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发动机曲轴的作用及工作原理

小知识作用发动机曲轴

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 。
曲轴承受着连杆传来的力，并将其转变为转矩通过曲轴输出并驱动发动机上其他附件工作 。它受到旋转质量的离心力、周期变化的气体惯性力和往复惯性力的共同作用，使曲轴承受弯曲扭转载荷的作用 。因此要求曲轴有足够的强度和刚度，轴颈表面需耐磨、工作均匀、平衡性好 。

曲轴的组成
曲轴主要由曲轴前端(或称自由端)、连杆轴颈、主轴颈、曲柄、平衡块和曲轴后端凸缘(或称功率输出端)组成 。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 。


曲轴的作用
曲轴的作用是将活塞的往复直线运动转换为自身的旋转运动而对外输出动力 。
发动机工作过程中，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 。
所以说，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 。


曲轴是汽车发动机上重要的零部件，它的作用是把活塞、连杆传来的气体力转变为转矩，将活塞是直线运动转化为旋转运动，用以驱动汽车的传动系统和发动机的配气机构以及其他辅助装置 。说白了它就是汽车上的动力输出元件 。

曲轴的受力是极其复杂的，它在周期性变化的气体力、惯性力及其力矩的共同作用下工作，承受弯曲和扭转交变载荷 。因此，要求曲轴有足够的抗弯曲、抗扭转的疲劳强度和刚度；轴颈应有足够大的承压表面和耐磨性 。

曲轴一般由45、40cr、35mn2等中碳钢和中碳合金钢模锻而成，轴颈表面经高频淬火或氮化处理，最后进行精加工 。为提高曲轴的疲劳强度，消除应力集中，轴颈表面应进行喷丸处理，圆角处要经滚压处理 。需要注意的是：氮化过的曲轴修磨后必须重新做氮化处理，否则曲轴有断裂的危险 。

曲轴基本上由若干个单元曲拐构成 。一个曲柄销，左右两个曲柄臂和左右两个主轴颈构成一个单元曲拐 。各曲拐的相对位置或曲拐布置取决于气缸数、气缸排列形式和发动机工作顺序 。

四冲程直列四缸发动机的发火间隔角为720°/4＝180° 。4个曲拐在同一平面内 。发动机工作顺序为1-3-4-2或1-2-4-3 。
四行程直列六缸发动机的发火顺序和曲拐布置：四行程直列六缸发动机发火间隔角为720°/6=120°，六个曲拐分别布置在三个平面内，发火顺序是1-5-3-6-2-4 。

四冲程v型六缸发动机的发火间隔角仍为120°，3个曲拐互成120° 。工作顺序r1-l3-r3-l2-r3-l1 。面对发动机的冷却风扇，右列气缸用r表示，由前向后气缸号分别为r1、r2、r3；左列气缸用l表示，气缸号分别为l1、l2和l3 。

四冲程v8发动机的发火间隔角为720°/8＝90°，4个曲拐互成90° 。工作顺序基本上有两种：r1-l1-r4-l4-l2-r3-l3-r2和l1-r4-l4-l2-r3-r2-l3-r1

曲轴是高速旋转的运动件，因此它的平衡是极其重要的 。
在曲轴的曲柄臂上设置的平衡重只能平衡旋转惯性力及其力矩，而往复惯性力及其力矩的平衡则需采用专门的平衡机构，一般都是在发动机中加入一个或两个平衡轴，它的旋转方向与曲轴相反，转速是曲轴的二倍，这样就可以平衡掉曲轴旋转时产生的往复惯性力及其力矩 。

【发动机曲轴的作用及工作原理】 从理论上讲，直列六缸发动机的振动最小，运转平顺性最好，一般不需要使用平衡轴即可实现曲轴的平衡 。所以，市场上绝大多数的卡车发动机都采用直列六缸的布置型式，一些高档汽车也采用这种发动机，比如经典的宝马直六发动机，奔驰s级发动机等等 。

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