曲轴和飞轮是发动机中非常重要的组成部分,它们之间有着紧密的联系。曲轴是发动机中最重要的部件,它承受着连杆传来的力,并将其转变为转矩通过曲轴输出并驱动发动机上其他附件工作。而飞轮则是一个转动惯量很大的盘形零件,其作用如同一个能量存储器。对于四冲程发动机来说,每四个活塞行程作功一次,即只有作功行程作功,而排气、进气和压缩三个行程都要消耗功。因此曲轴对外输出的转矩呈周期性变化,曲轴转速也不稳定。为了改善这种状况,在曲轴后端装置飞轮。
曲轴的主要功用是承受连杆传来的力,并由此产生绕自身轴线的旋转力矩,该力矩通过飞轮对外输出。除此之外,曲轴还用来驱动发动机的配气机构和发电机、水泵、转向油泵、空气压缩机等附件。曲轴是发动机最重要的部件之一,要求用强度、冲击韧性和耐磨性都比较好的材料制造,一般采用中碳钢(如45钢)或中碳合金钢(如35Mn2、40Cr等)模锻而成。为了提高曲轴的耐磨性,其轴颈表面经高频淬火或氮化处理,最后进行精加工,从而达到高的精度和低的表面粗糙度。
为了提高曲轴的疲劳强度,消除应力集中,轴颈表面应进行喷丸处理,过渡圆角处要经滚压处理。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。
飞轮连在曲轴上,它们一起转动,在汽油机的一个工作循环中,曲轴和飞轮都转两周。曲轴和飞轮的配合工作使得发动机的工作循环更加平稳,提高了发动机的效率。曲轴和飞轮的紧密配合是发动机正常运转的关键,它们的性能直接影响到发动机的工作效率和使用寿命。