專利名稱：四沖程四缸發(fā)動(dòng)機(jī)二級(jí)慣性力平衡機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域，涉及一種四沖程四缸發(fā)動(dòng)機(jī)二級(jí)慣性力平衡機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
由四沖程四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力學(xué)分析可知，其一級(jí)往復(fù)慣性力、一級(jí)慣性力矩、二級(jí) 慣性力矩、離心力及離心力合力矩都是平衡的。只存在二級(jí)往復(fù)慣性力不平衡，因它對(duì)發(fā)動(dòng) 機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)影響較小，且平衡軸裝置又過(guò)于復(fù)雜，所以很多四沖程四缸發(fā)動(dòng)機(jī)都沒(méi)有設(shè)計(jì)發(fā) 動(dòng)機(jī)二級(jí)慣性力平衡機(jī)構(gòu)。隨著科技進(jìn)步和不斷發(fā)展，人們對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的要求不斷提高，由 二級(jí)往復(fù)慣性力引起四缸發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)和噪聲問(wèn)題得到了越來(lái)越多的關(guān)注。為了解決四缸發(fā) 動(dòng)機(jī)的振動(dòng)及噪聲問(wèn)題，必須首先解決二級(jí)往復(fù)慣性力的平衡。二級(jí)往復(fù)慣性力的平衡，常 采用發(fā)動(dòng)機(jī)雙軸平衡法，即兩根平衡軸以同等高度對(duì)稱于曲軸中心布置，以兩倍的角速度 反向運(yùn)轉(zhuǎn)，從而保證平衡軸水平分力相互平衡，合力為零。豎直方向的分力合成為一個(gè)大小 同二級(jí)往復(fù)慣性力相等，方向相反的合力，將二級(jí)往復(fù)慣性力平衡。合理設(shè)計(jì)平衡軸的結(jié)構(gòu) 尺寸，使豎直方向上的合力與二級(jí)往復(fù)慣性力大小相等，方向相反，就可以實(shí)現(xiàn)二級(jí)往復(fù)慣 性力的完全平衡或部分平衡。目前國(guó)內(nèi)一些車(chē)用四缸柴油機(jī)已經(jīng)增加了二級(jí)往復(fù)慣性力平衡機(jī)構(gòu)，如某種增壓 中冷柴油機(jī)上采取的結(jié)構(gòu)是在曲軸的第六曲柄臂上安裝一個(gè)大直徑的齒圈。在其中一根平 衡軸上裝有兩個(gè)齒數(shù)為大直徑的齒圈1/2的齒輪，其中一個(gè)齒輪與之相嚙合，帶動(dòng)這根平 衡軸以兩倍發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。另有一根帶有相同平衡質(zhì)量的平衡軸用齒數(shù)相同的齒輪與 這根平衡軸的另一個(gè)齒輪相嚙合，以同樣的轉(zhuǎn)速反向旋轉(zhuǎn)。所以這兩根平衡軸的轉(zhuǎn)速相等 (同為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的兩倍)而方向相反，這種結(jié)構(gòu)可以完全平衡發(fā)動(dòng)機(jī)的二級(jí)慣性力。但這種結(jié)構(gòu)存在如下不足在第六曲柄臂上安裝齒圈，需減少第六曲柄臂上平衡 塊的質(zhì)量，為了齒圈的安裝，必須同樣的減少曲軸上第一、第二、第三和第七、第八曲柄臂上 平衡塊的質(zhì)量，否則容易造成一級(jí)不平衡力和不平衡力矩的不平衡，由此引起更強(qiáng)列的振 動(dòng)。這種曲軸平衡塊質(zhì)量的減少還會(huì)增加主軸瓦的軸承負(fù)荷及中間主軸頸的內(nèi)力矩。另一種發(fā)動(dòng)機(jī)上采取的結(jié)構(gòu)是將大齒圈安裝在第八曲柄臂(即第四缸后曲柄臂) 上。這樣的布置有利于齒輪的安裝，但必須同時(shí)減少第一，第二或第四，第五或第七曲柄臂 上平衡塊的質(zhì)量。否則，也要產(chǎn)生一級(jí)往復(fù)不平衡力或不平衡力矩。這種曲軸平衡塊質(zhì)量 的減少比上述方案更不利于主軸承的平均負(fù)荷及中間主軸頸的內(nèi)力矩。還有一種四缸水冷柴油機(jī)上采用的也是將大齒圈安裝在第八曲柄臂，并在大齒圈 上增加了平衡塊，但它的兩根平衡軸是圓軸加平衡軸塊的結(jié)構(gòu)，平衡軸偏重，增加了發(fā)動(dòng)機(jī) 的耗功和平衡塊的攪油，易造成發(fā)動(dòng)機(jī)油溫升高和燃油消耗增加。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于降低發(fā)動(dòng)機(jī)二級(jí)往復(fù)慣性力引起振動(dòng)和噪 聲的四沖程四缸發(fā)動(dòng)機(jī)二級(jí)慣性力平衡機(jī)構(gòu)。本實(shí)用新型可以通過(guò)以下技術(shù)方案達(dá)到上述目的四沖程四缸發(fā)動(dòng)機(jī)二級(jí)慣性力平衡機(jī)構(gòu)包括平衡軸座、平衡軸I、平衡軸II、平衡軸蓋、定位平衡軸蓋、軸承及止推軸承、 平衡機(jī)構(gòu)主動(dòng)齒輪、平衡軸齒輪I、平衡軸齒輪II、平衡軸齒輪III、輕質(zhì)半軸。平衡機(jī)構(gòu)安 裝在油底殼內(nèi)，平衡軸座固定在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的底面，采用空心定位銷定位和強(qiáng)力螺栓固定。 具有相同離心力且轉(zhuǎn)速相同、旋轉(zhuǎn)方向相反、對(duì)稱于曲軸水平安裝的平衡軸I和平衡軸II 都采用半圓軸結(jié)構(gòu)，重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，分別安裝在平衡軸座上，并安裝有軸承和止推軸承， 以此來(lái)減磨和控制平衡軸的軸向竄動(dòng)。平衡軸和軸承之間采用壓力油潤(rùn)滑，在平衡軸I的 兩端安裝有平衡軸齒輪I和平衡軸齒輪II，在平衡軸II上安裝有平衡軸齒輪III，平衡軸I 和平衡軸II通過(guò)平衡軸蓋和定位平衡軸蓋及強(qiáng)力螺栓固定，通過(guò)空心定位銷定位，保證安 裝精度。平衡軸I和平衡軸II與平衡軸齒輪都采用過(guò)盈配合，利用大半圓鍵或小半圓鍵定 位，采用大壓板或小壓板以及螺栓固定，保證了安裝精度和可靠。在平衡軸I和平衡軸II 上分別安裝有防攪油的輕質(zhì)半軸，通過(guò)螺栓緊固，以降低機(jī)油溫升和減少功率消耗。安裝在曲軸第八曲柄臂上的平衡機(jī)構(gòu)主動(dòng)齒輪，兩者采用止口和定位銷定位，緊 固螺栓固定，在平衡機(jī)構(gòu)的主動(dòng)齒輪上設(shè)置一塊平衡重，用來(lái)補(bǔ)償?shù)诎饲凵蠝p少的平 衡質(zhì)量。平衡機(jī)構(gòu)主動(dòng)齒輪和平衡軸齒輪I、平衡軸齒輪II、平衡軸齒輪III的齒數(shù)是為 2 1，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)速和平衡軸I、平衡軸II的轉(zhuǎn)速為1 2，實(shí)現(xiàn)了平衡軸以兩倍的曲 軸角速度旋轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型采用上述技術(shù)方案后可達(dá)到以下積極效果本實(shí)用新型可有效降低發(fā)動(dòng)機(jī)二級(jí)往復(fù)慣性力引起振動(dòng)和噪聲，對(duì)于豎直方向的 分力因大小和方向相同形成合力，與發(fā)動(dòng)機(jī)二級(jí)往復(fù)慣性力相抵消，從而達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)的平 衡。以此降低發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)和由振動(dòng)引起的發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲，對(duì)改善駕駛員工作的舒適性、增 強(qiáng)各零部件的可靠耐久性有著十分重要的作用。

圖1是本實(shí)用新型四沖程四缸發(fā)動(dòng)機(jī)二級(jí)慣性力平衡機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1結(jié)構(gòu)示意圖的A-A剖視圖。圖3是本實(shí)用新型四沖程四缸發(fā)動(dòng)機(jī)二級(jí)慣性力平衡機(jī)構(gòu)的平衡軸座及平衡軸 蓋的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是圖3結(jié)構(gòu)示意圖的側(cè)視圖。圖5是本實(shí)用新型四沖程四缸發(fā)動(dòng)機(jī)二級(jí)慣性力平衡機(jī)構(gòu)平衡軸I的結(jié)構(gòu)示意 圖。圖6是本實(shí)用新型四沖程四缸發(fā)動(dòng)機(jī)二級(jí)慣性力平衡機(jī)構(gòu)平衡軸II的結(jié)構(gòu)示意 圖。圖7、圖8是本實(shí)用新型四沖程四缸發(fā)動(dòng)機(jī)二級(jí)慣性力平衡機(jī)構(gòu)防攪油輕質(zhì)半軸 的結(jié)構(gòu)示意圖。圖9是本實(shí)用新型四沖程四缸發(fā)動(dòng)機(jī)二級(jí)慣性力平衡機(jī)構(gòu)平衡軸主動(dòng)齒輪及平 衡重的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖所示，平衡機(jī)構(gòu)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的油底殼內(nèi)，平衡軸座6固定在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的 底面，兩者采用空心定位銷23定位和強(qiáng)力螺栓固定，在平衡軸座6中對(duì)稱于曲軸且水平安 裝有一對(duì)轉(zhuǎn)速相同、旋轉(zhuǎn)方向相反的平衡軸116和平衡軸118，并安裝有滑動(dòng)止推軸承15和 滑動(dòng)軸承14，平衡軸116和平衡軸118與滑動(dòng)軸承14和止推軸承15之間采用壓力潤(rùn)滑，以 此來(lái)減磨和控制平衡軸的軸向竄動(dòng)。在平衡軸116的兩端安裝有平衡軸齒輪15和平衡軸 齒輪1122，在平衡軸118上安裝有平衡軸齒輪1119，在平衡軸116和平衡軸118上還分別 安裝有防攪油的輕質(zhì)半軸17，通過(guò)螺栓18緊固，以降低機(jī)油溫升和減少功率消耗，平衡軸 116和平衡軸118由定位平衡軸蓋7和平衡軸蓋19及強(qiáng)力螺栓固定，通過(guò)空心定位銷23定 位，保證安裝精度。安裝在曲軸第八曲柄臂1上的平衡機(jī)構(gòu)主動(dòng)齒輪3，兩者采用止口 11和定位銷 10定位，緊固螺栓4固定，在平衡機(jī)構(gòu)的主動(dòng)齒輪3上設(shè)置一塊平衡重24，用來(lái)補(bǔ)償?shù)诎饲?柄臂1上減少的平衡質(zhì)量。平衡軸116和平衡軸118與平衡軸齒輪都采用過(guò)盈配合，采用大半圓鍵13或小半 圓鍵20定位，通過(guò)大壓板12或小壓板21和螺栓固定，保證了安裝精度和可靠。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，曲軸2帶動(dòng)第八曲柄臂1上安裝的平衡機(jī)構(gòu)主動(dòng)齒輪3逆時(shí)針 旋轉(zhuǎn)，在平衡軸116上的平衡軸齒輪15與平衡機(jī)構(gòu)主動(dòng)齒輪3相嚙合帶動(dòng)平衡軸116以兩 倍曲軸角速度順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，平衡軸Π8上的平衡軸齒輪III9與平衡軸116上的另一平衡軸 齒輪1122相嚙合帶動(dòng)平衡軸118以兩倍曲軸角速度逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。從而實(shí)現(xiàn)兩平衡軸同速、 反向旋轉(zhuǎn)。平衡軸116和平衡軸118運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力在水平方向的分力因大小相等、 方向相反而相互抵消，離心力在豎直方向產(chǎn)生的分力因大小和方向相同而形成合力與發(fā)動(dòng) 機(jī)二級(jí)往復(fù)慣性力相抵消，從而達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)的平衡，以此降低發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)和由振動(dòng)引起 的發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲，對(duì)改善駕駛員工作的舒適性、增強(qiáng)各零部件的可靠耐久性有著十分重要 的作用。
權(quán)利要求1.一種四沖程四缸發(fā)動(dòng)機(jī)二級(jí)慣性力平衡機(jī)構(gòu)，包括平衡軸座(6)、平衡軸1(16)、平 衡軸II (8)、平衡軸蓋(19)、定位平衡軸蓋(7)、軸承(14)及止推軸承(15)、平衡機(jī)構(gòu)主動(dòng) 齒輪(3)、平衡軸齒輪I (5)、平衡軸齒輪II (22)、平衡軸齒輪III (9)、輕質(zhì)半軸(17)；其特 征在于平衡機(jī)構(gòu)安裝在油底殼內(nèi)，平衡軸座(6)固定在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的底面，采用空心定位 銷(23)定位和強(qiáng)力螺栓固定，平衡軸1(16)和平衡軸11(8)都采用半圓軸結(jié)構(gòu)，分別安裝 在平衡軸座(6)上，并安裝有軸承(14)和止推軸承(15)，平衡軸I (16)、平衡軸11(8)和 軸承(14)、止推軸承(15)之間采用壓力油潤(rùn)滑，在平衡軸1(16)的兩端安裝有平衡軸齒輪 1(5)和平衡軸齒輪II (22)，在平衡軸II (8)上安裝有平衡軸齒輪111(9)，平衡軸1(16)和 平衡軸11(8)通過(guò)平衡軸蓋(19)和定位平衡軸蓋(7)及強(qiáng)力螺栓固定，通過(guò)空心定位銷 (23)定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四沖程四缸發(fā)動(dòng)機(jī)二級(jí)慣性力平衡機(jī)構(gòu)，其特征在于平衡 軸1(16)和平衡軸11(8)與平衡軸齒輪都采用過(guò)盈配合，大半圓鍵(13)、小半圓鍵(20)定 位，采用大壓板(12)、小壓板(21)和螺栓固定，在平衡軸I (16)和平衡軸II (8)上分別通過(guò) 螺栓(18)安裝防攪油的輕質(zhì)半軸(17)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四沖程四缸發(fā)動(dòng)機(jī)二級(jí)慣性力平衡機(jī)構(gòu)，其特征在于安裝 在曲軸第八曲柄臂(1)上的平衡機(jī)構(gòu)主動(dòng)齒輪(3)，兩者采用止口(11)和定位銷(10)定 位，緊固螺栓(4)固定，在平衡機(jī)構(gòu)的主動(dòng)齒輪(3)上設(shè)置一塊平衡重(24)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四沖程四缸發(fā)動(dòng)機(jī)二級(jí)慣性力平衡機(jī)構(gòu)，其特征在于平衡 機(jī)構(gòu)主動(dòng)齒輪(3)和平衡軸齒輪I (5)、平衡軸齒輪II (22)、平衡軸齒輪III (9)的齒數(shù)為 2 1，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸(2)的轉(zhuǎn)速和平衡軸I (16)、平衡軸II (8)的轉(zhuǎn)速為1 2。
專利摘要一種四沖程四缸發(fā)動(dòng)機(jī)二級(jí)慣性力平衡機(jī)構(gòu)，它由兩根相同離心力的平衡軸、平衡軸座、平衡軸蓋、平衡軸瓦和止推瓦、平衡軸主、被動(dòng)齒輪組成。平衡機(jī)構(gòu)安裝在油底殼內(nèi)，平衡軸座固定在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體底面，兩平衡軸對(duì)稱安裝在平衡軸座上，并裝有止推軸承來(lái)控制平衡軸的軸向竄動(dòng)。平衡軸和軸承之間采用壓力潤(rùn)滑。平衡機(jī)構(gòu)由曲軸第八平衡塊上配裝的平衡機(jī)構(gòu)主動(dòng)齒輪驅(qū)動(dòng)，平衡軸I上的平衡軸齒輪和主動(dòng)齒相嚙合，帶動(dòng)平衡軸I和平衡軸II同速、反向以兩倍于曲軸的角速度旋轉(zhuǎn)，兩平衡軸水平方向的分力因大小相等、方向相反而相互抵消，豎直方向的分力因大小和方向相同形成合力，與發(fā)動(dòng)機(jī)二級(jí)慣性力相抵消，從而達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)的平衡。
文檔編號(hào)F16F15/10GK201786453SQ200920276768
公開(kāi)日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2009年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月10日
發(fā)明者宋海水, 席瑞生, 張君, 朱敬安, 李曄影, 杜玉杰, 湯文朝, 王朝暉, 翟平, 解世元, 許鳳霞, 郭健, 陳泰嶺, 韋明慧, 黃新芳 申請(qǐng)人:中國(guó)一拖集團(tuán)有限公司