问曲轴设计的关键要素有哪些？
李崽子发表于2024-12-14 10:18:27
曲轴设计有不少关键要素。
首先是材料，去毛刺得选像 40CrNiMoA 这类高强度、韧性好的。
模锻型腔分模面要按零件外形结构和走势沿曲柄外形曲面分模，这样能少加工余块和量。
产品基准方面，设计与加工基准相同便于机加找正定位中心，能减累计公差。
数值模拟能优化毛边槽设计，水平方向不易充满的中部曲柄部分下模不增设桥部只保留上模桥部。
校正模具型腔时，选两头主轴及连杆颈校正，空出曲柄和其连接轴颈，校正模收缩率 1.0% - 1.2%。
模锻成形先装卧键，用销固定在 630kJ 对击锤锤头上，预热模具，用机油+石墨润滑，天然气加热炉加热毛坯充分保温后迅速转移至预热模具先轻击再重击成形并空冷。
热处理用电阻炉正火单层摆放，锻件底部加支架防变形。
曲轴主要部分有前端区域、连杆轴颈、主轴颈、旋转的曲柄、平衡块和后端凸缘，每个部分都为确保引擎高效运转耐用。
曲轴设计要满足这些要求：得有足够疲劳强度，减小应力集中，加强薄弱环节；有足够弯曲和扭转刚度，不让曲轴变形过大；轴颈耐磨，保证曲轴和轴承寿命；曲柄排列合理，让柴油机工作均匀，曲轴平衡好，减少振动和主轴承最大负荷；材料选对，制造方便。
曲轴支承方式分全支承和非全支承。全支承曲轴强度和刚度好，减轻主轴承载荷和磨损，柴油机和多数汽油机用这形式。非全支承的主轴颈数比气缸数少或相等。
曲轴总长度、曲柄销中心位置、主轴颈中心距、主轴颈中心位置及曲柄半径等关键参数按总布置设定基本确定，然后做结构设计。
各种曲轴中，弯曲载荷关键，扭转载荷次要。80％左右曲轴破坏由弯曲疲劳产生，所以设计要让它有足够疲劳强度，特别强化应力集中部位，缓和应力集中，解决强度不足矛盾。
各轴颈在高比压、大相对速度下滑动摩擦，设计要让摩擦表面耐磨。
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