曲軸結(jié)構(gòu)在汽車發(fā)展歷程中變化顯著。

19世紀(jì)末，曲軸開始廣泛用于汽車領(lǐng)域，最初結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，多為傳統(tǒng)機(jī)械式曲軸，主要由主軸頸、連桿軸頸、曲柄、平衡塊、前端和后端等組件構(gòu)成。其作用是把活塞承受的氣體壓力轉(zhuǎn)化為動(dòng)力傳給車輛傳動(dòng)系統(tǒng)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)配氣機(jī)構(gòu)和風(fēng)扇、水泵等輔助設(shè)備。

隨著汽車技術(shù)發(fā)展，為適應(yīng)不同需求，曲軸結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)。在曲拐設(shè)計(jì)上，一個(gè)連桿頸與曲臂和兩個(gè)主軸頸結(jié)合形成曲拐，曲軸曲拐數(shù)等于氣缸數(shù)。直列發(fā)動(dòng)機(jī)連桿軸頸數(shù)等于氣缸數(shù)，V型發(fā)動(dòng)機(jī)為氣缸數(shù)一半。連桿軸頸通過圓弧過渡設(shè)計(jì)降低應(yīng)力，曲柄連接主軸頸和連桿軸頸，并帶有平衡重塊平衡發(fā)動(dòng)機(jī)不平衡力矩。曲軸前端裝配正時(shí)齒輪驅(qū)動(dòng)輔助設(shè)備，設(shè)有甩油盤防止機(jī)油泄漏；后端安裝飛輪，通過檔油凸緣和回油螺紋確保密封，防止機(jī)油反向流動(dòng)。

后來曲軸從傳統(tǒng)機(jī)械式發(fā)展到電控曲軸。電控曲軸的出現(xiàn)讓發(fā)動(dòng)機(jī)控制更精準(zhǔn)高效，能根據(jù)不同工況實(shí)時(shí)調(diào)整，提升動(dòng)力輸出和燃油經(jīng)濟(jì)性。

在材質(zhì)方面，早期多采用鋼質(zhì)材料。如今球墨鑄鐵因切削性能好、成本低、能進(jìn)行多種熱處理和表面強(qiáng)化處理來提高性能，在國內(nèi)外廣泛應(yīng)用。統(tǒng)計(jì)顯示，美國、英國、日本等國家車用發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸采用球墨鑄鐵材質(zhì)比例頗高，國內(nèi)中小型功率柴油機(jī)曲軸大部分也采用球墨鑄鐵，大功率發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸多采用鍛鋼曲軸。

在結(jié)構(gòu)形式上，有整體式和組合式。整體式曲軸堅(jiān)固穩(wěn)定，被多數(shù)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)選用。

為應(yīng)對(duì)復(fù)雜工作環(huán)境，曲軸設(shè)計(jì)還考慮了諸多因素。例如為減小質(zhì)量和離心力，軸頸作成中空；軸頸表面開油孔潤(rùn)滑；主軸頸、曲柄銷與曲柄臂連接處采用過渡圓弧連接減少應(yīng)力集中；平衡重根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸數(shù)、排列形式及曲軸形狀等設(shè)置，平衡旋轉(zhuǎn)離心力及其力矩，有時(shí)也平衡往復(fù)慣性力及其力矩，減輕主軸承負(fù)荷 。

（圖/文/攝：太平洋汽車 整理于互聯(lián)網(wǎng)）