发动机曲轴结构设计
发动机曲轴箱结构形式
发动机曲轴箱结构形式发动机曲轴箱是发动机的关键部件之一，它的结构形式不仅直接关系到整个发动机的性能，还关系到整个车辆的使用寿命和动力性能。
在现代汽车制造业中，发动机曲轴箱结构形式的发展日新月异，当然这肯定是经历了几十年的历史经验积累和不断的技术创新才达到的。
第一步，我们需要了解什么是发动机曲轴箱。
其实，它就是一个实心箱体，位于发动机下部，内部放置着曲轴，它将活塞发出的冲击力转换成旋转动力，从而推动车轮运行。
发动机曲轴箱材料常见的有铸铁、镁合金、铝合金等，不同的工艺制造出来的材料对于曲轴箱的加工精度有着不同的要求。
第二步，是了解发动机曲轴箱的结构形式。
目前发动机曲轴箱的结构形式主要有以下几种。
第一种，是传统式单块式发动机曲轴箱，这种结构适合重型商用车型，因为它可以大大减少车辆在工作中所产生的震动，提高车辆的稳定性。
第二种结构形式是模块化设计的多块式发动机曲轴箱，这种结构可以根据车型定制来拼接不同的模块，能够灵活应对不同乘用车型的需求。
第三种，则是用于高端轿车上的半单块式发动机曲轴箱，在相对较小的空间内，可以达到更好的密封性和减少空气阻力的优势。
第三步，是对发动机曲轴箱的细节要求。
想要发动机曲轴箱有更好的性能，还有很多细节方面需要注意。
首先是对曲轴箱的密封性要求，因为曲轴箱是和发动机密切相关的，容易受到发动机内部高温高压的影响，所以密封性非常重要。
其次是曲轴箱的振动和噪声要求，发动机曲轴箱的制造加工精度非常高，以达到减少车辆振动和噪声的目的。
除此之外，还有一些其他的要求，比如曲轴箱要有足够的刚度，以便对发动机的动力反作用力有一个更好的承载能力，同时为润滑系统、散热系统、进气系统等发动机各要素提供一个平稳牢靠的支撑。
总的来说，发动机曲轴箱的结构形式还有很多值得探讨和研究的方面，从材料、结构到加工工艺，都有重要的影响和作用。
在未来的发展过程中，更高性能、更安全可靠的发动机曲轴箱，将会成为不可避免的趋势。
武汉理工大学《汽车发动机设计》课程设计-10kw曲轴设计
题目10KW四冲程汽油机曲轴设计学院汽车工程学院专业热能与动力工程班级姓名指导教师2014 年11 月21 日目录目录 (1)0.前言 (4)1.1．汽油机结构参数 (4)1.1．初始条件 (4)1.2．发动机类型 (4)1.2.1．冲程数的选择 (4)1.2.2．冷却方式 (4)1.2.3．气缸数与气缸布置方式 (5)1.3．基本参数 (5)1.3.1．行程缸径比S/D的选择 (5)1.3.2．气缸数i、气缸工作容积Vs、缸径D的选择 (5)2．热力学计算 (7)2.1．热力循环基本参数的确定 (7)2.2．各过程的热力学计算 (7)2.2.1.绝热压缩起点 (7)2.2.2．绝热压缩过程 (8)2.2.3．定容燃烧过程 (8)2.2.4．绝热膨胀过程 (8)2.3．P-V图的绘制 (8)2.4．P-V图的调整 (9)2.5．P-V图的校核 (10)3．运动学计算 (11)3.1．曲柄连杆机构的类型 (11)3.2．连杆比的选择 (11)3.3．活塞运动规律 (11)3.3.1．活塞位移 (11)3.3.2．活塞速度 (12)3.3.3．活塞加速度 (13)3.4．连杆运动规律 (13)3.5．P-V图向P-ɑ图的转化 (14)4．动力学计算 (15)4.1．质量转换 (15)4.2．作用在曲柄连杆机构上的力 (15)4.2.1．气缸内工质的作用力（气体压力） (16)4.2.2．曲柄连杆机构的惯性力 (16)4.2.3．作用在曲柄连杆机构上的力 (17)4.3．发动机的转矩 (20)5．曲轴组零件结构的设计 (21)5.1．曲轴的工作条件、结构形式和材料的选择 (21)5.1.1．曲轴的工作条件和设计要求 (21)5.1.2．曲轴的结构形式 (21)5.1.3．曲轴材料 (22)5.2．曲轴主要尺寸的确定和结构设计细节 (22)5.2.1．曲柄销的直径D2和长度L2 (22)5.2.2．主轴颈的直径D1和长度L1 (22)5.2.3．曲柄 (23)5.2.4．一些细节设计 (23)6．曲轴强度的校核 (25)6.1．静强度校核 (25)6.1.1．连杆轴颈的计算 (25)6.1.2．曲柄计算 (26)6.2．曲轴疲劳强度的计算 (27)6.2.1．主轴颈计算 (27)6.2.2．曲柄臂计算 (28)小结. (29)参考文献. (30)附录. (31)附表0. 计算涉及的参数 (31)附表1. P-V图及运动学计算图表 (31)附表2. 动力学计算图表 (35)10kW四冲程汽油机曲轴组设计0.前言内燃机学课程设计，是热能动力工程专业学生在学完了内燃机学等专业课程后的一次综合性设计实践和基本训练，旨在对刚学习过的发动机设计课程以及发动机原理课程的知识进行综合运用，加深对专业知识的理解。
汽车发动机的曲轴材料的选择及工艺设计
汽车发动机的曲轴材料的选择及工艺设计1. 引言汽车发动机是汽车的核心部件之一，曲轴作为发动机的重要组成部分，对发动机的性能和可靠性具有重要影响。
选择合适的曲轴材料和设计合理的工艺对于发动机的性能提升和寿命延长至关重要。
2. 曲轴材料的选择曲轴材料的选择需要考虑以下几个方面：2.1 强度和刚度曲轴作为发动机的核心转动部件，需要具备足够的强度和刚度，以承受高速旋转和扭转力。
常用的曲轴材料有钢铁、铝合金和钛合金。
2.2 耐磨性和耐腐蚀性曲轴在工作过程中会受到磨损和腐蚀的影响，因此需要选择具有良好耐磨性和耐腐蚀性的材料。
钢铁和钛合金具有较好的耐磨性和耐腐蚀性。
2.3 密度和重量曲轴的密度和重量对发动机的整体重量和平衡性有影响。
铝合金具有较低的密度和轻量化的优势，可以降低发动机的整体重量。
2.4 成本和可加工性曲轴材料的选择还需要考虑成本和可加工性。
钢铁是常用的曲轴材料，成本相对较低且易于加工。
3. 曲轴的工艺设计曲轴的工艺设计需要考虑以下几个方面：3.1 曲轴的结构设计曲轴的结构设计需要满足发动机的工作要求和空间限制。
曲轴的结构包括曲柄、连杆和偏心轴等部分，需要合理设计以实现发动机的正常工作和高效能。
3.2 曲轴的热处理曲轴的热处理是提高曲轴强度和耐磨性的重要工艺步骤。
常用的热处理方法包括淬火、回火和表面渗碳等，可以提高曲轴的硬度和耐磨性。
3.3 曲轴的加工工艺曲轴的加工工艺需要考虑到曲轴的复杂形状和高精度要求。
常用的加工工艺包括车削、磨削和磨齿等，可以实现曲轴的精确加工和高质量要求。
3.4 曲轴的平衡设计曲轴的平衡设计是提高发动机平稳性和减少振动的重要环节。
通过合理的平衡设计，可以降低曲轴和发动机的振动和噪音，提高发动机的工作效率和舒适性。
4. 总结汽车发动机的曲轴材料的选择及工艺设计对于发动机的性能和可靠性具有重要影响。
合理选择曲轴材料，结合适当的工艺设计，可以提高曲轴的强度、耐磨性和耐腐蚀性，同时降低发动机的重量和振动，实现发动机的高效能和长寿命。
毕业设计发动机曲轴加工工艺分析与设计
毕业设计发动机曲轴加工工艺分析与设计引言发动机曲轴作为发动机的重要部件之一，在发动机工作过程中起到连接活塞和驱动传动机构的作用。
曲轴的质量和加工工艺直接影响发动机的性能和可靠性。
因此，针对毕业设计课题，本文将对发动机曲轴的加工工艺进行分析与设计。
1. 毕业设计课题背景随着汽车行业的不断发展，对发动机的要求越来越高。
而曲轴作为发动机的核心部件之一，具有复杂的形状结构和精密的加工要求。
因此，对发动机曲轴的加工工艺进行分析与设计，能够提高发动机的性能和可靠性。
2. 发动机曲轴的加工工艺分析2.1 曲轴的材料选择曲轴通常采用高强度合金钢材料，如40Cr、42CrMo等。
选择合适的材料可以保证曲轴具有足够的强度和硬度，以及良好的耐磨性。
2.2 曲轴的加工工艺流程曲轴的加工主要包括以下几个环节： 1. 初加工：包括锻造成型、粗车、粗磨等工艺，将原材料初步加工成近似形状的曲轴毛坯。
2. 精加工：包括细车、细磨、细磨光等工艺，对曲轴进行精细加工，使其达到设计要求的尺寸和表面质量。
3.热处理：通过热处理工艺对曲轴进行淬火或回火，提高曲轴的强度和硬度，以及更好的耐磨性。
4. 零件组装：将曲轴和其他相关部件进行组装，组成完整的发动机曲轴系统。
2.3 曲轴加工工艺中的关键技术在曲轴的加工过程中，有几个关键技术需要特别注意： 1. 切削力控制：控制切削力的大小和方向，避免过大的切削力对刀具和工件产生损伤。
2. 加工精度控制：控制加工精度的达到设计要求，特别是曲轴主轴段的圆度、圆柱度和轴向偏差等指标。
3. 表面质量控制：通过抛光等工艺控制曲轴表面的光洁度和平整度，以减小曲轴在工作过程中的摩擦损失和功耗。
3. 发动机曲轴加工工艺设计基于对发动机曲轴加工工艺的分析，可以进行如下的工艺设计： 1. 确定合适的材料：根据曲轴的设计要求，选择合适的高强度合金钢材料作为毛坯材料。
2. 设计加工工艺流程：根据曲轴的形状和尺寸要求，设计合理的加工工艺流程，包括初加工、精加工、热处理和零件组装等环节。
发动机曲轴设计背景研究现状
发动机曲轴设计背景研究现状
发动机曲轴是发动机中的一个重要的部件,是曲轴箱中的动力传输部件,直接参与了发动机的运转。
曲轴的设计对于发动机的性能、可靠性和燃油经济性都具有重要意义。
在过去的几十年里,研究人员一直在探索曲轴的设计方法和技术,以提高发动机的性能。
随着科学技术的不断进步,设计曲轴的方法和技术也在不断发展。
目前,研究人员正在探索采用新型材料、优化曲轴结构、改进制造方法等方法,以提高曲轴的设计和性能。
例如,采用纳米材料作为曲轴材料,可以提高曲轴的强度和耐久性;采用数字化建模和仿真技术,可以对曲轴进行精确的设计和优化;采用自动化制造技术,可以提高
曲轴的生产效率和质量。
目前,曲轴设计的研究尚处于初级阶段,但随着科学技术的不断
进步,曲轴设计技术将不断优化,为发动机的性能提高和可靠性增加
提供有力支持。
曲柄连杆机构详细设计
第二章发动机曲柄连杆机构第一节曲柄连杆机构概述1. 功用曲柄连杆机构是内燃机实现工作循环，完成能量转换的传动机构，用来传递力和改变运动方式。
工作中，曲柄连杆机构在作功行程中把活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动，对外输出动力，而在其他三个行程中，即进气、压缩、排气行程中又把曲轴的旋转运动转变成活塞的往复直线运动。
总的来说曲柄连杆机构是发动机借以产生并传递动力的机构。
通过它把燃料燃烧后发出的热能转变为机械能。
2.工作条件发动机工作时，曲柄连杆机构直接与高温高压气体接触，曲轴的旋转速度又很高，活塞往复运动的线速度相当大，同时与可燃混合气和燃烧废气接触，曲柄连杆机构还受到化学腐蚀作用，并且润滑困难。
可见，曲柄连杆机构的工作条件相当恶劣，它要承受高温、高压、高速和化学腐蚀作用。
3.组成曲柄连杆机构的主要零件可以分为三组，、和。
第二节机体组机体是构成发动机的骨架，是发动机各机构和各系统的安装基础，其内、外安装着发动机的所有主要零件和附件，承受各种载荷。
因此，机体必须要有足够的强度和刚度。
机体组主要由气缸体、曲轴箱、气缸盖和气缸垫等零件组成。
气缸体（图2-1）图2-11.气缸体(cylinder block)水冷发动机的气缸体和上曲轴箱常铸成一体，称为气缸体--轴箱，也可称为气缸体。
气缸体一般用灰铸铁铸成，气缸体上部的圆柱形空腔称为气缸，下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。
在气缸体内部铸有许多加强筋，冷却水套和润滑油道等。
气缸体应具有足够的强度和刚度，根据气缸体与油底壳安装平面的位置不同，通常把气缸体分为以下三种形式。
（如图2-2）图2-2（１）一般式气缸体：其特点是油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度。
这种气缸体的优点是机体高度小，重量轻，结构紧凑，便于加工，曲轴拆装方便；但其缺点是刚度和强度较差（２）龙门式气缸体：其特点是油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心。
它的优点是强度和刚度都好，能承受较大的机械负荷；但其缺点是工艺性较差，结构笨重，加工较困难。
汽车发动机设计规范
汽车发动机设计规范近年来，随着汽车行业的快速发展，汽车发动机逐渐成为众多车主选择汽车的重要因素之一。
汽车发动机的设计规范对于汽车的性能、可靠性和环境友好性具有重要影响。
本文将从发动机的结构设计、燃烧过程、冷却系统以及排放控制等方面，详细阐述汽车发动机设计的规范。
一、发动机结构设计规范1.缸体设计在缸体设计中，应遵循以下规范：- 缸体材料的选择应考虑到承受高温、高压和振动的能力，同时具备良好的热膨胀性能和强度。
- 缸体的几何形状应考虑到减小惯性质量和提高散热能力。
- 缸体应具有足够的刚性和密封性能，以避免汽缸之间的漏气问题。
2.曲轴设计在曲轴设计中，应遵循以下规范：- 曲轴材料的选择应具备高强度、高疲劳寿命和低重量的特点。
- 曲轴的几何形状应尽可能减小轴向和径向力矩，并提高刚度，以实现更高的转速和扭矩输出。
- 曲轴上的各个连接部件应具备良好的连接可靠性和强度。
3.活塞设计在活塞设计中，应遵循以下规范：- 活塞的材料应具备高温强度、低热膨胀和低重量的特点。
- 活塞的几何形状应考虑到降低振动和噪音，并提高密封性能和热传导性能。
- 活塞上的油膜应具备良好的润滑性能和热控制功能。
二、燃烧过程设计规范1.点火系统设计在点火系统设计中，应遵循以下规范：- 点火系统的可靠性和稳定性应得到保证，以确保正常的燃烧过程。
- 点火系统应具备适应不同工况要求的能力，包括低温启动、高速点火和高压点火等。
- 点火系统的设计应考虑到节能环保要求，避免过度富油和过度排放的问题。
2.燃油系统设计在燃油系统设计中，应遵循以下规范：- 燃油系统的设计应考虑燃油的喷射、混合和燃烧等过程，以实现高效能的燃烧。
- 燃油系统应具备稳定的燃油供给能力，以适应不同工况的要求。
- 燃油系统应具备良好的节能环保性能，包括燃油的供应效率和排放控制等。
三、冷却系统设计规范1.冷却剂选择在冷却剂选择中，应遵循以下规范：- 冷却剂应具备良好的热传导性能和抗腐蚀性能。
发动机曲轴结构设计
曲轴的结构曲轴的作用是把活塞往复运动通过连杆转变为旋转运动，传给底盘的传动机构。
同时，驱动配气机构和其它辅助装置，如风扇、水泵、发电机等【18】。
曲轴一般由主轴颈，连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端等组成，如图所示。
一个主轴颈、一个连杆轴颈和一个曲柄组成了一个曲拐，直列式发动机曲轴的曲拐数目等于气缸数，而V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。
图主轴颈是曲轴的支承部分，通过主轴承支承在曲轴箱的主轴承座中。
主轴承的数目不仅与发动机气缸数目有关，还取决于曲轴的支承方式。
曲柄是主轴颈和连杆轴颈的连接部分，断面为椭圆形，为了平衡惯性力，曲柄处常设置平衡重。
平衡重用来平衡发动机不平衡的离心力矩及一部分往复惯性力，从而保证了曲轴旋转的平稳性【19】。
曲轴的连杆轴颈是曲轴与连杆的连接部分，曲柄与主轴颈的相连处用圆弧过渡，以减少应力集中。
直列发动机的连杆轴颈数目与气缸数相等而V型发动机的连杆轴颈数等于气缸数的一半。
曲轴前端装有正时齿轮，以驱动风扇和水泵的皮带轮以及起动爪等。
为了防止机油沿曲轴轴颈外漏，在曲轴前端装有一个甩油盘，在齿轮室盖上装有油封。
曲轴的后端用来安装飞轮，在后轴颈与飞轮凸缘之间制成档油凸缘与回油螺纹，以阻止机油向后窜漏。
曲轴的形状和曲拐相对位置取决于气缸数、气缸排列和发动机的发火顺序。
多缸发动机的发火顺序应使连续作功的两缸保持尽量远的距离，这样既可以减轻主轴承的载荷，又能避免可能发生的进气重叠现象。
此外作功间隔应力求均匀，也就是说发动机在完成一个工作循环的曲轴转角内，每个气缸都应发火作功一次，以保证发动机运转平稳。
曲轴的作用：它与连杆配合将作用在活塞上的气体压力变为旋转的动力，传给底盘的传动机构。
同时，驱动配气机构和其它辅助装置，如风扇、水泵、发电机等。
工作时，曲轴承受气体压力，惯性力及惯性力矩的作用，受力大而且受力复杂，并且承受交变负荷的冲击作用。
同时，曲轴又是高速旋转件，因此，要求曲轴具有足够的刚度和强度，具有良好的承受冲击载荷的能力，耐磨损且润滑良好【20】。
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2.1 曲轴的结构曲轴的作用是把活塞往复运动通过连杆转变为旋转运动，传给底盘的传动机构。
同时，驱动配气机构和其它辅助装置，如风扇、水泵、发电机等【18】。
曲轴一般由主轴颈，连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端等组成，如图1.1所示。
一个主轴颈、一个连杆轴颈和一个曲柄组成了一个曲拐，直列式发动机曲轴的曲拐数目等于气缸数，而V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。
图1.1主轴颈是曲轴的支承部分，通过主轴承支承在曲轴箱的主轴承座中。
主轴承的数目不仅与发动机气缸数目有关，还取决于曲轴的支承方式。
曲柄是主轴颈和连杆轴颈的连接部分，断面为椭圆形，为了平衡惯性力，曲柄处常设置平衡重。
平衡重用来平衡发动机不平衡的离心力矩及一部分往复惯性力，从而保证了曲轴旋转的平稳性【19】。
曲轴的连杆轴颈是曲轴与连杆的连接部分，曲柄与主轴颈的相连处用圆弧过渡，以减少应力集中。
直列发动机的连杆轴颈数目与气缸数相等而V型发动机的连杆轴颈数等于气缸数的一半。
曲轴前端装有正时齿轮，以驱动风扇和水泵的皮带轮以及起动爪等。
为了防止机油沿曲轴轴颈外漏，在曲轴前端装有一个甩油盘，在齿轮室盖上装有油封。
曲轴的后端用来安装飞轮，在后轴颈与飞轮凸缘之间制成档油凸缘与回油螺纹，以阻止机油向后窜漏。
曲轴的形状和曲拐相对位置取决于气缸数、气缸排列和发动机的发火顺序。
多缸发动机的发火顺序应使连续作功的两缸保持尽量远的距离，这样既可以减轻主轴承的载荷，又能避免可能发生的进气重叠现象。
此外作功间隔应力求均匀，也就是说发动机在完成一个工作循环的曲轴转角内，每个气缸都应发火作功一次，以保证发动机运转平稳。
曲轴的作用：它与连杆配合将作用在活塞上的气体压力变为旋转的动力，传给底盘的传动机构。
同时，驱动配气机构和其它辅助装置，如风扇、水泵、发电机等。
工作时，曲轴承受气体压力，惯性力及惯性力矩的作用，受力大而且受力复杂，并且承受交变负荷的冲击作用。
同时，曲轴又是高速旋转件，因此，要求曲轴具有足够的刚度和强度，具有良好的承受冲击载荷的能力，耐磨损且润滑良好【20】。
2.2 曲轴的疲劳损坏形式曲轴的工作情况十分复杂，它是在周期性变化的燃气作用力、往复运动和旋转运动惯性力及其他力矩作用下工作的，因而承受着扭转和弯曲的复杂应力。
曲轴箱主轴承的不同心度会影响到曲轴的受力状况，其次，由于曲轴弯曲与扭转振动而产生的附加应力，再加上曲轴形状复杂，结构变化急剧，产生了严重的应力集中。
最后曲轴主轴颈与曲柄销是在比压下进行高速转动，因而产生强烈的磨损。
因此柴油机在运转中发生曲轴裂纹和断裂事故不为鲜见，尤其是发电柴油机曲轴疲劳破坏较多。
依曲轴产生裂纹的交变应力的性质不同，主要有以下三种疲劳裂纹:弯曲疲劳裂纹、扭转疲劳裂纹和弯曲一扭转疲劳裂纹【21】，如图2.1所示。
图2.1 1-弯曲疲劳裂纹 2-扭转疲劳裂纹2.2.1 弯曲疲劳裂纹曲轴的弯曲疲劳裂纹一般发生在主轴颈或曲柄销颈与曲柄臂连接的过渡圆角处，或逐渐扩展成横断曲柄臂的裂纹，或形成垂直轴线的裂纹。
弯曲疲劳试验表明，过渡圆角处的最大应力出现在曲柄臂中心对称线下方。
应力沿曲轴长度方向的分布是在中间的和端部的曲柄有较大的弯曲应力峰值。
因此，曲轴弯曲疲劳裂纹常发生在曲轴的中间或两端的曲柄上。
曲轴弯曲疲劳破坏通常是在柴油机经过较长时间运转之后发生。
因为长时间运转后柴油机的各道主轴承磨损不均匀，使曲轴轴线弯曲变形，曲轴回转时产生过大的附加交变弯曲应力。
此外，曲轴的曲柄臂、曲柄箱或轴承支座(机座)等的刚性不足，柴油机短时间运转后，也会使曲轴产生弯曲疲劳破坏。
2.2.2 扭转疲劳裂纹曲轴在扭转力矩作用下产生交变的扭转应力，存在扭振时还会产生附加交变扭转应力，严重时会引起曲轴的扭转疲劳破坏。
扭转疲劳裂纹一般发生在曲轴上应力集中严重的油孔或过渡圆角处，并在轴颈上沿着与轴线成45°角的两个方向扩展。
这是因为轴颈的抗扭截面模数较曲柄臂的小，所以扭转疲劳裂纹多自过渡圆角向轴颈扩展，而很少向曲柄臂扩展。
但若同时存在较强的弯曲应力，则裂纹也可自圆角向曲柄臂扩展，造成曲柄臂弯曲断裂。
通常扭转疲劳裂纹发生在曲辆扭振节点附近的曲柄上。
发生扭砖疲劳裂纹的时间一般是在柴油机运转初期和曲轴的临界转速位于工作转速范围内时。
扭转疲劳断裂的断面与轴线相交成45°角，断面上的裂纹线近似螺旋线【22】【23】。
2.2.3 弯曲--扭转疲劳裂纹曲轴的疲劳破坏还可能是由于弯曲与扭转共同作用造成。
常常由于主轴承不均匀磨损造成曲轴上产生弯曲疲劳裂纹，继而在弯曲与扭转的共同作用下使裂纹扩展、断裂，最后断裂面与轴线成45°角。
断面上自疲劳源起约2/3的面积为贝纹区，呈暗褐色；剩余l/3的面积为最后断裂区，断面凹凸不平，晶粒明亮。
圆形波纹状纹理是弯曲疲劳造成的，放射状纹理是扭转疲劳造成的，两种纹理交织成蛛网状。
弯曲一扭转疲劳裂纹有时也呈以弯曲疲劳为主或以扭转疲劳为主的破坏形式。
因此，在具体情况下，应根据断面上的纹理、裂纹方向和最后断裂区进行分析判断【24】。
生产中，曲轴的弯曲疲劳破坏远远多于钮转疲劳破坏。
其主要原因是由于曲轴弯曲应力集中系数大于扭转应力集中系数，曲轴的弯曲应力难于精确计算和控制。
柴油机运转中，曲轴的各道主轴承磨损是很难掌握和计算的，由它所引起的曲轴变形和附加弯曲应力也就难于讨算和控制了。
相反，曲轴的扭转应力可以通过计算准确掌握，并可采取有效的减振措施予以平衡，只要避免柴油机在临界转速运转和扭转应力过载，曲轴的扭转疲劳破坏就会得以控制【25】。
2.3 曲轴的设计要求根据上述曲轴的损坏形式及其原因，且为避免这些损坏，曲轴在设计过程中应尽量满足以下的要求：1.具有足够的疲劳强度，以保证曲轴工作可靠。
尽量减小应力集中，加强薄弱环节；2.具有足够的弯曲和扭转刚度，使曲轴变形不致过大，以免恶化活塞连杆组及轴承的工作条件；3.轴颈就有良好的耐磨性，保证曲轴和轴承有足够的寿命；4.曲柄的排列应合理，以保证柴油机工作均匀，曲轴平衡性良好，以减少振动和主轴承最大负荷；5.材料选择适当，制造方便【26】。
2.4 曲轴的结构型式曲轴的支承方式一般有两种，一种是全支承曲轴，其曲轴的主轴颈数比气缸数目多一个，即每一个连杆轴颈两边都有一个主轴颈。
这种支承，曲轴的强度和刚度都比较好，并且减轻了主轴承载荷，减小了磨损。
柴油机和大部分汽油机多采用这种形式。
另一种是非全支承曲轴。
其曲轴的主轴颈数比气缸数目少或与气缸数目相等。
这种支承方式叫非全支承曲轴，虽然这种支承的主轴承载荷较大，但缩短了曲轴的总长度，使发动机的总体长度有所减小。
有些汽油机，承受载荷较小可以采用这种曲轴型式【27】。
鉴于本课题所设计的1015柴油机为四缸，故而动机的总体长度较小。
且其常用于重型载重车，曲轴的强度及刚度要求都较高，因此设计采用全支承曲轴。
曲轴从结构上可分为整体式和组合式。
整体式曲轴的毛胚由整根钢料锻造或铸造方法浇铸出来，具有结构简单、加工方便、重量轻、工作可靠、刚度和强度较高等优点。
组合式曲轴是分段制造的，铸造时容易保证质量，降低废品率【28】；锻造时无需较大的锻压设备，制造方便，热处理和机械加工业较方便，并可缩短生产周期。
当生产后使用中某个曲柄发现有缺陷时，可以局部更换而不必报废整个曲轴。
一般的说，在选择曲轴结构时，只要生产设备允许应该尽可能采用整体式曲轴。
在大型柴油机上由于曲轴尺寸与重量都较大，整体制造极为困难是，往往采用组合式曲轴。
对于本课题得设计，曲轴的尺寸较小及重量较轻，所以选择整体式的。
2.5 曲轴的材料曲轴的常用材料根据其毛坯制造方法的不同可分为锻造曲轴材料和铸造曲轴材料两大类。
锻造游客分为自由锻、模锻和镦锻。
自由锻适用于较小设备生产大型曲轴，但效率太低，加工余量也大。
模锻需要一套较贵的锻模设备和较大的锻压设备，生产效率价高。
镦锻可节约大量金属材料和机械加工工时，且加工出的曲轴能充分发挥材料的强度。
锻造曲轴常用材料为普通碳素钢及合金钢。
铸造曲轴常用材料为球墨铸QT60-2、可断铸铁KTZ70-2、合金铸铁及铸钢ZG35等。
在强化程度要求不高的内燃机中，一般选用普通碳素钢，碳素钢的韧性比合金钢高，可以降低扭转振动振幅。
合金钢多用于强化要求高的柴油机曲轴，其疲劳强度高但对应力集中敏感性大，因而对机械加工要求也高。
球墨铸铁价格低廉，制造方便，对应力集中不敏感，并可以通过合理的造型降低应力的集中，还可通过加入合金元素、热处理、表面强化等方法提升其性能。
因此对于要求高的强度、塑性、韧性、耐磨性、耐严重的热和机械冲击、耐高温或低温、耐腐蚀以及尺寸稳定性的曲轴较适用【29】。
但球墨铸铁延伸率、冲击韧性、弹性模数及疲劳强度较低，在使用其作为曲轴材料时，应该确保轴颈和曲柄臂厚度较粗。
曲轴的材料应具有较高的疲劳强度、必要的硬度以及较好的淬透性。
在选取材料是不仅要考虑到机械性能，同时也要考虑工艺性、资源性和经济性。
在选择材料时，需要根据内燃机类型、用途及生产条件，确定曲轴毛坯的制造方法。
并参考同类近似机型所用材料，根据曲轴受力情况和使用习惯，凭经验选取。
根据上述各种毛坯制造方法及材料特点，并结合1015柴油机结构、实际受力状况及用途，本设计曲轴毛坯采用铸造方法，曲轴材料选择球墨铸铁QT60-2。
2.6 曲轴的主要部件设计2.6.1 主轴颈和曲柄销主轴颈和曲柄销是曲轴最重要的两对摩擦副，他们的设计直接影响了内燃机的工作可靠性、外形尺寸及维修。
轴颈的尺寸和结构与曲轴的强度、刚度及润滑条件有密切的关系。
曲轴的直径越大，曲轴的刚度也越大，但轴颈直径过大会引起表面圆周速度增大，导致摩擦损失和机油温度的增高。
曲柄销直径的增大会引起旋转离心力及转动惯量的剧烈增加，并使连杆大头的尺寸增大，这不利于连杆通过气缸取出，因此在保证轴承比压不变的情况下，采用较大的轴颈直径1D ,减小主轴颈长度1L ,这有利于缩短内燃机的长度或者加大曲柄臂的厚度采用短而粗的主轴颈可提高曲轴扭振的自振频率，减小在工作转速范围内产生共振的可能性。
一般情况下曲柄销直径2D 总是小于主轴颈直径1D 【30】。
2.6.2 曲柄臂曲柄臂在曲柄平面内的抗弯曲刚度和强度都较差，往往因受交变弯曲应力而引起断裂。
因此曲柄臂是整体曲轴上最薄弱的环节，设计时应注意适当的宽度和厚度，并选择合理的形状，以改善应力的分布状况。
增大曲柄臂的厚度和宽度都可以增大曲柄臂的强度，而从提高曲柄臂的抗弯强度来说，增加厚度比增加宽度效果要好得多【31】。
2.6.3 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。
这些过渡圆角能够减小应力集中，提高疲劳强度，其半径的增大与其表面光洁程度的提高，是增加曲轴疲劳强度的有效措施【32】。