專利名稱：可變缸徑變行程的單缸機(jī)試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種單缸機(jī)試驗(yàn)裝置，特別是一種可變缸徑變行程的單缸機(jī)試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
近年來，由于單缸機(jī)試驗(yàn)裝置相比整機(jī)具有可排除缸與缸之間相互干擾而獲取更為準(zhǔn)確的工作過程試驗(yàn)數(shù)據(jù)、零部件拆裝方便、可加快試驗(yàn)速度等優(yōu)點(diǎn)，因而在發(fā)動(dòng)機(jī)研制過程中發(fā)揮了越來越重要的作用，尤其是對缸徑大于150mm的大功率柴油機(jī)的研制。通過運(yùn)用單缸模擬整機(jī)技術(shù)，可精確預(yù)測多缸機(jī)性能，節(jié)約了產(chǎn)品研制的時(shí)間和成本。單缸機(jī)試驗(yàn)裝置主要承擔(dān)燃燒開發(fā)、關(guān)鍵零部件驗(yàn)證以及專項(xiàng)試驗(yàn)開發(fā)任務(wù)，在針對不同機(jī)型的試驗(yàn)開發(fā)時(shí)，單缸機(jī)試驗(yàn)裝置的配置以及具體研究內(nèi)容變化很大。目前，針對不同機(jī)型，單缸機(jī)試驗(yàn)裝置一直遵循著這樣的研制方法:從頭開始單獨(dú)進(jìn)行單缸機(jī)試驗(yàn)裝置的構(gòu)想、設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)驗(yàn)證、機(jī)械加工以及裝配，用這樣的方法最終常常能夠滿足某一具體機(jī)型的研發(fā)需求，若開發(fā)不同缸徑·、不同行程的新一類機(jī)型，則必須另外研制開發(fā)新的單缸機(jī)試驗(yàn)裝置，因此開發(fā)成本高，研制周期長。圖1為現(xiàn)有的一種單缸機(jī)試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，造成目前單缸機(jī)試驗(yàn)裝置僅能滿足單一機(jī)型需求的主要原因在于:機(jī)體I為整體式結(jié)構(gòu)，當(dāng)需要進(jìn)行新機(jī)型開發(fā)時(shí)，機(jī)體I需重新研制，而單缸機(jī)試驗(yàn)裝置的主要零部件幾乎都與機(jī)體I相關(guān)聯(lián)，因此更換機(jī)體I幾乎等同于重新研制一臺(tái)新的單缸機(jī)試驗(yàn)裝置；安裝燃油凸輪軸2和進(jìn)排氣凸輪軸3的凸輪軸箱與機(jī)體I為整體式結(jié)構(gòu)，因此在進(jìn)行諸如多凸輪軸方案試驗(yàn)時(shí)，需更換不同的機(jī)體I;無法對燃油凸輪軸2和進(jìn)排氣凸輪軸3的齒輪傳動(dòng)方式進(jìn)行靈活調(diào)整，在進(jìn)行多方案試驗(yàn)或新機(jī)型開發(fā)時(shí)，需對其重新進(jìn)行研制。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可變缸徑變行程的單缸機(jī)試驗(yàn)裝置，以減少整機(jī)開發(fā)成本，縮短研制周期。本發(fā)明提供的可變缸徑變行程的單缸機(jī)試驗(yàn)裝置包括氣缸、位于所述氣缸內(nèi)的活塞、與所述活塞相連的連桿、與所述連桿相連的曲軸、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、進(jìn)排氣凸輪軸、燃油凸輪軸、氣缸體、曲軸箱體、進(jìn)排氣凸輪軸及燃油凸輪軸；所述進(jìn)排氣凸輪軸及所述燃油凸輪軸通過所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述曲軸相連；所述進(jìn)排氣凸輪軸安裝于所述進(jìn)排氣凸輪軸箱中，所述燃油凸輪軸安裝于所述燃油凸輪軸箱中，所述進(jìn)排氣凸輪軸箱和所述燃油凸輪軸箱分別與所述氣缸體通過所述第二連接件相連接；所述氣缸安裝于所述氣缸體中，所述凸輪軸安裝于所述凸輪軸箱中，所述曲軸安裝于所述曲軸箱體中；所述氣缸體與所述曲軸箱體通過第一連接件相連接，所述凸輪軸箱與所述氣缸體通過第二連接件相連接。
由于機(jī)體結(jié)構(gòu)米用模塊化設(shè)計(jì),機(jī)體的氣缸體與氣缸直徑相關(guān)，而曲軸箱體則與氣缸直徑無關(guān)，因此調(diào)整氣缸直徑時(shí)僅需更換氣缸體部分。獨(dú)立的凸輪軸箱結(jié)構(gòu)使得在進(jìn)行凸輪軸多方案試驗(yàn)時(shí)，僅需更換凸輪軸箱，模塊化的設(shè)計(jì)還可靈活布置凸輪軸的位置，可方便進(jìn)行不同配氣機(jī)構(gòu)的試驗(yàn)，從而減少整機(jī)開發(fā)成本，縮短研制周期。在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括凸輪軸傳動(dòng)齒輪、第一惰輪、第二惰輪及曲軸齒輪，所述凸輪軸傳動(dòng)齒輪、所述第一惰輪、所述第二惰輪及所述曲軸齒輪依次嚙合傳動(dòng)。較佳地，所述凸輪軸傳動(dòng)齒輪及所述第一惰輪安裝于所述氣缸體中，所述第二惰輪及所述曲軸齒輪安裝于所述曲軸箱體中?；蛘?，所述凸輪軸傳動(dòng)齒輪及所述第一惰輪安裝于所述凸輪軸箱中，所述第二惰輪及所述曲軸齒輪安裝于所述曲軸箱體中。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)采用了柔性可調(diào)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在針對不同機(jī)型變換時(shí)，凸輪軸傳動(dòng)齒輪及所述第一惰輪可與氣缸體或凸輪軸箱同時(shí)更換，因此可以實(shí)現(xiàn)對傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的靈活調(diào)整，在進(jìn)行多方案試驗(yàn)或新機(jī)型開發(fā)時(shí)無需對其進(jìn)行重新研制。在本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例中，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括凸輪軸傳動(dòng)齒輪、傳動(dòng)鏈及曲軸齒輪，所述傳動(dòng)鏈連接所述凸輪軸傳動(dòng)齒輪與所述曲軸齒輪。鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)的結(jié)構(gòu)形式可以使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的布置和設(shè)計(jì)更為靈活。較佳地，本發(fā)明所提供的單缸機(jī)試驗(yàn)裝置還包括質(zhì)量平衡系統(tǒng)及機(jī)座，所述質(zhì)量平衡系統(tǒng)包括平衡軸和平衡塊，所述平衡塊安裝于所述平衡軸之上，所述平衡軸安裝于所述機(jī)座中。較佳地，本發(fā)明所提 供的單缸機(jī)試驗(yàn)裝置還包括第一平衡軸傳動(dòng)齒輪及第二平衡軸傳動(dòng)齒輪，所述曲軸齒輪、所述第一平衡軸傳動(dòng)齒輪與所述第二平衡軸傳動(dòng)齒輪依次嚙合傳動(dòng)。較佳地，所述第一平衡軸傳動(dòng)齒輪與所述第二平衡軸傳動(dòng)齒輪安裝于所述機(jī)座中。較佳地，所述第一連接件為螺栓，所述第二連接件為螺釘。質(zhì)量平衡系統(tǒng)也采用模塊化設(shè)計(jì)，分為平衡軸和平衡塊兩個(gè)部分，因此在變缸徑變行程時(shí)，平衡軸等主體結(jié)構(gòu)可保持不變，僅對平衡塊重量進(jìn)行適量調(diào)整，即可滿足不同機(jī)型的需要。本發(fā)明所提供的單缸機(jī)試驗(yàn)裝置不僅結(jié)構(gòu)緊湊、布置簡單、拆裝方便，而且只需更換少量零部件便可快速完成不同缸徑、不同行程單缸機(jī)試驗(yàn)裝置改造并形成試驗(yàn)?zāi)芰?，極大地減少了整機(jī)開發(fā)成本，提高了試驗(yàn)室及試驗(yàn)室輔助系統(tǒng)的利用效率，并縮短了研制周期。以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。


圖1為現(xiàn)有的一種單缸機(jī)試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的較佳實(shí)施例中的一種單缸機(jī)試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為圖2所示的單缸機(jī)試驗(yàn)裝置中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式圖2及圖3示出了本發(fā)明提供的可變缸徑變行程的單缸機(jī)試驗(yàn)裝置的一個(gè)較佳實(shí)施例。如圖2及圖3所示，本發(fā)明的較佳實(shí)施例中的一種單缸機(jī)試驗(yàn)裝置100采用模塊化設(shè)計(jì)，機(jī)體主要由氣缸蓋101、進(jìn)排氣凸輪軸箱102、燃油凸輪軸箱103、氣缸體104、曲軸箱體105及機(jī)座106組成，主要部件包括活塞110、氣缸111、氣缸套112、連桿113、曲軸114、主軸承蓋115、進(jìn)排氣凸輪軸116、燃油凸輪軸117、質(zhì)量平衡系統(tǒng)118以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)120。氣缸111外側(cè)套裝氣缸套112，并與其一同安裝在氣缸體104中，連桿113的兩端分別與活塞110及曲軸114相連接，活塞110在氣缸111中作循環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。進(jìn)排氣凸輪軸116、燃油凸輪軸117與曲軸114通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)120相連接。進(jìn)排氣凸輪軸116和燃油凸輪軸117分別安裝于進(jìn)排氣凸輪軸箱102和燃油凸輪軸箱103中，曲軸114安裝于曲軸箱體105中。

在本實(shí)施例中，由于進(jìn)排氣凸輪軸箱102、燃油凸輪軸箱103、氣缸體104及曲軸箱體105皆采用了獨(dú)立的模塊化設(shè)計(jì)，僅氣缸體104的結(jié)構(gòu)與氣缸直徑相關(guān)，曲軸箱體105與氣缸直徑基本無關(guān)，因此，在變換機(jī)型或進(jìn)行多方案研究時(shí)，僅需根據(jù)需要，選擇性地更換進(jìn)排氣凸輪軸箱102、燃油凸輪軸箱103、氣缸體104及曲軸箱體105，而無需更換整個(gè)機(jī)體。在變換不同機(jī)型時(shí)，可根據(jù)實(shí)際匹配機(jī)型的氣缸蓋101、氣缸套112、活塞110、連桿113、進(jìn)排氣凸輪軸116及燃油凸輪軸117等零部件的安裝接口要求設(shè)計(jì)氣缸體104，在變缸徑變行程時(shí)，可根據(jù)所采用機(jī)型具體情況，改變設(shè)計(jì)和更換氣缸體104，而不用更換曲軸箱體105。由于曲軸箱體105與氣缸直徑基本無關(guān)，可按滿足最大工作能力對其進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便在進(jìn)行變缸徑變行程設(shè)計(jì)時(shí)，不用更換曲軸箱體105，機(jī)座106也可保持不變。模塊化的進(jìn)排氣凸輪軸箱102和燃油凸輪軸箱103使得凸輪軸可靈活布置，方便進(jìn)行不同配氣機(jī)構(gòu)的試驗(yàn)。進(jìn)排氣凸輪軸116、燃油凸輪軸117的軸頸尺寸可按滿足最大能力工作要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，在變化過程中無需更換凸輪軸襯套等零部件。在本實(shí)施例中，氣缸體104與曲軸箱體105之間通過螺栓107連接，氣缸體104與進(jìn)排氣凸輪軸箱102及燃油凸輪軸箱103之間通過螺釘108相連接，而在其他實(shí)施例中，氣缸體104與曲軸箱體105之間也可通過螺釘連接，氣缸體104與進(jìn)排氣凸輪軸箱102及燃油凸輪軸箱103之間通過螺栓相連接，或者采用其他連接件，本發(fā)明對此不作限制。在本實(shí)施例中，凸輪軸為分開的兩根，即進(jìn)排氣凸輪軸116和燃油凸輪軸117，在其他實(shí)施例中，也可以根據(jù)不同的發(fā)動(dòng)機(jī)，設(shè)計(jì)為兩者合一的一根凸輪軸，相應(yīng)地，配合一個(gè)凸輪軸箱即可，本發(fā)明對此不作限制。在本較佳實(shí)施例中，曲軸114的主軸頸尺寸可按滿足最大工作能力設(shè)計(jì)，以便針對不同機(jī)型可保留主軸承蓋115，曲柄銷部位尺寸與匹配機(jī)型的連桿113相適應(yīng)。質(zhì)量平衡系統(tǒng)118也采用了模塊化設(shè)計(jì)，分為平衡軸和平衡塊兩個(gè)部分，平衡塊安裝于平衡軸之上，平衡軸安裝于機(jī)座106中，機(jī)座106與曲軸箱體105相連接。在變缸徑變行程時(shí)，平衡軸等主體結(jié)構(gòu)可保持不變，僅對平衡塊重量進(jìn)行適量調(diào)整，以滿足不同機(jī)型的需要。
如圖3所示,本較佳實(shí)施例中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)120包括依次嚙合傳動(dòng)的凸輪軸傳動(dòng)齒輪121、第一惰輪122、第二惰輪123、曲軸齒輪124、第一平衡軸傳動(dòng)齒輪125和第二平衡軸傳動(dòng)齒輪126。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可知，當(dāng)采用進(jìn)排氣凸輪軸和燃油凸輪軸兩者合一的凸輪軸時(shí)，僅使用一個(gè)凸輪軸傳動(dòng)齒輪，當(dāng)采用進(jìn)排氣凸輪軸和燃油凸輪軸分開的兩根凸輪軸時(shí)，需要兩個(gè)凸輪軸傳動(dòng)齒輪。圖3中僅示出其中一個(gè)，而省略了另一個(gè)。凸輪軸傳動(dòng)齒輪121及第一惰輪122安裝在氣缸體104上，第二惰輪123及曲軸齒輪124安裝在曲軸箱體105中，而第一平衡軸傳動(dòng)齒輪125和第二平衡軸傳動(dòng)齒輪126安裝在機(jī)座106中。在針對不同機(jī)型變換時(shí)，凸輪軸傳動(dòng)齒輪121及第一惰輪122可與氣缸體104同時(shí)更換，無需對第二惰輪123、曲軸齒輪124、第一平衡軸傳動(dòng)齒輪125和第二平衡軸傳動(dòng)齒輪126進(jìn)行調(diào)整。在其他實(shí)施例中，凸輪軸傳動(dòng)齒輪121及第一惰輪122可安裝在進(jìn)排氣凸輪軸箱102或燃油凸輪軸箱103上，在針對不同機(jī)型變換時(shí)，可與其同時(shí)更換。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)120還可以采用鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)，例如，用傳動(dòng)鏈來代替第一惰輪122和第二惰輪123，連接凸輪軸傳動(dòng)齒輪121和曲軸齒輪124，當(dāng)凸輪軸傳動(dòng)齒輪121和曲軸齒輪124之間的相對位置發(fā)生改變時(shí)，只需要調(diào)整或更換傳動(dòng)鏈即可，從而使得整個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的布置和設(shè)計(jì)更為靈活。綜上所述，相比已有技術(shù)，本發(fā)明所提供的可變缸徑變行程的單缸機(jī)試驗(yàn)裝置具有如下顯著有益效果:模塊化的設(shè)計(jì)使得單缸機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，布置簡單，拆裝方便；通用性好，針對不同機(jī)型，單缸機(jī)無需更換整個(gè)機(jī)體部件，而只需更改少量零部件，便可快速完成不同缸徑、不同行程單缸機(jī)試驗(yàn)裝置改造并形成試驗(yàn)?zāi)芰?，可極大地減少柴油機(jī)整機(jī)開發(fā)成本，提高試驗(yàn)室及試驗(yàn)室輔助系統(tǒng)的利用效率，并縮短研制周期。以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)無需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思做出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在本發(fā)明的 權(quán)利要求保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種可變缸徑變行程的單缸機(jī)試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括氣缸、位于所述氣缸內(nèi)的活塞、與所述活塞相連的連桿、與所述連桿相連的曲軸、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、進(jìn)排氣凸輪軸、燃油凸輪軸、氣缸體、曲軸箱體、進(jìn)排氣凸輪軸及燃油凸輪軸；所述進(jìn)排氣凸輪軸及所述燃油凸輪軸通過所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述曲軸相連；所述進(jìn)排氣凸輪軸安裝于所述進(jìn)排氣凸輪軸箱中，所述燃油凸輪軸安裝于所述燃油凸輪軸箱中，所述進(jìn)排氣凸輪軸箱和所述燃油凸輪軸箱分別與所述氣缸體通過所述第二連接件相連接；所述氣缸安裝于所述氣缸體中，所述凸輪軸安裝于所述凸輪軸箱中，所述曲軸安裝于所述曲軸箱體中；所述氣缸體與所述曲軸箱體通過第一連接件相連接，所 述凸輪軸箱與所述氣缸體通過第二連接件相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變缸徑變行程的單缸機(jī)試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括凸輪軸傳動(dòng)齒輪、第一惰輪、第二惰輪及曲軸齒輪，所述凸輪軸傳動(dòng)齒輪、所述第一惰輪、所述第二惰輪及所述曲軸齒輪依次嚙合傳動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可變缸徑變行程的單缸機(jī)試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述凸輪軸傳動(dòng)齒輪及所述第一惰輪安裝于所述氣缸體中，所述第二惰輪及所述曲軸齒輪安裝于所述曲軸箱體中。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可變缸徑變行程的單缸機(jī)試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述凸輪軸傳動(dòng)齒輪及所述第一惰輪安裝于所述凸輪軸箱中，所述第二惰輪及所述曲軸齒輪安裝于所述曲軸箱體中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變缸徑變行程的單缸機(jī)試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括凸輪軸傳動(dòng)齒輪、傳動(dòng)鏈及曲軸齒輪，所述傳動(dòng)鏈連接所述凸輪軸傳動(dòng)齒輪與所述曲軸齒輪。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可變缸徑變行程的單缸機(jī)試驗(yàn)裝置，其特征在于，還包括質(zhì)量平衡系統(tǒng)及機(jī)座，所述質(zhì)量平衡系統(tǒng)包括平衡軸和平衡塊，所述平衡塊安裝于所述平衡軸之上，所述平衡軸安裝于所述機(jī)座中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可變缸徑變行程的單缸機(jī)試驗(yàn)裝置，其特征在于，還包括第一平衡軸傳動(dòng)齒輪及第二平衡軸傳動(dòng)齒輪，所述曲軸齒輪、所述第一平衡軸傳動(dòng)齒輪與所述第二平衡軸傳動(dòng)齒輪依次嚙合傳動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可變缸徑變行程的單缸機(jī)試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述第一平衡軸傳動(dòng)齒輪與所述第二平衡軸傳動(dòng)齒輪安裝于所述機(jī)座中。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變缸徑變行程的單缸機(jī)試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述第一連接件為螺栓。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變缸徑變行程的單缸機(jī)試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述第二連接件為螺釘。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種可變缸徑變行程的單缸機(jī)試驗(yàn)裝置，其包括氣缸、位于氣缸內(nèi)的活塞、與活塞相連的連桿、與連桿相連的曲軸、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、進(jìn)排氣凸輪軸、燃油凸輪軸、氣缸體、曲軸箱體、進(jìn)排氣凸輪軸及燃油凸輪軸；進(jìn)排氣凸輪軸及燃油凸輪軸通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與曲軸相連；進(jìn)排氣凸輪軸安裝于進(jìn)排氣凸輪軸箱中，燃油凸輪軸安裝于燃油凸輪軸箱中，進(jìn)排氣凸輪軸箱和燃油凸輪軸箱分別與氣缸體通過第二連接件相連接；氣缸安裝于氣缸體中，凸輪軸安裝于凸輪軸箱中，曲軸安裝于曲軸箱體中；氣缸體與曲軸箱體通過第一連接件相連接，凸輪軸箱與氣缸體通過第二連接件相連接。該單缸機(jī)試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)緊湊、布置簡單、拆裝方便，整機(jī)開發(fā)成本低，研制周期短。
文檔編號F02B75/40GK103216329SQ20131014343
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月23日
發(fā)明者任林, 梁剛, 王 鋒, 陳志忠, 李新才, 李麗婷, 葉斌, 朱清, 張慧, 田雨生 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七一一研究所