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汽油机曲轴

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汽车发动机是为汽车提供动力的装置,是将空气与汽油以一定的比例混合成良好的混合气,在吸气冲程被吸入汽缸,混合气经压缩点火燃烧而产生热能,高温高压的气体作用于活塞顶部,推动活塞作往复直线运动,通过连杆、曲轴飞轮机构对外输出机械能。

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1、曲轴的结构

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。主轴预被安装在缸体上,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。

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2、曲轴的作用

汽车发动机的曲轴安装在汽车的发动机内部,主要功能是将汽车发动机汽油燃烧时的热能通过连杆曲柄机构转化为旋转机械动能。
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。

3、曲轴的性能要求

在大负荷作用下,经常变更弯曲力矩和扭矩。一般的破坏形式是弯曲疲劳破坏和轴颈磨损。因此,要求曲轴材料具有高刚性、疲劳强度及良好的耐磨性。

4、曲轴的材料与热处理

曲轴需要使用非常优质的材料制作,并经过严格的表面处理工艺。一般使用45、40Cr、35Mn2等中碳钢和中碳合金钢模锻而成,近年来使用球墨铸铁的也比较多。锻造或铸造成型后,为提高曲轴的疲劳强度,消除应力集中,还需要在轴颈表面进行喷丸处理,圆角处要经滚压处理;为了提高轴颈的表面硬度,还需要在轴颈表面做高频淬火或氮化处理,最后进行精加工。这样处理后的曲轴,具有足够的抗弯曲、抗扭转的疲劳强度和刚度,同时轴颈有足够大的承压表面和耐磨性。

  • 钢制曲轴主要是钢的材料决定了曲轴的主要质量,另外就是加工工艺和加工精度,钢制曲轴一般都使用圆角滚压工艺。曲轴行业精度是肉眼看不出来的。

  • 球墨铸铁曲轴除使用圆角滚压工艺外,还要进行氮化处理,氮化处理过的曲轴颜色发乌。一般人员买曲轴建议买发动机厂家原装的,基本可以确保质量。挑选时只要注意在曲径部分不要有沙眼、拉痕等就可以了,一般都不会出问题。

  • 新型铝合金复合材料,90年代以来国外广泛采用高强度铝合金来代替传统材料,以实现轻量化。据报道,Honda、Nissan、BMW和奥迪等公司都生产了全铝发动机,其曲轴采用了压力铸造纤维和颗粒增强铝合金复合材料。纤维增强和颗粒增强复合材料技术在工业化大生产中的应用未见报道,主要是复合材料生产工艺复杂,目前仅停留在实验室单件小批量生产。


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