本發(fā)明屬于發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種變截面發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體縫合螺栓結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

機(jī)體是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的骨架，其主要功能是支撐發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)件，并形成水道與油道，保證發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻與潤(rùn)滑的需要。機(jī)體還是發(fā)動(dòng)機(jī)各種附件安裝的主要載體，同時(shí)作為發(fā)動(dòng)機(jī)在車體上安裝的支座。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體主要由上曲軸箱、下曲軸箱、機(jī)體縫合螺栓、主軸瓦、噴油泵傳動(dòng)襯套等零部件組成。

柴油發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體主要通過(guò)縫合螺栓實(shí)現(xiàn)上曲軸箱與下曲軸箱的連接，機(jī)體縫合螺栓是發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵零部件。機(jī)體縫合螺栓的可靠性不僅直接影響著機(jī)體的可靠性，而且還會(huì)影響到柴油機(jī)的冷卻與潤(rùn)滑性能。機(jī)體縫合螺栓隨發(fā)動(dòng)機(jī)在使用過(guò)程中一旦發(fā)生故障，將導(dǎo)致機(jī)體與氣缸蓋傳動(dòng)端結(jié)合面漏油、上下曲軸箱結(jié)合面漏油等故障，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引發(fā)其他更大的故障。

由于受柴油發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)的限制，用于連接發(fā)動(dòng)機(jī)上下曲軸箱的機(jī)體縫合螺栓通常只能采用細(xì)長(zhǎng)的高強(qiáng)化螺栓。機(jī)體縫合螺栓雖然拉伸強(qiáng)度較大，但是由于發(fā)動(dòng)機(jī)在工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)載荷，當(dāng)機(jī)體縫合螺栓在安裝狀態(tài)下的某一階振動(dòng)固有頻率等于或接近發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體縫合部位的振動(dòng)激勵(lì)頻率時(shí)，機(jī)體縫合螺栓便會(huì)產(chǎn)生共振，進(jìn)而引發(fā)振動(dòng)疲勞斷裂。

因此，針對(duì)柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通過(guò)合理設(shè)計(jì)機(jī)體螺栓縫合結(jié)構(gòu)，有效避免機(jī)體縫合螺栓在安裝狀態(tài)下發(fā)生由共振導(dǎo)致的振動(dòng)疲勞斷裂，是提高發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)可靠性的關(guān)鍵。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種變截面發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體縫合螺栓結(jié)構(gòu)，由螺栓鎖緊套、變截面螺桿、上曲軸箱和下曲軸箱裝配而成。將變截面螺桿通過(guò)螺紋旋緊裝配在下曲軸箱上，接著將上曲軸箱安裝在下曲軸箱上并使變截面螺桿放置在上曲軸箱的通孔中，然后將螺栓鎖緊套裝入上曲軸箱的通孔中并同變截面螺桿通過(guò)螺紋旋緊進(jìn)行裝配實(shí)現(xiàn)對(duì)上曲軸箱和下曲軸箱的縫合，大大提高了結(jié)構(gòu)的可靠性。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種變截面發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體縫合螺栓結(jié)構(gòu)，包括螺栓鎖緊套、變截面螺桿、上曲軸箱和下曲軸箱。所述螺栓鎖緊套的頂部一端有裝配和拆卸時(shí)所使用的內(nèi)六方螺帽，所述螺栓鎖緊套上有同上曲軸箱相裝配的光軸，所述螺栓鎖緊套的光軸上有同變截面螺桿一端螺紋裝配的螺紋盲孔；

所述變截面螺桿的一端有同螺栓鎖緊套的螺紋盲孔相裝配的上外螺紋，另一端有同下曲軸箱的螺紋孔相裝配的下外螺紋；所述變截面螺桿的中部包括兩段直徑不同光桿，分別為靠近上外螺紋的小直徑光桿和靠近下外螺紋的一側(cè)的大直徑光桿，所述大直徑光桿的中部周向上有用于拆配時(shí)所使用的裝夾面，所述大直徑光桿與下外螺紋之間設(shè)有過(guò)渡圓弧，所述小直徑光桿與大直徑光桿之間設(shè)有過(guò)渡圓角；

所述上曲軸箱上有同螺栓鎖緊套和變截面螺桿相裝配的變截面通孔，所述下曲軸箱上有同變截面螺桿的下外螺紋相裝配的螺紋盲孔。

所述上曲軸箱上有同螺栓鎖緊套和變截面螺桿相裝配的變截面通孔，所述下曲軸箱上有同變截面螺桿的下外螺紋相裝配的螺紋盲孔；所述變截面螺桿通過(guò)螺紋旋緊裝配在下曲軸箱上，所述上曲軸箱安裝在下曲軸箱上使變截面螺桿放置在上曲軸箱的通孔中，所述螺栓鎖緊套裝配在上曲軸箱的通孔中并同變截面螺桿通過(guò)螺紋旋緊裝配實(shí)現(xiàn)上曲軸箱和下曲軸箱的縫合。

上述變截面發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體縫合螺栓結(jié)構(gòu)的裝配工藝，包括以下步驟：

a、確定螺栓鎖緊套和變截面螺桿以及上曲軸箱與下曲軸箱連接部位的尺寸參數(shù)：根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的結(jié)構(gòu)尺寸和機(jī)體螺栓縫合部位的振動(dòng)激勵(lì)頻率，首先采用有限元仿真計(jì)算方法確定機(jī)體螺栓縫合結(jié)構(gòu)在安裝狀態(tài)下變截面螺桿的振動(dòng)固有頻率，通過(guò)優(yōu)化螺栓鎖緊套的長(zhǎng)度與直徑、變截面螺桿的長(zhǎng)度和直徑以及螺栓鎖緊套的擰緊力矩，保證變截面螺桿在安裝狀態(tài)下的振動(dòng)固有頻率大于發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)機(jī)體螺栓縫合部位的振動(dòng)激勵(lì)最高頻率，然后，確定螺栓鎖緊套的內(nèi)六方螺帽和螺紋盲孔的尺寸，確定變截面螺桿的外螺紋和裝夾面的尺寸，確定上曲軸箱同螺栓鎖緊套和變截面螺桿相裝配的通孔的尺寸，上曲軸箱同螺栓鎖緊套之間為過(guò)盈配合或過(guò)渡配合，確定下曲軸箱同變截面螺桿的外螺紋相裝配的螺紋盲孔的尺寸；

b、螺栓鎖緊套和變截面螺桿以及上曲軸箱與下曲軸箱連接部位的加工：按照步驟a確定的螺栓鎖緊套和變截面螺桿以及上曲軸箱與下曲軸箱連接部位的尺寸參數(shù)，進(jìn)行螺栓鎖緊套和變截面螺桿的加工，進(jìn)行上曲軸箱和下曲軸箱連接部位的加工；

c、變截面螺桿與下曲軸箱的裝配：將變截面螺桿通過(guò)螺紋旋緊裝配在下曲軸箱上，使變截面螺桿上直徑較大的光桿的一端端面與下曲軸箱貼緊；

d、上曲軸箱同變截面螺桿和下曲軸箱的裝配：將上曲軸箱安裝在下曲軸箱上，保證步驟c中已安裝在下曲軸箱上的變截面螺桿放置在上曲軸箱的通孔中。

e、螺栓鎖緊套同上曲軸箱和變截面螺桿的裝配：將螺栓鎖緊套裝入上曲軸箱的通孔中，用扳手夾住螺栓鎖緊套的內(nèi)六方螺帽，按照步驟a確定的螺栓鎖緊套的擰緊力矩，通過(guò)螺栓鎖緊套的內(nèi)螺紋和變截面螺桿的外螺紋之間的旋緊裝配將螺栓鎖緊套同上曲軸箱、變截面螺桿裝配在一起，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體上曲軸箱和下曲軸箱的縫合。

本發(fā)明的有益效果是：

本申請(qǐng)采用螺栓鎖緊套與變截面螺桿相組合的螺栓連接結(jié)構(gòu)，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)與振動(dòng)激勵(lì)頻率特征，在確定螺栓鎖緊套與變截面螺桿以及上曲軸箱和下曲軸箱連接部位尺寸的基礎(chǔ)上，通過(guò)螺栓鎖緊套和變截面螺桿以及上曲軸箱與下曲軸箱連接部位的加工與裝配，可實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體上曲軸箱和下曲軸箱的可靠縫合。

螺栓鎖緊套伸入到上曲軸箱的通孔中可以縮短變截面螺桿的長(zhǎng)度，提高變截面螺桿在安裝狀態(tài)下的振動(dòng)固有頻率；同時(shí)，螺栓鎖緊套和上曲軸箱的通孔之間為過(guò)盈配合或過(guò)渡配合，可以增加螺栓縫合結(jié)構(gòu)在安裝狀態(tài)下的整體剛度，進(jìn)一步提高螺栓縫合結(jié)構(gòu)的振動(dòng)固有頻率。

螺栓鎖緊套采用內(nèi)六方螺帽，可以有效克服機(jī)體螺栓縫合結(jié)構(gòu)的安裝空間限制，便于螺栓縫合結(jié)構(gòu)的裝配與拆卸。采用變截面螺桿不僅可以充分利用機(jī)體螺栓縫合結(jié)構(gòu)的安裝空間，而且可以大幅度提高變截面螺桿的振動(dòng)固有頻率。

變截面螺桿與下曲軸箱在裝配過(guò)程中使變截面螺桿上直徑較大的光桿的一端端面與下曲軸箱貼緊，可以進(jìn)一步提高變截面螺桿在安裝狀態(tài)下的振動(dòng)固有頻率。

上述措施的綜合應(yīng)用，可以顯著提高機(jī)體縫合螺栓結(jié)構(gòu)的振動(dòng)固有頻率，防止發(fā)動(dòng)機(jī)在工作過(guò)程中變截面螺桿發(fā)生由于共振導(dǎo)致的疲勞斷裂，能夠顯著提高機(jī)體縫合螺栓結(jié)構(gòu)的可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1是螺栓鎖緊套結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是變截面螺桿結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是變截面發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體縫合螺栓結(jié)構(gòu)示意圖。

1螺栓鎖緊套 2變截面螺桿 3上曲軸箱 4下曲軸箱

5內(nèi)六方螺帽 6光軸 7螺紋盲孔

8小直徑光桿 9大直徑光桿

10上外螺紋 11下外螺紋

12裝夾面 13過(guò)渡圓弧

14過(guò)渡圓角

具體實(shí)施方式

一種變截面發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體縫合螺栓結(jié)構(gòu)，包括螺栓鎖緊套1、變截面螺桿2、上曲軸箱3和下曲軸箱4。所述螺栓鎖緊套1的頂部一端有裝配和拆卸時(shí)所使用的內(nèi)六方螺帽5，所述螺栓鎖緊套1上有同上曲軸箱3相裝配的光軸6，所述螺栓鎖緊套1的光軸上有同變截面螺桿2的上外螺紋10相裝配的螺紋盲孔7，如圖1所示；所述變截面螺桿2的一端有同螺栓鎖緊套1的螺紋盲孔7相裝配的上外螺紋10，所述變截面螺桿2的另一端有同下曲軸箱4的螺紋孔相裝配的下外螺紋11，所述變截面螺桿2的中部為兩段直徑不同的小直徑光桿8和大直徑光桿9，所述變截面螺桿2直徑較大的大直徑光桿9靠近下外螺紋11的一側(cè)，所述變截面螺桿2的大直徑光桿9上有用于拆配時(shí)所使用的裝夾面12，所述變截面螺桿2的大直徑光桿9與下外螺紋11之間有過(guò)渡圓弧13，所述變截面螺桿2的小直徑光桿8與大直徑光桿9之間有過(guò)渡圓角14，如圖2所示；所述上曲軸箱3上有同螺栓鎖緊套1和變截面螺桿2相裝配的變截面通孔，所述下曲軸箱4上有同變截面螺桿2的下外螺紋11相裝配的螺紋盲孔；所述變截面螺桿2通過(guò)螺紋旋緊裝配在下曲軸箱4上，所述上曲軸箱3安裝在下曲軸箱4上使變截面螺桿2放置在上曲軸箱3的通孔中，所述螺栓鎖緊套1裝配在上曲軸箱3的通孔中并同變截面螺桿2通過(guò)螺紋旋緊裝配實(shí)現(xiàn)上曲軸箱3和下曲軸箱4的縫合，如圖3所示。

上述變截面發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體縫合螺栓結(jié)構(gòu)的裝配工藝，包括以下步驟：

a、確定螺栓鎖緊套1和變截面螺桿2以及上曲軸箱3與下曲軸箱4連接部位的尺寸參數(shù)：根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的結(jié)構(gòu)尺寸和機(jī)體螺栓縫合部位的振動(dòng)激勵(lì)頻率，首先采用有限元仿真計(jì)算方法確定機(jī)體螺栓縫合結(jié)構(gòu)在安裝狀態(tài)下變截面螺桿的振動(dòng)固有頻率，通過(guò)優(yōu)化螺栓鎖緊套1的長(zhǎng)度與直徑、變截面螺桿2的長(zhǎng)度和直徑以及螺栓鎖緊套1的擰緊力矩，保證變截面螺桿2在安裝狀態(tài)下的振動(dòng)固有頻率大于發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)機(jī)體螺栓縫合部位的振動(dòng)激勵(lì)最高頻率，然后，確定螺栓鎖緊套1的內(nèi)六方螺帽和螺紋盲孔的尺寸，確定變截面螺桿2的外螺紋和裝夾面12的尺寸，確定上曲軸箱3同螺栓鎖緊套1和變截面螺桿2相裝配的通孔的尺寸，上曲軸箱3同螺栓鎖緊套1之間為過(guò)盈配合或過(guò)渡配合，確定下曲軸箱4同變截面螺桿2的下外螺紋11相裝配的螺紋盲孔的尺寸；

例如，某發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體螺栓縫合部位的振動(dòng)激勵(lì)最高頻率為1250Hz，根據(jù)該發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的結(jié)構(gòu)尺寸和機(jī)體螺栓縫合部位的振動(dòng)激勵(lì)頻率特征，結(jié)合機(jī)體縫合螺栓結(jié)構(gòu)在安裝狀態(tài)下變截面螺桿2的振動(dòng)固有頻率的有限元仿真計(jì)算結(jié)果，通過(guò)對(duì)螺栓鎖緊套1的長(zhǎng)度與直徑、變截面螺桿2的長(zhǎng)度和直徑以及螺栓鎖緊套1的擰緊力矩的優(yōu)化，確定的螺栓鎖緊套1同上曲軸箱3通孔配合的光軸直徑為Ф25mm、長(zhǎng)度為50mm，確定的螺栓鎖緊套1的內(nèi)六方螺帽外徑為Ф36mm、內(nèi)徑為確定的Ф18mm，確定的螺栓鎖緊套1的螺紋盲孔尺寸為M14×1、深度為32mm，確定的變截面螺桿2同螺栓鎖緊套1相裝配上外螺紋10的尺寸為M14×1、長(zhǎng)度為30mm，確定的變截面螺桿2同下曲軸箱4相裝配下外螺紋11的尺寸為M14×1、長(zhǎng)度為28mm，確定的變截面螺桿2上靠近下曲軸箱4的大直徑光桿9的直徑為Ф26mm、長(zhǎng)度為40mm，確定的變截面螺桿2上靠近螺栓鎖緊套1的小直徑光桿8的直徑為Ф14mm、長(zhǎng)度為105mm，確定的上曲軸箱3同螺母套光軸相裝配的通孔直徑為Ф25mm、深度為52mm，確定的上曲軸箱3同變截面螺桿2上靠近螺栓鎖緊套1的光桿相裝配的通孔直徑為Ф15mm、深度為104mm，確定的上曲軸箱3同變截面螺桿2上靠近下曲軸箱4的大直徑光桿9相裝配的通孔直徑為Ф28mm、深度為44mm，確定的下曲軸箱4的螺紋盲孔的尺寸為M14×1、深度為32mm；

b、螺栓鎖緊套1和變截面螺桿2以及上曲軸箱3與下曲軸箱4連接部位的加工：按照步驟a確定的螺栓鎖緊套1和變截面螺桿2以及上曲軸箱3與下曲軸箱4連接部位的尺寸參數(shù)，進(jìn)行螺栓鎖緊套1和變截面螺桿2的加工，進(jìn)行上曲軸箱3和下曲軸箱4連接部位的加工；

c、變截面螺桿2與下曲軸箱4的裝配：將變截面螺桿2通過(guò)螺紋旋緊裝配在下曲軸箱4上，使變截面螺桿2上直徑較大的大直徑光桿9的一端端面與下曲軸箱4貼緊；

d、上曲軸箱3同變截面螺桿2和下曲軸箱4的裝配：將上曲軸箱3安裝在下曲軸箱4上，保證步驟c中已安裝在下曲軸箱4上的變截面螺桿2放置在上曲軸箱3的通孔中；

e、螺栓鎖緊套1同上曲軸箱3和變截面螺桿2的裝配：將螺栓鎖緊套1裝入上曲軸箱3的通孔中，用扳手夾住螺栓鎖緊套1的內(nèi)六方螺帽，按照步驟a確定的螺栓鎖緊套1的擰緊力矩，通過(guò)螺栓鎖緊套1的內(nèi)螺紋和變截面螺桿2的上外螺紋10之間的旋緊裝配將螺栓鎖緊套1同上曲軸箱3、變截面螺桿2裝配在一起，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體上曲軸箱3和下曲軸箱4的縫合。

以上所述僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明創(chuàng)造，凡在本發(fā)明創(chuàng)造的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之內(nèi)。