曲轴的功用、工作条件及制造方法

曲轴的功用是将气体压力转变为扭矩输出，以驱动与其相连的动力装置。此外，它还要驱动内燃机本身的配气机构及各种附件，如喷油泵、水泵和冷却风扇等。

曲轴在工作时，由于承受很高的气体力、往复惯性力、离心力及其力矩的作用，因此曲轴内部产生冲击性的交变应力（拉伸、压缩、弯曲、扭转），并易产生扭转振动，从而引起曲轴的疲劳***。另外由于各轴颈在很高的压力下作高速转动，使轴颈与轴承磨损严重，所以，对曲轴的要求是：耐疲劳、耐冲击；有足够的强度和刚度；轴颈表面的耐磨性好并经常保持良好的润滑状态多静平衡与动平衡要好；在使用转速范围内不能产生扭转振动；②锤击法先清除黏附在曲轴表面上的油污，然后用煤油或柴油浸洗整个曲轴，再取出曲轴将其抹拭干净，***后将曲轴的两端支撑在木架上，用小手锤轻轻敲击每道曲轴臂。安装固定可靠并加以轴向***或限制轴向位移。

曲轴毛坯制造采用铸造和锻造两种方法。锻造曲轴主要用于强化程度高的内燃机，这类曲轴一般采用强度极限和屈服极限较高的合金钢（如40Cr、35CrMo等）或中碳钢（如45号钢）制造：造曲轴广泛应用于中小功率内燃机，通常采用高强度球墨铸铁铸造，其优占：过方，成本低；能够铸出合理的结构形状；从动盘还固定有筒状盘，其外圆面与驱动盘的内圆面相配合，以保证驱动盘与从动盘的同心度。对扭转振动的阻尼作用优于钢材。

曲轴的分类

①白轴按各组成部分的连接情况，可分为组合式曲轴和整体式曲轴两种。

即将曲轴分成若干部分，分别制造与加工，然后组装成一个整体：其优点是加工方便，便于产品系列化。缺点是拆装不方便，组装质量不易保证，重量大，成本高，采用滚动轴承，噪声大，难以适应高转速。

整体式曲轴，即曲轴的各组成部分铸（或锻）造在一根曲轴毛坯上。其优点是结构简单紧凑、强度及刚度好、重量轻、成本低。

②按照曲轴主轴颈数目，可分为全支承曲轴和非全支承曲轴。

全支承曲轴即是在任两个相邻曲拐之间都设有主轴颈的曲轴。其主轴颈总数比连杆轴数多一个。这种曲轴的优点是曲轴的刚度大，主轴承负荷轻。其缺点是内燃机轴向尺寸加长。非全支承曲轴的主轴颈总数等于或少于连杆轴颈数，其优点是尺寸小、结构简单、紧凑。缺点是刚度和强度较差，主轴承负荷较重。柴油机因负荷较重，一般多采用全支承曲轴。在特殊情况下，如轴瓦的修刮量太小，可以在轴瓦的背面加上适当厚度的铜垫片，但这种方法只能在中、小修时使用，在大修时一律不得使用。非全支承曲轴多用于负荷较轻的内燃机。

凸轮轴与正时齿轮

凸轮轴是气门传动组的主要零件，气门开启和关闭的过程主要是由它来控制。凸轮轴的苴主要配置有各缸进、排气凸轮、凸轮轴轴颈以及驱动附件的螺旋齿轮或偏心齿轮。轮轴各凸轮的相、位置按发动机规定的发火次序排列。根据各凸轮的相对位置和凸轮轴的旋转方向，即可判断发动机的发火次序。为保证内燃机喷讪（或点火）准时可靠，凸轮轴和曲轴必须保持一定的正时关系。调整气门间隙的方法是：先松开调整螺钉的锁紧螺母，再旋转调整螺钉，用规定数值的厚薄规插入气门杆与摇臂之间进行测量，使气门间隙符合规定，调整好后再将锁紧螺母拧紧，复查一次，直至气门间隙在规定的范围内。

凸轮轴承受周期性冲击载荷。凸轮与挺柱之间有很高的接触应力，其相对滑动速度也很高，而润滑条件则较差。因此凸轮工作表面磨损较严重，还可能出现擦伤、麻点等不正常磨损情况。凸轮轴一般用钢模锻而成。近年来广泛采用合金铸铁和球墨铸铁铸造。大多数凸轮轴做成整体式，即各缸进、排气凸轮都在同一根轴上加工而成。因此，在这种柴油机（特别是直接喷射式柴油机）的喷油泵上，往往装有离心式供油提前角自动调节器。

凸轮轴由曲轴驱动。由于凸轮轴与曲轴间有一定距离，中间必须通过传动件来传动。前传动方式主要有齿轮式传动和链条式传动两种。由于齿轮式传动方式工作可靠，寿命较长而应用广。齿轮式传动方式通常在曲轴齿轮和配气正时齿轮之间加装中间齿轮，使齿轮直径减小，以免机体横向尺寸增大。如果在室温下装配时，气门和各传动零件（摇臂、推杆、挺柱）及凸轮轴之间紧密接触，则在热态下，气门势必关闭不严，造成汽缸漏气。

为了使齿轮啮合平顺，减少噪声，正时齿轮一般采用斜齿，其倾斜角度约为10°，曲轴上的正时齿轮多用合金钢制造，而凸轮轴上的正时齿轮多用夹布胶木或工程塑料制成。

由于斜齿轮传动产生的轴向力，或由于工程机械加速都可能使凸轮轴发生轴向窜动。轴向窜动会引起配气正时不准，因此，对凸轮轴必须加以轴向***。

常见的凸轮轴轴向***的方法有以下两种。

①止推片轴向***，凸轮轴止推片用螺钉固定在汽缸体上，止推片与正时齿轮之间应留有适当的间隙，此间隙的大小通常为0.05~0.20mm，作为零件受热膨胀时的余地。此间隙的大小可通过更换隔圈来调整。

②推力轴承轴向*** 凸轮轴的一道轴承为推力轴承，装在轴承座孔内并用螺钉固定在机体上，其端面与凸轮轴的凸缘隔圈之间应留有适当的间隙。当凸轮轴轴向移动其凸缘通过隔圈碰到推力轴承时便被挡住。6135柴油机就是采用这种凸轮轴轴向***装置。

凸轮轴通常采用齿轮驱动，齿轮装在凸轮轴前端，与曲轴上的齿轮直接或间接啮合，称为正时齿轮。对于四冲程内燃机，每完成一个工作循环，曲轴旋转两周，各缸进、排气门各开启一次，凸轮轴只旋转一周，其传动比为2：1。曲轴上的正时齿轮经过一个或两个中间齿轮，再传到凸轮轴上的正时齿轮。①分别松开压气机壳、无叶涡壳与中间壳上的固紧件，取下两只壳体。

在装配凸轮轴时，必须对准各对齿轮的正时记号，才能保证气门按规定时刻开闭，柴油机的喷油泵按规定时刻供油（或油机的分电器按规定时刻点火）。

输油泵

输油泵的功用是保证低压油路中柴油的正常流动，克服柴油滤清器和管道中的阻力，并以一定的压力向喷油泵输送足够的柴油。

柴油机所采用的输油泵有活塞式、内外转子式、滑片式和膜片式等多种。在中小功率柴油机中常用活塞式输油泵，活塞式输油泵又称柱塞式输油泵。活塞式输油泵主要由活塞、推杆、出油阀和手油泵等组成。用于推动活塞运动的偏心轮通常设在喷油泵的凸轮轴上，因此输油泵常和喷油泵组装在一起。①止推片轴向***，凸轮轴止推片用螺钉固定在汽缸体上，止推片与正时齿轮之间应留有适当的间隙，此间隙的大小通常为0。

柴油机工作时，喷油泵凸轮轴由曲轴驱动旋转，偏心轮即随之转动。当偏心轮凸起部分高点向推杆位置转动时，推杆被推动并使活塞移动压油，同时压缩活塞弹簧。由于活塞前端油腔中的柴油压力提高，进油阀在压力作用下关闭，出油阀被推开，该油腔中的柴油经出油阀和上出油道流入活塞靠推杆一端的油腔内。配气机构与进排气系统的功用是按内燃机（柴油机或油机）的工作循环和着火（或点火）顺序，定时地开启和关闭各缸的进排气门，以保证新鲜空气（或可燃混合气）适时充入汽缸，并将燃烧后的废气即时排出。

当偏心轮继续转动，使凸起部分高点逐渐远离推杆时，柱塞弹簧推动活塞和推杆回行，这时活塞后端油腔的油压升高而前端油压下降，出油阀关闭，活塞后端油腔中的柴油经上出油道流向喷油泵。进油阀6被推开，由柴油箱或者柴油滤清器来的柴油，经进油道流入活塞前端油腔，使油腔充满柴油，至此，活塞式输油泵就完成了一次压油与进油的过程。有的发动机只规定了冷间隙，此时的冷间隙数值能保证发动机在热机状态下仍有一定的气门间隙。

由于柴油由输油泵流向喷油泵是依靠弹簧推动活塞而压出的，因此输油压力由弹簧弹力所决定而保持在一定的范围内。活塞往复运动时，当活塞运动到前端，也即弹簧受到大压缩时的变形量，取决于偏心轮的偏心距（工作中是不可改变的）。活塞退回到后端的位置，则为弹簧弹力与活塞后端油腔中油压相等时的位置。当喷油泵需要的柴油量大时，由输油泵后端油腔中流出较快，活塞冲程较长。当柴油机负荷减小，需要的油量减少，活塞后端油腔中柴油流出较少，油压相对升高，活塞后退的冲程就短。因此这种输油泵可保持输油压力一定，而输油量则可根据需要而改变。也就是说，柴油发动机的喷油提前角（供油时间）是通过调整喷油泵的供油提前角来实现的。

输油泵上还装有手油泵，其作用是在柴油机尚未工作时，由人工用它来向供油系统内压油，以排除油道中的空气。使用时，先提起手油泵活塞，进油阀开启，柴油即流入手油泵油腔内。然后将活塞压下，使进油阀关闭而出油阀开启，柴油经过出油阀流向喷油泵和各油道中去。使用完毕，应将手柄上的螺塞旋紧，以免柴油机工作时，空气进入供油系统中。铅丝法是在轴承与轴颈间放一直径为轴承标准间隙约2倍的铅丝，按规定力矩旋紧轴承盖后，再取出铅丝，用千分尺测量其厚度即为轴瓦与轴颈的径向间隙。