第二章 曲柄连杆机构（续）
第三节活塞连杆组
一、 组成
二、活塞
活塞的作用在于承受气体产生的压力，并将这一压力通过活塞销传递至连杆，进而驱动曲轴转动；同时，活塞的顶部也是燃烧室结构的一部分。活塞在执行任务时，面临高温、高压、高速以及润滑条件不佳等严峻的工作环境。活塞与高温气体直接接触，瞬间温度可超过2500K，因而受热状况极为严重，加之散热条件极差，导致活塞在运作过程中温度极高，顶部温度可达到600至700K，且温度分布极不均匀；活塞顶部需承受巨大的气体压力，尤其是在作功行程中，压力更为显著，汽油机压力可高达3至5MPa，而柴油机压力更是高达6至9MPa，这导致活塞承受冲击并受到侧压力的影响；活塞在气缸内以8至12m/s的高速往复运动，且速度持续变化，从而产生巨大的惯性力，使得活塞承受额外的载荷。活塞在这种严苛的环境中运行，容易出现形变，磨损速度也会加快，此外，它还会承受额外的负荷和热应力的作用，同时还要承受燃气引起的化学侵蚀。
要求：1) 要有足够的刚度和强度，传力可靠；
2) 导热性能好，要耐高压、耐高温、耐磨损
3) 质量小，重量轻，尽可能地减小往复惯性力
铝合金材质在多数情况下能够满足上述条件，所以活塞通常会选择使用高强度的铝合金制造，然而在某些低速型柴油机中，则会选用更高级别的铸铁或是耐高温的钢材。
构造：活塞可分为三部分，活塞顶部、活塞头部和活塞裙部。
1、 活塞顶部
活塞顶部的结构承受着气体的压力，这一部分是燃烧室不可或缺的构成。活塞的形状、所在位置以及尺寸都与燃烧室的具体设计紧密相关，其设计目的在于确保可燃混合气的形成与燃烧过程得以顺利进行。根据活塞顶部的形状，我们可以将其分为四大类型：平面顶部活塞、凸形顶部活塞、凹形顶部活塞以及特定形状顶部活塞。
活塞顶面呈平坦状，其构造简便，生产过程亦不复杂，且散热区域不大，应力在顶部的分布相对均衡，通常这类活塞被应用于汽油发动机，而在柴油发动机中则较少被选用。
凸顶活塞的顶部设计为球形，该部分结构强度大，并具有导向功能，有助于优化换气流程，因此，在二行程汽油机中，凸顶活塞得到了广泛应用。
凹顶活塞的顶部设计为凹陷状，其凹坑的形态与布局需确保可燃混合气体能够充分燃烧，具体包括双涡流凹坑、球形凹坑以及U形凹坑等多种类型。
1、 活塞头部
活塞头部的部分，从第一道活塞环槽延伸至活塞销孔之上，这部分结构中包含多个环槽，主要功能是安装活塞环，确保密封，因此也被称为防漏区域。由于柴油机的压缩比较高，通常设有四道环槽，其中上部的三道用于安装气环，下部的则用于安装油环。相比之下，汽油机通常只有三道环槽，其中包括两道气环槽和一道油环槽，在油环槽的底部钻有众多径向小孔，这些小孔使得机油能够从油环刮除气缸壁上的机油后，通过这些小孔回流至油底壳。第一道环槽工作条件最恶劣，一般应离顶部较远些。
活塞顶部的热量主要通过防漏部分，借助活塞环传递至气缸壁，随后由冷却水带走。简言之，活塞头部的功能不仅包括安装活塞环，还具备密封和传热的双重作用。它与活塞环协同工作，确保气缸的密封性，避免可燃混合气泄漏至曲轴箱，并且将大约70至80%的热量通过活塞环传递至气缸壁。
2、 活塞裙部
活塞裙部，即从油环槽底部至活塞最低端的部分，其中包含了安装活塞销的销座孔。此部分对活塞在气缸内进行往复运动时起到导向作用，同时还要承受来自侧面的压力。裙部的长度是由侧面压力的大小以及活塞的直径来决定的。所谓侧面压力，就是在压缩行程和作功行程中，作用在活塞顶部的气体压力在水平方向上的分力，它使得活塞被推向气缸壁。行程压缩与作功行程中气体所受的侧压力方向截然相反，这是因为燃烧产生的压力远超压缩压力，因此在作功行程中，侧压力显著大于压缩行程中的侧压力（见图2-13）。活塞裙部的两侧，即承受侧压力的部分，被称为推力面kaiyun.ccm，这些推力面与活塞销的轴线呈垂直状态。
活塞裙部的结构特点
1） 预先做成椭圆形
为了确保裙部两侧能够承受气体压力并同气缸保持适当且安全的距离，活塞在工作时必须呈现准确的圆柱形状。然而，活塞裙部的厚度分布不均，销座孔区域的金属较厚，其热膨胀性较强，使得沿活塞销座轴线方向的变形程度超过其他方向。此外，裙部在承受气体侧压力的影响下，使得活塞销轴向的变形量相较于垂直于活塞销的方向更大。若活塞在冷态下裙部呈圆形，那么在运作过程中活塞将变为椭圆形，导致活塞与气缸间的圆周间隙出现差异，进而引发活塞在气缸内卡滞，进而使发动机无法正常运转。鉴于此，加工活塞时需预先将其裙部设计成椭圆形，其中长轴与销座垂直，短轴则与销座方向一致。如此设计，活塞在运作时将更接近正圆形。
1）预先做成阶梯形、锥形
活塞在高度方向上的温度分布极不均匀，其上部温度较高，而下部温度较低；同时，活塞的膨胀程度也呈现出上大下小的特点。为了确保活塞在工作时上下直径能够达到基本相等，形成圆柱形状，我们需在制造活塞时预先设计成上窄下宽的阶梯状或锥形结构。
1） 活塞群部开槽
为了降低活塞裙部的温度，通常会在裙部设计横向的隔热凹槽，而为了抵消裙部因热膨胀而产生的形变，裙部还会开设纵向的膨胀凹槽。这些凹槽的形状通常是“T”型或“Π”型。横向的凹槽通常位于最底层的环槽下方，或者在裙部上边缘的销座两侧（有时也会位于油环槽内），其目的是减少热量从头部传递至裙部，因此得名隔热槽。竖槽赋予活塞裙部一定的伸缩性，确保在安装过程中活塞与气缸之间能够保持最小的间隙，同时在高温状态下还能起到缓冲作用，防止活塞在气缸内卡住，因此称之为膨胀槽。活塞裙部一旦开设竖槽，其开槽侧的刚性会降低，在装配时需确保其位于工作行程中承受较小侧压力的一侧。鉴于柴油机活塞承受的力较大，其裙部通常不进行开槽处理。
某些活塞为了降低自身重量，会在裙部进行开孔处理，或者切除裙部两侧不受侧压力的部分，这样做旨在减少惯性力，降低销座附近的热变形量。通过这种方式，活塞可以设计成拖板式或短活塞。拖板式活塞的裙部具有较好的弹性，且重量较轻，与气缸的配合间隙也较小，因此非常适合用于高速发动机。
为了降低铝合金活塞裙部的热膨胀程度，部分汽油机活塞在裙部或销座中加入了钢片。这种恒范钢片式活塞的设计特色在于，恒范钢作为一种含有33%至36%镍的低碳铁镍合金，其膨胀系数仅为铝合金的十分之一。此外，销座通过恒范钢片与裙部相连接，从而有效限制了裙部的热膨胀变形。
某些汽油机的活塞销孔中心线与活塞中心线平面存在偏移，具体是向承受主侧压力的一侧偏移了1至2毫米（见图2-19）。这种设计使得活塞能够在压缩行程向作功行程转换时，较为平顺地从气缸一面转向另一面，从而降低敲击气缸的噪音。在安装过程中，必须确保活塞销的偏置方向正确，若反向安装，则会导致换向时的敲击力增强，进而可能损害活塞裙部。
二、活塞环
活塞环是具有弹性的开口环，有气环和油环之分。
1、 气环
气环的主要作用是确保气缸与活塞之间的严密封闭，以避免气体泄漏，同时将活塞顶部吸收的大量热量传递至气缸壁，并通过冷却水将其带走。在这其中，密封功能占据主导地位，因为密封是热量传递的基础。一旦密封效果不佳，高温燃气便会直接从气缸表面流入曲轴箱。这种状况不仅因为环面与气缸壁面之间的贴合不够紧密，导致散热效果不佳，还因为外圆表面吸收了过多的热量，进而使得活塞和气环发生了烧损。
活塞环在极端的高温、高压、高速以及极为恶劣的润滑环境中进行工作，特别是第一道活塞环所面临的挑战尤为严峻，这一部件的寿命在发动机所有零件中始终是最短的。活塞环在气缸中运行时，会受到高温高压燃气的强烈作用，导致其温度显著升高（尤其是第一道活塞环，其温度可攀升至600K）。在此过程中，活塞环与活塞同步进行高速运动。此外，由于高温环境可能导致机油变质，这会恶化活塞环的润滑状况，进而难以确保其获得充分的润滑，从而导致活塞环磨损加剧。鉴于气缸壁的锥形和椭圆形特征，活塞环在活塞的往复运动过程中，会沿着径向发生扩张与收缩的动态变化，这导致环承受周期性的应力，从而容易发生断裂。为此，活塞环必须具备良好的弹性、较高的强度以及良好的耐磨性。目前普遍使用的活塞环材料为合金铸铁，即在优质的灰铸铁中掺入少量的铜、铬、钼等合金元素，其中第一道环进行镀铬处理，而其他环则通常采用镀锡或磷化处理。
气环的密封原理
气环上开有缝隙，具备伸缩性，其自然状态下的外径超过了气缸的直径。当与活塞一同置入气缸内，其外层紧密贴合在气缸壁上，构成了最初的密封层。封闭的气体无法穿越环周与气缸间的空隙，进而流入环与环槽之间的空间。这一过程一方面将环压缩至环槽的末端，形成第二个密封层；另一方面，作用在环背部的气体压力显著增强了第一个密封层的密封效果（见图2-21）。通常，气环的密封性能与其数量密切相关，汽油机通常配置两道气环，而柴油机则通常采用三道气环。
气环的断面形状
矩形环的横截面呈矩形形状，其构造简便，制作过程便捷，生产起来毫不费力，因而被广泛应用。然而，当活塞进行往复运动时，矩形环会将气缸壁上的机油持续泵送至气缸内部。这种现象被称作“气环的泵油效应”。
活塞在下降过程中，受到环与气缸壁之间的摩擦力以及环自身的惯性作用，导致环紧贴在环槽的上端面；同时，气缸壁上的油被刮入下边隙和内边隙。而当活塞上升时，环再次紧贴在环槽的下端面。环背隙中的机油一旦进入燃烧室，便会在其中积聚形成积炭，这不仅会导致机油消耗量上升，还可能使机油在环槽内积聚，进而导致环在环槽中卡住，丧失密封功能，划伤气缸壁，甚至造成环的断裂。由此可见，泵油作用对发动机极为不利，亟需采取措施予以消除。为了降低或消除泵油带来的负面影响，除了在气环下方安装油环之外，还普遍使用了非矩形的扭曲环设计。
扭曲环，它通过在矩形环的内侧圆周上边缘或外侧圆周下边缘切除一部分，从而使得环的横截面呈现出非对称的形态。其中，在环的内侧圆周部分进行切槽或倒角的称为内切环，而在外侧圆周部分进行切槽或倒角的则称为外切环。当这种扭曲环被安装进气缸后，由于其横截面的非对称性，会产生不平衡的力，进而导致活塞环发生扭曲变形。当活塞向上移动时，扭曲环会在残留的油膜上浮动，这一过程能够有效减少摩擦和磨损。活塞下降过程中，具备良好的排油功能，有效防止机油过热燃烧。此外，扭曲环在环槽中运动轨迹的缩短，有助于减少泵油带来的不良影响。目前，该技术已被普遍应用于第二道活塞环槽，安装时需特别关注断面形态与方向，确保内切口朝上，外切口朝下，避免反向安装。
锥面环的断面呈现锥形特征，其外圆工作面经过精细加工，形成了一个微小的锥面（角度在0.5°至1.5°之间），这样的设计减少了环与气缸壁之间的接触面积，从而提升了表面接触压力，这对磨合和密封性能的提升大有裨益。当活塞向下运动时，这种设计使得刮油变得更加方便；而当活塞向上运动时，得益于锥面的“油楔”效应，活塞能够在油膜上轻松“漂浮”而过，有效降低了磨损。在安装过程中，必须确保锥面环的方向正确，若装反，则可能导致机油逆流。
梯形环的横截面为梯形形状，在作业过程中，梯形环的位置会因活塞所受侧压力方向的不同而持续变动，压缩行程和作功行程也随之改变。这一变动有助于将积炭从环槽中挤出，防止环因粘附在槽中而断裂。因此，此举能够有效延长环的使用期限。然而，其主要的不足之处在于加工难度较大，且对精度有着较高的要求。
桶面环具有凸圆弧形的外圆，这是一种近年来崭露头角的新型结构。在桶面环进行上下移动的过程中，它能够与气缸壁产生楔形间隙，从而使得机油能够更顺畅地流入摩擦面，有效降低磨损。由于桶面环与气缸的接触面呈圆弧状，因此它在适应气缸表面和活塞偏摆方面表现出色，这对密封性能的提升大有裨益。然而，凸圆弧表面的加工过程相对较为复杂。
1、 油环
油环有普通油环和组合油环两种。
普通油环，亦称整体式油环。其外圆柱面中央设有凹槽，槽内设有小孔或切槽。活塞下行时，能够将缸壁上多余的机油刮除，并通过小孔或切槽将其送回曲轴箱；而当活塞上升，刮除的机油依旧会通过回油孔返回曲轴箱。某些普通环的外侧上方加工了斜面，这样当活塞上升时，环能够形成油楔，从而实现润滑油的均匀分布；同时，在活塞下降过程中，其刮油效果显著，有效降低了润滑油向上泄漏的情况。
组合式油环由上下两部分侧轨环以及中间的扩胀器构成，这些侧轨环是由经过镀铬处理的钢片制成。扩胀器的边缘略大于气缸的内圆周，能够使侧轨环紧密地贴合在气缸壁上。这种油环的特点是接触压力较大，对气缸壁面的适应性很强，并且回油通道宽敞，重量较轻，刮油效果显著。右侧展示的组合环由三个刮油钢片和两个弹性衬环构成，它继承了上述组合环的所有优点。近期，汽车发动机上广泛使用了组合型油环。然而，这种油环的主要不足在于其生产成本相对较高。
三、活塞销
活塞销的主要作用在于连接活塞与连杆的小端部分，同时负责将活塞所承受的气体压力有效传递至连杆。
活塞销在高温环境中反复承受强烈的冲击力，同时自身还进行摆动旋转，加之润滑条件极差，这就要求活塞销必须具备强大的强度和刚性，表面具有优良的韧性，耐磨性出色，且重量要轻。活塞销通常设计为空心的圆柱形状，主要由低碳钢和低碳合金钢材料构成，其外层经过渗碳和淬火工艺处理以增强硬度，经过精细加工并打磨至光滑，确保了其尺寸的精确性和表面的光洁度。
活塞销的内部结构呈现三种不同的形态：一是圆柱状；二是由两段锥形和一段圆柱构成；三是完全由两段锥形组成。
圆柱形孔的构造相对简便，加工过程也较为便捷，然而，从承受力的角度来看，其中心区域的应力最为显著，而两端则相对较低。因此，这种结构的重量较重，往复惯性力也较大；为了减轻重量，降低往复惯性力，活塞销被设计成两段截锥形孔，近似于等强度梁，但孔的加工过程较为复杂；而组合形孔的结构则介于两者之间。
活塞销与活塞销座孔以及连杆小头衬套孔的连接，主要采用两种不同的配合模式，分别是“全浮式”的安装方法和“半浮式”的安装方式。
采用“全浮式”的安装方式，在发动机运作期间，活塞销、连杆的小端及活塞销座之间会产生相对运动，从而使得活塞销能够在连杆衬套与活塞销座之间自如地摇摆，确保磨损分布均匀。为了防止全浮式活塞销在轴向发生移动并刮伤气缸壁，活塞销的两端都安装了档圈，以实现轴向的固定。鉴于活塞由铝制成，而活塞销则选用钢材，铝的热膨胀系数相较于钢要大。为确保在高温作业条件下活塞销与活塞销座孔能够实现平滑过渡配合，装配过程中需先将铝制活塞加热至特定温度，随后再将活塞销安装到位，此方法在业界应用较为普遍。
“半浮式”安装方式下，活塞中段与连杆的小端通过紧固螺栓紧密相连，活塞销仅能在两端的销座中进行自由摆动，与连杆小端之间不发生相对运动。活塞销不会沿轴向产生滑动，因此无需使用锁片。这种安装方式在小型轿车中得到了广泛的应用。
四、连杆
连杆的主要作用在于将活塞与曲轴连接起来。其小端通过活塞销与活塞实现连接，而大端则与曲轴的连杆轴颈相接。同时，连杆将活塞所承受的气体压力传递至曲轴kaiyun全站网页版登录，从而将活塞的往复运动转换为曲轴的旋转运动。
连杆在运作过程中，需承受来自活塞顶部气体的压力以及惯性力的共同作用，这些力的强度与方向呈现周期性的波动。由此，连杆所承受的载荷包括压缩、拉伸以及弯曲等多种形式，且均为交变载荷。鉴于此，连杆必须具备较高的强度、较大的刚度以及较轻的重量。连杆通常由中碳钢或合金钢通过模锻或辊锻工艺制成，随后经过机械加工和热处理。这种连杆可划分为三个主要部分：连杆小头1、连杆杆身2以及连杆大头3（含连杆盖）。其中，连杆小头与活塞销直接连接。
全浮式活塞销在工作过程中，小头孔与活塞销之间会产生相对运动，因此，在连杆小头孔中通常会装入减磨的青铜衬套。为了实现活塞销与衬套的润滑开yun体育app官网网页登录入口，小头和衬套上分别铣制了油槽或钻制了油孔，以便收集发动机运行时溅射的润滑油，并利用这些润滑油进行润滑。部分发动机的连杆小头则采用了压力润滑方式，在连杆杆身内部钻有纵向的压力油通道。选用半浮式活塞销与连杆小头紧密配合，因此在小头孔内无需安装衬套，并且无需润滑。
连杆的杆身部分一般设计为“I”形截面，这样的结构既增强了其抗弯能力，又减轻了整体重量。此外，连杆上端和下端通过大圆弧进行过渡，上端较小，下端较大。对于使用压力法进行润滑的连杆，其杆身中部特别设计了连接大、小头的油道。
连杆的大头部分与曲轴的连杆轴颈相接，其结构形式主要有整体式和可拆卸的分开式两种。在常规应用中，分开式结构更为常见，而分开式又可细分为平分和斜分两种不同的设计方式。
平切口连杆的设计——其分面与连杆杆身轴线呈垂直状态，这种设计在汽油机中较为常见。由于汽油机连杆大头通常其横向尺寸小于气缸直径，因此，这种连杆能够轻易地通过气缸进行拆装，所以，平切口连杆被广泛采用。
斜切口设计——其分面与连杆杆身轴线之间形成30至60度的角度。这种设计在柴油机中尤为常见。这是因为柴油机的压缩比较高，承受的力也较大，导致曲轴的连杆轴颈相对较粗。因此，连杆的大头尺寸往往超过了气缸直径。为了确保连杆大头能够顺利通过气缸，并便于拆卸和安装，通常会选择斜切口设计，其中45度夹角是最为普遍的。
将连杆的大头部分可拆卸的部分称作连杆盖，此盖与连杆进行精确的配对加工，加工完成后，在它们的同侧进行配对标记的刻制。安装过程中，必须确保这些部件不得相互混淆或改变其安装方向。为此，设计上采用了特定的定位手段。对于平切口连杆盖与连杆的定位，通常采用连杆螺栓进行固定，通过利用螺栓中部的精密加工圆柱凸台或光滑圆柱部分与经过精细加工的螺栓孔实现精确的定位。斜切口连杆的定位方式主要包括锯齿形接口、圆形销钉、套筒式连接以及端面定位。
连杆盖与连杆大头通过连杆螺栓紧密连接，这些螺栓在作业过程中需承受巨大冲击，一旦断裂或松动，可能引发严重事故。因此，连杆螺栓均选用高品质合金钢，经过精密加工和特殊的热处理工艺制成。在安装连杆盖并拧紧螺栓螺母时，应使用扭力扳手分2至3次，交替均匀地拧至规定扭矩，拧紧后还需确保其牢固锁紧。连杆螺栓一旦损坏，绝不可用其他螺栓替换。
连杆轴瓦（如图2-30所示）——为降低摩擦阻力并减少曲轴连杆轴颈的磨损，连杆大头孔中配备了瓦片式滑动轴承，通常简称为连杆轴瓦。该轴瓦由上、下两个半片组成，目前普遍使用的是薄壁钢背轴瓦，其内表面还浇注了一层耐磨合金。这层耐磨合金质地柔软，便于形成油膜，具有良好的磨合性能，摩擦阻力较小，且不易发生磨损。耐磨合金中常用的包括巴氏合金、铜铝合金以及高锡铝合金。连杆轴瓦的背面表面光滑度相当高。在自由状态下，轴瓦并非呈半圆形，但当它们被装入连杆的大头孔中时，会产生一定的间隙，从而能够均匀地紧贴在大头孔的壁面上。这种结构不仅赋予了轴瓦优良的承载和导热性能，还能提升工作的可靠性，并延长其使用寿命。
连杆轴瓦上设有定位凸键，此键在安装过程中需嵌入连杆大头及连杆盖的定位槽，以避免轴瓦发生前后滑动或旋转。此外，部分轴瓦上还设有油孔，安装时需确保这些油孔与连杆上相应的油孔保持对齐。
V型发动机的左右两侧，分别对应着两个气缸的连杆，这些连杆都安装在一个曲轴的连杆轴颈上，我们称之为叉形连杆。
第四节曲轴飞轮组
曲轴飞轮组主要由曲轴、飞轮和一些附件组成。
一、 曲轴
曲轴通常由中碳钢或中碳合金钢通过模锻工艺制成。为了增强其耐磨性和耐疲劳性能，轴颈部分会经过高频淬火或氮化处理，并且还要进行精细的磨削加工，从而满足对表面硬度及表面粗糙度的较高要求。
该装置与连杆协同工作，将作用于活塞的气体压力转化为旋转动力，并传递至底盘的传动系统。此外，它还负责驱动配气机构以及其他辅助设备，例如风扇、水泵和发电机等。
在工作过程中，曲轴需承受气体压力、惯性力及其产生的惯性力矩，所受之力既大又复杂，还需应对交变负荷带来的冲击。此外，曲轴作为高速旋转部件，必须具备足够的刚性和强度，以便有效承受冲击载荷，同时还要具备良好的耐磨性和润滑性能。
曲轴主要由主轴颈、连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端以及后端等部件构成。其中，一个主轴颈、一个连杆轴颈与一个曲柄共同构成了一个曲拐。曲轴上的曲拐数量与气缸数相等，对于直列式发动机而言；而V型发动机的曲拐数量则是气缸数的一半。
2、曲轴的支承形式
主轴颈作为曲轴的支撑部位，被安置在曲轴箱内的主轴承座上。主轴承的数量不仅与发动机的气缸数量相关联，而且也与曲轴的支撑形式紧密相连。曲轴的支撑形式通常分为两种：一种是全面支撑的曲轴，另一种则是非全面支撑的曲轴。
全支承式曲轴的设计中，曲轴的主轴颈数量比气缸数多出一环，这意味着每根连杆轴颈两侧都配备有一个主轴颈。以六缸发动机为例，其全支承曲轴便拥有七个主轴颈；而四缸发动机的全支承曲轴则包含五个主轴颈。这种设计不仅增强了曲轴的强度和刚性，还有效地减轻了主轴承的负荷，降低了磨损程度。在柴油机以及众多汽油机中，这种全支承曲轴的形式得到了广泛应用。
曲轴的主轴颈数量要么少于气缸数量，要么与气缸数量相同。这种类型的支承称为非全支承曲轴。尽管这种支承方式的主轴承承受的载荷较为沉重，但它却能够有效缩短曲轴的整体长度，进而使发动机的整体尺寸得以缩小。对于一些汽油机而言，由于承受的载荷相对较小，它们可以选用这种类型的曲轴设计。
曲轴的连杆轴颈是连接曲轴与连杆的关键部位，它通过曲柄与主轴颈相接，连接处采用圆弧过渡设计，旨在降低应力集中。在直列发动机中，连杆轴颈的数量与气缸数量相同。而对于V型发动机，其连杆轴颈的数量则是气缸数量的一半。
曲柄是连接主轴颈与连杆轴颈的关键部件，其横截面呈椭圆形。为了抵消惯性力，曲柄部位铸有（或固定有）平衡重块。这些平衡重块能够抵消发动机产生的离心力矩的不平衡，有时还能部分平衡往复惯性力，确保曲轴运转的稳定性。
曲轴前端配备了正时齿轮，负责带动风扇和水泵的皮带轮以及启动爪等部件。为了防止机油沿着曲轴轴颈外溢，特在曲轴前端安装了甩油盘，并在齿轮室盖处设置了油封。至于曲轴的后端，则是用于安装飞轮的。在后轴颈与飞轮凸缘之间，特别制作了档油凸缘和回油螺纹，目的在于阻止机油向后方的泄漏。
3、发火次序（即各个气缸做功行程的交替次序）
曲轴的形态与曲拐的相对布局（亦即曲拐的配置）受气缸数量、气缸的排列方式以及发动机点火顺序的影响。在规划多缸发动机的点火顺序时，需特别注意将连续进行工作的两个气缸尽量放置得远一些，这样做有助于降低主轴承的负荷，并且可以防止进气重叠问题的发生。确保作功的间隔保持一致，这意指在发动机完成一个工作循环的曲轴转动范围内，每个气缸需完成一次点火作功，并且各个气缸点火的时间差用曲轴转动的角度来衡量，这种时间差被称为点火间隔角。对于四行程发动机来说，完成一个完整的工作循环需要曲轴转动两周，即720°，在这720°的曲轴转角范围内，每个气缸都应执行一次点火作功。点火间隔角度保持一致，所以四冲程发动机的点火间隔角度等于720°除以气缸数i，也就是说，曲轴每旋转720°/i，就应当有一个气缸开始做功，从而确保发动机的平稳运行。
1) 四缸四行程发动机的发火顺序和曲拐布置
四缸四行程引擎的点火周期为720°除以4等于180°，曲轴每旋转半周（即180°）便完成一次做功，四个气缸的做功过程轮流进行，在720°的范围内全部完成，从而确保曲轴转速均匀，使工作运行平稳且顺滑。每个气缸的工作流程与单缸机毫无二致，只是需要遵循特定的作业次序，这便是发动机的工作次序，亦即发动机的发火次序。由此可知，多缸发动机的工作次序（发火次序）实际上是指各个气缸完成相同行程的先后顺序。在四缸发动机中，四个曲拐均位于同一平面之中。四个缸位中，一、四缸位于上方，二、三缸位于下方，彼此呈180°交错排列，这样的布局下，发动机的点火顺序只能是两种模式，要么是1-3-4-2，要么是1-2-4-3，具体的工作循环顺序可以参考附表。
2) 四行程直列六缸发动机的发火顺序和曲拐布置
该四行程直列六缸发动机的点火间隔角度为720°除以6，等于120°，六个凸轮轴分别位于三个不同的平面之中。其中，一种点火顺序为1-5-3-6-2-4，我国生产的六缸直列发动机普遍采用此顺序，具体的工作循环可参考附表。此外，还有一种点火顺序为1-4-2-6-3-5。
发动机工作循环表略
3）四行程V型八缸发动机的发火顺序
V型八缸发动机的点火周期为720°除以8，等于90°。在V型发动机的左右两列中，相对应的一对连杆共享一个曲拐，因此V型八缸发动机仅需四个曲拐（见图2-37）。这些曲拐的布局可以与四缸发动机的布局一致，即四个曲拐都位于同一平面内，或者它们可以分布在两个相互错开90°的平面内，以实现发动机的更好平衡。发火顺序为1-8-4-3-6-5-7-2。
二、飞轮
飞轮的主要作用在于储存工作过程中的能量，以此抵消进气、压缩以及排气过程中的阻力以及其他阻力，确保曲轴能够实现平稳旋转。飞轮外围的齿圈与启动电机的驱动齿轮相啮合，为发动机的启动提供动力；同时，汽车的离合器也安装在飞轮上，通过利用飞轮后端面作为摩擦面，将动力传递至外部。
飞轮作为高速运转的部件，需进行精确的平衡校正，确保其平衡性能优越，实现静态平衡与动态平衡。它是一个重量较重的铸铁圆形盘，通过螺栓牢固地安装在曲轴后端的接盘上，并具备较高的转动惯量。此外，飞轮边缘镶嵌有齿圈，齿圈与飞轮紧密贴合，并留有一定的间隙。
在飞轮的边缘刻有标记（线条或孔洞），这些标记用于确定压缩上止点的位置（对于四缸发动机，是指1缸或4缸的压缩上止点；而对于六缸发动机，则是指1缸或6缸的压缩上止点）。当飞轮上的标记与外壳上的标记对齐时，即表示达到了压缩上止点。在奥迪100的飞轮上，可以看到一个“0”字样的标记。
在制造过程中，飞轮与曲轴均接受了动平衡实验，为确保拆装过程中不破坏它们之间的平衡状态，二者之间必须保持固定的相对位置。这一要求通常通过定位销和不对称布置的螺栓来实现。
三、曲轴扭转减震器
曲轴构成了一种具备扭转弹性的系统，并且它本身拥有特定的自振频率。在发动机运作期间，通过连杆传递至连杆轴颈的力，其大小与方向均呈现周期性的波动。因此，曲轴上各个曲拐的旋转速度也随之呈现出时而快时而慢的周期性变化。飞轮位于曲轴尾部，其转动惯量极大，因而可近似视为匀速转动。这一特性导致曲轴上的各个曲拐转速不均，时而快时而慢，这种现象被称为曲轴的扭转振动。若振动过于剧烈，甚至可能造成曲轴断裂。而扭转减振器的作用正是吸收曲轴扭转振动的能量，有效降低振动幅度，防止出现强烈的共振及其带来的严重后果。通常情况下，低速发动机较难达到临界转速。此类发动机因曲轴刚度不足、旋转质量较大、缸体数量众多且转速较高，其自振频率偏低，导致强迫振动频率较高，故易触及临界转速并引发剧烈共振。鉴于此，安装扭转减振器显得尤为关键。
