摩托车发动机曲轴

材料成形技术基础题目:摩托车发动机曲轴

院(系):

专业年级:

姓名: 鲍阳

学号:

指导教师: 万晓峰

2012年05月28日

摩托车发动机曲轴

摘要

曲轴是发动机中最重要的部件之一，它的功用是将发动机各缸活塞的往复运动汇总起来，并以回转运动的形式传递给飞轮，然后对外输出做功。由于曲轴的形状和受力十分复杂，以及结构上在发动机中的重要地位，因此它对制造要求很高，是发动机造价最高的部件之一。

本文着重论述了摩托车发动机曲轴工作条件、使用性能要求、毛坯材料、毛坯制造方法、毛坯简图、毛坯及零件的制造工艺路线（包括热处理工序）。

关键词： 发动机曲轴工艺分析

1曲轴的作用

曲轴是汽车发动机中的重要零件,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罝。曲轴在工作时，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，同吋，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，具有较好的承受冲击载荷的能力，耐磨损且润滑良好。

2曲轴的结构及其特点

曲轴的作用是将活塞的上下往复运动华为旋转运动。曲轴的尺寸决定了发动机的行程，因而曲轴是发动机的一个重要零件。

支撑曲轴旋转的部分叫主轴颈，主轴颈通过轴瓦安装在曲轴箱上，安装连杆的部分叫曲轴销,曲轴销中心线和主轴颈中心线不相重合，二者的距离恰好等于发动机行程的一半。

连接曲轴销和主轴颈的部分叫曲轴。摩托车上，大都采用厚大圆盘状的曲柄，而且曲柄延伸到曲柄销的反方向，这部分起平衡活塞惯性力的作用。

在曲柄销和主轴颈之间的曲柄叫做曲柄臂，曲柄臂只起曲柄销和主轴颈之间的传力作用，反向延伸到主轴颈之外的曲柄部分叫平衡重。在发动机运转时活塞做高速往

复直线运动，产生十分大的惯性力，。平衡重的作用是平衡活塞的惯性力，减小发动机的振动。平衡重十分重要，如果曲轴没有平衡重，发动机运转时将产生很大的振动，严重时会使发动机产生重大机械破坏。曲柄臂和平衡重大都制成一体，二者共同叫做曲柄。

3工作条件、使用性能要求

曲轴工作时要承受很大的转矩以及交变的弯曲应力，容易产生扭振、折断及轴颈磨损，因此要求所用的材料应有较高的强度、冲击韧度、疲劳强度和耐磨性。

粗糙度要求：基本尺寸为Φ68连杆颈为0.4，基本尺寸为Φ70主轴颈为0.8，小头、各轴台、M44螺纹粗糙度要求为1.6，M12法兰螺纹孔、底面、键槽侧面为3.2，小头端面、 M15和M33螺纹孔、Φ4油孔为6.3，Φ6斜油孔为12.5。

圆柱度、圆度要：连杆颈外圆、主轴颈外、油槽底面为0.008。

相对主轴中心线跳动度：大头圆锥面0.036、大头轴台0.02。

垂直度：M12相对于底面为0.08，底面相对于主轴中心线为100：0.01。

平行度：两侧相对于主轴中心线为100：0.1，键槽相对于轴中心线为0.01。

位置度：M12螺纹孔相对于大头轴台、主轴中心线为0.4。

4曲轴的材料和毛坯的确定

常用材料有：一般曲轴35、40、45钢或者球墨铸铁QT600-2；对于高速、重载曲轴，可采用40Cr、42Mn2V等材料。

曲轴的毛坯根据批量大小、尺寸、结构及材料品种来决定。批量较大的曲轴，采用模锻；单件小批量中大型曲轴，采用自由锻造；而对于球墨铸铁材料，则采用铸造毛坯。

根据零件材料，确定毛坯材料为35CrMo

其生产类型为大批生产；毛坯宜采用模锻成形，其优点是锻造精度高，加工余量小，但产品的组织不均匀及表面有硬化层。为改善切削性能，要进行正火处理。

5毛坯制造方法

毛坯制取方法:按照图样尺寸、形状要求制造，就是模锻:经过制坯工步、预锻和终锻工步、切锻工步来锻造所需的锻件的。

模锻工艺过程包括下料、毛坯质量检查、加热、模锻、切边冲孔、表面清理、校正、精压、锻件热处理、质量检查、入库等工序。热处理就是调质处理或正火处理，重复

一次，回火，回火次数不限，必要时热矫正，然后消除内应力，空冷。金相组织应为珠光体+铁素体，不允许有魏氏组织。锻件经调质处理后，其基体的金相显微组织为索氏体。锻件在热处理后，再经喷丸或喷砂处理。为提高耐磨性和耐疲劳强度，轴颈表面经高频淬火或氮化处理，并经精磨加工，以达到较高的表面硬度和表面粗糙度的要求。锻件的宏观组织不允许有机加工不可消除的折叠、孔眼(蜂窝孔和缩松孔)、折痕、起鳞、气泡、裂纹、分层、氧化皮及非金属杂质等影响强度的缺陷，不允许用补焊的方法消除曲轴缺陷。对有平衡块的锻钢曲轴，在平衡块顶部的未填满部分进行补焊，补焊强度不低于曲轴平衡块其他处的强度，补焊后还要经过探伤

6毛坯及零件的制造工艺路线（包括热处理工序）

1确定毛坯及毛坯的热处理方式

钢制曲轴毛坯经锻造后要安排正火，以消除残留的锻造应力，并使不均匀繁荣金

相组织，通过重新结晶得到细化均匀的组织，从而改善加工性。

2加工方法

表面粗糙度大于6.3：外圆表面粗车（铣），由于为大批量生产，两端面选铣；粗糙度为3.2～6.3 面：粗车（铣）—半精车（铣），粗糙度为 0.8～1.6面：最终加工方法为精车（铣）,如:小头精车。粗糙度为0.4～0.8面：最终加工方法为磨,如：连杆颈、主轴颈。

粗糙度为6.3～12.5孔：钻孔—扩孔；粗糙度为1.6～3.2孔:钻孔—扩孔—铰孔。3加工顺序的安排

在安排加工顺序时一般应遵循以下原则：

1. 基准现行

应首先安排被选作精基准的表面的加工，再以加工出的精基准为定位基准，安排其它表面的加工。该原则还有另外一层意思，是指精加工前应先修一下精基准。例如本工件的第一道工序铣两端面打中心定位孔。

2. 先粗后精

这是指先安排各表面粗加工，后安排精加工。如该零件的上下表面的加工。

3. 先主后次

主要表面一般指零件上的设计基准面和重要工作面。这些表面是决定零件质量的主要因素，对其进行加工是工艺过程的主要内容，因而在确定加工顺序时，要首先考虑加工主要表面的工序安排，以保证主要表面的加工精度。在安排好主要表面加工顺序后，常常从加工的方便与经济角度出发，安排次要表面的加工。

4. 先面后孔

一般这类零件上既有平面，又有孔或孔系，这时应先将平面（通常是装配基准）加工出来，再以平面为基准加工孔或孔系。

锻钢曲轴加工路线为：锻坯调质（或正火）—校直—清理表面—检查—机械加工—去应力退火—精加工—表面热处理—校直—磨削加工—检验。[10]

根据以上的基本原则可以确定曲轴加工工艺路线如表1-3所示：

表1曲轴的加工工艺路线

序号工序内容简要说明

1 2 3 4 5 6 7 8 9

10

11

12

13

14

15

16

锻造

热处理

校直

清理表面

检查

铣两端面打中心定位

孔

铣侧面及底面

粗车小头及法兰

粗车主轴颈

粗车连杆颈

钻连杆孔及攻丝

钻油孔

钻法兰孔及攻丝

精车连杆颈

精车大、小头及轴台

模锻

调质或正火