曲軸的構造

曲軸主要由主軸頸、連桿軸頸（曲柄銷）、曲柄臂、平衡重（并非所有曲軸都有）、前端（自由端）和后端（功率輸出端）等組成。

①主軸頸與連桿軸頸內(nèi)燃機的主軸頸與連桿軸頸都是尺寸精度較高和粗糙度較低的圓柱體，它們以較大的圓弧半徑與曲柄臂相連接。主軸頸是用來支承曲軸的，曲軸繞主軸頸中心高速旋轉。此外，由于柴油機噴油泵本身的性能特點，在怠速工作時不容易保持穩(wěn)定，而在高速時又容易運轉甚至“飛車”，所以在柴油機上必須安裝調(diào)速器，以保持其怠速穩(wěn)定和防止高速時出現(xiàn)“飛車”現(xiàn)象。主軸頸多為實心的，而球墨鑄鐵的曲軸主軸頸與連桿軸頸大多是空心的，其優(yōu)點是可以減少旋轉質量，從而減少其離心力；同時可作為潤滑油離心濾清的空腔。主軸頸與連桿軸頸采用壓力潤滑，潤滑油通過曲柄臂中的斜油道被壓送至連桿軸頸空腔內(nèi)，在旋轉離心力的作用下，將機油中密度大的金屬磨屑及其他雜質甩向空腔的外壁，內(nèi)側干凈的機油通過油管流到連桿軸頸及軸承摩擦表面。

②曲柄臂（簡稱曲柄）曲柄臂的作用是連接主軸頸與連桿軸頸，通常制成橢圓形或圓形，其厚度與寬度應使曲軸有足夠的剛度和強度。

③平衡重平衡重通常設在與連桿軸頸相對的一側曲柄臂上，其形狀多為扇形。平衡重的作用是平衡連桿軸頸及曲柄臂的重量、離心力及其力矩，以減輕主軸承的載荷，增加運轉的平穩(wěn)性。

④曲軸的前端曲軸的前端制成有臺肩的圓柱形。其上分別裝有正時齒輪、擋油圈、油封、帶輪和止推片等零件。有些中小功率內(nèi)燃機曲軸前端設有啟動爪，另有一些高速內(nèi)燃機曲軸前端裝有扭轉減振器，還有些工程機械用內(nèi)燃機的曲軸前端設有動力輸出裝置。

⑤曲軸的后端一般曲軸的后端設有油封、回油螺槽、后凸緣等結構。曲軸后端的尾部伸出機體外，以便將內(nèi)燃機的功率輸送給配套機具的傳動裝置。后端多裝有飛輪，通過花鍵或凸緣與其相配，然后用螺栓固緊。山于飛輪尺寸大而重，因此對螺栓的緊固有一定的要求。

（4）曲軸的形狀和發(fā)動機的發(fā)火次序

曲軸的形狀及曲柄銷間的相互位置（即曲拐的布置）與沖程數(shù)、汽缸數(shù)、汽缸排列方式和各汽缸做功行程發(fā)生的順序（稱為發(fā)火次序或工作順序）有關。曲軸的形狀要同時滿足慣性力的平衡和發(fā)動機工作平穩(wěn)性的要求。

就四沖程發(fā)動機而言，曲軸每轉兩圈（即一個工作循環(huán)），每缸都應發(fā)火做功一次。各缸的發(fā)火間隔時間（以°CA表示）應力求均勻。內(nèi)燃機的進、排氣門開始開啟和關閉終了的時刻以及開啟的延續(xù)時間，通常用相對于上、下止點時的曲軸轉角來表示，稱為配氣相位或配氣定時。設發(fā)動機有個汽缸，則發(fā)火間隔應為720°/i°CA，即曲軸每轉720°/i時，就應有一個缸做功，這樣才能使發(fā)動機工作平穩(wěn)?，F(xiàn)就常用的4缸、6缸和V型8缸發(fā)動機說明如下。

①四沖程直列4缸發(fā)動機因缸數(shù)i=4，所以發(fā)火間隔應為720°/4一180°CA。其曲柄銷布置4個曲柄銷布置在同一平面內(nèi)，1、4缸的曲柄銷朝上時，2、3缸的朝下，1、4缸與2、3缸相隔180°。

曲枘銷的另種布置形式是將述一種方式的2、5缸分別與3、4缸互換。這種方式的著火次序是，只有少數(shù)進內(nèi)燃機采用這種著火次序。

按發(fā)火次序看，前后兩個汽缸的做功行程有60°是重疊的，這種現(xiàn)象是容易理解的。因為各汽缸間做功行程的間隔是120°，而每個汽缸的做功行程本身都是180°，就必然有前后兩個汽缸的做功行程有60°的重疊角。1配氣機構與進排氣系統(tǒng)的構造發(fā)動機配氣機構的類型有：氣門式、氣孔式和氣孔一氣門式等三種類型。在這個60°中，兩個汽缸都在做功，個汽缸做功未完，后一個汽缸做功已經(jīng)開始。這種做功行程重疊的現(xiàn)象對發(fā)動機工作的平穩(wěn)性是非常有利的。

③四沖程v型8缸機大多將汽缸排列成雙列v形（兩列汽缸的中心線夾角常取90°）。因其汽缸數(shù)i=8，所以，各缸發(fā)火間隔應為720°/8=90°CA。聯(lián)軸器主要有兩個凸緣盤組成：裝在驅動齒輪軸上的凸緣盤和裝在噴油泵凸輪軸一端的從動凸緣盤，兩凸緣盤間用螺釘連接。通常，這種發(fā)動機左右兩列汽缸中相對的一對連桿共裝在一個曲柄銷上，所以v型8缸機只有4個曲柄銷。一般情況下，將4個曲柄銷布置在兩個互成90°的平面內(nèi)。v型8缸機常用的發(fā)火次序為1-5-4-2-6-3-7-8。

氣門彈簧

氣門彈簧的功用是保證氣門在關閉時能壓緊在氣門座上，而在運動時使傳動件保持相互接觸，不致因慣性力的作用而相互脫離，產(chǎn)生沖擊和噪聲。所以氣門彈簧在安裝時就有較大氣門彈簧的材料通常為高碳錳鋼、硅錳鋼和鎳鉻錳鋼的鋼絲，用冷繞成型后，經(jīng)熱處理而成。焊接時，用采用對向焊接（與裂紋垂直方向移動焊條）的方法，而且每焊完一層后，應立即清除焊渣，再焊下一層。為了提高彈簧的疲勞強度，一般用噴丸或噴砂表面處理。氣門彈簧的形狀多為圓柱形螺旋彈簧。

氣門彈簧在工作時可能發(fā)生共振。當氣門彈簧的固有振動頻率與凸輪軸轉速或氣門開閉的次數(shù)成倍數(shù)關系時，就會產(chǎn)生共振。共振會使氣門彈簧加速疲勞損壞，配氣機構也無法正常工作，因而應盡力防止。

通過增加彈簧剛度來提高固有頻率是防止共振的措施之一。但剛度增加，凸輪表面的接蘭應力加大，使磨損加快，曲軸驅動配氣機構所消耗的功也增加。若感覺有阻力不能輕易扳動，但取出銅片后又能以輕微力量即可轉動，即表示合適。有的內(nèi)燃機采用變鏍距彈簧來防止共振。工作時，彈簧螺距較小的一端逐漸疊合，有效圈數(shù)不斷減少，因而固有頻率也不斷增加。這種氣門彈簧在安裝時，應將螺距較小的一端靠近氣門座。

不少內(nèi)燃機采用兩根氣門彈簧來防止共振。內(nèi)、外兩根氣門彈簧同心地安裝在一個氣門。其中要考慮失圓度在內(nèi)，而各機型軸瓦與軸頸的徑向間隙均有具體規(guī)定。采用雙彈簧的優(yōu)點除了可以防止共振外，同時當一根彈簧折斷時，另一根還可繼續(xù)維持工作，不致產(chǎn)生氣門落入汽缸的事故。此外，在保證相同彈力的條件下，雙彈簧的高度可比一根彈簧的小，因而可降低整機高度。采用雙彈簧時，內(nèi)、外彈簧的螺旋方向應相反，以避免當一根彈簧折斷時，折斷部分卡入另一根彈簧中。

配氣相位

原理上內(nèi)燃機的進氣、壓縮、做功和排氣等過程都是在活塞到達上止點和到達下止點時開始或完成。但是為了進氣更充分，排氣更干凈，進、排氣門要提早打開、延遲關閉。對于四沖程內(nèi)燃機，每完成一個工作循環(huán)，曲軸旋轉兩周，各缸進、排氣門各開啟一次，凸輪軸只旋轉一周，其傳動比為2：1。內(nèi)燃機的進、排氣門開始開啟和關閉終了的時刻以及開啟的延續(xù)時間，通常用相對于上、下止點時的曲軸轉角來表示，稱為配氣相位或配氣定時。表示每缸進、排氣配氣相位（正時）關系的環(huán)形圖，稱配氣相位（正時）圖。

在上止點附近，進、排氣門同時開啟的角度稱為氣門重疊角（以℃A表示）。由于新鮮氣體（或可燃混合氣）和廢氣流動慣性都很大，雖然進、排氣門同時開啟，但氣流并不互相錯位與混合。只要氣門重疊角取得合適，可以使進氣更充分、排氣更干凈。

氣門重疊角必須根據(jù)內(nèi)燃機具體狀況通過試驗來確定。重疊角過小，達不到預期改善換氣質量的目的，過大則可能產(chǎn)生廢氣倒流現(xiàn)象，降低內(nèi)燃機的工作性能。

配氣相位要根據(jù)內(nèi)燃機的使用工況和常用轉速來確定。不同的內(nèi)燃機，其配氣相位是不同的。配氣相位的數(shù)值要通過試驗確定。

為保證配氣相位的準確，在曲軸與凸輪軸驅動機構之間通常設有專門的記號，在裝配過程中必須按照相關說明書的要求將記號對準，不得隨意改動。