结构、尺寸与加工工艺等。 （2）曲轴的设计步骤
曲轴设计在汽油机总体设计阶段就开始进行。设计步骤大致如下： 1．根据汽油机的用途，强化程度，生产批量，缸心距以及活塞行程等参数，选择适当的曲轴材料，结构形式，毛坯制造方法及必要的强化工艺。
2．依据汽油机相似原则以及设计者的经验，初步选定曲柄销，主轴颈和曲柄臂的尺寸。
3．根据汽油机冲程数，气缸数目和排列方式，发火顺序，从保证扭矩均匀，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）曲轴的结构型式及其选择
一、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（V型发动机为两排）气缸间均设有主轴承的曲轴；而非全支承曲轴是每隔两个（V型发动机为两排）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。
（1）、圆盘式组合曲轴
这种曲轴的每个曲柄单独制造，然后用螺钉联成一根完整的曲轴。圆盘式组合曲轴各曲柄相同，这使得系列产品的曲轴制造十分方便。在使用中若发现某
曲轴损坏，可单独更换损坏的曲柄，而不需要报废整个曲轴。此外，由于这种曲轴各曲柄单独制造，因而不需要大型设备，机械加工简单。这种曲轴由于结构复杂，加工精度高，因而仅少数机型采用。
（2）、套合式曲轴（全套合或半套合）
它的曲柄销，主轴颈，曲柄臂均分开制造，然后用“红套”或液压压入等方法连接起来。轴和孔的配合的过盈量是轴颈的1.4‰-1.8‰。为了减小应力集中，轴颈与曲柄臂相配合部分的直径加大到轴颈直径的1.05～1.1倍。目前，套合式曲轴主要应用于曲柄半径大于400～500mm的大型低速柴油机，其中半套合式曲轴应用较多。
（3）、分段式曲轴
大型曲轴由于受到加工设备的限制，往往将曲轴分段制造，然后用凸缘连接起来，这种曲轴称为分段式曲轴。
图3-1
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两缸柴油机，故选用平面（图3-1）布置，曲柄互成空间180°夹角，静平衡但动不平衡，该方案的不平衡系数较小，易于采取平衡措施，而且此次设计的汽油机，采用该布置第二阶往复惯性力较小，可以不考虑。 （4）曲轴材料选择及毛坯制造
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。
3.3.1曲轴主要尺寸的确定和结构细节设计 （1）主要尺寸
综合以上考虑，确定主要尺寸如下： 主轴颈直径D1=（0.55-0.65)D=50mm 主轴颈长度L1=29mm
曲柄销直径D2=(0.55-0.65)D=46mm 曲柄销长度L2=(0.35-0.45)D2=29mm 曲柄臂厚度h=(0.2-0.25)D=17mm 曲柄臂宽度b=(0.8-1.2)D=100mm
根据主轴颈长度和曲柄销长度以及曲柄臂的厚度， 确定缸心距为L=2h+L1+L2=92mm （2）一些细节设计
1 油道布置 轴承的工作能力在很大程度上取决于润滑条件。曲轴主轴颈和曲柄销一般采用压力润滑。曲轴上油道与油孔的设计，对于曲轴轴承的润滑及曲轴强度都有重要的影响，因此必须十分慎重地选择油道的方案和确定油孔的位置。润滑油通常先进入主轴承再进入连杆轴承。将机油输送到曲轴轴承中去的供油方法有两种：
1、分路供油 多数柴油机采用这种供油方法。润滑油由主油道直接送到各主轴承。
2、集中供油 主轴承采用滚动轴承时需采用集中供油。集中供油多采用所谓假轴承结构。假轴承上也浇有一层轴承合金。润滑油从假轴承通过轴颈上的油孔进入曲轴内腔。
确定主轴颈和曲柄销上油孔定位时，既要考虑到润滑和轴瓦的冷却，又要对轴颈强度削弱最小。从保证润滑考虑，希望主轴颈油孔开在最大轴颈压力作用线方向。曲柄销油孔开在
压力最小的地方，以保证连杆轴承供油充足。曲柄销最小负荷通常位于曲柄销平面以曲柄销轴心为中心向着曲轴旋转方向导前?角的地方，?角可由轴心轨迹图求出。从强度观点考虑，油孔不应位于曲柄平面内而应在曲柄垂直平面内。因为在曲柄垂直平面内，曲柄销表面弯曲应力和扭转切应力都比较小。因此应兼顾上述两项要求来确定油孔的位置，同时还应考虑曲轴结构和钻孔的工艺性。
为了减小应力集中，油孔出口应到角，抛光。 3.油孔直径：d=(0.07-0.10)D=5.67-8mm 取d=6 mm。 图3-1所示为本次润滑油道的布置方案。 2 曲轴平衡块
曲轴平衡块的作用是用来平衡曲轴不平衡的旋转惯性力和旋转惯性力矩，有时也可以平衡往复惯性力及其力矩，并可以减速小主轴承的负荷。随着柴油机转速的提高，多数离心惯性力和离心惯性力矩已自行平衡的曲轴也配置平衡块，这主要是为了减轻主轴承的最大负荷，保证轴承有良好的润滑条件，减小曲轴和
3-1
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