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。

　　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。

　　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。

　　曲轴表面感应淬火加工

　　5、曲轴常见故障

　　曲轴常见损伤形式有轴颈磨损、裂纹、烧蚀、弯曲、扭曲、断裂等。一般来说,对于烧蚀严重、有裂纹或者已经断裂的曲轴来说,是无法修复的,只能报废;对于弯曲或扭曲变形量过大的曲轴来说,我们可以用压力校正的方法来修复;对于磨损过度的曲轴来说,我们可以修磨至规定的修理尺寸,然后选配相应的加大型轴瓦来恢复配合间隙;如果磨损严重的,也可以使用振动堆焊或者电喷涂填补缺陷部位,然后再机加工至规定的修理尺寸。不过这里有特别需要注意的一点是:曲轴修磨后必须重新做氮化处理,否则曲轴有断裂的危险。

　　曲轴轴颈磨损后与轴瓦配合间隙增大:可能是因为机油太少或机油中存在着硬质磨料、机油变质含酸性物质,轴颈与轴瓦的配合间隙过大或过小,致使油膜难以形成,发生干摩擦会早期磨损。曲轴旋转时,在离心力作用下,机油中机械杂质偏向油孔一侧,成为磨料,使轴颈磨损不匀,产生锥度等。

　　曲轴轴颈表面划痕或拉伤:没有按时更换油底壳的润滑油,使润滑油中含有较大的金属物等磨粒混进轴瓦和轴颈的缝隙里刻划和拉伤摩擦表面。空滤的维护保养做的不到位,缸套、活塞及活塞环磨损间隙增大,带有沙粒、杂质等磨料随空气吸入缸内燃烧后窜到油底壳,循环进入轴颈和轴承的配合间隙里。

　　曲轴变形:曲轴的变形通常为弯曲变形和扭转变形,变形过大的曲轴会导致自身和相连零件的加剧磨损,加速疲劳,出现曲轴断裂和过大的机械振动。

　　曲轴断裂:曲轴断裂也就代表着发动机的损坏,一般常见的断裂部位有轴颈两相邻圆角交接的曲柄臂处、连杆轴颈过油孔处等部位。