什么是曲轴？

曲轴是发动机中的重要旋转机件，它在发动机内部起着关键作用：

通常，曲轴由碳素结构钢或球墨铸铁制成，具有主轴颈和连杆颈等重要部分。当连杆装上后，曲轴能够将连杆的上下往复运动转化为循环旋转运动，这属于典型的曲柄滑块机构。

在工作过程中，曲轴会承受多种力的作用，包括旋转质量的离心力、周期变化的气体惯性力和往复惯性力。因此，曲轴必须具备足够的强度和刚度，并且轴颈表面需要耐磨，工作均匀且平衡性好。为减少重量和离心力，轴颈通常会做成中空，并且表面开有油孔，用于润滑。在连接处，各部分会采用过渡圆弧连接，以减少应力集中。

曲轴平衡重的作用是平衡旋转离心力及其力矩，有时也能平衡往复惯性力及其力矩，并且减轻主轴承负荷。其数目、尺寸和安置位置取决于发动机的气缸数、排列形式及曲轴形状等。在制造方面，铸造技术包括熔炼、造型和电渣熔铸。熔炼要获得高温低硫纯净铁水，造型时气流冲击造型工艺较好，电渣熔铸能让铸造曲轴性能媲美锻造。

锻造技术以热模锻压力机、电液锤为主机的自动线是发展方向，能提高疲劳强度。在加工技术上，粗加工采用先进设备减少变形量，精加工采用配备多种功能的CNC控制的曲轴磨床，但高精设备依赖进口。强化技术有曲轴中频感应淬火、软氮化、表面强化等，如球墨铸铁曲轴圆角滚压强化。

曲轴故障的原因可能包括起动机与飞轮齿啮合不良、粘缸、曲轴抱死、喷油泵柱塞卡死等。修复方法根据具体情况而定，如损坏的飞轮牙齿可焊接修复，齿圈松动需更换或加热紧固，齿圈单边磨损严重可翻转使用，无法起动还需检查发动机内部故障。曲轴的材料通常是碳素结构钢、球墨铸铁、中碳钢、高强度合金钢等。

例如，球墨铸铁的强度、耐磨性和韧性都很高，其碳析出形式往往呈球状的石墨，性能接近于钢，是制造曲轴的常用材料。中碳钢的含碳量在0.25%到0.60%之间，具有一定的强度和刚度。碳素结构钢也是常见选择。高强度合金钢如40Cr、42CrMo、45#、50#等强度高、刚性好，适用于大功率、高速和超高性能的发动机，如赛车发动机。

铸钢材料如ZG35CrMo等具有制造成本低、弹性好的优点，常见于中低功率发动机。对于汽油机曲轴和小型柴油机曲轴，功率较小，常用球墨铸铁、优质碳素钢如QT7002、45钢等。中、重型柴油机曲轴因功率较大，常采用合金钢如48MnV、35CrMo等。在实际应用中，曲轴材料的选择需要考虑发动机的功率、性能需求、成本等多方面因素。