曲轴是空压机中主要的运动件，它承受着方向和大小均有周期性变化的较大载荷和摩擦磨损。因此，对疲劳强度与耐磨性均有较高的要求。
曲轴结构
空压机曲轴有两种基本形式，即曲柄轴和曲拐轴。曲柄轴多用于I旧式单列或双列卧式空压机。这种结构已被淘汰。 曲拐轴如图所示，曲拐轴由曲轴颈、曲柄销、曲柄及轴身等组成。现在大多数空压机采用这种结构，它广泛应用在对称平衡式、角度式、活塞式空压机中。
空压机曲轴通常都设计成整体式，在个别情况下，例如在制造和安装方面有要求时，也可以把曲轴分成若干部分分别制造，然后用热压配合、法兰、键销等永久或可拆的连接方式组装成一体，构成组合式曲轴。
机器运转时曲轴上所需润滑油通常是从主轴承处加入的，通过曲轴钻出的油路通往连杆轴承。轴颈上的油孔一般有斜油孔和直油孔两种形式，可根据曲轴形状和供油方式而定。
曲轴的材料
曲轴材料一般有锻造和铸造两种。锻造曲轴常用材料是 40#、45#优质碳素钢。铸造曲轴常用稀土-镁球墨铸铁材料。 由于铸造曲轴具有良好的铸造性和加工性能，可铸出较复杂、合理的结构形状，吸振性好，耐磨性高，制造成本低，对应力集中敏感性小，因而得到广泛的应用。
提高曲轴疲劳强度的措施
曲轴的截面形状尺寸沿轴向有着很大的变化，大直径与小直径的连接处是应力集中最为严重的地方。在交变载荷的作用下，应力集中处可能会发生进展性裂缝，造成曲轴的断裂。为减小过渡区的应力集中，一般制成圆角圆滑过渡。为了提高曲轴疲劳强度，可以用滚珠或滚轮对曲柄圆角进行滚压或以0.5mm 粒度的钢丸喷射在曲轴表面进行强化，使其在圆角和表面产生较大的残余压应力，还可通过表面高频淬火的方法、表面氮化处理的方法提高轴颈与圆角的抗疲劳强度。大型空压机的曲轴做成空心结构，既可减轻重量、降低惯性力，又能提高其抗疲劳强度。
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