曲轴的主要部件设计细节分享

xindishuzi

    相信跟大家分享了这么多关于曲轴的内容，现在各位都应该对曲轴有所了解了吧，它是是发动机上的一个重要的机件，其材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的，有两个重要部位：主轴颈，连杆颈等。主轴颈被安装在缸体上，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，如果对模型有兴趣可以看下青栋精品模型，下面就来看下曲轴的主要部件设计细节。
# m/ ~$ I( z+ h　　主轴颈和曲柄销是曲轴最重要的两对摩擦副，他们的设计直接影响了内燃机的工作可靠性、外形尺寸及维修。轴颈的尺寸和结构与曲轴的强度、刚度及润滑条件有密切的关系。曲轴的直径越大，曲轴的刚度也越大，但轴颈直径过大会引起表面圆周速度增大，导致摩擦损失和机油温度的增高。曲柄销直径的增大会引起旋转离心力及转动惯量的剧烈增加，并使连杆大头的尺寸增大，这不利于连杆通过气缸取出，因此在保证轴承比压不变的情况下，采用较大的轴颈直径 ，减小主轴颈长度。
　　曲柄臂在曲柄平面内的抗弯曲刚度和强度都较差，往往因受交变弯曲应力而引起断裂。因此曲柄臂是整体曲轴上最薄弱的环节，设计时应注意适当的宽度和厚度，并选择合理的形状，以改善应力的分布状况。曲轴主轴颈和曲柄臂连接的圆角称为主轴颈圆角，曲柄销和曲柄臂连接的圆角称为曲柄销圆角。曲轴圆角半径应足够大，但是圆角半径过小会使应力集中严，而圆角半径的增大会使轴颈承压的有效长度减小，因而也会减小轴承承压面积。
　　轴承的工作能力在很大程度上决定于摩擦表面的额润滑品质。因此，为了保证轴承的可靠性，主轴颈和曲柄销通常都采用压力润滑。曲轴上油道和油孔的设计，对于曲轴轴承的润滑及曲轴强度都有重要的影响，因此必须十分慎重的选择油道方案和确定油孔的位置。将润滑油输送到曲轴油道中去的供油方式有两种：一种是集中供油，即将曲轴内部做成中空的连续孔道，作为内燃机的主油道，机油从曲轴的一端输入曲轴，然后经曲轴内孔串联流向各轴承；另一种是分路供油，即机油从曲轴箱上的主油道并联进入各个主轴承，然后通过曲轴的油道再进入相应的连杆轴承。
　　采用集中供油时，因为机油从一端进入曲轴后需要克服很大的离心力和流动阻力，才能供到另一端的轴承，压力损失较大。为了保持最后润滑的轴承仍有一定的油压，进入轴承的油压必须很高，这使得曲轴油腔的密封结构复杂。因而多数内燃机采用分路供油，且本设计也采用分路供油。
　　曲轴中油道的布置有很多方式，其中斜线油道在结构上是最简单的，但其缺点是曲柄臂与轴颈过渡处被削弱，降低了曲轴的强度，油道与轴颈的表面交线呈椭圆形，斜角愈大椭圆度愈大，油孔边缘处的应力集中就愈严重，斜线油孔加工工艺复杂，为避免上述缺点，可从曲柄臂肩部钻一斜孔，贯通曲柄销和主轴颈，再在此两个轴颈上钻直油孔接通，最后将曲柄臂肩部孔堵死。
* w0 [5 N( v3 e+ p  w　　平衡块是用来平衡曲轴不平衡的离心惯性力和离心惯性力矩。设计平衡重时，平衡重应尽可能使其重心远离曲轴旋转中心，即用较轻的重量达到较好的效果，以便尽可能减轻曲轴重量，并且应尽量不增加内燃机的尺寸，在满足动平衡的条件下，还能使曲轴的制造比较方便。曲轴上是否需要安装平衡重和怎样决定平衡重的数目，大小及位置等问题，都要根据内燃机的用途，曲轴形状，常用工况的转速和负荷，结构和工艺上的简便程度等因素来定。
　　曲轴上带动辅助系统的驱动链轮和皮带轮一般装在曲轴的前端，因为结构简单，维修方便。减振器应装在振幅最大曲轴前端，用以消除扭转振动。曲轴后端设有法兰或加粗的轴颈，飞轮与后端用螺栓和定位销连接。定位销用来保证重装飞轮时保持飞轮与曲轴的装配位置，故定位销的布置是不对称的或只有一个。曲轴受热膨胀而伸长，或受斜齿轮及离合器等的轴向力会产生轴向移动，为防止曲轴的轴向移动，在曲轴与机体之间设置止推轴承。从减小轴向移动对配气定时和供油定时的影响出发。
/ J( T2 z: H6 e& |　　常见的表面强化方法有：圆角高频感应淬火、圆角滚压以及氮化与软氮化。轴颈表面圆角感应淬火是提高轴颈耐磨性的一种简便有效的表面硬化法，适用于大量生产。圆角滚压可以大幅度提高曲轴的弯曲疲劳强度，且工艺简单、工艺周期短、经济的优点，且滚压后表面光洁无裂纹。采用任何一种表面强化法都要防止曲轴变形过大，变形量大了，则必然要用压力机进行校直，而校直时难免在圆弧过渡处形成拉伸应力集中，从而严重地削弱曲轴的疲劳强度。
5 d2 e5 w3 e2 ^3 N* u$ o4 ^0 g6 i    看了上面这些关于曲轴主要部件设计的详细内容，现在各位都应该清楚的有所了解了吧，如果对模型有需要可以看下青栋精品模型库3dsource.cn/manufacturing/qingdong.html的相关模型，希望可以对各位的设计有所帮助！