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1、概述

　　機體是發(fā)動(dòng)機中的重要組成部分，是整個(gè)結構中的主體部分，各個(gè)零部件的安裝都要在機體上進(jìn)行，需要承受各種應力帶來(lái)的負載。機體組主要組成部分包括缸體、曲軸箱、缸蓋、曲軸、凸輪軸、飛輪等零件組成。

    1.1　缸體

　　在水冷發(fā)動(dòng)機中，通常情況下，缸體和上曲軸箱是鑄成一體的，缸體所用材質(zhì)為一般為灰鑄鐵或者鋁合金，上部的圓柱形空腔為氣缸，下半部為支承曲軸的曲軸箱，其內腔為曲軸運動(dòng)的空間。在缸體內部鑄有許多加強筋，冷卻水套和潤滑油道等。

     1.2　氣缸蓋

　　汽缸蓋安裝于缸體的上部，與上部的密封氣缸組成燃燒室。在燃燒室運行工況下，汽缸蓋會(huì )處于高溫高壓的環(huán)境下，由此需要承受較強的負荷，在熱力和壓力的作用下，會(huì )對其造成一定的損壞。為了保護汽缸蓋的性能，在內部安置冷卻水套進(jìn)行防護，并且在下端面與缸體間有冷卻水孔連接，通過(guò)循環(huán)冷水來(lái)降低燃燒室的溫度。

　　缸蓋上還裝有進(jìn)、排氣門(mén)座，氣門(mén)導管孔，用于安裝進(jìn)、排氣門(mén)，還有進(jìn)氣通道和排氣通道等。汽油機的缸蓋上加工有安裝火花塞的孔，而柴油機的缸蓋上加工有安裝噴油器的孔。頂置凸輪軸式發(fā)動(dòng)機的缸蓋上還加工有凸輪軸軸承孔，用以安裝凸輪軸。

　　缸蓋所采用的材質(zhì)對于壓縮比有重要的影響，在灰鑄鐵和鋁合金兩種材質(zhì)中，由于鋁合金的導熱性能較好，能夠有效的提高壓縮比，所以鋁合金汽缸蓋應用的比例越來(lái)越大。

     1.3　曲軸

　　曲軸為發(fā)動(dòng)機中一個(gè)重要的旋轉零部件，承擔著(zhù)動(dòng)力轉換的關(guān)鍵角色。曲軸在裝上連桿后，承接活塞的上下( 往復) 運動(dòng)轉變循環(huán)( 旋轉) 運動(dòng)，從而牽動(dòng)車(chē)輛前進(jìn)。其作用性和對零部件自身的尺寸精度及性能要求特別突出。

　　曲軸主要有兩個(gè)重要加工部位：主軸頸和連桿頸。主軸頸被安裝在缸體上，連桿頸與連桿大頭孔連接，連桿小頭孔與汽缸活塞連接，是一個(gè)典型的曲柄滑塊機構。發(fā)動(dòng)機工作過(guò)程就是：活塞經(jīng)過(guò)混合壓縮氣的燃爆，推動(dòng)活塞做直線(xiàn)運動(dòng)，并通過(guò)連桿將力傳給曲軸，由曲軸將直線(xiàn)運動(dòng)轉變?yōu)樾D運動(dòng)。因此曲軸加工的好壞將直接影響著(zhù)發(fā)動(dòng)機整體性能的表現。

2、曲軸結構、工程規范

   
　　曲軸結構的劃分根據發(fā)動(dòng)機而定，發(fā)動(dòng)機是一整套動(dòng)力輸出設備，主要可分為：內燃機、外燃機、電動(dòng)機三類(lèi)。

　　發(fā)動(dòng)機按燃料分為柴油機、汽油機、天然氣機；按實(shí)現循環(huán)分為四沖程發(fā)動(dòng)機和二沖程發(fā)動(dòng)機；按冷卻方式分為水冷發(fā)動(dòng)機和風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機；按點(diǎn)火方式分為壓縮式發(fā)動(dòng)機和點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機；按氣體混合方式分為外部混合發(fā)動(dòng)機混合發(fā)動(dòng)機；按進(jìn)氣方式分為自然吸氣發(fā)動(dòng)機和增壓式發(fā)動(dòng)機；按氣缸數分為單缸發(fā)動(dòng)機和多缸發(fā)動(dòng)機，其中多缸發(fā)動(dòng)機又分為直列立式、直列臥式、V 型、對置式、H 型、X 型、星型等。而對于曲軸的分類(lèi)主要分為單缸、3 缸、4 缸、V 型等，顧名思義每個(gè)缸數對應曲軸的1 個(gè)曲拐( 連桿頸)，對應的V 型發(fā)動(dòng)機曲軸分為V6、V8 等。當前國內的汽車(chē)主要配置3 缸體、4 缸和V型發(fā)動(dòng)機。

　　曲軸的材質(zhì)首先得滿(mǎn)足結構設計和加工工藝正確合理，主要是材料強度決定曲軸的體積、重量和壽命。除了曲軸材料的優(yōu)良機械性能，還要求高耐磨性、耐疲勞性和沖擊韌性。當前曲軸的主要材質(zhì)為球墨鑄鐵、鍛鋼，而高強度的球墨鑄鐵憑借其具備的高強度、高耐磨性及低密度更受市場(chǎng)歡迎。

　　曲軸的工程規范主要包括曲軸軸頸的材質(zhì)性能、滾壓條件、疲勞強度、尺寸精度、表面粗糙度以及清潔度要求等。材質(zhì)性能主要通過(guò)曲軸的材料以及機械加工過(guò)程中的熱處理來(lái)保證，而對于球墨鑄鐵材質(zhì)的曲軸因為材料本身的高耐磨性，一般主機廠(chǎng)都不要求機械加工過(guò)程中進(jìn)行熱處理工藝。滾壓條件密切聯(lián)系曲軸的疲勞強度，滾壓條件主要根據發(fā)動(dòng)機的設計額定沖擊功率和額定負載等決定。

    滾壓條件分為恒壓力滾壓和變壓力滾壓，二者區別在于軸頸滾壓時(shí)圓周方向的滾壓壓力是否變化。疲勞強度的另外一個(gè)關(guān)鍵因素為材質(zhì)的機械性能和化學(xué)成分。曲軸表面粗糙度決定曲軸磨損情況的好壞，當前國內曲軸的主流表面的粗糙度要求在Ra0.2 或Ra.15。同時(shí)在曲軸止推面粗糙度要求Ra0.4 的基礎上增加了Tp 值要求，Tp 值的要求相當于模擬汽車(chē)在磨合期過(guò)后止推面實(shí)際承受面積占總面積的百分比。

3、曲軸加工過(guò)程中常見(jiàn)問(wèn)題
 

　  曲軸在機加工過(guò)程中常見(jiàn)的問(wèn)題主要有連桿頸寬度超差、軸頸圓度超差、連桿頸相位超差等。其中連桿頸寬度影響連桿的側隙大小，離合器工作狀態(tài)會(huì )使曲軸向動(dòng)力輸入端移動(dòng)，如果側隙過(guò)大會(huì )造成連桿頸側面與曲軸連桿頸側面碰擦，因此在加工過(guò)程中需要考慮對該尺寸的重點(diǎn)控制，同時(shí)還需要考慮滾壓對該寬度尺寸的影響等。軸頸的圓度直接影響軸瓦的局部磨損，該尺寸為曲軸中的一個(gè)重要特性。而圓度超差的根本原因分為磨床砂輪動(dòng)平衡值偏大、磨削工序的定位基準尺寸( 前后中心孔) 不合格、工件夾緊裝置問(wèn)題。遇到該類(lèi)問(wèn)題需要逐項原因進(jìn)行排查和解決。在以上原因排除后，另外一個(gè)原因就是磨床自身圓度補償數據問(wèn)題。這時(shí)需要根據當前圓度值進(jìn)行圓度修正?，F在大多數設備具備該項功能，相對起來(lái)操作更加方便。連桿頸相位指連桿頸的角向尺寸，該特性直接影響發(fā)動(dòng)機的做功階段和輸入輸出的銜接，因此也是曲軸的一個(gè)重要特性。相位超差的根本原因可分為粗精加工定位基準不統一、精加工定位基準質(zhì)量不穩定。在分析過(guò)程中可有針對性地進(jìn)行排查。

　　曲軸是在工作過(guò)程中，不斷承受彎曲應力和扭轉應力，且在不同情況下承受其它各種復雜的沖擊等。所以，曲軸加工質(zhì)量的好壞直接影響發(fā)動(dòng)機的整體性能表現?？蛻?hù)群對車(chē)輛的質(zhì)量和動(dòng)力的要求日益提高，對曲軸的質(zhì)量也提出了更高和更多的要求。隨著(zhù)中國汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，相應的新工藝、新設備、新材料也不斷涌現，市場(chǎng)競爭也越來(lái)越激烈。高速、高效加工在曲軸制造業(yè)也有相當程度的應用，并成為主要發(fā)展方向，相信曲軸制造技術(shù)在將來(lái)也會(huì )有更新、更快的發(fā)展。