曲轴

曲轴是由曲柄机构驱动的轴，曲柄机构由一系列曲柄和曲柄销组成，发动机的连杆连接到曲柄销上。它是一种能够在往复运动和旋转运动之间进行转换的机械部件。在往复式发动机中，它将活塞的往复运动转换为旋转运动，而在往复式压缩机中，它将旋转运动转换为往复运动。为了在两种运动之间进行转换，曲轴具有曲柄销或曲柄销，附加的轴承表面，其轴线与曲柄的轴线偏移，来自每个气缸的连杆的大端连接到该表面。它通常连接到飞轮以减少四冲程循环的脉动特性，有时还连接到另一端的扭转或振动阻尼器，以减少通常由最远的气缸沿曲轴长度引起的扭转振动输出端作用于金属的扭转弹性。

大型发动机通常是多缸的，以减少单个点火冲程的脉动，将多个活塞连接到复杂的曲轴上。许多小型发动机，例如轻便摩托车或园林机械中的发动机，都是单缸的，只使用一个活塞，简化了曲轴设计。曲轴承受巨大的应力，可能相当于几吨的力。曲轴通过主轴颈上的轴承连接到飞轮（用于消除冲击并将能量转换为扭矩）、发动机缸体，并通过它们各自的连杆连接到活塞。发动机在曲轴箱和活塞区域以摩擦、噪音和振动的形式损失多达75%的产生能量。剩余的损失发生在气门机构（正时链、皮带、皮带轮、凸轮轴、凸轮、气门、密封件等）加热和漏气中。

曲轴可以是整体的（单件制造）或由多件组装而成。整体式曲轴是最常见的，但一些更小和更大的发动机使用组装曲轴。

轴承受各种力，但一般需要在两个位置进行分析。首先，在xxx弯曲的位置可能会发生故障；这可能位于曲柄的中心或任一端。在这种情况下，故障是由于弯曲造成的，并且气缸中的压力xxx。其次，曲柄可能会因扭曲而失效，因此需要在xxx扭曲位置检查连杆是否有剪切力。这个位置的压力是xxx压力，但只是xxx压力的一小部分。

在发动机或压缩机中的传统活塞-曲柄布置中，活塞通过连杆连接到曲轴。当活塞在其冲程中移动时，连杆的角度会随着活塞运动方向的变化而变化，并且由于连杆在其与活塞和曲轴的连接处可以自由旋转，因此连杆不会传递扭矩，并且由连杆传递的力沿连杆的纵轴传递。活塞施加在连杆上的力导致连杆施加回活塞上的反作用力。当连杆与活塞的运动方向成一定角度时，连杆施加在活塞上的反作用力具有横向分量。该侧向力将活塞侧向推靠在气缸壁上。当活塞在气缸内移动时，这种侧向力会导致活塞和气缸壁之间产生额外的摩擦。摩擦约占内燃机所有损失的20%，其中约50%是由于活塞气缸摩擦造成的在成对的反向旋转曲轴布置中，每个活塞连接到两个曲轴，因此由于连杆的角度而产生的横向力相互抵消。这减少了活塞与气缸的摩擦，从而减少了燃料消耗。对称布置减少了对配重的要求，减少了整体质量，使发动机更容易加速和减速。它还消除了发动机摇摆和扭矩效应。几种反向旋转曲轴装置已获得专利，例如US2010/0263621。反向旋转曲轴装置的一个早期例子是兰彻斯特平板双缸发动机。