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發(fā)動機曲軸的作用和工作原理

2023-04-18 14:01:05 作者:蔡金盛
曲軸發(fā)動機的主要旋轉機構,負責將活塞的上下往復運動轉化為自身的圓周運動,而我們通常所說的發(fā)動機轉速就是曲軸的轉速。

曲軸承受連桿傳來的力,并轉化為扭矩,由曲軸輸出,帶動發(fā)動機上的其他附件工作。它受到旋轉質量的離心力、周期性變化的氣體慣性力和往復慣性力,使曲軸承受彎曲和扭轉載荷。因此,要求曲軸有足夠的強度和剛度,軸頸表面要耐磨,工作均勻,平衡性好。

曲軸的組成

曲軸主要由曲軸前端(或自由端)、連桿軸頸、主軸頸、曲柄、配重和曲軸后法蘭(或動力輸出端)組成。主軸頸安裝在氣缸體上,連桿軸頸與連桿大端孔連接,連桿小端孔與氣缸活塞連接,是典型的曲柄滑塊機構。

曲軸的功能

曲軸的作用是將活塞的往復直線運動轉化為自身的旋轉運動,向外界輸出動力。

發(fā)動機工作時,活塞被混合的壓縮氣體點燃爆炸,推動活塞做直線運動,力通過連桿傳遞給曲軸,曲軸將直線運動變?yōu)樾D運動。

因此,曲軸的轉動是發(fā)動機和整個機械系統(tǒng)的動力源。

曲軸是汽車發(fā)動機的重要部件。它的作用是將來自活塞和連桿的氣體力轉化為扭矩,將活塞的直線運動轉化為旋轉運動,從而驅動汽車的傳動系統(tǒng)、發(fā)動機的配氣機構和其他輔助裝置。說白了就是車上的取力器部件。

曲軸的應力極其復雜。它在周期性變化的氣體力、慣性力和力矩的共同作用下工作,承受交變的彎曲和扭轉載荷。因此,要求曲軸具有足夠的疲勞強度和剛度,以抵抗彎曲和扭轉。軸頸應具有足夠的支承面和耐磨性。

曲軸一般由45、40Cr、35Mn2等中碳鋼和中碳合金鋼模鍛而成。軸頸表面進行高頻淬火或滲氮,最后進行精加工。為了提高曲軸的疲勞強度,消除應力集中,軸頸表面應進行噴丸和圓角處理。需要注意的是,氮化后的曲軸必須在磨削后再次氮化,否則曲軸會有斷裂的危險。

曲軸基本上由幾個單位曲柄組成。一個曲柄銷、兩個左右曲柄臂和兩個左右主軸頸形成一個單元曲柄。曲柄的相對位置或布置取決于氣缸的數(shù)量、氣缸的布置和發(fā)動機的工作順序。

四沖程直列四缸發(fā)動機點火間隔角為720/4=180。四個彎曲在同一平面上。發(fā)動機的工作順序是1-3-4-2或1-2-4-3。

四沖程直列六缸發(fā)動機的點火順序和曲軸排列:四沖程直列六缸發(fā)動機的點火間隔角為720/6=120,六根曲軸分別排列在三個平面內,點火順序為1-5-3-6-2-4。

四沖程V型六缸發(fā)動機點火間隔角仍為120,三個曲柄互為120。工作順序是R1-L3-R3-L2-R3-L1。面對發(fā)動機的冷卻風扇,右側氣缸用R表示,從前到后的缸號分別是R1、R2、R3;左排氣缸用L表示,氣缸號分別為L1、L2和L3。

四沖程V8發(fā)動機點火間隔角為720/8=90,四個曲柄為90?;旧嫌袃煞N工作順序:R1-L1-R4-L4-L2-R3-L3-R2和L1-R4-L4-L2-R3-R2-L3-R1。

曲軸是一個高速旋轉的運動部件,所以它的平衡極其重要。

曲臂上的配重只能平衡旋轉慣性力及其扭矩,而往復慣性力及其扭矩需要通過專門的平衡機構來平衡。通常,發(fā)動機上增加一根或兩根平衡軸。平衡軸的旋轉方向與曲軸的旋轉方向相反,擺輪的轉速

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