发动机曲轴断裂的原因分析与处理通用版

为 增 压 柴 油机 ） 。
图 ３所 示 的 是 曲轴 弯 曲疲 劳 断 裂 的 断面 。其 特 征 是 裂 纹

源出现在轴颈与 曲柄臂的过渡 圆角处 （ 图中断面 的右侧 ） ，断
面 与 曲 柄 中心 对 称 线 垂直 ，断 面 上 明显 地 存 在 贝 纹 状 扩 展 区 和 瞬 时 断 裂 区 。贝 纹 状 扩 展 区 占整 个 断 面 的 ２ ／ ３左 右 。曲轴
第 ９期 平 、 晶 粒 明 亮 的撕 裂 状 。
梁 福 权 等 ：柴 油机 曲轴 断 裂 的原 因 分析 与 处 理
８ ７
疲劳破坏 经常 出现在 曲轴 中间或两端 的曲柄上 （ 如 图 ３ 所
示） 。此外 ，在 增 压 柴 油机 上各 缸 功 率大 小 不 均 ，曲轴 的转 速 出 现 波 动 ，又 会 使 增 压 器 发 生 喘 振 现 象 ，这 将 影 响各 缸 供 气 量 的 均 匀 性 ，使 功 率 不 平 衡 现 象 加 剧 （ ６ ＲＮＤ７ ２ Ｍ 型 柴 油机
断裂故 障除上述受力原因外 ， 还 与曲轴的结构 因素 （ 如设计、 材料 、制造工艺 ）和使 用因素等对 曲轴 的疲 劳强度的影 响有
关 。从 图 中 所 显 示 的 断面 情 况 看 ，最 终 瞬 时 断 裂 区 仅 占 曲轴 断面 的 １ ／ ４ － １ ／ ３ 。这 说 明 该 曲轴 在 运 转 中 无 过 载 或 过 载 很 小 ，是 曲轴 正 常 运 转 中所 承 受 的 载 荷 是 在 设 计 、 制造 的 许 用 范 围 之 内 的 。因此 ，应 从 使 用 因素 分 析 曲轴 疲 劳 破 坏 的原 因 。 柴 油 机 的 曲轴 扭 转 断 裂 的直 接 原 因 是 ， 曲轴 发 生 强 迫 扭 转 振 动 时 所受 到 的 交 变 作 用 力 矩 （ 亦称 激 振 力 矩 ）是 随 曲 柄 转 角 变 化 的复 杂 周 期 函 数 ，使 用简 谐 分 析 可 以把 它 分 解 为 无 数 个 简 谐 次 数 不 同 的 简 谐 力 矩 。 当激 振 力 矩 分 解 出 的某 次 简 谐 力 矩 在 某 一 转 速 范 围 的 变 化 莫 测 频 率 等于 曲轴 的某 个 固 有 自振 频 率 时 ，就 会 发 生 共 振 ｌ ２ ｌ 。共 振 时 会 出 现 曲 轴 扭 振 振 幅 增 大 ，但 在 扭 振 节 点 处 振 幅 为 零 、 附加 应 力 最 大 且 温 度 升 高 等 现 象 。 当 扭 振 附加 应 力超 过 曲轴 的疲 劳 强 度 时 ，就 会 在 节 点 处 发 生 曲轴 的 扭 转 疲 劳 断 裂 ｌ ２ 】 。一 般 ，在 曲轴 的设 计 、 制 造 中 就 已 采 取 多 种 措 施 ， 调 整 曲轴 的 固有 自振 力 矩 的 变 化 频 率 ，仍 有 可 能 发 生 共 振 现 象 。 这 是 因为 激 振 力 矩 中 包 括 气 缸 中气 体 力 产 生 的 周 期 性 变 化 的 力 矩 、 曲柄 连 杆 机 构 的 重 力 和 惯 性 力 的 周期 性 变 化 的力 矩 以 及 曲 轴 所 驱 动 的各 机 构 的周 期 性 变 化 的 阻力 矩 等 。其 中气 缸 中 气 体 力 产 生 的周 期 性 变 化 的 力 矩 是 使 曲轴 扭 振 的主 要 激 振 力 矩 。 在 多 缸 发 动 机 上 ，各 缸 的 气 体 力 产 生 的 周 期 性 变 化 力 矩 大小 是 否 均 匀 ，对 激 振 力 矩 的 变 化 频 率 有 着 直 接 的 影 响 ，是 发 生 曲 轴 共 振 的潜 在 威 胁 。

汽车发动机曲柄连杆机构常见故障诊断与排查
一、曲轴断裂
故障表现：曲轴断裂是一个非常严重的故障，常见于金属疲劳导致的断裂。

诊断与排查：
1. 检查曲轴是否有裂纹或损伤，特别是在曲柄与轴颈的连接处。

2. 确保曲轴的平衡达到标准，不平衡可能导致额外的应力。

3. 检查曲轴轴承和轴颈的磨损情况，过度磨损可能导致曲轴断裂。

二、连杆弯曲或断裂
故障表现：连杆弯曲可能会导致发动机振动或噪音，而连杆断裂则会导致发动机停止工作。

诊断与排查：
1. 检查连杆的直线度和弯曲度，确保其符合标准。

2. 检查连杆的轴承和衬套的磨损情况，过度磨损可能导致连杆断裂。

3. 检查连杆螺栓和螺母的紧固情况，确保其牢固。

三、活塞卡滞
故障表现：活塞卡滞会导致发动机运行不平稳，严重时可能导致发动机停机。

诊断与排查：
1. 检查活塞与缸套之间的间隙，确保其符合标准。

2. 检查活塞环的安装和磨损情况，确保其正常工作。

3. 检查机油的清洁度和粘度，不合适的机油可能导致活塞卡滞。

四、活塞环磨损
故障表现：活塞环磨损会导致发动机漏气和机油消耗增加。

诊断与排查：
1. 检查活塞环的磨损情况，特别是开口间隙和漏光度。

2. 检查活塞环的材料和硬度，确保其符合标准。

3. 检查缸套的磨损情况，过度磨损可能导致活塞环断裂。

五、缸体磨损
故障表现：缸体磨损会导致发动机漏气和压缩比下降。

诊断与排查：
1. 使用内窥镜检查缸体的磨损情况，特别是缸套和气缸壁。

一曲轴的结构形式和工作条件1.曲轴的结构形式曲轴功用：曲轴是发动机中最重要的部件之一，其作用是把活塞连杆组传来的气体作用力转变为转矩并对外输出。

另外，还用来驱动配气机构及其他各种辅助装置。

整体式曲轴具有工作可靠、重量轻、刚度、强度较高、加工表面较少的特点，中小型发动机中广泛采用，一般配合滑动轴承。

组合式曲轴，当曲轴尺寸较大，曲拐数较多时，采用整体式结构将导致加工非常困难，可采用组合式结构。

2.工作条件由于曲轴工作条件恶劣，因此对曲轴材质以及毛坯加工技术、精度、表面粗糙度、热处理和表面强化、动平衡等要求都十分严格。

如果其中任何一个环节质量没有得到保证，则可严重影响曲轴的使用寿命和整机的可靠性。

工作条件：要承受周期性变化的气体压力、往复惯性力、惯性力矩、离心力、缺油、高速、轴向窜动。

第一，受周期变化力和力矩作用，重点弯曲交变荷载（80%是弯曲疲劳破坏）；第二，曲轴形状复杂，应力集中严重；第三，曲轴轴颈比压大，摩擦磨损严重。

在材料的选择上，用高强度、高冲击韧性、耐磨性材料，主要采用中碳钢、中碳合金钢、稀土球墨铸铁模锻而成。

为提高耐磨性和耐疲劳强度，轴颈表面经高频淬火或氮化处理，并经精磨加工，以达到较高的表面硬度和表面粗糙度的要求。

二曲轴的疲劳断裂柴油机在运转过程中经常发生曲轴断裂、裂纹、变形等现象，其中发生疲劳断裂现象最多。

曲轴的疲劳断裂是曲轴失效的情况之一，同时也是最严重的情况，是发动机严重的机件故障，断裂一般发生在曲柄销和主轴颈与曲柄臂的连接圆角处或轴颈油孔等应力集中部位。

曲轴的受力情况比较复杂,它承受着气体爆发力、运动件的惯性力,各种振动以及与机体轴承等约束情况有关的反作用力,与被带动装置的反作用力等。

曲轴工作时,轴颈主要受扭转,曲柄臂主要受弯曲，这些载荷是周期性变化的，近似地可看作脉动循环载荷。

当曲柄处于上止点附近承受最大爆发压力时,曲柄臂承受最大弯矩，使曲柄臂与轴颈过渡圆角处产生很大的应力。

路虎发动机曲轴断裂曲轴断裂主要原因路虎发动机曲轴断裂故障分析路虎公司(Land Rover)以四驱车而举世闻名：自创始以来就始终致力于为其驾驶者提供不断完善的四驱车驾驶体验。

在四驱车领域中，路虎公司不仅拥有先进的核心技术，而且充满了对四驱车的热情：他是举世公认的权威四驱车革新者。

（北京博睿通达大型二类维修企业,比4S店便宜30%-50% ,原厂配件质量保证）(1)曲轴是发动机中受力最复杂的零件，因此结构复杂，加工精度要求很高。

路虎轿车发动机把曲轴设计为全支承型，并在上边装有飞轮、正时齿轮、链轮、带轮、连杆等。

路虎车曲轴用球墨合金铸铁经精密铸造而成，一般发动机曲轴用中碳钢或中碳合金钢模锻而成。

由于曲轴结构复杂、制造困难、加工成本高，为延长其使用寿命，对于标准曲轴在磨损后可以按级修复使用，但路虎轿车曲轴设计时只允许加工磨修一次。

(2)曲轴轴承曲轴装在缸体的座孔内，在二者之间也装有薄壁滑动轴承，以增长缸体和曲轴使用寿命、维修方便、易于保持应有的配合精度。

曲轴轴承(也称为主轴承、或主轴瓦)其结构与图2-19中连杆轴承基本相同，也是薄壁轴承，其区别为：1)标准级曲轴轴承厚度为1.829±0.003mm，修理级曲轴轴承厚度为1.979±0.003mm。

2)装在气缸体上的全部轴承(缸体上半片轴承)带有油槽。

路虎曲轴断裂不可信！装在主轴承盖(也就是曲轴箱上)的轴承在第二、四轴颈上的轴承有油槽；在第一、三、五轴颈的轴承无油槽。

曲轴主轴颈与主轴承装配标准间隙为0.03-0.09mm。

在主轴承处为保证足够刚度和强度，另设二个紧固螺栓。

先把此螺栓拧紧20N•m的预紧力矩后，再将螺母拧转45°后，加好防护装置，才能保持正常工作。

(3)曲轴的轴向间隙。

为了保证离合器的正常工作和活塞在气缸中的恰当位置，曲轴设有轴向定位装置，路虎发动机的轴向定位设置在第二道主轴颈处，由两片带有油槽的止推片来调整曲轴的轴向间隙，标准的轴向间隙为0.07-0.272mm。

案例分享：发动机曲轴的断裂失效分析展开全文断裂失效是指金属、合金材料、机械产品的一个具有有限面积的几何表面的分离过程，断裂是发动机曲轴在运行过程中的主要失效形式，且疲劳断裂居首位，占失效实例约60%，对企业生产和经营造成巨大浪费和损失。

曲轴断裂失效分析特别重要，可以防止同类失效现象的重复发生，为改进设计及加工工艺提供依据，消除隐患确保产品安全可靠等，同时也是企业节能增效的有利途径。

一、曲轴断裂简介曲轴作为发动机核心零件之一，由于加工基准在曲轴中心孔和主轴颈间经常转换，产生基准不重合误差，再加上各轴颈加工精度高和轴类零件加工过程中刚性差的特点，是发动机本体五大件中加工质量最难保证的零件。

同时，曲轴又是把燃烧气体推动活塞进行直线运动转变成回转运动的桥梁，曲轴的旋转运动是整车或发动机的动力源，因此曲轴的寿命是发动机考核的关键指标之一。

由于曲轴在工作中承受交变载荷，主轴颈和连杆颈圆角过渡处属于曲轴强度的薄弱环节，长期的高速旋转运转和较大的交变负荷应力将造成曲轴圆角处产生裂纹或断裂。

轴颈圆角处、轴颈表面如有缺陷，将成为裂纹源，易造成曲轴的早期非疲劳断裂。

裂纹源一般位于连杆颈R角处，沿着约45°方向往曲柄梢扩展，最后断裂，包括裂纹源、裂纹扩展、断裂三阶段。

如图1、图2所示。

曲轴的断裂大多是突然发生，易引起人员的伤亡和机器的损坏，造成的损失非常巨大，是曲轴生产厂家生产经营中特别关注的课题。

二、曲轴断裂分析曲轴断裂的原因主要有以下几种情况：1.机加工不符合要求（1）曲轴制造质量不好，加工粗糙、材质不佳，达不到设计要求。

（2）各缸工作不平衡，活塞连杆组重量偏差过大，引起曲轴受力不均而导致断裂。

（3）冷校直也是曲轴断裂的一个原因。

因为校直是塑性变形，会产生微裂纹，大大降低了曲轴的强度，因而在交变载荷的作用下，会导致曲轴断裂。

（4）各道主轴承中心线不同心，使曲轴受交变压力的作用，导致曲轴断裂。

造成主轴承不同心的原因，除了缸体热处理过程中自然失效机体本身变形引起的以外，往往还由于维修装配或刮瓦时主轴承不同心引起。

、
曲轴 断裂 的 主要 原 因
５ ． 各缸 工作 不平衡 ， 活塞连
杆组组合重量偏差过大 ， 飞轮螺 栓松动等 ， 均能 引起曲轴受力不 均， 导致 曲轴 产生疲劳损坏而断 裂。 ６ ． 工作 中超 负荷 ， 曲轴负荷 过大； 发动机 发生飞 车 ， 出现 捣 缸、 烧瓦、 抱轴 、 主轴 承盖断裂 、 活 塞 顶 气 门 等 导 致 曲轴 损 坏 而 断裂 。 ７ 参 理时因校直或修复方法
座孔不同轴度过大 ， 三是轴瓦间
３ ６
５ ． 运转中严格控制柴油机 的
２ ０ １ ４ ． ０ ５ 啊蕊圈■
如何通过发动机异响进行故障诊断
发动机发 出异响 ， 主要是 由
于 内部 机 件 磨损 松 旷 、 调整 不 当
响的影响。
（ ４ ） 对于 多缸发 动机 ， 应 首
一
或使用不 当而引起 的 ， 说明发动 机存在或大或小的故障 ， 应及时
先用 单缸断 油断 火的方 法检查 异响与缸位是否有关联 。 若某缸 断油断火后异 响有明显的变化 ，
进行检查 ， 并采取有效的防范维 修措施。 就异响出现的时期和连
续存在的时间而言 ， 异响一般分 别 存在于 ：怠速或低 速运转 期 间、 高速运 转期 间 、 整 个行 车期 间 等几 种时 期 。 １ ． 对于怠速或低速运转期间 出现的异响 （ １ ） 首先应检查异响与工作 循环 是否有关联 ， 并进一步判定
忽小 ， 紧急制动频繁或长时间超
３ ． 机油油路不 畅 ， 机油泵磨
损严重 ， 主 油 道 限 压 阀开 启压 力
过低 ， 机油质量 差等 ， 导致的润 滑不 良， 致使 曲轴轴颈 与轴 瓦长
负荷 、 超速运 转 ， 也会使 曲轴 因 受 到 过 大 的 扭 矩 或 冲 击 载 荷 而 导致 断 裂 。

POWERTRAIN MANUFACTURING44・设计与开发2020-06大咖言论全媒体链接活动专题前沿技术成功案例行业新闻资讯所示，该锻造、控温冷却、表面淬直读光谱仪检验化HV-50拉伸试验机等检验材料的显微镜观察断口附近的显微组织。

通过以上方法，分析查找曲轴失效的原因。

检验结果与分析1. 宏观断口观察断裂位置位于第7曲柄毛坯面，如图2a所示；裂纹源区位于第7曲柄毛坯面圆角处，如图2c、图2d所示，断面可见清晰的贝纹线，呈现明显的疲劳扩展特征；瞬断区面积很小，推测断裂时的应力较小，属于低应力高周疲劳断裂。

2.化学成分检验在第7曲柄断裂位置附近的曲柄取样进行化学成分检测，结果见表1，符合技术要求。

图1 失效曲轴图2 断裂位置及断面a）第7曲柄毛坯面c）毛坯面开裂处放大b）断裂面d）裂纹源区侧视图设计与开发 2020-06・大咖言论全媒体链接活动专题前沿技术成功案例行业新闻资讯类≤2级），如图4a 所示。

依据GB/T 6394-2017和GB/T 13320-2007评判基体组织为珠光体+网状铁素体，晶粒度 7～7.5级（要求5～8级），带状组织1级（要求≤2级），≤0.4 mm ），依据JB/T 9211-2008评判淬火区组织为6级马氏体组织，如图4d 所示。

4.力学性能检验从失效曲轴后端大盘位置取轴向拉伸试样，按照GB/T 分析及改进1. 原因分析曲轴的理化检验未见明显缺陷，曲轴在材质和加工中没有质量问题。

根据曲轴在发动机工作过程中的受力分析，曲柄销与曲柄的过渡圆角处最容易产生应力集中，该处为失效的最危险截面，但失效曲轴并未在危险截面断开。

结合低应力高周疲劳断裂表1 化学成分检测结果质量分数（%）C Si Mn P S Cr Mo Ni Cu 要求0.35～0.410.20～0.65 1.3～1.65≤0.025≤0.0250.1～0.2≤0.10≤0.20≤0.25检测值0.400.511.470.0110.0130.130.0250.0460.11图3 金相试样及毛坯面裂纹源区1-4和9-12曲柄臂毛坯面不存在过渡圆角（图5），而仅5-8曲柄臂存在毛坯面过渡圆角（图2）。

谢谢观看
磨损
总结词
磨损是曲轴常见的另一种缺陷，通常是由于润滑不良或发动机长时间高负荷运 行引起的。
详细描述
曲轴的磨损通常发生在轴颈和轴承接触区域。如果润滑不良或发动机长时间高 负荷运行，轴承和轴颈之间的摩擦就会加剧，导致轴颈磨损。磨损严重时，曲 轴的动平衡会被破坏，影响发动机的性能和寿命。
疲劳断裂
总结词
润滑油的作用是减少摩擦和磨损，如 果未按时更换，会导致曲轴的磨损加 剧。
未定期检查紧固件
未及时修复损坏零件
曲轴上的损坏零件如果不及时修复， 会导致其工作状态恶化，甚至引发更 大的故障。
曲轴的紧固件如果松动，会导致曲轴 的振动和位移，从而影响其正常工作。
03
对策与解决方案
制造工艺改进
01
02
03
曲轴材料选择
采用高强度、耐磨损的材 料，如合金钢、钛合金等， 以提高曲轴的机械性能和 抗疲劳强度。
热处理工艺优化
通过改进热处理工艺，如 淬火、回火等，提高曲轴 的硬度和耐磨性，同时增 强其抗疲劳性能。
加工工艺改进
优化曲轴的加工工艺，减 少加工过程中的残余应力， 降低曲轴开裂的风险。
使用环境优化
工作温度控制
保持曲轴工作在适宜的温 度范围内，避免因过热而 导致材料疲劳和开裂。
劳断裂是一种突发性的破坏形式，一旦发生就会造成严重机械事故。
02
曲轴缺陷产生原因
制造工艺问题
铸造缺陷
01
如气孔、缩孔、夹渣等，这些缺陷会影响曲轴的强度和疲劳寿
命。
热处理问题
02
如淬火不均、回火不当等，会导致曲轴内部组织结构不均匀，
降低其力学性能。
加工误差
03

６ ８
农 机 使 用
与
维 修
２ ０ １ ５年第 ２期
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ｌ Ｏ ０ ２— ２ ５ ３ ８ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ２ ． ０ ５ ６
拖 拉 机 曲轴 出现 裂 纹 和 断 裂 的原 因 分析 及 检 修
轴 断裂 的 主 要 因素 —— 裂 纹 的检 查 方 法 ， 及 曲轴 裂 纹 的修 理 方 法 。
关键词
拖拉机 曲轴 是柴 油机最 重要 的运 动部件 。曲轴 因裂 纹而折断是拖拉机严重的事故 。当曲轴将 裂断 时， 发 动机 振动极大 ， 有沉重 而粗 闷的异 常声 响 ， 下 曲轴箱 回响声 很 大， 随之发 动机停止 运转 ， 则 曲轴 已完 全折 断。曲轴 的断 裂对 柴油机是致 命 的 ， 这不仅 因为 其成本 很高 ， 而且修 理 或换新都需要 较长 的时 间。整体式 曲轴裂 纹 多发生 在 曲 轴臂 的中部 、 曲轴 臂 与连杆 轴颈端 部 ， 或 曲轴臂 与 曲轴轴 颈的接合处 ； 半组 合式 曲轴 的裂 纹则 大多 发 生在 曲柄 销 上； 全组合 式曲轴 裂纹大 多发生 在铸钢 曲柄臂 上 。裂纹 的 发 展 将 导致 曲轴 折 断 。 曲轴 裂 纹 和 断裂 产 生 的 原 因 曲轴产生裂纹 的主要 原 因是 疲劳 破坏 ， 它 是 由弯 曲 、 扭 曲或两者合成的交变应力所 引起 的 ， 而弯 曲应 力是两 者 中的主要因素。这是 因为扭转应 力通常可根据 转矩 、 扭转 振动计算掌握 ， 而要 准确计 算 弯 曲应 力就 比较 困难 ， 并 且 曲轴主轴承 的磨损 又会 引起 附加 弯 曲应 力。磨损 越大 越 不均匀 ， 附加弯曲应力越 大。所 以曲轴 由弯 曲应 力引起 的 裂纹 比扭 曲应力 引起 的要 多。弯 曲应 力与扭 曲应 力在 轴 颈 的过渡 圆角处 、 油孔边 缘 、 材 料有缺 陷 的部位 等处易 产 生裂纹 ， 继而 向四周发展。具体原 因如下 ： １ ． 材料本 身有缺陷 制造 曲轴 的材料可能存在有气孔 、 缩孔 、 发 裂（ 白点 ） 、 夹渣 、 偏析等缺陷 ， 其中以发裂 、 夹渣及 偏析影 响较大 。在 交变 载荷作用下 ， 材料缺陷处 因应力集 中而产 生裂纹 。整 根锻造 的曲轴 ， 如 曲柄是机械加工形成 的 ， 则钢锭 中的硫 、 磷偏析 和氧化物 夹渣造 成 的带 状组织 缺 陷会 出现在 曲柄 销 与曲柄臂之 间 的圆角处 。这是该类 曲轴 产生 裂纹 的主 要原 因。球 墨铸 铁 曲轴 因球 化 不 良、 球 径过 大等 材料 缺 陷， 会使其疲 劳强度下降 ， 从而产生裂纹 。

汽车发动机曲轴断裂失效分析陈渝【摘要】某厂生产的发动机曲轴在用户使用过程中，3个月内共发生了4起曲轴断裂失效事故，采用化学成分分析、金相检验、硬度测试以及断口的宏、微观形貌分析等方法对断裂曲轴进行了分析。

结果表明：曲轴断裂为高周低应力弯曲疲劳断裂，导致其断裂的主要原因是在曲轴第一曲拐过渡圆角R附近的曲柄表面聚集分布着机加工刀痕，形成了应力集中；在用户行驶过程中因车况、路面等复杂因素形成的过载或冲击载荷等作用下，在第一曲拐轴颈尺附近曲柄表面应力集中的机加工刀痕处萌生疲劳裂纹，并逐步扩展直至断裂失效。

%There have been four cases of engine crankshafts fracture failure accidents in uses runnmg process, and the fractured parts were analyzed by means of chemical compositions analysis, metallographic examination, hardness test and fracture analysis. The results show that the crankshafts failed in high cycle and low stress bending fatigue fracture mode, and the main reason for the fracture was that there were many gathered distribution of machining marks on the crank surface near the transition position where stress concentration formed. In the users running process, under the action of overload or impact load formed because of vehicle condition, pavement and other complex factors, fatigue cracks initiated at the stress concentrated machining marks, and the cracks gradually propagated until the engine crankshafts fractured.【期刊名称】《理化检验-物理分册》【年(卷),期】2012(048)008【总页数】4页(P551-554)【关键词】发动机曲轴;机加工刀痕;高周低应力弯曲疲劳断裂【作者】陈渝【作者单位】重庆长安工业（集团）有限责任公司理化计量中心,重庆401120【正文语种】中文【中图分类】TG142.1;TH137.1某汽车发动机工厂生产的发动机曲轴在用户使用过程中，3个月内共发生了4起断裂失效事故，4件曲轴的断裂部位相同，均位于第一曲拐轴颈R处，详情见表1。

Internal Combustion Engine & Parts• 81 •汽车发动机曲轴断裂的原因、预防的措施研究路方(烟台工贸技师学院，烟台264003)摘要：汽车发动机曲轴断裂在生活中比较常见，影响发动机的使用寿命，增加了车主的经济负担。

本文将通过分析汽车发动机曲 轴断裂的原因，针对汽车发动机曲轴断裂的预防措施进行简单的讨论。

关键词：发动机;曲轴断裂;原因；预防0引言曲轴是汽车发动机的关键组成部分，在运转中受力情 况复杂，包括压缩、扭转、弯曲等多种形式的荷载，且曲轴 本身结构复杂，造价成本较高，受应力集中的影响较大，很容易出现曲轴断裂，影响使用寿命，增加安全隐患。

加强对 汽车发动机曲轴断裂的原因分析，进行重点检查和严格质 量控制，采取针对性的预防措施，是减少车主经济损失，确保驾驶员生命财产安全的关键。

1汽车发动机曲轴断裂的原因1.1缺乏制造质量保证曲轴发生断裂的根本原因就是质量问题，加工粗槌、材料质量不合格、设计缺陷等，都可能导致曲轴断裂。

只有 解决这些问题，才能从根本上控制曲轴质量，减少断裂的 发生，延长曲轴的使用寿命，保证交通安全。

1.2工作时曲轴断裂在发动机投入使用后，需要关注发动机内各缸工作的 平衡度以及活塞连杆组质量的偏差程度，在失去平衡时，质量偏差较大，曲轴受力不均匀出现断裂。

同时，在发动机 工作时，还应该保证主油道和润油路的通畅，防止主轴与 轴瓦之间出现干摩擦，磨损过度出现过深的裂纹和划痕引 起断裂。

此外，其他发动机工作事故，也可能引起发动机曲 轴断裂，例如活塞顶气门、捣缸、烧瓦、瓦盖断裂、抱轴等。

在操作时，操作不当也会引起曲轴断裂，应注意操作的规 范性和合理性，例如，一定要在活塞达到上止点时，才开始 供油，避免曲轴在长期的过大冲击负荷下，因为疲劳过度 产生断裂。

1.3装配不当引起断裂发动机曲轴的装配不当是引起曲轴断裂的一个重要 原因，例如，轴承装配时，间隙过大，会增加咋冲击载荷，在转动后出现甩动，引起曲轴受力过度断裂；主轴承中心线 不重合，在受交变应力的影响下，出现曲轴断裂。

发动机曲轴断裂的原因分析与处理引言发动机是汽车的核心部件之一，负责转化燃油能量为机械能以推动轮胎运动。

发动机曲轴作为发动机的重要部件之一，承载着发动机的旋转运动。

然而，在使用发动机的过程中，有时会发生曲轴断裂的情况。

曲轴断裂会导致发动机损坏严重，甚至引起危险的交通事故。

因此，深入分析发动机曲轴断裂的原因并采取相应的处理措施非常重要。

原因分析1. 原材料质量不良原材料是曲轴的重要组成部分，如果原材料质量不良，曲轴就很容易出现折断的情况。

例如，原材料中含有铸造缺陷、气孔和夹杂物等缺陷，或者原材料的成分不均匀、含有过多的杂质等，这些因素都会导致曲轴在使用中发生断裂。

2. 加工工艺不当发动机曲轴通常需要通过多道工序进行精密加工，例如车削、铣削、磨削等。

如果加工工艺不当、或者加工过程中出现偏差，就会导致曲轴内部的应力分布不均匀，从而使曲轴出现疲劳裂纹并最终折断。

3. 过度磨损曲轴在使用过程中会经受到巨大的力和压力，因此需要经常保养和检查。

如果曲轴在使用过程中发生磨损，而没有及时更换或修复，就会导致曲轴的强度下降，最终出现断裂。

4. 油液污染曲轴主轴承和副轴承在使用过程中需要润滑油进行润滑，如果润滑油中带有杂质、氧化物等，就会加速曲轴和轴承的磨损，并使曲轴表面出现疲劳裂纹和腐蚀，导致曲轴折断。

5. 使用不当在使用发动机的过程中，如果没有及时清洁或更换空气滤清器、油滤清器等，就会导致发动机内部积聚大量污垢和杂质，从而造成曲轴的过度磨损和断裂。

此外，在使用过程中出现过载或者过度负荷运行也会导致曲轴出现断裂的情况。

处理措施1. 原材料选择在设计和生产曲轴时，应该优先考虑原材料的质量，尽可能选用高品质的材料。

必要时还应进行材料测试和检验，以确保曲轴的质量。

2. 加工流程控制在曲轴加工过程中，应该采用正确的工艺流程和切削参数，保证曲轴的形状和尺寸精度，防止出现疏忽和错误。

同时，需要采用高精度的检测手段检测曲轴的质量，确保曲轴加工的正确性。

发动机曲轴断裂的原因发动机是汽车的核心部件之一，承载着将燃烧能量转化为机械能的重要任务。

然而，在长期使用过程中，发动机曲轴断裂是一种常见的故障现象。

曲轴断裂不仅会造成发动机无法正常运转，还可能引发严重的事故。

因此，了解曲轴断裂的原因对于预防故障的发生具有重要的意义。

首先，金属疲劳是导致发动机曲轴断裂最常见的原因之一。

长期以高速旋转工作的曲轴会承受巨大的力和摩擦，使金属材料发生应力集中和疲劳损伤。

曲轴的设计寿命是有限的，一旦金属材料的疲劳极限被超过，就会出现断裂的情况。

此外，操作不当、负荷过大、频繁启动和熄火等因素也会加速曲轴金属材料的疲劳程度，增加断裂的风险。

其次，设备过载也是导致发动机曲轴断裂的一个重要原因。

发动机工作时，曲轴需要承受巨大的负荷，如果超过了曲轴设计的承载能力，就会导致曲轴断裂。

设备的过载可能源于设计缺陷、制造质量问题、使用不当等因素，因此在选购和使用发动机时，必须要严格按照规定的负载范围进行操作，以避免发生曲轴断裂的情况。

再次，悬挂系统的问题也可能导致发动机曲轴断裂。

悬挂系统是发动机和车辆底盘之间的连接部件，其主要作用是降低发动机的振动和冲击，保证其平稳工作。

如果悬挂系统失效或出现失调，就会增加发动机曲轴的振动和冲击，导致曲轴金属疲劳加剧，进而造成断裂。

因此，定期检查和维护悬挂系统是预防发动机曲轴断裂的重要措施之一。

另外，不正确的机油使用也是导致发动机曲轴断裂的一个重要原因。

机油在发动机中起到润滑减摩、冷却和封堵等重要作用。

如果机油的粘度不符合规定，过早老化或污染严重，就无法有效地进行润滑和冷却，造成曲轴金属间的摩擦增大，从而容易出现曲轴断裂。

因此，使用符合规定的机油、定期更换机油和定期检查机油质量，是预防发动机曲轴断裂的重要手段之一。

最后，设计和制造过程中的缺陷也可能导致发动机曲轴断裂。

发动机的设计和制造涉及到众多环节，如材料选择、工艺控制、热处理等等。

如果在其中的任何一个环节出现问题，就可能导致发动机曲轴的质量问题，增加断裂的风险。

断裂分析报告1. 引言断裂分析是一项关键的工程技术，旨在确定材料或结构发生断裂的原因和机制。

通过对断裂现象的全面研究和分析，可以帮助我们深入了解材料和结构的性能，并提出相应的改进措施，以确保产品的可靠性和安全性。

本报告旨在对某一具体断裂案例进行分析和评估，并提供相应的结论和建议。

2. 案例描述本次断裂分析的案例是一辆汽车发动机的曲轴断裂。

该发动机在正常运行时突然发生了断裂，并导致车辆失去动力。

通过初步观察，断裂发生在曲轴的主轴向。

我们将对曲轴的断裂进行详细的分析，以找出断裂的具体原因。

3. 分析方法断裂分析的基本流程包括断裂表面观察、宏观和显微组织分析、化学成分分析和机械性能测试等步骤。

我们将依次展开以下分析工作：3.1 断裂表面观察对断裂曲轴进行显微观察，观察断裂面的形态、纹理和其他细节特征。

通过断裂表面的形貌分析，可以初步判断断裂方式和断裂的起点位置。

3.2 宏观和显微组织分析在确保安全的前提下，对曲轴进行切割和磨砂处理，以获取宏观和显微组织的截面。

通过显微观察和金相显微镜下的组织分析，可以确定曲轴的材料类型、组织结构和可能存在的缺陷。

3.3 化学成分分析通过对曲轴样品进行化学成分分析，可以确定材料的成分是否符合设计要求。

化学成分的异常可能导致材料的强度和韧性下降，从而引发断裂。

3.4 机械性能测试对曲轴样品进行硬度测试、拉伸测试和冲击测试，以评估材料的力学性能。

机械性能的异常表现可能是断裂发生的重要原因之一。

4. 分析结果与讨论通过上述分析方法，我们得出了以下结论：4.1 断裂表面观察断裂表面呈现典型的可见的断裂特征，包括断口凹陷、裂纹扩展区域和断口的疲劳纹。

4.2 宏观和显微组织分析通过截面观察和金相显微镜观察，我们确定该曲轴的材料为热处理的高强度合金钢，并未发现明显的组织缺陷。

4.3 化学成分分析化学成分分析结果显示，该曲轴的成分符合标准要求，不存在显著的成分异常。

4.4 机械性能测试硬度测试显示该曲轴的硬度值在合理范围内；拉伸测试结果显示该曲轴的抗拉强度和屈服强度满足设计要求；冲击测试结果显示该曲轴的韧性良好。

发动机曲轴断裂的十大原因
嘿，朋友们！今天咱就来唠唠发动机曲轴断裂的十大原因。

这事儿可大可小，就像咱人要是腿折了，那可就麻烦啦！
先来说说这第一个原因，就好比人干活累着了一样，发动机长时间高负荷运转，那曲轴它能吃得消吗？一直紧绷着，可不就容易出问题嘛！
第二个原因呢，就像咱吃坏了肚子会生病，劣质的燃油或者润滑油进入发动机，这曲轴能好受吗？肯定要闹脾气呀！
再看看这第三个，发动机的冷却系统要是不给力，就跟人发烧了似的，高温能把曲轴给折磨得够呛。

然后呢，零件的质量不过关，这就好比你买了双质量差的鞋子，没走几步就坏了。

曲轴也是啊，如果本身质量就不行，那怎么能指望它好好工作呢。

接着说，装配不合理也不行啊！这就像搭积木没搭好，轻轻一碰就倒了，发动机里面的各个部件配合不好，曲轴不就遭罪了嘛。

还有啊，驾驶习惯不好也会影响。

总是急加速、急刹车，发动机也受不了啊，曲轴就跟着倒霉啦。

再有就是路况太差啦！坑坑洼洼的，就像人走在乱石堆里，发动机一直颠簸，曲轴能安稳吗？
发动机内部的积碳太多，这就像人血管里垃圾多了，能舒服吗？曲轴也会被连累呀！
如果发动机曾经受过猛烈撞击，就像人摔了一跤还挺严重，那曲轴也可能会受伤啊。

最后一个，维修保养不及时。

车跟人一样，也得按时保养啊，你不照顾它，它能好好给你干活吗？
所以啊，咱可得好好对待咱的爱车，别让这些问题出现。

平时多注意保养，开的时候也别太“暴力”，这样才能让发动机曲轴好好工作，咱的车才能跑得更稳更远呀！这可不是开玩笑的哟！。

柄 销颈 和Ｎ ． 主轴 颈上 有相似 的裂纹 ，裂纹 都是 从 ｏ道 ５ 油 孔处 开始 ，沿轴 向成４。 伸展 。如 图３ ５ 所示 。
Ｎ． ｏ 道曲轴主轴颈弯曲０ ０ ｍ，Ｎ ． ２ ． ２ｍ ｏ 道曲轴主轴颈弯 ３
曲０ ６ ｍ，而且轴 颈表面非 常粗糙 ，轴 瓦发生转 动。 ． ３ｍ 任 职轮机 长没填 写过机损 事故 报告 ，但 根据 上述 测量 数据 和损坏情 况分析 ，该 柴油机 轴承 曾经发生 过 严重 的过 热事 故 。
力完 全 消除 。
图 ２Ｎ ．道 主 轴 颈 裂 纹 不 意 图 ｏ３
结论 ：曲轴轴颈上的裂纹 ，是 由于堆焊后残余应 力消除不充分 ，使材料产生很高 的表面硬度而引起 的。这样在曲轴颈上容易产生特征相似的裂纹 ，并具 有极大的抗拉残余应力 。
现将该 厂 的堆 焊修理 工艺介 绍如下 ：先对 曲轴 全 部 预 热 至２ ０℃ ，然后 局 部加 热 至 ３０℃ ，从 Ｎ ．缸 ２ ５ ｏ１
船厂对 曲轴主轴颈变形进行加热校直 ，而且对 Ｎ ．主轴颈镀铬恢复原始 直径 。装复试车后测量 曲 ｏ３ 轴臂距差 ，Ｎ ． ｏ３ 缸达Ｎｏ ４ ｍ，超过说 明书要求 ． ８ ０ ｍ
（ ．２ ００ ５ｍｍ）。经 再 次 检 查 ，发现 是 柴 油 机 机 座变
图３ Ｎ ．缸 曲柄 销 颈 裂纹 照 片 ｏ３
Ｌ ｏ 发电柴油机曲轴过度磨损 ，其主轴颈直 轮Ｎ ． ３
径 比原 始尺 寸小０４ ． ｍｍ，曲柄 销直径 小０８ ５ ． ｍｍ。 日 ５ 本 三菱船 厂采取 堆焊磨 削 的方法予 以修理 。修 复后 ，
Ｎ ． 机运行 约４ ０ ，发 现该７ 柴油 机 的Ｎ ． 曲 ｏ副 ３ ０ｈ ０ 缸 ｏ缸 ３
２ 所示 。

发动机曲轴断裂曲轴的折断通常是从小裂痕处开始，产生裂痕断裂部位大部分是出现在头缸或末缸连杆轴颈圆角处与曲柄臂联结部分。

在运转过程中，裂痕逐渐扩展，到达一定程度时突然折断。

在折断面上观察时常会发现褐色部分，这显然是旧裂痕，光泽发亮组织才是发展到后来突然折断的痕迹。

今天我就跟大家一起来看看曲轴折断的原因是什么吧~发动机曲轴断裂故障有十大原因：一、曲轴轴颈两端的圆角过小曲轴时磨工未能正确控制该曲轴的轴劲圆角，除了弧面加工粗糙外，圆角半径也过小，因而曲轴工作时圆角处就产生较大的应力集中，并缩短了曲轴的疲惫寿命。

二、曲轴主轴颈轴线偏移轴主轴颈轴线偏移，破坏了曲轴组件的动平衡，柴油机高速运转时便产生强大的惯性力，导致曲轴断裂。

三、曲轴的冷较量过大轴经长期使用，特别是发生烧瓦或捣缸事故后，会发生较大的弯曲，应卸下进行冷压矫正。

由于矫正时曲轴内部金属塑性变形会产生很大的附加应力，从而降低曲轴的强度，如果冷较量过大，就可能是曲轴受损或出现裂痕，这种曲轴装机使用不久就会断裂。

四、飞轮松动飞轮螺栓松动，曲轴组件便失去了原有的动平衡，柴油机运转后就会发生抖动，同时产生很大的惯性力，致使曲轴疲惫，容易在尾端产生断裂。

五、曲轴自身质量差买曲轴不可贪图便宜，一定要从正规渠道进货。

装机前还应仔细检查，假设有问题则及时改换或退货。

另外，发动机大修时，对曲轴应进行磁力探伤检查或浸油敲击检查，假设轴颈表面有径向或延至轴肩圆角的轴向裂痕，该曲轴则就不可再用。

六、主轴瓦不同轴轴装配时，假设缸体上各道主轴瓦的中心线不同轴，柴油机工作后就容易发生烧瓦抱轴事故，而曲轴在交变应力的激烈作用下也会断裂。

七、曲轴装配间隙过大曲轴轴颈与轴瓦配合间隙过大，柴油机运转后曲轴会冲击轴瓦，只是合金脱落而烧瓦抱轴，曲轴也易受损。

八、供油时间过早或各缸油量不均喷油泵供油时间过早，活塞还未到上止点就燃烧做工，会引起柴油机爆震，并使曲轴受到交变应力的冲击。

假设各缸供油量不均，会因各缸突发例不一致而使曲轴各轴颈受力不匀，从而过早地疲惫、产生裂痕。