曲轴飞轮组主要由曲轴和飞轮以及其它不同功用的零件和附件组成。其零件和附件的种类和数量取决于发动机的结构和性能要求。典型的实例见图2-43。

　　曲轴的功用是承受连杆传来的力，并由此造成绕其本身轴线的力矩。在发动机工作中，曲轴受到旋转质量的离心力、周期性变化的气体压力和往复惯性力的共同作用，使曲轴承受弯曲与扭转载荷。为了能够更好的保证工作可靠，要求曲轴有充足的刚度和强度，各工作表面要耐磨而且润滑良好。

　　如图2-44所示，曲柄主要由三部分所组成：①曲轴的前端（或称自由端）轴1；②若干个曲柄销3和它左右两端的曲柄4，以及前后两个主轴颈2组成的曲拐；③曲轴后端（或称功率输出端）凸缘6。

　　曲轴的曲拐数取决于气缸的数目比气缸数多一个和排列方式，直列式发动机曲轴的曲拐数等于气缸数；V性发动机曲轴的曲拐数等于气缸数的一半。

　　按照曲轴的主轴颈数，可以把曲轴分为全支承曲轴和非全支承曲轴两种。在相邻的两个曲拐之间，都设置一个主轴颈的曲轴，称为全支承曲轴；否则称为非全支承曲轴。因此，直列发动机的全支承曲轴，其主轴颈的总数（包括曲轴前端和后端的主轴颈）比气缸数多一个；V形发动机的全支承曲轴，其主轴颈的总数比气缸数的一半多一个。

　　全支承曲轴的优点是能大大的提升曲轴的刚度和弯曲强度，并且可减轻主轴承的载荷。其缺点是曲轴的加工表面增多，主轴承增多，使机体加长。这两种形式的曲轴均可用于汽油机，但柴油机多采用全支承曲轴，是因为其载荷较大的缘故。多缸发动机的曲轴一般做成整体式的。采用滚动轴承作为曲轴主轴承的发动机，一定要采用组合式曲轴，即将曲轴的各部分分段加工，然后在组合成整个曲轴。6135 Q型柴油机的组合式曲轴见图2-45。其主轴承即为滚动轴承，相应的气缸体必须是隧道式的。

　　曲轴要求用强度、冲击韧度和耐磨性都比较好的材料制造，一般都会采用中碳钢或中碳合金钢模锻。为了更好的提高曲轴的耐磨性，其主轴颈和曲柄销表面上均需高频淬火或渗氮，再经过精磨，以达到高的精度和较小的表面粗糙度值。在一些强化程度不高的发动机上，还采取高强度的稀土球墨铸铁铸造曲轴。

　　曲柄销不少做成空心的，目的是减小质量和离心力。从主轴承经曲柄孔道输来的机油就贮存在此空腔中，曲柄销与轴瓦上钻有径向孔与此油腔相同。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，如图2-46所示。这样，当曲轴旋转时，进入油腔的机油在离心力的作用下，将较重的杂质甩向油腔壁，油腔中心的清洁机油就经吸油管流到曲柄销工作表面。为避免吸油管堵塞，应按时清除杂质。

　　平衡重用来平衡发动机不平衡的离心力和离心力矩，有时还用来平衡一部分往复惯性力。对于4缸、6缸等多缸发动机，由于曲柄对称布置，往复惯性力和离心力及其产生的力矩，从整体上看都能相互平衡。当曲轴的局部却受到弯曲作用。从图2-47a中能够正常的看到，第一和第四曲柄销的离心力F1和F4与第二和第三曲柄销的离心力F2和F3因大小相等、方向相反而互相平衡；F1和F2形成的力偶矩M1-2与F3和F4形成的力偶矩M3-4也能互相平衡，当两个力偶矩都给曲轴造成了弯曲载荷。曲轴若刚度不够就会产生弯曲变形，引起主轴颈和轴承偏磨。为了减轻主轴承负荷，改善其工作条件，一般都在曲柄的相反方向设置平衡重，如图2-47b所示。

　　由图可见，平衡重所造成的弯矩可以同曲轴选择造成的弯矩平衡。有的发动机平衡重与曲柄是一体的（参见图2-44b），有的则单独制造并用螺钉安装在曲轴上（图2-48）。一般4缸发动机设置4块平衡重，6缸发动机可设置4、6、8块平衡重，甚至在所有曲柄下均设有平衡重。

　　加平衡重会导致曲轴质量和材料消耗增加，锻造工艺复杂。因此，曲轴是否加平衡重，要视详细情况而定。如解放CA1091型发动机的6曲拐曲轴，各曲拐的离心力和离心力矩本身都能平衡，虽然存在弯矩，但由于采用全支承，就不设平衡重；而有的汽车6缸发动机曲轴，本身也能平衡，但由于采用非全支承，曲轴刚度较差，为了减轻曲轴轴承的负荷，也设置了平衡重。

　　曲轴前端(图2-49)装有驱动配气凸轮轴的定时齿轮4,驱动风扇和水泵的带轮7以及止推片3等。为避免机油沿曲轴颈外漏，在曲轴前端上有一个甩油盘5，随着曲轴旋转。当被齿轮挤出和甩出来的机油落到盘上时，由于离心力的作用，被甩到齿轮室盖的壁面上，再沿壁面流下来，回到油底壳中。即使还有少量的机油落到甩油盘前面的曲轴轴段上，也被压配在齿轮室盖上的油封6挡住，甩油旁的外斜面应向后。如果装错，效果将适得其反。

　　此外，在中、小型发动机的曲轴前端还装有起动爪（如图2-49中的8），以便必要时用人力转动曲轴，使发动机起动。

　　曲轴后端有安装飞轮用的凸缘。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或安装其它封油装置。回油螺纹可以是梯形的或矩形的，其螺旋的方向应为右旋，回油螺纹的封油原理见图2-50。当曲轴旋转时，流到回油螺纹槽中的机油也被带动旋转。因为机油本身带有粘性，所以受到机体后盖孔壁的磨擦阻力Fr。Fr可分解为平行于螺纹的分力Fr1和垂直于螺纹的分力Fr2，机油在Fr1的作用下，顺着螺纹槽被推送向前，流回到油底壳。

　　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。曲轴窜动将破坏曲柄连杆机构各零件正确的相对位置，故必须用止推轴承（一般是滑动轴承）加以限制。而在曲轴受热膨胀时，又应允许它能自由伸长，所以曲轴上只能有一处设置轴向定位装置。

　　滑动止推轴承的形式有两种：①翻边轴瓦的翻边部分；②单制的具有减磨合金层的止推片（如图2-49）。后者应用更为广泛。

　　曲轴的形状和各曲拐的相对位置，取决于缸数、气缸排列方式（单列或V形等）和发火次序。在安排多缸发动机的发火次序时，应注意使连续作功的两缸相距尽可能远，以减轻主轴承的载荷，同时避免有几率发生的进气重叠现象（即相邻两缸进气门同时开启），以避免影响充气；作功间隔应力求均匀，也就是说，在发动机完成一个工作循环的曲轴转角内，每个气缸都应发火作功一次，而且各缸发火的间隔时间（以曲轴转角表示，称为发火间隔角）应力求均匀。对缸数为i的四冲程发动机而言，发火间隔角为720°/i。即曲轴每转720°/I时，就应有一缸作功，以保证发动机运转平稳。

　　四冲程直列4缸发动机发火次序：发火间隔角应为720°/4=180°。其曲拐布置如图2-51所示，4个曲拐布置在同一平面内。发火次序有两种可能的排列法，即1-2-4-3或1-3-4-2，它们的工作循环如表2-1、表2-2所示。

　　四冲程直列6缸发动机发火次序：因缸数i=6，所以发火间隔角应为720°/6=120°。这种曲拐布置如图2-52所示，6个曲拐分别布置在三个平面内，各平面夹角为120°。曲拐的具体布置有两种方案，第一种发火次序是：1-5-3-6-2-4，这种方案应用比较普遍，国产汽车的6缸发动机的发火次序都用这种，其工作循环在表2-3列出；另一种发火次序是：1-4-2-6-3-5。

　　四冲程V形8缸发动机发火次序：缸数i=8。所以发火间隔角应为720°/8=90°。V形发动机左右两列中相对应的一对连杆共用一个曲拐，所以V形8缸发动机只有4个曲拐，其布置可以与4缸发动机一样，4个曲拐布置在一个平面内，也可以布置在两个互相垂直的平面内。发火次序一般为：1-8-4-3-6-5-7-2。见表2-4。

　　曲轴是一种扭转弹性系统，本身就具有一定的自振频率。在发动机工作过程中，经连杆传给曲柄销的作用力的大小和方向都是周期性变化的，这种周期性变化的激力作用在曲轴上，引起曲拐回转的瞬时角速度也呈周期性变化。由于固装在曲轴上的飞轮转动惯量大，其瞬时角速度基本上可看作是均匀的。这样，曲拐便会忽而比飞轮转的快，忽而又会比飞轮转的慢，形成相对于飞轮的扭转摆动，也就是曲轴的扭转振动，当激力频率与曲轴自振频率成整数倍时，曲轴扭转振动便因共振而加剧。这将使发动机功率受到损失，定时齿轮或链条磨损增加，严重时甚至将曲轴扭断。为了消减曲轴的扭转振动，有的发动机在曲轴前端装有扭转减振器。

　　汽车发动机常用的曲轴扭转减振器是磨擦式减振器，其工作原理是使曲轴扭转能量逐渐消耗于减振器内的摩擦，从而使振幅逐渐减小。

　　图2-53所示为发动机曲轴上装的橡胶磨擦式扭转减振器。转动惯量较大的惯性盘5用以层橡胶垫和由薄钢板冲压制成的圆盘3相连。圆盘3和惯性盘5都同橡胶垫4硫化粘结。圆盘3的毂部用螺栓固装于曲轴前端的风扇带轮上。当曲轴发生扭转振动时，曲轴前端的角振幅最大，而且通过带轮轮毂带动圆盘3一起振动。惯性盘5则因转动惯量较大而实际上相当于一个小型的飞轮，其转动瞬时角速度也比圆盘3均匀得多。这样，惯性盘5就同圆盘3有了相对角振动，而使橡胶垫4产生正反方向交替变化的扭转变形。这时，由于橡胶垫变形而产生的橡胶内部的分子摩擦，消耗扭转振动能量，整个曲轴的扭转振幅将减小，把曲轴共振转速一向更高的转速区域内，从而避免在常用的转速内出现共振。

　　橡胶减振器的主要优点是结构相对比较简单、质量小、工作可靠，所以在汽车发动机上应用广泛。其主要缺点是对曲轴扭转振动的衰减作用不够强，而且橡胶由于内摩擦生热升温而容易老化。

　　图2-54所示为一种干磨擦式的扭转减振器。两个惯性盘1松套在风扇带轮轮毂上，两盘可作轴向相对移动，但不能相对转动。惯性盘的端面与带轮6和平衡重4的端面之间都有摩擦片5。装在两个惯性盘之间的弹簧2是惯性盘紧压摩擦片。在曲轴发生扭转振动时，惯性盘与带轮及平衡重发生相对角振动，靠它们与摩擦片5之间的干摩擦消减振动。

　　图2-55所示为国产150系列粘液式减振器示意图。减振体2浮动地转在密封外壳1中，两者之间具有很小的间隙（0.5～0.7mm），其中充满高粘度的特种粘液——有机硅油。当曲轴发生扭转振动时，带着外壳一起振动，而转动惯量很大的减振体绝大多数都是匀速运转，与是两者之间发生相对滑动，使硅油受剪切，产生各油层之间的相对滑动，摩擦生热而消耗振动的小；其主压缺点是硅油散热较差，因而容易升温而降低粘度，对曲轴的扭转衰减作用减弱。

　　飞轮是一个转动惯量很大的圆盘，其主要功用是将在作功行程中传输给曲轴的功能量，从而减小了扭振振幅。这种减振器的主要优点是减振性能好，质量和容积均比较的一部分贮存起来，用以在其它行程中克服阻力，带动曲柄连杆机构越过上、下止点，保证曲轴的旋转角速度和输出转矩尽可能均匀，并使发动机有可能克服短时间的超载荷；此外，在结构上飞轮又往往用作汽车传动系中摩擦离合器的驱动件。

　　为了保证有足够的转动惯量，并尽可能减小飞轮的质量，应使飞轮的大部分质量都集中在轮缘上，因而轮缘通常做得宽而厚。

　　飞轮多采用灰铸铁制造，当轮缘的圆周速度超过50m/s时，要采用强度较高的球铁或铸钢制造。

　　飞轮外缘上压有一个齿环（图2-43），可与起动机的驱动齿轮啮合，供起动发动机用。

　　飞轮上通常刻有第一缸发火定时记号，以便校准发火时间，如图2-56所示，解放CA6102形发动机的正时记号是“上止点/1-6”，当这个记号与飞轮壳上的刻线缸的活塞处在上止点位置。

　　多缸发动机的飞轮应与曲轴一起进行平衡，否则在旋转时因质量不平衡而产生的离心力，将引起发动机振动并加速主轴承的磨损。为了在拆装时不破坏它们的平衡状态，飞轮与曲轴之间应有严格的相对位置，用定位销或不对称布置螺栓予以保证。