单元二 曲柄连杆机构之三 曲轴飞轮组的构造与工作原理与检修

一.曲轴
(一).功用
1.功用：承受连杆传来的力，并实现旋转。
曲轴飞轮组
曲轴飞轮组由曲轴、飞轮、皮带轮、正时齿轮（或链轮）、起动爪、滑动轴承等 组成，部分还装有曲轴扭转减振器。
曲轴飞轮组
连杆轴颈 主轴颈 平衡重 曲拐 飞带轮 起动爪 曲轴
正时齿轮
飞轮
飞轮螺栓 主轴瓦
2.工作条件：旋转质量的离心力、周期性变化的气体压力、 往复惯性力。 3.材料：优质中碳钢、中碳合金钢、球墨铸铁。
非全支承曲 轴
缩短了曲轴的长度， 主轴承载荷较 使发动机总体长度 大 有所减小
承受载荷较小 的汽油机可以 采用此种方式
3.连杆轴颈
• 连杆轴颈设计成空心的，减轻质量和离心力。
4、曲轴主轴承
俗称“大瓦”，装在轴承座孔内，用来保护曲 轴主轴颈和轴承座孔。
①结构：钢背和减摩层组成的分开式薄壁轴承。 ②要求：其在工作时承受着较大的交变载荷、高速摩擦、 低速大负荷时润滑困难等苛刻条件,要求足够的疲劳强度、足 够的结构强度和良好的耐磨性。 ③材料：白合金、铜铅合金和铝基合金。 ④锁止：在轴承的剖分面上，分别冲压出高于钢背的两 个定位凸唇，装配时，这两个定位凸唇分别嵌入在连杆大头 和连杆盖的相应的凹槽中。
平衡孔
一缸上止点 记号
齿圈在发动机起 动时与起动机齿 轮啮合，带动曲 轴旋转。
飞轮边缘部分做 的厚些，可以增 大转动惯量
汽车发动机发火正时记号
一缸上止点记号
小 结
• 曲轴上各曲拐的布置。 • 曲轴的主要作用把活塞连杆组传来的燃气压力转变为转矩对外输出;另 外还驱动发动机的配气机构和发电机等其它的辅助装置。 • 飞轮的主要功用是用来贮存作功行程的能量，用于克服进气、压缩和 排气行程的阻力和其它阻力，使曲轴能均匀地旋转。飞轮外缘压有的 齿圈与起动电机的驱动齿轮啮合，供起动发动机用；汽车离合器也装 在飞轮上，利用飞轮后端面作为驱动件的摩擦面，用来对外传递动力。
6.曲轴平衡重
作用：使曲轴运转时平衡，稳定。 形式：在曲柄的平衡重上钻孔，减轻重量。 或在曲柄上较轻部位打上钢珠，加重重量，如夏 利。 （一般的曲柄上的钢珠为油道的堵头）
(三)曲轴前端与后端
1.曲轴前端的结构 2.曲轴前端的密封
曲轴前端借助甩油盘和橡胶油封实现密封
1
7 1、2止推轴承 3、止推片 4、正时齿轮 5、甩油盘 6、油封 7、皮带轮 8、起动爪
（2）冷压校正
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，如图所示。由于 钢质曲轴的弹性作用，压
弯量应为曲轴弯曲量的1015倍，并保持2-4min，为 减小弹性后效作用，最好
采用人工时效法消除。
4、曲轴的扭曲原因
（1)某一缸活塞卡缸
（2）活塞运动阻力过大
（3）紧急制动，没踏下离合器
5、曲轴扭曲变形的校正
曲轴扭曲变形量一般很小，若出现扭曲
可直接在曲轴磨床上结合对连杆轴颈磨削 时予以修正。
三曲轴磨损
（1）磨损主要发生在曲轴主轴颈和连杆轴颈的部位， 且磨损是不均匀的，有一定规律性的。 （2）主轴颈和连杆轴颈径向最大磨损部位相互对应， 即各主轴颈的最大磨损靠近连杆轴颈一侧,连杆轴 颈的最大磨损部位在主轴颈一侧。 （3）曲轴轴颈沿轴向还有锥形磨损，与连杆轴颈油 道的油流相背的一侧磨损严重。 （4）各轴颈不同方向的磨损，导致主轴颈同轴度破 坏，容易造成曲轴断裂。
(二). 结构与平衡：
1.组成: 装正时齿轮的一端称为自由端（前端），另一端 用来装飞轮，称为输出端（后端）。
曲轴轴颈 连杆轴颈 前端轴
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。
2.主轴颈
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。
• 安装曲轴轴承时，要注意将 带有油孔和油槽的轴承装在 上端（轴承座内），不带油 孔和油槽的轴承装在下端 （轴承盖内），以保持轴承 润滑良好，延长其使用寿命。 轴承的安装如图所示
5. 单元曲拐连接方式
1）整体式曲轴：各单元曲拐锻制或铸造成一个整 体的曲轴。工作可靠，质量轻，结构简单。
2）组合式曲轴：由单元曲拐组合装配而成的曲轴。单 元曲拐便于制造，使用中损坏可以更换，不必将整根 曲轴报废，但拆装不便。
直列四缸发动机的曲拐布置
直列四缸四冲程发动机工作循环表 （点火顺序：1－2－4－3）
曲轴转角 /(℃)
1~180
第一缸
作功
第二缸
压缩
作功
第三缸
排气 进气 压缩
作功
第四缸
进气 压缩
作功
180~360
排气 进气 压缩
360~540
排气 进气
540~720
排气
四冲程四缸发动机点火顺序
(点火顺序：各缸完成同名行程的次序。) 曲轴转角 第一缸 第三缸 第四缸 第二缸
曲拐和发火次序
1、曲轴的形状与各曲拐的相对位置取决于缸数、气缸 的排列方式和发火次序。
(1)连续作功的两缸相距尽可能远； (2)作功间隔应力求均匀。并且须动平衡。 (3)四行程发动机的点火间隔角为720°/i，(i为气缸数目)
2.四冲程直列四缸发动机的曲拐布置与工作顺序：
发火间隔角为180°。 发火次序为1-2-4-3；1-3-4-2 。 工作循环如表2-2
实际操作
3、曲轴弯曲变形的校正
（1）曲轴的径向圆跳动误差不得大于 0.15mm，否则应进行校正。 （2）当曲轴弯曲变形量较大时，校正必 须分步、反复多次进行，直到符合要求为
止。校正后的曲轴径向圆跳动误差不得大
于0.05mm。
（3）当变形量不大时，可采用敲击校正法。
即用锤子敲击曲柄边缘的非工作表面，使被 敲击表面产生塑性残余变形，达到校正弯曲 的目的。
0~180
180~360 360~540 540~720
作 功
排 气 进 气 压 缩
压 缩
作 功 排 气 进 气
进 气
压 缩 作 功 排 气
排 气
进 气 压 缩 作 功
1—3—4—2
3.四冲程直列六缸发动机的曲拐布置与工作顺序：
发火间隔角为120°发火次序为1-5-3-6-2-4；1-4-2-6-3-5。
磁力探伤仪
（3）浸油敲击法
浸油敲击法是将曲轴置于煤油中浸一会，
取出后擦净表面煤油并撒上白粉，然后分
段用小锤轻轻敲击，如有明显的油迹出现，
即该处有裂纹。
（三）、曲轴裂纹的修复
（ 1 ）焊接 （ 2 ）更换曲轴
曲轴检验出裂纹，一般应报废。
二、曲轴变形
（一）曲轴的变形形式
弯曲 、 扭曲
1、曲轴弯曲的原因
扭转减振器
功用：吸收曲轴扭转 振动的能量，消减扭 转振动。
类型： 橡胶摩擦式扭转减振器 硅油扭转减振器
硅油—橡胶扭转减振器
橡胶式
摩擦片式
减振弹簧
硅油式
惯性盘
橡胶摩擦式曲轴扭转减 振器
惯性盘
橡胶垫圈
减振盘
硅油 减振盘
图2-3-12 曲轴扭转减震器
三、飞轮 1．功用： 主要功用是用来贮存作功行程的能量，用于克服进气、压缩 和排气行程的阻力和其它阻力，使曲轴能均匀地旋转。 飞轮的飞轮外缘有齿圈，当发动机起动时，与起动机的驱动 齿轮啮合，供起动发动机用； 汽车离合器也装在飞轮上，利用飞轮后端面作为驱动件的摩 擦面，用来对外传递动力。 2．材料：灰铸铁 、铸钢 、球墨铸铁 3．安装：在飞轮轮缘上作有记 号(刻线或销孔)，供找压缩上止 点用(四缸发动机为1缸或4缸上 止点；六缸发动机为1缸或6缸压 缩上止点)。当飞轮上的记号与 外壳上的记号对正时，正好是上 止点。奥迪100飞轮上有"0"标记。
全支承曲轴:在相邻的两个曲拐间都有主轴颈的曲轴。 非全支承曲轴:相邻曲拐间不都有主轴颈(主轴颈数少于全支撑的曲轴 )。
全支承曲轴的优点是可以提高曲轴的刚度，并
且可减轻主轴承的载荷。其缺点是曲轴的加工表面 增多，主轴承数增多，使机体加长。
优点
缺点
应用
柴油机一般多 采用此种支撑 方式
提高曲轴的刚度和 曲轴的加工表 弯曲强度，减轻主 面增多，主轴 轴承的载荷 承数增多，使 全支承曲轴 机体加长
1-6 120°
5-2
3-4
直列6缸发动机曲拐布置
4.四冲程V型八缸发动机的曲拐布置与工作顺序：
发火间隔角为90°；点火次序 1—8—4—3—6—5—7—2 四个曲拐可以在一个平面内，也可在两个垂直平面内 发动机气缸布置 2-4-6-8 1-3-5-7
二、曲轴扭转减振器
1．功用：消除曲轴的扭转振动。 2．类型：最常见的为摩擦式扭转减振器。 3.作用原理：使曲轴扭转振动的能量通过摩擦生热而消耗掉，从 而使曲轴扭转振幅逐渐减小。 4.分类：橡胶式扭转减振器（图2-60）和硅油式扭转减振器。
（4）超载
5、曲轴扭曲变形的检查
曲轴扭曲变形检验的方法和弯曲检验一样，将
曲轴两端主轴颈分别放置在检验平板的V型块上，保
持曲轴水平，使两端同一曲柄平面内的两个连杆轴
颈位于水平位置，用百分表测量两轴颈最高点至平
板的高度差ΔA，据此求得曲轴主轴线的扭曲角θ。
360 A 57 A 2R R
汽车发动机构造与维修
第二章 曲柄连杆机构构造与原理
第四节
曲轴飞轮组的构造与工作原理
学习内容：
一． 曲轴的功用、组成、结构 二． 发动机点火次序与工作循环表 三． 飞轮与上止点记号
教学重点:
1、掌握曲轴飞轮组的结构。 2、掌握四缸发动机做功循环表。 3、熟悉多缸发动机的点火次序。 4、了解上止点的位置的重要性。