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匀，平衡性良好，主轴承负荷不要过大等原则出发确定曲柄排列。
曲轴计算：初步选定曲轴尺寸后，需对曲轴进行平衡性计算和曲轴疲劳强度计算，以验证所设计曲轴是否满足前述各项设计要求。
根据上述计算结果，决定是否需要修改设计。上述方法需反复进行，并最终确定曲轴的尺寸，平衡块的大小和布置方式，润滑油道的布置，完成曲轴两端的设计，绘制出曲轴零件图。
3.3曲轴的结构形式及其选择
按支承方式曲轴分为全支承曲轴和非全支承曲轴。全支承曲轴是每两个气缸间均设有主轴承的曲轴；而非全支承曲轴是每隔两个气缸设有一个主轴承的曲轴。由于柴油机的爆发压力较高，因而一般都采用全支承曲轴；仅有个别小缸径柴油机为缩短缸心距，减少主轴承数，采用非全支承曲轴。
按结构型式曲轴分为整体曲轴和组合曲轴。
1、整体式曲轴，整体式曲轴的毛坯是由整根钢料锻造或用铸造方法浇铸出来的。整体式曲轴结构简单，重量轻，工作可靠，而且刚度和强度较高，加工面也比较少，在中高速柴油机上应用非常普遍。
2、组合式曲轴，组合式曲轴是把曲轴分成很多便于制造的单元体，然后将各部分组合装配而成。按划分单元体的不同，又可分为全组合式曲轴与半组合式曲轴。大功率柴油机和小型二冲程发动机上常采用组合式曲轴。
综上所述，此次设计采用整体式曲轴。
由于此次设计的是直列四缸柴油机，故选用平面（图2）布置，该方案的不平衡系数较小，易于采取平衡措施
图2 曲轴曲柄布置形式
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3.4曲轴的材料选择
常用的曲轴材料有可锻铸铁，合金铸铁，球墨铸铁，碳素钢和合金钢等，相应的毛坯也分为铸造与锻造。
锻造曲轴一般采用中碳钢或者合金钢制造，毛坯生产需要大型锻压设备，虽然毛坯尺寸比较精确，减少了加工余量，提高了材料利用率，此外，锻造能够使材料的金属纤维成方向性排列，纤维方向和曲轴形状大致相符，这大大提高了曲轴的抗拉强度和弯曲疲劳强度。但是锻造曲轴成本过高，大约是球铁曲轴的3-7倍。
虽然铸造曲轴主要是球铁曲轴有很多缺点，例如弯曲疲劳强度比较低，较容易发生断裂，相同尺寸的球铁曲轴与锻造曲轴相比，刚度差。但它的优点也相当明显，例如球墨铸铁曲轴经正火处理后的机械性能已接近蔌超过一般的中碳钢，尽管钢的疲劳强度比球墨铸铁高，但曲轴的结构复杂，钢曲轴难免会有油孔、过渡圆角和材质上留有缺陷面造成应力集中，从面降低了曲轴的疲劳强度。球铁可以铸造出复杂的曲轴形状，使其应力分布均匀，且球墨铸铁对缺口敏感度低、变形小，使球墨铸铁曲轴的实际弯曲的扭转疲劳强度与正火中碳钢相近。球铁曲轴的耐磨性好，吸振能力强，有较好的自润滑和抗氧化性能。
综上分析，我采用球墨铸铁曲轴。
3.5曲轴主要尺寸的确定和结构设计
在设计汽车拖拉机这一类高速内燃机的曲轴时，它的基本尺寸大多根据结构布置上的要求来确定，再由强度校核修正。因为曲轴与活塞连杆组件和机体有密切的联系，曲轴的设计不能孤立进行。各部分尺寸多以与气缸直径的相对值表示，而气缸直径又是限制曲柄销直径的重要因素。曲柄长度方向的尺寸基本上决定于气缸中心距L0。 1、曲柄销的直径D2和长度L2
在考虑曲轴轴颈的粗细时，首先是确定曲柄销的直径D2。在现代发动机
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设计中，一般趋向于采用较大的D2值，以降低曲柄销的比压，提高连杆轴承工作的可靠性，提高曲轴的刚度。但是，曲柄销加粗伴随着连杆大头加大，使不平衡旋转质量的离心力增大，对曲轴及轴承的工作带来不利。因为随曲柄销直径增大带来的轴系自振频率增加，会被旋转质量增加引起的自振频率下降所抵消，可能增加扭转振动的危害。此外，曲柄销直径增大也会增加轴承摩擦功率损失，导致轴承温度升高，增加润滑油热负荷。为此，曲柄销直径不应取得较大。曲柄销的长度L2是再选定D2的基础上考虑的。
表1 曲轴主要结构尺寸的统计范围（车辆用）
机型 结构尺寸 主轴径 直列 柴油机 直列 0.75~0.85 0.85~0.95 0.24~0.30 0.30~0.35 0.25~0.30 直列 0.65~0.70 汽油机 直列 0.60~0.70 D10.70~0.80 /D 0.75~0.85 0.30~0.36 /D 0.60~0.70 /D 0.67~0.72 0.32~0.37 /D 0.22~0.28 1.05~1.3 0.8~0.9 L1连杆轴径 D20.63~0.72 0.60~0.65 0.55~0.62 L2曲柄臂 0.23~0.28 0.31~0.35 0.45~0.60 h/D b/D 0.20~0.25 1.0~1.3 0.18~0.25 0.75~1.2 0.18~0.22 0.75~1.2 过渡圆角 平衡重 r/D20.03~0.05 0.03~0.05 ?/S 0.9~1.0 0.8~0.9 1.0~1.1
根据表1，初步选取
曲柄销的直径D2=（0.60~0.70）D=66~77mm, 取D2=70mm;
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曲柄销的长度L2=（0.35~0.45）D=38.5~49.6mm, 取L2=43.2mm 2、主轴颈的直径D1和长度L1：
从轴承负荷出发，主轴颈可以比曲柄销细些，因为主轴承最大负荷小于连杆轴承。但是为了最大限度地增加曲轴的刚度，加粗主轴径是有很大好处的。因为第一，加粗主轴径不同于加粗曲柄销那样有很多副作用，加粗主轴颈能增加曲柄轴颈的重叠度，从而提高曲轴刚度，但几乎不增加曲轴的转动惯量，故可提高自振频率，减轻扭振危害；第二，加粗主轴颈后可以相对缩短其长度，从而给加厚曲柄臂，提高其强度提供可能。
根据表1，初步选取
主轴颈直径主轴颈长度3、曲柄臂：
曲柄臂是曲轴中最薄弱的部分之一，它在曲柄平面内的抗弯刚度和强度都较差。实践表明：由交变弯曲应力造成的曲柄臂断裂是曲轴的主要损坏型式。曲柄臂应选择适当的厚度，宽度，以使曲轴有足够的刚度和强度。曲柄形状应合理，以改善应力分布。现代高速内燃机曲柄的形状大多采用椭圆形和圆形。试验证明：椭圆形曲柄具有最好的弯曲和扭转刚度。其优点是尽量去掉了受力小或不受力的部分，其重量减轻，应力分布均匀。但加工方法较复杂，采用模锻或铸造的方法可以直接成型。
根据表3-1, 初步选取
曲柄臂厚度h=（0.21~0.28）D=23.3~30.8mm 取h=24mm； 曲柄臂宽度b=（1.05~1.30）D=115.5~143.5mm 取b=120mm。 4、曲轴圆角：
曲轴主轴颈和曲柄臂连接的圆角称为主轴颈圆角，曲柄销和曲柄臂连接的圆角称为曲柄销圆角。
由于曲柄销圆角和主轴颈圆角是曲轴应力最大的部位，且应力沿圆角轮
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D1=（0.70~0.80）D=77~88mm取
D1=85mm =40mm
L1=（0.35~0.50）D=38.5~55mm 取
L1
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