曲轴（英文：Crankshaft ）是发动机最重要的零件之一，它将活塞连杆组传来的力转变为旋转运动和转矩，再通过飞轮传递到汽车传动系统；同时，还用来驱动发动机配气机构及其他辅助装置，如凸轮轴、机油泵、发电机、水泵、汽车空调压缩机等。汽车发动机曲轴主要由三部分组成：前端轴、若干个曲拐、后端凸缘。每个曲拐由一个连杆轴颈、连杆轴颈两侧的曲柄和一个主轴颈组成。
曲轴的支承形式按其主轴颈数目分为全支承曲轴和非全支承曲轴。其承受周期性变化的气体作用力、往复惯性力、离心力以及由此产生的转矩、弯矩的共同作用。因此要求曲轴具有足够的刚度、疲劳强度和冲击韧度，各工作表面要有良好的润滑条件和耐磨性。汽车发动机曲轴一般由45、40Cr、40MnB等中碳钢和中碳合金钢模锻而成，轴颈表面经高频淬火或渗氮处理，最后进行精加工。球墨铸铁价格便宜，耐磨性能好，轴颈不需硬化处理，同时金属消耗量少，机械加工量也少。为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，圆角处要经滚压处理。涡轮增压发动机为了保证曲轴强度，一般仍用合金钢作为曲轴材料。
定义概念
曲轴是发动机最重要的零件之一，其功用是将活塞连杆组传来的力转变为旋转运动和转矩，再通过飞轮传递到汽车传动系统；同时，还用来驱动发动机配气机构及其他辅助装置，如凸轮轴、机油泵、柴油机喷油泵凸轮轴、发电机、水泵、汽车空调压缩机等。
曲轴结构
汽车发动机曲轴主要由三部分组成：前端轴、若干个曲拐、后端凸缘。每个曲拐由一个连杆轴颈、连杆轴颈两侧的曲柄和一个主轴颈组成。
曲轴的曲拐数取决于气缸的数目和布置形式。直列式发动机曲轴的曲拐数等于气缸数，V型发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。多缸发动机曲轴按曲拐之间连接方式不同，分为整体式和组合式两种。整体式曲轴的各个曲拐及前、后端都做成一个整体，一般采用滑动轴承；组合式曲轴的各个曲拐分段加工，然后再利用连接件将各个曲拐连成一体，一般采用滚动轴承，并且必须与隧道式气缸体配合使用。发动机多采用整体式曲轴。
曲轴的支承形式按其主轴颈数目分为全支承曲轴和非全支承曲轴。在相邻两个曲拐之间都设置一个主轴颈的曲轴称为全支承曲轴，否则为非全支承曲轴。全支承可以提高曲轴的抗弯强度和刚度，并可减轻主轴承的载荷，但加工面较多，曲轴主轴承多，机体相应较长，多用于柴油机和负荷较大的汽油机。非全支承曲轴长度短，结构紧凑，制造工艺简单，但曲轴的抗弯强度和刚度小，多用于中小负荷的汽油机。
主轴颈和连杆轴颈是发动机中最关键的滑动配合副，均需良好润滑。润滑主油道的机油从气缸体上的油道而来。润滑连杆轴颈的机油则是通过在主轴颈与连杆轴颈之间加工的斜油道而来。连杆轴颈也叫曲柄销，与连杆大头装配在一起。曲柄销很多做成空心的，目的在于减小质量和离心力。从主轴颈经曲柄孔油道3输送来的机油就储存在油腔内，曲柄销与轴瓦上钻有径向孔与此油腔相通。有的结构中，在此小孔内插入一个吸油管，管口位于油腔的中心。这样，当曲轴旋转时，进入油腔的机油在离心力作用下，将较重的杂质甩向油腔壁，油腔中的清洁机油就经吸油管流到曲柄销工作表面。为防止吸油管堵塞，可按时旋开螺塞清除杂质。曲柄是连接主轴颈和连杆轴颈的部分，曲柄的重心应尽可能靠近曲轴的旋转中心。
曲轴前端是第一道主轴颈之前的部分，通过键槽和螺栓，安装有驱动配气凸轮轴的正时齿轮，驱动风扇和水泵的带轮以及油封、甩油盘、止推片等。甩油盘和橡胶油封可实现对曲轴前端机油的密封。在曲轴前端的甩油盘随曲轴旋转，当被齿轮挤出和甩出的机油落到甩油盘上时，由于离心力的作用，被甩到正时齿轮盖的内壁面上的机油沿壁面流回到油底壳中。即使还有少量机油落到甩油盘前面的曲轴轴段上，也会被压配在正时齿轮室盖上的油封挡住。甩油盘的外斜面应向后，不能装反。此外，在一些中、小型发动机的曲轴前端还装有起动爪，以便必要时人力起动发动机。
曲轴后端是最后一道主轴颈之后的部分。曲轴后凸缘与飞轮通过飞轮螺栓、螺母装配连接。为防止机油从曲轴后端漏出，通常在曲轴后端车出回油螺纹3或安装其他封油装置。回油螺纹可以是梯形的或矩形的，其螺旋方向应为右旋。当曲轴旋转时，机油也被带动旋转，因为机油本身有黏性，所以会受到机体后盖孔壁的摩擦阻力。机油在摩擦阻力的作用下顺着螺纹槽被推送向前，流回油底壳。
曲轴轴承
发动机工作时，曲轴经常受到离合器施加于飞轮的轴向力作用而有轴向窜动的趋势。曲轴的轴向窜动将破坏曲柄连杆机构各零件间正确的相对位置，故必须用推力轴承加以限制；而曲轴在受热膨胀时又应有一定的自由伸长量，所以曲轴上只能有一处轴向定位装置。一般采用的滑动推力轴承形式有三种。
半圆环止推片
半圆环止推片一般为4片，上、下各两片，分别安装在机体和主轴承盖浅槽中，用定位舌定位，防止转动。装配时，需将减摩合金层朝向曲轴的止推面，不能装反。半圆环止推片应用最为广泛，如上海桑塔纳2000GSi发动机、本田F23A3发动机均采用半圆环止推片。
翻边轴瓦
翻边轴瓦是将轴瓦两侧的翻边作为止推面，在止推面上浇注减磨合金。轴瓦止推面与曲轴止推面之间留有0.06至0.25mm的间，从而限制了曲轴的轴向窜动量。红旗CA7220E轿车发动机即采用翻边轴瓦轴承进行轴向定位。
止推轴承环
止推轴承环为两片止推圆环，分别安装在第一主轴承盖的两侧。
曲轴形状
曲轴的形状和各曲拐的相对位置取决于发动机的气缸数、气缸布置形式和各缸的做功行程交替顺序。当气缸数和气缸布置形式确定之后，曲拐布置就只取决于发动机发火次序。
制造技术及工艺
曲轴承受周期性变化的气体作用力、往复惯性力、离心力以及由此产生的转矩、弯矩的共同作用。因此要求曲轴具有足够的刚度、疲劳强度和冲击韧度，各工作表面要有良好的润滑条件和耐磨性。汽车发动机曲轴一般由45、40Cr、40MnB等中碳钢和中碳合金钢模锻而成，轴颈表面经高频淬火或渗氮处理，最后进行精加工。上汽大众轿车及江西五十铃的发动机曲轴采用F49MnVS，提高了曲轴的韧性，改善了其切削性能。有些汽车发动机也采用高强度的球墨铸铁曲轴。如捷达EA827、北京切诺基等汽油机以及6135Q柴油机均采用球墨铸铁曲轴。球墨铸铁价格便宜，耐磨性能好，轴颈不需硬化处理，同时金属消耗量少，机械加工量也少。为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，圆角处要经滚压处理。涡轮增压发动机为了保证曲轴强度，一般仍用合金钢作为曲轴材料。
球墨铸铁曲轴毛坯铸造技术
熔炼
高温低硫纯净铁水的获得是生产高质量球墨铸铁的关键。中国主要是以冲天炉为主的生产设备，铁水未进行预脱硫处理；其次是高纯生铁少、焦炭质量差，已采用双联外加预脱硫的熔炼方法，采用冲天炉熔化铁水，经炉外脱硫，然后在感应电炉中升温并调整成分。在中国铁水成分的检测已普遍采用真空直读光谱仪来进行。
造型
气流冲击造型工艺明显优于粘土砂型工艺，可获得高精度的曲轴铸件，该工艺制作的砂型具有无反弹变形量等特点，这对于多拐曲轴尤为重要。中国已有一些曲轴生产厂家从德国、意大利、西班牙等国引进气流冲击造型工艺。
钢曲轴毛坯用材料及锻造技术
制造中等缸径高速柴油机曲轴采用非调质结构钢已获得成功应用，它给人们带来的不仅是新的材料技术，还有对曲轴性能指标设置、显微组织确定、锻-热制造工艺的衔接与取舍等认知观上的冲击。非调质机械结构钢是利用微量合金元素在中碳钢中产生强化相，不需经调质处理，就可以获得良好综合力学性能的节能型新钢种。这种新钢种不需要正火和调质处理，节约热处理费用。而且因钢中硫含量较高、基体为珠光体组织，可以高效率进行机械加工，减少刀具消耗，从而降低制造成本。
机械加工技术
中国曲轴生产线多数由普通机床和专用机床组成，生产效率和自动化程度相对较低，粗加工设备多采用多刀车床车削曲轴主轴颈及拐颈，工序的质量稳定性差，容易产生较大的内应力，难以达到合理的加工余量。一般精加工采用MQ8260等曲轴磨床粗磨一半精磨一精磨一抛光方法，其通常靠手工操作，但加工质量不稳定。
热处理和表面强化处理技术
曲轴的热处理关键技术是表面强化处理。球墨铸铁曲轴一般均采用正火处理，为表面处理做好组织准备，表面强化处理一般采用感应淬火或氮化工艺。上海内燃机研究所有限责任公司在吸收国外先进技术的基础上自行开发研制了软氮化工艺及氮化盐，与其他表面处理工艺相比，此工艺具有以下主要特点：
1、具有更高的耐磨性、表面硬度和疲劳强度。
2、摩擦系数降低，抗咬合、抗擦伤能力提高。
3、耐腐蚀性能、耐穴蚀性能提高。
4、由于盐浴中加人了特定的元素，使渗氮能力大幅度提高，在达到相同渗层深度的条件下，其处理时间要大大减少。
5、由于工件浸人盐浴中处理，加热均匀，因此氮化层亦均匀致密，工件外观质量好。
6、所生产的氮化盐使用温度在510℃至580℃范围内，可在较低温度下氮化，因此工件变形小，可以满足高精度及部分表面淬火后需氮化的工件要求。
7、无公害，盐浴中氰化物含量一般低于0.5%，作业点的空气和清洗工件的水中有害成分含量均低于国家规定的排放标准，实现了无污染作业。
8、设备简单，处理综合成本低(基盐可长期循环使用)，工艺操作简便，易于推广。
9、价格低等。锻钢曲轴则采用轴颈与圆角淬火工艺。引进的设备有AEG全自动曲轴淬火机床、EMA淬火机床等。
参考资料：
相关标准
汽车发动机曲轴执行《汽车发动机曲轴技术条件》QC/T 481-2005标准。
发展趋势
铸造技术
熔炼
对于高牌号铸铁的熔化,将采用大容量中频炉进行熔炼或变频中频炉熔炼,并采用直读光谱仪检测铁水成分。球墨铸铁处理采用转包,研制新品种球化剂,采用随流孕育、型内孕育及复合孕育等先进孕育方法。熔化过程的各参数实现微机控制和屏幕显示。
造型
消失模铸造将得到发展和推广。在砂型铸造中,无箱射压造型和挤压造型将受到重视并继续在新建厂或改建厂中推广应用.原有的高压造型线将继续使用,其中部分关键元件将得到改进，实现自动组芯和下芯。
锻造技术
以热模锻压力机、电液锤为主机的自动线是锻造曲轴生产的发展方向,这些生产线将普遍采用精密剪切下料、辊锻(楔横轧)制坯、中频感应加热、精整液压机精压等先进工艺，同时配有机械手、输送带、带回转台的换模装置等辅机,形成柔性制造系统(FMS)。通过FMS可自动更换工件和模具以及自动进行参数调节,在工作过程中不断测量。显示和记录锻件厚度和最大压力等数据并与定值比较，选择最佳变形量以获得优质产品。由中央控制室监控整个系统，实现无人化操作。
机械加工技术
曲轴粗加工将广泛采用数控车床、数控内铣床、数控车拉床等先进设备对主轴颈、连杆轴颈进行数控车削、内铣削、车-拉削加工,以有效减少曲轴加工的变形量。曲轴精加工将广泛采用CNC控制的曲轴磨床对其轴颈进行精磨加工。此种磨床将配备砂轮自动动平衡装置、中心架自动跟踪装置、自动测量、自动补偿装置、砂轮自动修整、恒线速度等功能要求,以保证磨削质量的稳定。高精设备依赖进口的现状,短期内不会改变。
热处理技术和表面强化技术
曲轴中频感应淬火
曲轴中频感应淬火将采用微机监控闭环中频感应加热装置,具有效率高、质量稳定、运行可控等特点。
曲轴软氮化
对于大批量生产的曲轴来说,为了提高产品质量,今后将采用微机控制的氮基气氛气体软氮化生产线。氮基气氛气体软氮化生产线由前清洗机、预热炉、软氮化炉、冷却油槽、后清洗机、控制系统及制气配气等系统组成。
曲轴表面强化技术
球墨铸铁曲轴圆角滚压强化将广泛应用于曲轴加工中,另外,圆角滚压强化加轴颈表面淬火等复合强化工艺也将大量应用于曲轴加工中。锻钢曲轴强化方式将会更多地采用轴颈加圆角淬火处理。
相关事件
2026年3月，由中国机械工业联合会组织的“920mm缸径超大型船用低速机曲轴制造技术”项目技术鉴定会在上海召开。会上对上海电机学院联合上海电气上重铸锻有限公司、上海船用曲轴有限公司和上海中船三井造船柴油机有限公司研制的缸径920mm超大型船用低速机曲轴进行了技术评审。 该曲轴总长20.19米、单段重量达208.3吨，为全球超重船用曲轴之一。项目攻克了“超大截面心部超高强韧性与毫米级变形精度的协同控制”“非对称结构红套孔加热变形控制”“大型高强度曲轴锻件强韧性调控热处理”等技术，实现了1240mm壁厚异形曲拐锻件的强韧性调控（强度提升14%、韧性提高25%），并把非均匀异形结构的红套孔变形控制在毫米级公差范围内。该成果填补了中国900mm及以上缸径船用曲轴全流程制造技术的空白，技术达到国际先进水平，已应用于24000TEU超大型甲醇双燃料集装箱船。
参考资料 >
攻克巨轮“心脏”制造难关：打破国外垄断，上海电机学院造出国内最大船用曲轴.今日头条.2026-03-13