发动机曲轴的作用及工作原理
曹桠玮
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【首段】曲轴是发动机的主要旋转机构,负责将活塞的上下往复运动转化为自身的圆周运动,而我们通常所说的发动机转速就是曲轴的转速。【第二段】曲轴承受连杆传来的力,并转化为扭矩,由曲轴输出,带动发动机上的其他...

【首段】
曲轴是发动机的主要旋转机构,负责将活塞的上下往复运动转化为自身的圆周运动,而我们通常所说的发动机转速就是曲轴的转速。

【第二段】
曲轴承受连杆传来的力,并转化为扭矩,由曲轴输出,带动发动机上的其他附件工作。它受旋转质量的离心力、周期性变化的气体惯性力和往复惯性力的作用,使曲轴承受弯扭载荷。因此,要求曲轴有足够的强度和刚度,轴颈表面要耐磨,工作均匀,平衡性好。

【第三段】
曲轴的组成,包括曲轴前端(或自由端)、连杆轴颈、主轴颈、曲柄、平衡块和曲轴后法兰(或动力输出端)。主轴颈安装在气缸体上,连杆颈与连杆的大端孔连接,连杆的小端孔与气缸活塞连接,是典型的曲柄滑块机构。

【第四段】
曲轴的作用是将活塞的往复直线运动转化为自身的旋转运动,向外界输出动力。发动机工作过程中,活塞被混合的压缩气体点燃爆炸,推动活塞做直线运动,力通过连杆传递给曲轴,曲轴将直线运动变成旋转运动。曲轴的转动是发动机的动力源,也是整个机械系统的动力源。曲轴是汽车发动机的重要部件,可以将来自活塞和连杆的气体力转化为扭矩,从而驱动汽车的传动系统、发动机的配气机构及其他辅助装置。

【第五段】
曲轴应力复杂,承受周期性变化的气体力、惯性力和力矩的共同作用,承受交变的弯曲和扭转载荷。因此,曲轴需具有足够的疲劳强度和刚度,以抵抗弯曲和扭转。轴颈应有足够的承压面和耐磨性。一般采用中碳钢或中碳合金钢制成,经过高频淬火或渗氮处理,最后进行精加工。曲轴表面应进行喷丸处理,并滚压圆角,在磨削后再次氮化,以提高曲轴的疲劳强度和消除应力集中。

【第六段】
曲轴通常由几个单位曲柄组成。曲柄销、左右曲柄臂和左右主轴颈形成一个单元曲柄。曲柄的相对位置或布置取决于气缸的数量、气缸的布置和发动机的工作顺序。

【第七段】
不同发动机的点火顺序和曲轴排列不同,而曲轴的平衡也是关键。配重块只能平衡旋转惯性力及其扭矩,而往复惯性力及其扭矩需要通过专门的平衡机构来平衡。建议在发动机上增加平衡轴来平衡。直列六缸发动机的振动较小,一般不需要平衡轴。

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