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曲轴是发动机中较重要的部件。它承受连杆传来的力,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。曲轴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。
为减小曲轴质量及运动时所产生的离心力,曲轴轴颈往往作成中空的。在每个轴颈表面上都开有油孔,以便将机油引入或引出,用以润滑轴颈表面。为减少应力集中,主轴颈、曲柄销与曲柄臂的连接处都采用过渡圆弧连接。
曲轴平衡重(也称配重)的作用是为了平衡旋转离心力及其力矩,有时也可平衡往复惯性力及其力矩。当这些力和力矩自身达到平衡时,平衡重还可用来减轻主轴承的负荷。平衡重的数目、尺寸和安置位置要根据发动机的气缸数、气缸排列形式及曲轴形状等因素来考虑。平衡重一般与曲轴铸造或锻造成一体,大功率柴油机平衡重与曲轴分开制造,然后用螺栓连接在一起。
曲轴主要由曲轴、主轴颈、连杆轴颈、曲柄、平衡块、曲轴后端等组成,其主要作用是将活塞连杆组传递来的气体压力转变为转矩对外输出,并可以驱动内燃机的配气机构及各种其它附件。曲轴的工作环境和受力状况十分复杂,工作时承受周期性变化的气体压力、离心力以及惯性力等复合作用,因此,在加工制造中,对曲轴各个部分的尺寸精度、位置精度以及表面粗糙度有较高要求。[2]
曲轴一般采用中碳钢、中碳合金钢或球墨铸铁铸造而成。[3]
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