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發動機曲軸

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汽車發動機是為汽車提供動力的裝置,是將空氣與汽油以一定的比例混合成良好的混合氣,在吸氣沖程被吸入汽缸,混合氣經壓縮點火燃燒而產生熱能,高溫高壓的氣體作用于活塞頂部,推動活塞作往復直線運動,通過連桿、曲軸飛輪機構對外輸出機械能。

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1、曲軸的結構

曲軸主要由曲軸前端(或稱自由端)、連桿軸頸、主軸頸、曲柄、平衡塊和曲軸后端凸緣(或稱功率輸出端)組成。主軸預被安裝在缸體上,連桿頸與連桿大頭孔連接,連桿小頭孔與汽缸活塞連接,是一個典型的曲柄滑塊機構。

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2、曲軸的作用

汽車發動機的曲軸安裝在汽車的發動機內部,主要功能是將汽車發動機汽油燃燒時的熱能通過連桿曲柄機構轉化為旋轉機械動能。
發動機工作過程中,活塞經過混合壓縮氣的燃爆,推動活塞做直線運動,并通過連桿將力傳給曲軸,由曲軸將直線運動轉變為旋轉運動。

所以說,曲軸的旋轉是發動機的動力源,也是整個機械系統的源動力。

3、曲軸的性能要求

在大負荷作用下,經常變更彎曲力矩和扭矩。一般的破壞形式是彎曲疲勞破壞和軸頸磨損。因此,要求曲軸材料具有高剛性、疲勞強度及良好的耐磨性。

4、曲軸的材料與熱處理

曲軸需要使用非常優質的材料制作,并經過嚴格的表面處理工藝。一般使用45、40Cr、35Mn2等中碳鋼和中碳合金鋼模鍛而成,近年來使用球墨鑄鐵的也比較多。鍛造或鑄造成型后,為提高曲軸的疲勞強度,消除應力集中,還需要在軸頸表面進行噴丸處理,圓角處要經滾壓處理;為了提高軸頸的表面硬度,還需要在軸頸表面做高頻淬火或氮化處理,最后進行精加工。這樣處理后的曲軸,具有足夠的抗彎曲、抗扭轉的疲勞強度和剛度,同時軸頸有足夠大的承壓表面和耐磨性。

  • 鋼制曲軸主要是鋼的材料決定了曲軸的主要質量,另外就是加工工藝和加工精度,鋼制曲軸一般都使用圓角滾壓工藝。曲軸行業精度是肉眼看不出來的。

  • 球墨鑄鐵曲軸除使用圓角滾壓工藝外,還要進行氮化處理,氮化處理過的曲軸顏色發烏。一般人員買曲軸建議買發動機廠家原裝的,基本可以確保質量。挑選時只要注意在曲徑部分不要有沙眼、拉痕等就可以了,一般都不會出問題。

  • 新型鋁合金復合材料,90年代以來國外廣泛采用高強度鋁合金來代替傳統材料,以實現輕量化。據報道,Honda、Nissan、BMW和奧迪等公司都生產了全鋁發動機,其曲軸采用了壓力鑄造纖維和顆粒增強鋁合金復合材料。纖維增強和顆粒增強復合材料技術在工業化大生產中的應用未見報道,主要是復合材料生產工藝復雜,目前僅停留在實驗室單件小批量生產。


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