曲轴结构

曲轴的结构一般由主轴颈,连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端等组成 。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 。
曲轴结构图


曲拐 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 。一个主轴颈、一个连杆轴颈和一个曲柄组成了一个曲拐,曲轴的曲拐数目等于气缸数(直列式发动机);v型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半 。曲轴的连杆轴颈是曲轴与连杆的连接部分,通过曲柄与主轴颈相连,在连接处用圆弧过渡,以减少应力集中 。直列发动机的连杆轴颈数目和气缸数相等 。v型发动机的连杆轴颈数等于气缸数的一半 。

曲柄 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,曲柄处铸有(或紧固有)平衡重块 。平衡重块用来平衡发动机不平衡的离心力矩,有时还用来平衡一部分往复惯性力,从而使曲轴旋转平稳 。
曲轴前端装有正时齿轮,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(即曲拐的布置)取决于气缸数、气缸排列和发动机的点火顺序 。安排多缸发动机的点火顺序应注意使连续作功的两缸相距尽可能远,以减轻主轴承的载荷,同时避免可能发生的进气重叠现象 。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,而且各缸发火的间隔时间以曲轴转角表示,称为点火间隔角 。四行程发动机完成一个工作循环曲轴转两圈,其转角为720,在曲轴转角720内发动机的每个气缸应该点火作功一次 。且点火间隔角是均匀的,因此四行程发动机的点火间隔角为720/i,(i为气缸数目),即曲轴每转720/i,就应有一缸作功,以保证发动机运转平稳 。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 。曲轴的支承方式一般有两种 一种是全支承曲轴,另一种是非全支承曲轴 。全支承曲轴: 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 。如六缸发动机全支承曲轴有七个主轴颈 。四缸发动机全支承曲轴有五个主轴颈 。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 。非全支承曲轴: 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 。
曲轴的结构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
主轴颈 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 。

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