曲軸的構(gòu)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(jī)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(zhuǎn)。尤其在高原地區(qū)，因氣壓低、空氣稀薄，導(dǎo)致輸出功率下降，一般當(dāng)海拔高度每升高1000m，功率將下降8％~10％。主軸頸多為實(shí)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(diǎn)是可以減少旋轉(zhuǎn)質(zhì)量，從而減少其離心力；同時(shí)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(zhuǎn)離心力的作用下，將機(jī)油中密度大的金屬磨屑及其他雜質(zhì)甩向空腔的外壁，內(nèi)側(cè)干凈的機(jī)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(yīng)使曲軸有足夠的剛度和強(qiáng)度。

③平衡重平衡重通常設(shè)在與連桿軸頸相對(duì)的一側(cè)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(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性。

④曲軸的前端曲軸的前端制成有臺(tái)肩的圓柱形。其上分別裝有正時(shí)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(jī)曲軸前端設(shè)有啟動(dòng)爪，另有一些高速內(nèi)燃機(jī)曲軸前端裝有扭轉(zhuǎn)減振器，還有些工程機(jī)械用內(nèi)燃機(jī)的曲軸前端設(shè)有動(dòng)力輸出裝置。

⑤曲軸的后端一般曲軸的后端設(shè)有油封、回油螺槽、后凸緣等結(jié)構(gòu)。曲軸后端的尾部伸出機(jī)體外，以便將內(nèi)燃機(jī)的功率輸送給配套機(jī)具的傳動(dòng)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(duì)螺栓的緊固有一定的要求。

（4）曲軸的形狀和發(fā)動(dòng)機(jī)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(guān)。曲軸的形狀要同時(shí)滿足慣性力的平衡和發(fā)動(dòng)機(jī)工作平穩(wěn)性的要求。

就四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)而言，曲軸每轉(zhuǎn)兩圈（即一個(gè)工作循環(huán)），每缸都應(yīng)發(fā)火做功一次。各缸的發(fā)火間隔時(shí)間（以°CA表示）應(yīng)力求均勻。④石灰乳法將曲軸洗凈浸在熱油（機(jī)油）中約2h，讓油進(jìn)入裂縫，取出抹干后，用噴槍把“石灰乳液"噴到曲軸上使其干燥（石灰乳液是清潔的白堊和酒精的混合液，其比例為1：10-1：12），或用氣焊火焰將曲軸上的噴層加熱至70~80℃。設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)有個(gè)汽缸，則發(fā)火間隔應(yīng)為720°/i°CA，即曲軸每轉(zhuǎn)720°/i時(shí)，就應(yīng)有一個(gè)缸做功，這樣才能使發(fā)動(dòng)機(jī)工作平穩(wěn)?，F(xiàn)就常用的4缸、6缸和V型8缸發(fā)動(dòng)機(jī)說明如下。

①四沖程直列4缸發(fā)動(dòng)機(jī)因缸數(shù)i=4，所以發(fā)火間隔應(yīng)為720°/4一180°CA。其曲柄銷布置4個(gè)曲柄銷布置在同一平面內(nèi)，1、4缸的曲柄銷朝上時(shí)，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(jìn)內(nèi)燃機(jī)采用這種著火次序。

按發(fā)火次序看，前后兩個(gè)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?yàn)楦髌组g做功行程的間隔是120°，而每個(gè)汽缸的做功行程本身都是180°，就必然有前后兩個(gè)汽缸的做功行程有60°的重疊角。氣門座是與氣門密封錐面相配合的支承面，它與氣門共同保證密封性能，同時(shí)它還要把氣門頭部的熱量傳遞出去。在這個(gè)60°中，兩個(gè)汽缸都在做功，個(gè)汽缸做功未完，后一個(gè)汽缸做功已經(jīng)開始。這種做功行程重疊的現(xiàn)象對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作的平穩(wěn)性是非常有利的。

③四沖程v型8缸機(jī)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(yīng)為720°/8=90°CA。若兩只體與中間殼配合較緊時(shí)，可用橡膠或木質(zhì)槌沿殼體四周輕輕敲打，取下殼體時(shí)要細(xì)心，不能使殼體在軸線方向上產(chǎn)生傾斜，以免碰上壓氣機(jī)及渦輪葉片的部分或碰毛殼體相應(yīng)的內(nèi)側(cè)表面。通常，這種發(fā)動(dòng)機(jī)左右兩列汽缸中相對(duì)的一對(duì)連桿共裝在一個(gè)曲柄銷上，所以v型8缸機(jī)只有4個(gè)曲柄銷。一般情況下，將4個(gè)曲柄銷布置在兩個(gè)互成90°的平面內(nèi)。v型8缸機(jī)常用的發(fā)火次序?yàn)?-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(guān)閉時(shí)能壓緊在氣門座上，而在運(yùn)動(dòng)時(shí)使傳動(dòng)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(shí)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。凸輪軸通常采用齒輪驅(qū)動(dòng)，齒輪裝在凸輪軸前端，與曲軸上的齒輪直接或間接嚙合，稱為正時(shí)齒輪。為了提高彈簧的疲勞強(qiáng)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(shí)可能發(fā)生共振。當(dāng)氣門彈簧的固有振動(dòng)頻率與凸輪軸轉(zhuǎn)速或氣門開閉的次數(shù)成倍數(shù)關(guān)系時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生共振。共振會(huì)使氣門彈簧加速疲勞損壞，配氣機(jī)構(gòu)也無法正常工作，因而應(yīng)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(yīng)力加大，使磨損加快，曲軸驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)所消耗的功也增加。將噴油泵從柴油機(jī)上拆下后再重新裝回時(shí)，可先將噴油泵固定在柴油機(jī)機(jī)體上的噴油泵托架上，再慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸，使柴油機(jī)一缸的活塞位于壓縮行程上止點(diǎn)前相當(dāng)于規(guī)定的供油提前角的位置，然后使噴油泵凸輪軸上與噴油泵殼體上相應(yīng)記號(hào)對(duì)準(zhǔn)。有的內(nèi)燃機(jī)采用變鏍距彈簧來防止共振。工作時(shí)，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(shí)，應(yīng)將螺距較小的一端靠近氣門座。

不少內(nèi)燃機(jī)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(gè)氣門。為保證氣門的密封性，必須在氣門與傳動(dòng)件之間留適當(dāng)?shù)拈g隙，習(xí)慣稱之為“氣門間隙”，并有“冷間隙"與“熱間隙”之分。采用雙彈簧的優(yōu)點(diǎn)除了可以防止共振外，同時(shí)當(dāng)一根彈簧折斷時(shí)，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(jī)高度。采用雙彈簧時(shí)，內(nèi)、外彈簧的螺旋方向應(yīng)相反，以避免當(dāng)一根彈簧折斷時(shí)，折斷部分卡入另一根彈簧中。

輸油泵

輸油泵的功用是保證低壓油路中柴油的正常流動(dòng)，克服柴油濾清器和管道中的阻力，并以一定的壓力向噴油泵輸送足夠的柴油。

柴油機(jī)所采用的輸油泵有活塞式、內(nèi)外轉(zhuǎn)子式、滑片式和膜片式等多種。在中小功率柴油機(jī)中常用活塞式輸油泵，活塞式輸油泵又稱柱塞式輸油泵。缺點(diǎn)是傳熱條件差，加工要求高，氣門座圈如工作時(shí)松脫則會(huì)造成事故?；钊捷斢捅弥饕苫钊⑼茥U、出油閥和手油泵等組成。用于推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)的偏心輪通常設(shè)在噴油泵的凸輪軸上，因此輸油泵常和噴油泵組裝在一起。

柴油機(jī)工作時(shí)，噴油泵凸輪軸由曲軸驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，偏心輪即隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)柴油機(jī)工作時(shí)，輸油泵從柴油箱吸出柴油，經(jīng)油水分離器除去柴油中的水分，再經(jīng)柴油濾清器濾除柴油中的雜質(zhì)，然后送入噴油泵，在噴油泵內(nèi)柴油經(jīng)過增壓和計(jì)量之后，經(jīng)高壓油管輸往噴油器，最后通過噴油器將柴油噴入燃燒室。當(dāng)偏心輪凸起部分高點(diǎn)向推桿位置轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，推桿被推動(dòng)并使活塞移動(dòng)壓油，同時(shí)壓縮活塞彈簧。由于活塞前端油腔中的柴油壓力提高，進(jìn)油閥在壓力作用下關(guān)閉，出油閥被推開，該油腔中的柴油經(jīng)出油閥和上出油道流入活塞靠推桿一端的油腔內(nèi)。

當(dāng)偏心輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，使凸起部分高點(diǎn)逐漸遠(yuǎn)離推桿時(shí)，柱塞彈簧推動(dòng)活塞和推桿回行，這時(shí)活塞后端油腔的油壓升高而前端油壓下降，出油閥關(guān)閉，活塞后端油腔中的柴油經(jīng)上出油道流向噴油泵。（3）凸輪軸的檢驗(yàn)①凸輪軸彎曲度的檢驗(yàn)其方法是將凸輪軸安裝于車床頂針間或以v形鐵塊安放于平板上，以兩端軸頸作為支點(diǎn)，用百分表檢查各中間軸頸的擺差。進(jìn)油閥6被推開，由柴油箱或者柴油濾清器來的柴油，經(jīng)進(jìn)油道流入活塞前端油腔，使油腔充滿柴油，至此，活塞式輸油泵就完成了一次壓油與進(jìn)油的過程。

由于柴油由輸油泵流向噴油泵是依靠彈簧推動(dòng)活塞而壓出的，因此輸油壓力由彈簧彈力所決定而保持在一定的范圍內(nèi)?；钊鶑?fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到前端，也即彈簧受到大壓縮時(shí)的變形量，取決于偏心輪的偏心距（工作中是不可改變的）。所謂增壓，即用增壓器（壓氣機(jī)）將柴油機(jī)的進(jìn)氣在缸外壓縮后再送入汽缸，以增加柴油機(jī)的進(jìn)氣量，從而提高平均有效壓力和功率?；钊嘶氐胶蠖说奈恢?，則為彈簧彈力與活塞后端油腔中油壓相等時(shí)的位置。當(dāng)噴油泵需要的柴油量大時(shí)，由輸油泵后端油腔中流出較快，活塞沖程較長。當(dāng)柴油機(jī)負(fù)荷減小，需要的油量減少，活塞后端油腔中柴油流出較少，油壓相對(duì)升高，活塞后退的沖程就短。因此這種輸油泵可保持輸油壓力一定，而輸油量則可根據(jù)需要而改變。

輸油泵上還裝有手油泵，其作用是在柴油機(jī)尚未工作時(shí)，由人工用它來向供油系統(tǒng)內(nèi)壓油，以排除油道中的空氣。使用時(shí)，先提起手油泵活塞，進(jìn)油閥開啟，柴油即流入手油泵油腔內(nèi)。柴油機(jī)采用廢氣渦輪增壓后，可提高輸出功率30％~100％以上，同時(shí)還可減少單位功率的質(zhì)量，縮小外形尺寸，節(jié)省原材料，降低燃油消耗率，增大柴油機(jī)扭矩，提高載荷能力以及減少排氣對(duì)大氣的污染等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。然后將活塞壓下，使進(jìn)油閥關(guān)閉而出油閥開啟，柴油經(jīng)過出油閥流向噴油泵和各油道中去。使用完畢，應(yīng)將手柄上的螺塞旋緊，以免柴油機(jī)工作時(shí)，空氣進(jìn)入供油系統(tǒng)中。