,也就是说发动机在完成一个工作循环的曲轴转角内,每个气缸都应发火作功一次,以保证发动机运转平稳;曲轴的作用：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20;曲轴的疲劳损坏形式曲轴的工作情况十分复杂,它是在周期性变化的燃气作用力、往复运动和旋转运动惯性力及其他力矩作用下工作的,因而承受着扭转和弯曲的复杂应力;曲轴箱主轴承的不同心度会影响到曲轴的受力状况,其次,由于曲轴弯曲与扭转振动而产生的附加应力,再加上曲轴形状复杂,结构变化急剧,产生了严重的应力集中;最后曲轴主轴颈与曲柄销是在比压下进行高速转动,因而产生强烈的磨损;因此柴油机在运转中发生曲轴裂纹和断裂事故不为鲜见,尤其是发电柴油机曲轴疲劳破坏较多;依曲轴产生裂纹的交变应力的性质不同,主要有以下三种疲劳裂纹:弯曲疲劳裂纹、扭转疲劳裂纹和弯曲一扭转疲劳裂纹21,如图所示;图 1-弯曲疲劳裂纹 2-扭转疲劳裂纹弯曲疲劳裂纹曲轴的弯曲疲劳裂纹一般发生在主轴颈或曲柄销颈与曲柄臂连接的过渡圆角处,或逐渐扩展成横断曲柄臂的裂纹,或形成垂直轴线的裂纹;弯曲疲劳试验表明,过渡圆角处的最大应力出现在曲柄臂中心对称线下方;应力沿曲轴长度方向的分布是在中间的和端部的曲柄有较大的弯曲应力峰值;因此,曲轴弯曲疲劳裂纹常发生在曲轴的中间或两端的曲柄上;曲轴弯曲疲劳破坏通常是在柴油机经过较长时间运转之后发生;因为长时间运转后柴油机的各道主轴承磨损不均匀,使曲轴轴线弯曲变形,曲轴回转时产生过大的附加交变弯曲应力;此外,曲轴的曲柄臂、曲柄箱或轴承支座机座等的刚性不足,柴油机短时间运转后,也会使曲轴产生弯曲疲劳破坏;扭转疲劳裂纹曲轴在扭转力矩作用下产生交变的扭转应力,存在扭振时还会产生附加交变扭转应力,严重时会引起曲轴的扭转疲劳破坏;扭转疲劳裂纹一般发生在曲轴上应力集中严重的油孔或过渡圆角处,并在轴颈上沿着与轴线成45°角的两个方向扩展;这是因为轴颈的抗扭截面模数较曲柄臂的小,所以扭转疲劳裂纹多自过渡圆角向轴颈扩展,而很少向曲柄臂扩展;但若同时存在较强的弯曲应力,则裂纹也可自圆角向曲柄臂扩展,造成曲柄臂弯曲断裂;通常扭转疲劳裂纹发生在曲辆扭振节点附近的曲柄上;发生扭砖疲劳裂纹的时间一般是在柴油机运转初期和曲轴的临界转速位于工作转速范围内时;扭转疲劳断裂的断面与轴线相交成45°角,断面上的裂纹线近似螺旋线2223;弯曲--扭转疲劳裂纹曲轴的疲劳破坏还可能是由于弯曲与扭转共同作用造成;常常由于主轴承不均匀磨损造成曲轴上产生弯曲疲劳裂纹,继而在弯曲与扭转的共同作用下使裂纹扩展、断裂,最后断裂面与轴线成45°角;断面上自疲劳源起约2/3的面积为贝纹区,呈暗褐色；剩余l/3的面积为最后断裂区,断面凹凸不平,晶粒明亮;圆形波纹状纹理是弯曲疲劳造成的,放射状纹理是扭转疲劳造成的,两种纹理交织成蛛网状;弯曲一扭转疲劳裂纹有时也呈以弯曲疲劳为主或以扭转疲劳为主的破坏形式;因此,在具体情况下,应根据断面上的纹理、裂纹方向和最后断裂区进行分析判断24;生产中,曲轴的弯曲疲劳破坏远远多于钮转疲劳破坏;其主要原因是由于曲轴弯曲应力集中系数大于扭转应力集中系数,曲轴的弯曲应力难于精确计算和控制;柴油机运转中,曲轴的各道主轴承磨损是很难掌握和计算的,由它所引起的曲轴变形和附加弯曲应力也就难于讨算和控制了;相反,曲轴的扭转应力可以通过计算准确掌握,并可采取有效的减振措施予以平衡,只要避免柴油机在临界转速运转和扭转应力过载,曲轴的扭转疲劳破坏就会得以控制25;曲轴的设计要求根据上述曲轴的损坏形式及其原因,且为避免这些损坏,曲轴在设计过程中应尽量满足以下的要求：1.具有足够的疲劳强度,以保证曲轴工作可靠;尽量减小应力集中,加强薄弱环节；2.具有足够的弯曲和扭转刚度,使曲轴变形不致过大,以免恶化活塞连杆组及轴承的工作条件；3.轴颈就有良好的耐磨性,保证曲轴和轴承有足够的寿命；4.曲柄的排列应合理,以保证柴油机工作均匀,曲轴平衡性良好,以减少振动和主轴承最大负荷；5.材料选择适当,制造方便26;曲轴的结构型式曲轴的支承方式一般有两种,一种是全支承曲轴,其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;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;另一种是非全支承曲轴;其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27;鉴于本课题所设计的1015柴油机为四缸,故而动机的总体长度较小;且其常用于重型载重车,曲轴的强度及刚度要求都较高,因此设计采用全支承曲轴;曲轴从结构上可分为整体式和组合式;整体式曲轴的毛胚由整根钢料锻造或铸造方法浇铸出来,具有结构简单、加工方便、重量轻、工作可靠、刚度和强度较高等优点;组合式曲轴是分段制造的,铸造时容易保证质量,降低废品率28；锻造时无需较大的锻压设备,制造方便,热处理和机械加工业较方便,并可缩短生产周期;当生产后使用中某个曲柄发现有缺陷时,可以局部更换而不必报废整个曲轴;一般的说,在选择曲轴结构时,只要生产设备允许应该尽可能采用整体式曲轴;在大型柴油机上由于曲轴尺寸与重量都较大,整体制造极为困难是,往往采用组合式曲轴;对于本课题得设计,曲轴的尺寸较小及重量较轻,所以选择整体式的;曲轴的材料曲轴的常用材料根据其毛坯制造方法的不同可分为锻造曲轴材料和铸造曲轴材料两大类;锻造游客分为自由锻、模锻和镦锻;自由锻适用于较小设备生产大型曲轴,但效率太低,加工余量也大;模锻需要一套较贵的锻模设备和较大的锻压设备,生产效率价高;镦锻可节约大量金属材料和机械加工工时,且加工出的曲轴能充分发挥材料的强度;锻造曲轴常用材料为普通碳素钢及合金钢;铸造曲轴常用材料为球墨铸QT60-2、可断铸铁KTZ70-2、合金铸铁及铸钢ZG35等;在强化程度要求不高的内燃机中,一般选用普通碳素钢,碳素钢的韧性比合金钢高,可以降低扭转振动振幅;合金钢多用于强化要求高的柴油机曲轴,其疲劳强度高但对应力集中敏感性大,因而对机械加工要求也高;球墨铸铁价格低廉,制造方便,对应力集中不敏感,并可以通过合理的造型降低应力的集中,还可通过加入合金元素、热处理、表面强化等方法提升其性能;因此对于要求高的强度、塑性、韧性、耐磨性、耐严重的热和机械冲击、耐高温或低温、耐腐蚀以及尺寸稳定性的曲轴较适用29;但球墨铸铁延伸率、冲击韧性、弹性模数及疲劳强度较低,在使用其作为曲轴材料时,应该确保轴颈和曲柄臂厚度较粗;曲轴的材料应具有较高的疲劳强度、必要的硬度以及较好的淬透性;在选取材料是不仅要考虑到机械性能,同时也要考虑工艺性、资源性和经济性;在选择材料时,需要根据内燃机类型、用途及生产条件,确定曲轴毛坯的制造方法;并参考同类近似机型所用材料,根据曲轴受力情况和使用习惯,凭经验选取;根据上述各种毛坯制造方法及材料特点,并结合1015柴油机结构、实际受力状况及用途,本设计曲轴毛坯采用铸造方法,曲轴材料选择球墨铸铁QT60-2;曲轴的主要部件设计主轴颈和曲柄销主轴颈和曲柄销是曲轴最重要的两对摩擦副,他们的设计直接影响了内燃机的工作可靠性、外形尺寸及维修;轴颈的尺寸和结构与曲轴的强度、刚度及润滑条件有密切的关系;曲轴的直径越大,曲轴的刚度也越大,但轴颈直径过大会引起表面圆周速度增大,导致摩擦损失和机油温度的增高;曲柄销直径的增大会引起旋转离心力及转动惯量的剧烈增加,并使连杆大头的尺寸增大,这不利于连杆通过气缸取出,因此在保证轴承比压不变的情况下,采用较大的轴颈直径1D ,减小主轴颈长度1L ,这有利于缩短内燃机的长度或者加大曲柄臂的厚度采用短而粗的主轴颈可提高曲轴扭振的自振频率,减小在工作转速范围内产生共振的可能性;一般情况下曲柄销直径2D 总是小于主轴颈直径1D 30;曲柄臂曲柄臂在曲柄平面内的抗弯曲刚度和强度都较差,往往因受交变弯曲应力而引起断裂;因此曲柄臂是整体曲轴上最薄弱的环节,设计时应注意适当的宽度和厚度,并选择合理的形状,以改善应力的分布状况;增大曲柄臂的厚度和宽度都可以增大曲柄臂的强度,而从提高曲柄臂的抗弯强度来说,增加厚度比增加宽度效果要好得多31;曲轴圆角曲轴主轴颈和曲柄臂连接的圆角称为主轴颈圆角,曲柄销和曲柄臂连接的圆角称为曲柄销圆角;这些过渡圆角能够减小应力集中,提高疲劳强度,其半径的增大与其表面光洁程度的提高,是增加曲轴疲劳强度的有效措施32;曲轴圆角半径r 应足够大,但是圆角半径过小会使应力集中严,而圆角半径的增大会使轴颈承压的有效长度减小,因而也会减小轴承承压面积;为增大曲轴圆角半径,且不缩短轴颈的有效工作长度,可采用沉割圆角,但设计沉割圆角时应注意保证曲柄臂有足够厚度;曲轴圆角也可由半径不同的二圆弧和三圆弧组成,当各段圆弧半径选择适当时可提高曲轴疲劳强度;由于沉割圆角和二圆弧以及三圆弧设计工艺十分的复杂,设计要求较高,以我们现阶段的水平难以得出准确结果,故而本设计采用等圆弧圆角;由柴油机设计手册上可知：r/D≈,即r≈;故取曲轴圆角半径r=;润滑油道轴承的工作能力在很大程度上决定于摩擦表面的额润滑品质;因此,为了保证轴承的可靠性,主轴颈和曲柄销通常都采用压力润滑;曲轴上油道和油孔的设计,对于曲轴轴承的润滑及曲轴强度都有重要的影响,因此必须十分慎重的选择油道方案和确定油孔的位置;将润滑油输送到曲轴油道中去的供油方式有两种：一种是集中供油,即将曲轴内部做成中空的连续孔道,作为内燃机的主油道,机油从曲轴的一端输入曲轴,然后经曲轴内孔串联流向各轴承；另一种是分路供油,即机油从曲轴箱上的主油道并联进入各个主轴承,然后通过曲轴的油道再进入相应的连杆轴承;采用集中供油时,因为机油从一端进入曲轴后需要克服很大的离心力和流动阻力,才能供到另一端的轴承,压力损失较大;为了保持最后润滑的轴承仍有一定的油压,进入轴承的油压必须很高,这使得曲轴油腔的密封结构复杂;因而多数内燃机采用分路供油,且本设计也采用分路供油;油道布置主要根据润滑供油充分和对曲轴疲劳强度的影响来决定,主轴颈上的油孔入口应保证像曲柄销供油充分；曲柄销上的油孔出口应设在较低负荷区,以提高轴瓦的供油能力,油孔的位置应参考轴承负荷图和轴心轨迹图来确定;油道的取向对扭转疲劳强度的影响很显着;图曲轴中油道的布置有很多方式,其中斜线油道在结构上是最简单的,如图所示;但其缺点是曲柄臂与轴颈过渡处被削弱,降低了曲轴的强度,油道与轴颈的表面交线呈椭圆形,斜角愈大椭圆度愈大,油孔边缘处的应力集中就愈严重,斜线油孔加工工艺复杂,为避免上述缺点,可从曲柄臂肩部钻一斜孔,贯通曲柄销和主轴颈,再在此两个轴颈上钻直油孔接通,最后将曲柄臂肩部孔堵死;油道也可布置成如图所示的形式,油孔由曲柄臂钻入到主轴颈,再由曲柄臂和主轴颈表面垂直钻通,这样的油道布置,工艺较为复杂,但能够有效的提高曲轴的疲劳强度;图由于本设计曲轴的轴颈及曲柄臂直径都比较粗,重叠度也比较大,再考虑到油道加工的工艺性,因而本设计油道的布置方式选择斜线油道油道加工的工艺性;平衡重平衡块是用来平衡曲轴不平衡的离心惯性力和离心惯性力矩;设计平衡重时,平衡重应尽可能使其重心远离曲轴旋转中心,即用较轻的重量达到较好的效果,以便尽可能减轻曲轴重量,并且应尽量不增加内燃机的尺寸,在满足动平衡的条件下,还能使曲轴的制造比较方便;曲轴上是否需要安装平衡重和怎样决定平衡重的数目,大小及位置等问题,都要根据内燃机的用途,曲轴形状,常用工况的转速和负荷,结构和工艺上的简便程度等因素来定;曲轴的平衡重可以与与曲轴铸成一体,这样可使加工较简单,并且工作可靠;平衡中亦可单独制造,通过螺栓连接在曲轴的曲柄臂上;本设计平衡重采用单独制造的方法,这样的设计过程较为简单,且可以根据实际需求改动平衡重的设置33;。
曲轴的结构
曲轴的结构如图1.1所示：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。
图1.11.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。
图1。
22.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。
图1。
33.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。
曲轴的结构组成
曲轴的结构组成
曲轴是内燃机中用来转化活塞直线运动为旋转运动的重要零部件。
一
般由曲轴轴拉、曲柄、连杆、平衡重等部分组成。
1.曲轴轴拉：即曲轴的主轴，若曲轴长，则还需有支撑壳体来使旋转
部件旋转平稳。
2.曲柄：位于曲轴轴拉上的偏心部分，靠曲柄为活塞直线折返转为旋转。
曲柄的尺寸、角度和偏心量都具有很重要的影响作用。
3.连杆：连接活塞与曲轴，将活塞的直线运动转换为圆周运动，负责
推动汽车轮胎等零部件转动。
4.平衡块：为了消除曲轴旋转时产生的惯性力矩，平衡块可以被放置
在曲轴不平衡部分与它的相反位置。
可以看做是削减整个系统的震荡力量。
以上是曲轴的主要组成部分，不同发动机的细节可能会有所不同。
曲轴的结构
曲轴可将活塞的往复运动转变为旋转运动，并把连杆传采的切向力转变为扭矩，对外输出功率和驱动各辅助体系。曲轴由主轴颈、连杆轴颈、曲柄、曲轴平衡块及曲轴前、后端构成。曲轴由前、后两个主轴颈支承在主轴承上，多缸机的主轴承一般选用轴瓦形式(也有的用滚动轴承)，上瓦片带油槽和油孔，装在机体的轴承座内，下瓦片则装在轴承盖内。曲轴有必要轴向定位，有的选用一道带翻边的主轴瓦(4125A 型柴油机)，装在最终一道轴承上;有的则在中间主轴承上装有止推片。发动机作业时，主轴承和主轴承座受力很大，因而设备主轴承盖时，要以规则扭矩拧紧主轴承螺栓，并且要用锁片等锁紧。
主轴颈和连杆轴颈都靠压力油光滑，机油从机体上的主油道压送至主轴颈外表，再用油塞堵住，作业时可对机油进行离心净化。作业一定期间后，空腔会堆积很多杂质，有必要定期加以铲除。 曲柄是主轴颈与连杆轴颈的联接有些，其下端设曲轴平衡块，用来平衡连杆轴颈等旋转时所发生的离心力，减轻柴油机的振荡，延伸轴承的寿数。
曲轴可将活塞的往复运动转变为旋转运动，并把连杆传采的切向力转变为扭矩，对外输出功率和驱动各辅助体系。曲轴由主轴颈、连杆轴颈、曲柄、曲轴平衡块及曲轴前、后端构成。曲轴由前、后两个主轴颈支承在主轴承上，多缸机的主轴承一般选用轴瓦形式(也有的用滚动轴承)，上瓦片带油槽和油孔，装在机体的轴承座内，下瓦片则装在轴承盖内。曲轴有必要轴向定位，有的选用一道带翻边的主轴瓦(4125A 型柴油机)，装在最终一道轴承上;有的则在中间主轴承上装有止推片。发动机作业时，主轴承和主轴承座受力很大，因而设备主轴承盖时，要以规则扭矩拧紧主轴承螺栓，并且要用锁片等锁紧。 主轴颈和连杆轴颈都靠压力油光滑，机油从机体上的主
曲轴前端装有曲轴正时齿轮，用来驱动正时齿轮室中其他齿轮滚动，以完结配气、调速、平衡等效果。多缸机的曲轴前端还装有股动水泵及电扇的三角皮带轮和发动爪。曲轴后端与飞轮联接。在曲轴前后端都设置挡油盘，并在前端正时齿轮室盖处和后端主轴承盖外侧都装有油封，避免
MSC柴油发动机曲轴疲劳分析示例
曲轴疲劳寿命预测
01
应力-寿命法（S-N法）
通过测试不同应力和循环次数下材料的断裂寿命，建立应力与寿命的关
系曲线，用于预测曲轴的疲劳寿命。
02
局部应变法（ε-N法）
通过测量曲轴局部区域的应变和循环次数，计算材料的疲劳寿命。该方
法考虑了应力集中的影响，更适用于预测曲轴的疲劳寿命。
03
有限元分析（FEA）
曲轴疲劳损伤机制
弯曲疲劳
由于周期性的弯矩作用，曲轴在 应力集中的位置（如轴颈和曲拐 的过渡区域）容易发生弯曲疲劳
断裂。
扭转疲劳
周期性的扭矩作用使曲轴在轴颈和 曲拐的过渡区域产生剪切应力，可 能导致扭转疲劳断裂。
热疲劳
由于温度变化引起的热应力，可能 导致曲轴材料内部产生微裂纹，进 而扩展形成疲劳裂纹。
详细描述
该案例针对曲轴的结构和工艺参数进行了优化设计，如改变曲轴的形状、增加 加强筋等。通过有限元分析和疲劳试验验证了优化设计的有效性，发现这些改 进能够显著提高曲轴的抗疲劳性能和疲劳寿命。
05
结论与展望
疲劳分析在MSC柴油发动机曲轴设计中的重要性
疲劳分析是评估曲轴结构强度和寿命 的关键手段，通过分析可以预测曲轴 在不同工况下的疲劳损伤和断裂风险。
在船舶领域，柴油发动机曲轴作为船 舶推进系统的关键部件，需承受高负 荷和极端环境条件下的运转。
在发电机组领域，柴油发动机曲轴用 于驱动发电机，要求具有高效率和可 靠性。
02
疲劳分析基本原理
疲劳定义与分类
疲劳定义
疲劳是由于材料或结构在循环应力或 应变下逐渐损伤和失效的现象。
疲劳分类
根据应力类型和循环特性，疲劳可分 为高周疲劳和低周疲劳，其中高周疲 劳是指循环次数大于10^4的疲劳，低 周疲劳是指循环次数小于10^4的疲劳 。
曲轴加工工艺--毕业设计[附工序简图]
![曲轴加工工艺--毕业设计[附工序简图]](https://img.taocdn.com/s3/m/8b2d1843336c1eb91a375d65.png)
引言曲轴是发动机上的一个重要的旋转机件，装上连杆后，可承接活塞的上下(往复)运动变成循环运动。
曲轴主要有两个重要加工部位：主轴颈和连杆颈。
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。
发动机工作过程就是：活塞经过混合压缩气的燃爆，推动活塞做直线运动，并通过连杆将力传给曲轴，由曲轴将直线运动转变为旋转运动。
而曲轴加工的好坏将直接影响着发动机整体性能的表现。
曲轴的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．这个一般都是压力润滑的，曲轴中间会有油道和各个轴瓦相通，发动机运转以后靠机油泵提供压力供油进行润滑、降温。
发动机工作过程就是，活塞经过混合压缩气的燃爆，推动活塞做直线运动，并通过连杆将力传给曲轴，由曲轴将直线运动转变为旋转运动。
曲轴的旋转是发动机的动力源。
曲轴的结构包括轴颈、曲轴臂、曲轴销、侧盖以及连杆大端轴承。
轴颈具有一第一油路。
曲轴臂连接于轴颈。
曲轴销设置于曲轴臂之中，并且抵接于轴颈。
曲轴销具有第一机油缓冲室、第二机油缓冲室以及第二油路。
第一机油缓冲室系连接于第二机油缓冲室，第二油路连接于第二机油缓冲室。
侧盖设置于曲轴臂中，侧盖与曲轴销之间成形有一空间，该空间连接于第一油路与第一机油缓冲室之间。
连杆大端轴承设置于曲轴臂之中，曲轴销套设于连杆大端轴承之中，第二油路连接于第二机油缓冲室与连杆大端轴承之间。
本实用新型可将机油内微小异物过滤掉，减少了连杆大端轴承遭受微小异物侵入的机会，并避免连杆大端轴承损坏，进而可延长曲轴结构的使用寿命。
1一概述1、气缸体水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体，气缸体一般用灰铸铁铸成，气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸，下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。
压缩机曲轴
• 曲轴式往复式活塞式 压缩机的重要运动部 件，外界输入的转矩 要通过曲轴传给连杆、 十字头，从而推动活 塞作往复运动。它又 承受从连杆传来的周 期变化的气体力与惯 性力等
曲轴结构图
• 曲轴的基本结构如图所示，每个曲轴由主轴颈（安 装主轴承部位）、曲柄销（与连杆大头相连部位）、 曲柄及平衡铁所组成。根据气缸数及气缸排列形式 的不同，要求单拐曲轴或多拐曲轴。曲轴结构图如 下：
曲轴结பைடு நூலகம்图
• 曲轴各部分几何形状应尽量避免形状突变，使应力 分布均匀，提高抗疲劳强度。压缩机用得较多是中 碳钢锻造曲轴，现在球墨铸造曲轴的应用越来越多， 特别在中、小型压缩机中广泛使用。 • 曲轴运转中，主轴颈与轴瓦、曲柄销与连杆大头瓦 间由于相对运动而产生磨损，故应有良好的润滑。 所需压力润滑油的油道，多在曲轴内钻成。由曲轴 轴头润滑油泵将压力润滑油分别送到主轴瓦和曲柄 销处。 • 曲轴上只有两点轴承时，可用滚动轴承，如图所示 是国产L型空压机的一个曲轴，常用双列球面向心 轴承。多曲拐轴采用多点支撑时，必须用滑动轴承。 一般在相邻两主轴承间，只配置1～2个曲拐以免曲 轴产生过大绕度而导致轴承的不均匀磨损。曲柄上 装有平衡铁，用以平衡惯性力和惯性力矩。
曲轴结构图
曲轴构造解析
止推片 润 滑 脂 嘴
半 圆 键
螺柱
凸轮轴正时 齿形带轮 正时齿形带 飞轮齿圈
张紧轮
水泵齿形带轮
曲轴链轮 驱动油泵） （驱动油泵） 曲轴正时 齿形带轮 飞轮 转速传感器 脉冲轮 止推片 主轴承下轴瓦
曲轴带轮 曲轴正时 齿形带轮
桑塔纳2000时代超人轿车 桑塔纳2000时代超人轿车 2000 AJR发动机曲轴飞轮组零件分解图 AJR发动机曲轴飞轮组零件分解图
起动爪
油封 甩油盘
止推垫片
曲轴后端： 6、曲轴后端：
最后一道主轴颈之后的部分。 最后一道主轴颈之后的部分。一般在其 后端为安装飞轮的法兰盘。 后端为安装飞轮的法兰盘。... 曲轴前、后端的封油原理： 曲轴前、后端的封油原理： 常用的防漏装置有甩油盘、填料油封、 常用的防漏装置有甩油盘、填料油封、 自紧油封和回油螺纹等。一般发动机都采 自紧油封和回油螺纹等。 用复合式防漏装置， 用复合式防漏装置，由甩油盘与其它一至 二种防漏装置组成。 二种防漏装置组成。... 曲轴前端甩油盘的外斜面应朝外，当 曲轴前端甩油盘的外斜面应朝外， 被齿轮挤出和甩出的润滑油落到甩油盘上 沿壁面流回油底壳中。 时，沿壁面流回油底壳中。 回油螺纹的螺旋方向应为右旋， 回油螺纹的螺旋方向应为右旋，当曲 轴旋转时，机油也被带动旋转， 轴旋转时，机油也被带动旋转，因为机油 有粘性， 有粘性，所以受到机体后盖孔壁的摩擦阻 Fr。 力Fr。 … Fr可分解为平行于螺纹的分力Fr1和 可分解为平行于螺纹的分力Fr1 Fr可分解为平行于螺纹的分力Fr1和 垂直于螺纹的分力Fr2 机油在Fr1 Fr2。 Fr1的作用 垂直于螺纹的分力Fr2。机油在Fr1的作用 顺着螺纹槽道流回机油盘。 下，顺着螺纹槽道流回机油盘。
第四节 曲轴飞轮组
8、曲轴飞轮组结构
结构特点： 中间薄、轮缘厚，转动惯量大。 压装有起动齿圈。 有点火正时标记。
谢谢 观赏
张紧轮
导向轮
发电机
凸轮轴 正时齿 形带轮
水泵
空调压缩机 曲轴带轮 动力 转向泵
曲轴链轮
曲轴正时 齿形带轮
机油泵
三、曲轴扭转减振器
橡胶扭转减振器
摩擦式扭转减振器 硅油减振器
1.V带盘 2.惯性盘 3.橡胶垫圈 4.减振器圆盘 5.曲轴前端轴 6.弹簧 7.摩擦片 8.硅油
四、飞轮
功用：储存能量，以带动曲柄连杆机构工作； 带动活塞越过上、下止点，保证曲轴运转均匀，并使发动机克服短时间的超负荷； 通过飞轮齿圈与启动机小齿轮啮合，以启动发动机； 通过飞轮将发动机的动力传递给离合器或自动变速器。 点火正时记号：
八
曲轴飞轮组结构
一、功用及组成
功用：将活塞连杆组传来的力转变成转矩然后通过飞轮输出力矩对外输出， 并驱动配气机构及其他辅助装置（如发电机、水泵、风扇等）工作。
正时齿轮
皮带轮
曲轴
主轴瓦
飞轮
二、曲轴
由主轴颈、连杆轴颈、曲柄、平衡重、曲轴前端和后端凸缘组成 一个连杆轴颈和它两端的曲柄及相邻两个主轴颈构成一个曲拐。
曲轴前端第一道主轴颈之前的部分，其上装有正时齿轮（驱动凸 轮轴）、带轮（驱动风扇和水泵）。
连杆轴颈和主轴颈上钻有油孔，并有斜向油道相通，再与机体的 主油道相连通，从而对轴颈及轴承进行润滑。
中、小型发动机的曲轴前端还装有起动爪。
曲轴润滑：
机油 机体油道
连杆轴颈ห้องสมุดไป่ตู้
发动机的结构原理之4曲轴飞轮组结构与工作原理
（6）曲轴的轴向限位 通常是通过在曲轴的前部、中部或后部安装止推轴
承来实现的（翻边轴瓦）。
连杆轴颈
止推垫片
主轴颈 主轴承盖
止推垫片
安装注意：
止推片有减磨层的一面朝向转动件。当 曲轴向前窜动时，后止推片承受轴向推力； 向后窜动时，前止推片承受轴向推力。
曲轴的轴向间隙的调整：
更换止推片的厚度。
3）结构：
连杆轴颈
前端轴
曲轴轴颈
平衡重
后端轴
曲柄
曲拐
曲拐：由一个连杆轴颈和它两端曲柄及主轴颈构成。
4）材料：中碳钢（汽）、合金铸铁（柴）、球墨铸铁。
5）分类：整体式（常用） 组合式（常用于连杆大头为整体式的小型汽油机和 以滚动轴承作为曲轴主轴承的发动机上）
6）组成： （1）主轴颈 ——用于支撑曲轴。 全支承：曲两轴边的都主有轴 一颈个数主比轴气颈缸者数）目。多强一度个、（刚每度个好连，杆减轴小颈了 磨损；柴油机和大部分汽油机均采用。
片式
飞轮： 掌握飞轮的作用
压
功
进
排
2
四缸四行程发动机的曲拐布置
②直列四冲程六缸发动机发火顺序和曲拐布置
发火顺序：1-5-3-6-2-4
曲轴转角 （度）
0
60
～ 120
180 180
180 240 ～ 300
360 360
360 420 ～ 480
540 540
540 600 ～ 660
720 720
一缸 功 排 进 压
二缸 排 进 压
一、曲轴飞轮组的组成与结构及材料
飞轮
一）曲轴飞轮组的组成 正时齿轮
皮带轮 扭转减振器 起动爪
曲轴
《曲轴的运动》课件
04
曲轴的材料应具有良好 的热稳定性和抗疲劳性 能，以应对发动机的高 温和高负荷。
曲轴的加工工艺优化
曲轴的加工工艺应注重提高生产效率 和降低制造成本。
曲轴的加工工艺应注重减少加工过程 中的废料和能耗，以降低生产成本和 环境污染。
曲轴的加工工艺应注重保证曲轴的精 度和质量，以确保发动机的性能和可 靠性。
02
曲轴的工作原理
曲轴的旋转运动
曲轴的旋转运动是指曲轴绕其自身轴线旋转一圈或若干圈的 运动。这种运动形式通常用于发动机、电动机等旋转机械中 ，是实现能量转换和传递的重要方式之一。
在旋转运动中，曲轴的各部分（如连杆、活塞等）会以不同 的角速度和旋转方向进行运动，从而实现机械能、电能等不 同形式的能量转换。
振动过大可能是由于不平衡、安装不 当或轴承损坏等原因造成的。应检查 曲轴的平衡和安装情况，并更换损坏 的轴承。
曲轴轴承发热
轴承发热可能是由于轴承间隙过小、 润滑不良或轴承损坏等原因造成的。 应检查轴承并调整其间隙，确保润滑 系统正常工作。
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《曲轴的运动》ppt课件
目录
• 曲轴简介 • 曲轴的工作原理 • 曲轴的设计与优化 • 曲轴的应用与实例 • 曲轴的维护与保养
01
曲轴简介
曲轴的定义与作用
总结词
曲轴是发动机中重要的旋转部件，它通过旋转运动将燃料燃烧产生的能量转化为扭矩，进而驱动车辆或其他机械 运动。
详细描述
曲轴在发动机中扮演着至关重要的角色，它能够将燃料燃烧产生的能量高效地转化为扭矩，从而驱动车辆或其他 机械运动。曲轴的工作原理是通过其特殊的结构设计和运动方式，将活塞的往复运动转化为旋转运动，从而实现 能量的转换。
曲轴组合结构
专利名称：曲轴组合结构
专利类型：实用新型专利
发明人：张兴江
申请号：CN202122197890.8申请日：20210910
公开号：CN215720155U
公开日：
20220201
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了曲轴组合结构，包括曲轴组合本体，曲轴组合本体包括主轴颈、第一连杆、第二连杆和轴瓦，主轴颈的两端分别活动安装有第一连杆和第二连杆，主轴颈与第一连杆的连接处安装有轴瓦，主轴颈的内侧设有中心柱，主轴颈与中心柱相对的一侧开设有四个安装槽，四个安装槽的内部均固定安装有第一连接座，中心柱与主轴颈相对的一侧均固定连接有四个第二连接座，四个第一连接座与相邻的第二连接座之间均固定安装有支撑柱，本实用新型曲轴组合结构，通过设置中心柱、支撑柱和抗压块，主轴颈内部的中心柱和支撑柱从内部对其支撑，避免主轴颈表面受到拉伤或扭曲变形，延长曲轴组合的使用寿命。
申请人：东莞市宝红机械五金有限公司
地址：523000 广东省东莞市寮步镇石步水源路28号
国籍：CN
代理机构：深圳市创富知识产权代理有限公司
代理人：安利营
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曲轴连杆机构的组成与作用
曲轴连杆机构的组成与作用
曲轴连杆机构主要由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组三部分组成。
1. 机体组：是构成发动机的骨架，是发动机各机构和各系统的安装基础，其内、外安装着发动机的所有主要零件和附件，承受各种载荷。
2. 活塞连杆组：活塞的作用是与气缸盖、气缸壁等共同组成燃烧室，并承受气缸中气体压力，通过活塞销将作用力传给连杆，以推动曲轴旋转。
3. 曲轴飞轮组：是发动机重要的机件之一，其作用是将活塞连杆组传来的气体作用力转变成曲轴的旋转力矩对外输出，并驱动发动机的配气机构及其他辅助装置工作。
曲轴连杆机构是往复活塞式发动机将热能转换为机械能的主要机构。
其作用是将燃气作用在活塞顶上的压力转变为能使曲轴旋转运动而对外输出的动力。
在发动机工作过程中，燃料燃烧产生的气体压力直接作用在活塞顶上，推动活塞作往复直线运动，经活塞销、连杆和曲轴，将活塞的往复直线运动转换为曲轴的旋转运动。
技能点4 能正确识别曲轴飞轮组的构造与拆装步骤
汽车发动机维修
主轴颈与主轴承间的 润滑油来自于气缸体的润 滑油道，连杆轴颈与连杆 轴承间的润滑油通过曲轴 中的油道来自于主轴颈与 主轴承间的润滑油。
6．曲轴平衡重 （1）曲轴平衡重的作用
汽车发动机维修
旋转惯性力及其力矩外部平衡： F1=F2 F3=F4；M1-2=M3-4。
汽车发动机维修
2.4.3 曲轴飞轮组的拆装
1．曲轴飞轮组的拆卸 （1）拆卸机油泵总成
①使用12mmT字套筒旋下机 油泵总成的7个固定螺栓。
汽车发动机维修
②用一字起子撬下机油泵客 体，去下机油泵总成。
③取下密封垫片。
如果机油泵壳体与发动机缸体之间有密封胶，应先使用铲刀（或小 刀）轻轻割开密封胶，操作时不要损坏油泵壳体与发动机缸体配合面。
旋转惯性力及其力矩内部不平衡： M1-2、M3-4造成曲轴弯曲载荷，需 在曲柄相反方向附加平衡重
7．曲拐的布置 （1）四冲程直列四缸发动机
汽车发动机维修
四冲程直列四缸发动机
四冲程直列四缸发动机曲轴曲 拐，对称布置于同一平面内，做功 间隔为720°/4 =180°，各缸的工 作顺序有1-3-4-2和1-2-4-3两种。
③使用吹气枪吹干洗净的轴承盖及轴瓦、曲轴主轴瓦上瓦、曲轴止推垫片。
2．曲轴飞轮组的组装 （1）安装曲轴
①安装气缸体主轴 瓦上瓦，在气缸体各主 轴瓦座上涂上机油。
②将按顺序摆放的 各道主轴颈下瓦，安装 在相应的轴承座内。
汽车发动机维修 ③安装曲轴上止推垫片
汽车发动机维修
④在曲轴的每道主轴颈上涂上机油。
曲轴后端密封
10．曲轴轴承 （1）主轴承和连杆轴承
汽车发动机维修
曲轴轴承
连杆轴承和主轴承均承受 交变载荷和高速摩擦，因此轴 承材料必须具有足够的抗疲劳 强度，而且要摩擦小、耐磨损 和耐腐蚀。
活塞式压缩机的运动部件
活塞式压缩机的运动部件第一部分曲轴组件一、概念曲轴组件，包括曲轴、平衡铁及两者之间的连接件等。
曲轴如图（1）所示由三部分组成，即主轴颈、曲柄和曲轴销。
曲柄和曲柄销构成的弯曲部分称之为曲拐。
根据实际需要，一根曲轴可以由一个或几个曲拐组成。
图（1）曲轴的组成1-主轴颈2-曲柄3-曲柄销二、曲轴结构与尺寸1、曲轴结构型式压缩机的曲轴有三种基本型式，即曲柄轴、曲拐轴（简称曲轴）和偏心轮轴。
大型合成氨企业所使用的压缩机，大多采用曲拐轴结构，所以本文省略曲柄轴和偏心轮轴，着重介绍曲拐轴。
曲拐轴一般两端支承，刚性较曲柄轴好。
曲拐数现在可多达8个。
它可制成整体的，也可制成分段组合的。
曲轴的支承方式有两种：全支承是每个曲拐两侧均设有主轴承。
非全支承是每2-3个曲拐的两侧用两个主轴承。
前者对曲轴的刚性，以及机身系列设计时采用奇数列有利。
在对动式压缩机中，多采用后者。
2、曲轴结构设计要点（1）曲轴定位为防止曲轴产生轴线方向的游动，曲轴需要轴向定位。
压缩机多用功率输入端的第一道主轴承定位，因此主轴的相应处设计成具有轴肩的形式。
定位处的端面间隙取决于曲轴的尺寸，一般取0.1-0.5mm,以保证各列运动件的相互位置不因热膨胀或偶然的轴向力而互相错开,以免妨碍机器正常运转。
设置在功率输入第一道主轴承处和定位，还可保证电动机的轴向位置不受上述因素的影响。
除定位的主轴承外，其余的轴承，视曲轴长度不同，制造时的轴颈长度应比轴承宽度长2-5mm，作为必要的热间隙，可以根据温升100℃时每米伸长量为0.6-1.0mm的经验数据去计算选取.但为了制造及检修方便,各轴承端间隙应取一致,且等于最大间隙值.（2）轴颈指主轴颈和曲柄销.铸造曲轴的轴颈,除特殊原因外,如为了减轻重量,增加刚度及疲劳强度,一般都制成实心的圆柱体。
铸造曲轴颈,一般铸成空心形式，内孔径为外径的一半左右。
空心结构可以提高曲轴的疲劳强度，减轻曲轴重量，减少铸造时产生的质量缺陷。
曲轴飞轮组的结构
曲轴飞轮组的结构
曲轴飞轮组是一种机械传动机构，它由曲轴、飞轮和轴承等零件组成。
曲轴将燃气发动机的线性运动转化为旋转运动，然后通过飞轮将能量储存在机械系统中，保证发动机的稳定运转。
曲轴飞轮组主要用于汽车、工程机械、船用发动机等各种内燃机的动力传递。
1. 曲轴
曲轴是曲柄机构的核心部件，它是一根长条形的金属杆，具有一定的弹性和强度。
曲轴上通常有几个曲柄套，每个曲柄套上有一个活塞杆连接。
曲轴的转动必须具备足够的强度和刚性，以保证发动机的高速运转和长时间使用。
2. 飞轮
飞轮是曲轴飞轮组中的另一重要部件，也称为惯性轮。
它有助于减缓曲轴摆臂的反弹以及触底的冲击力。
飞轮通常由铸铁或钢板制成，它的质量和大小都很重要，既要保证转动稳定，又要承受机械冲击和重载。
3. 轴承
轴承是接受轴的上下载荷并减小轴与底板之间的摩擦力的部件。
在曲轴飞轮组中，轴承的作用是支撑曲轴并减小其与机身之间的摩擦力。
轴承的材料和结构都需要在高负荷和高转速环境下具备足够的强度和耐磨性。
4. 传动系统
曲轴飞轮组的传动系统包括连杆、齿轮、传动带或链条等。
它们将曲轴的旋转运动传递到齿轮箱、主轴或其他旋转部件中。
传动系统需要具备良好的传动效率和噪音、振动控制能力。
不同的传动方式适用于模型机到巨型船舶的各种应用场景。
总之，曲轴飞轮组是一项重要的机械传动技术，广泛应用于各种内燃机设备中。
其结构包括曲轴、飞轮、轴承和传动系统等几个关键部件。
它们的设计和制造需要考虑到机械机构的工作环境和性能要求，以确保高效、安全和可靠的传动效果。
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曲轴的结构如图1.1所示：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。
图1.11.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。
图1.22.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。
图1.33.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。
图1.4图1.5曲轴上离心力作用和加平衡块示意4.曲轴的前轴端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轴承座孔后边缘的凹槽内，并经回油孔流向底壳。
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。
图1.6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图1.71.主轴颈2.连杆轴颈3.曲轴臂4平衡重5前轴颈 6.后轴颈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。
图1.8在机床上进行机械零件的机械加工时，所需工艺装备中除了刀具量具辅助工具外，还必须有共装夹工件用的机床夹具（简称夹具）。
零件的技术条件分析8.表面本身精度曲轴的前端外外圆 017.0042.040--Φ与齿轮配合，要求精度为IT8级，表面粗糙度为Ra0.8;外圆ø38±0.008皮带轮配合要求精度为IT8级，表面的粗糙度Ra0.8;以及后轴端外的油封3.068-Φ要求精度为IT8级，表面粗糙度为Ra0.8;主轴颈018.064-Φ要求精度为IT6级，表面粗糙度为Ra0.2；连杆轴颈Ø58要求精度为IT6级，表面粗糙度为Ra0.2；其余非工作表面的粗糙度也要求达到Ra12.5。
9.表面间的位置精度主要有：连杆轴颈轴心线应与轴颈轴心线相平行，在轴颈全长上的不平行度允差为0.012mm ；曲轴的法兰后端面应与主轴颈轴心线相垂直，在法兰边缘测量时，跳动允差为0.04mm ；将曲轴两外端的主轴颈架在V 型块上时，中间轴颈的跳动允差为0.03mm ；曲轴皮带轮轴颈（Ø38±0.008）及后主轴颈的油封颈（03.068-Φ）跳动允差为0.04mm ； H 表面对后主轴颈的表面的不同轴度允差为0.02mm;H 表面对Ø100的不同轴度允差为0.05mm;0070035040。
--Φ 对后主轴颈的不同轴度允差为0.04 mm ；K 及L 表面对曲轴轴心线的不垂直度（在最外点）跳动允差为0.02 mm 。
10.零件的其他技术要求1）零件图上未注尺寸的圆角半径均为2至3毫米，铸造斜度为1度。
2）铸件须经正火处理，正火后a) 其金相组织应为珠光体，球光体≥85%，球化率≥7.5%b) 机械性能应符合下列指标抗拉强度≥588Mpa 屈服强度≥412Mpa,延伸率≥2.0%.c) 硬度为HB225至305,应在主轴颈及连杆轴颈上(或相当于轴颈硬度外)进行检验,检验的轴颈应间隔开,不得集中于某一段.3)不加工表面必须清除焦砂及毛刺,表面须光洁.4)曲轴的加工表面应清洁,不得有碰伤,凹痕,滑伤,刀痕,毛刺等缺陷.5)曲轴主轴颈和连杆应进行超精研磨和抛光.6)曲轴做动平衡检验时,曲轴每端的不平衡度不应大于2.4x10牛顿米.7)精磨后应磁力探伤,检验轴颈上是否有裂纹,探伤后应退磁.8)主轴颈及连杆轴颈尺寸必要时可按-0.25尺寸制造，018.075.63-Φ(主轴颈)和018.075.57-Φ(连杆轴颈),但在加工时,主轴颈或连杆轴颈若有一道轴颈按-0.25尺寸加工时,其余各项必须都按-0.25尺寸加工,并将-0.25同时在曲轴第一平衡重不加工表面上涂以两道缘漆以便提醒装配相应尺寸的衬瓦.9)其余技术要求见零件图技术要求的规定.零件的技术条件分析曲轴要求用强度,冲击韧性和耐磨性都比较高的材 料制造,一般都采用中碳钢或中碳合金钢模锻.各轴颈表面还用高频电流进行淬火硬化和精磨等,以达到高光洁度和高精度.近年来,有的发动机采用了高强度的稀土球墨铸铁铸造曲轴,如球墨铸铁QT700-2就具有较高强度;耐磨性及一定的塑性,韧性,其基体组织为球光体.其各元素的百分含量如下:(%)C ：3.6~3.9 Mn:0.5~0.8 Si:2.4~2.8Mn:0.03~0.06 Pb:0.03~0.05 S:≤0.03P: ≤0.08 合金元素Cn0.5～0.8毛坯采用金属型铸造，热处理后的硬度为HB231～304。
球墨铸铁是将连接近灰铸铁成分（也可包括某些合金元素）的铁水，经镁或镁的合金或其他球化剂球化处理后而获得具有球状石墨的铸铁。
由于这种铸铁中的石墨成球状，所以大大减轻了石墨对金属基体的分割性和尖口作用。
球墨铸铁具有灰铸铁的优良特性，又兼有钢的高强度性能，有比钢更好的耐磨性，抗氧化性，减震性及小的缺口敏感性。
它可以进行多种热处理，以提高强度。
球磨铸铁的可切削性与基体组织有关，铁素体球墨铸铁的可切削性优于球光体球墨铸铁，切削用量相同时，球墨铸铁铁素体含量越高，切削速度就可以提高。
铸件切削部位含有自由或共晶渗碳体和其他硬质化合物时，将使可切削性变差。
磨削时石墨易堵塞砂轮，采用镨钕刚玉自砺砂轮可提高磨削速度。
零件的技术条件分析11.从曲轴的零件图分析表面间的位置尺寸标注：轴向方向分析：通过曲轴前端面采用坐标式标注的方法表出了内孔Ø28，螺纹内孔Ｍ27×2-2，Ø20以及60度复合锥孔的长度，曲轴前端面的轴长；所以应先加工端面，在保证其他尺寸，所以端面为一设计基准。
有第一轴颈处的外圆Ø86±0.5。
采用的坐标式和连续标准的方式标出了曲轴臂，第二，三，四，五，主轴颈以及地1，2，3，4连杆轴颈的位置尺寸和第一主轴颈轴向长度。
所以Ø86±0.5为轴向的另一设计基准。
径向方向分析：法兰外圆0.0220.018122φ+- 及 油 封 颈0.368φ- 均由中心轴线Ａ确定轴向位置，所以轴承孔007.0035.040--Φ轴线A 为主要设计基准而其他各径向位置由022.0018.0122+-Φ确定，所以022.0018.0122+-Φ为另一设计基准。
12.从曲轴表面间位置关系精度的标注分析：曲轴第一主轴颈处外圆Ø86±0.5对A 有全跳动度要求，所以应先加工A 。
在由A 定位加工Ø86±0.5；中间主轴颈对B ，C 的全跳动度要求法兰外圆0.0220.018122φ+-端面对B 有同轴度要求，以及法兰端面的四孔对B 有位置度要求等。
为保证热处理质量的检验说明由于曲轴在工作中承受着周期性的，不断变化的气体力和惯性力的共同作用。
；因此，曲轴应有足够的刚度和强度，各摩擦面要耐磨及润滑良好；并且在工作中平衡性要好。
曲轴要求用强度，冲击韧性和耐磨性都比较高的材料制造，各轴颈表面还用高频电流进行淬火硬化和精磨等，以达到高光洁度和高精度。