專利名稱：發(fā)動機所用曲軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及發(fā)動機制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種發(fā)動機所用曲軸。
背景技術(shù)：
曲軸作為發(fā)動機功率輸出的主軸,承擔(dān)著將發(fā)動機的總扭矩傳給飛輪輸出，其承受著缸內(nèi)壓力、往復(fù)運動的慣性力、旋轉(zhuǎn)慣性力引起的周期性變化的彎曲和扭轉(zhuǎn)負荷，由于曲軸尺寸較大，材料昂貴，加工精密，成本較高，可靠性也至關(guān)重要，因此曲軸的強度和剛度直接影響到發(fā)動機整機的性能和使用可靠性?，F(xiàn)有的風(fēng)冷發(fā)動機所用曲軸結(jié)構(gòu)較為簡單，達不到曲軸所需要的內(nèi)柔外剛的特性，在使用中極易造成斷裂，主要體現(xiàn)在連桿頸圓角處容易產(chǎn)生斷裂，嚴重影響到發(fā)動機的可靠性和使用壽命。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)中之不足，提供一種能有效提高曲軸強度和剛度、防止斷裂的發(fā)動機所用曲軸。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種發(fā)動機所用曲軸，適用于7 9Kw風(fēng)冷發(fā)動機，具有一體結(jié)構(gòu)的輸入軸、輸出軸、連桿頸、位于連桿頸兩側(cè)的左曲柄臂和右曲柄臂，所述連桿頸的直徑為40或42±2mm，輸入軸近左曲柄臂處的主軸頸直徑、輸出軸近右曲柄臂處的主軸頸直徑均為50±5mm,左曲柄臂和右曲柄臂的寬度均為68±5mm,左曲柄臂和右曲柄臂的厚度均為28±2mm，連桿頸中心與主軸頸中心之間的曲拐半徑距離為36 或 37. 5±5mm。優(yōu)選地，所述連桿頸的直徑與所述主軸頸的直徑之比均為I :1. 6 I. 7。為有效防止過渡處產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象，所述左曲柄臂與連桿頸外側(cè)圓角過渡連接，過渡圓角為3±0· 5mm ;右曲柄臂與連桿頸外側(cè)圓角過渡連接，過渡圓角為4. 5±0· 5mm。為提高強度，所述左曲柄臂和右曲柄臂的外側(cè)分別具有三角筋。所述連桿頸內(nèi)側(cè)與左曲柄臂和右曲柄臂的相交處分別設(shè)有曲面圓角形的卸載槽，用以分散連桿頸圓角處的應(yīng)力。本實用新型的有益效果是本實用新型通過加粗主軸頸直徑、加厚左曲柄臂和右曲柄臂的寬度，直接增加了曲軸重疊度，連桿頸直徑與曲柄臂寬度最佳之比控制在I:
I.6 I. 7之間，從而有效地提高了曲軸的強度和剛性，防止了曲軸斷裂問題的產(chǎn)生。
以下結(jié)合附圖
和實施方式對本實用新型進一步說明。圖I是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖I中A-A的剖視圖。圖中I.輸入軸2.輸出軸3.連桿頸4.左曲柄臂5.右曲柄臂6.三角筋7.卸載槽具體實施方式
現(xiàn)在結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明。這些附圖均為簡化的示意圖僅以示意方式說明本實用新型的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本實用新型有關(guān)的構(gòu)成。如圖I、圖2所示的一種發(fā)動機所用曲軸，適用于7 9Kw風(fēng)冷發(fā)動機，具有一體結(jié)構(gòu)的輸入軸I、輸出軸2、連桿頸3、位于連桿頸3兩側(cè)的左曲柄臂4和右曲柄臂5。所述輸入軸I近左曲柄臂4處的主軸頸直徑D、輸出軸2近右曲柄臂5處的主軸頸直徑D均為50mm，左曲柄臂4和右曲柄臂5的寬度B均為68mm，左曲柄臂4和右曲柄臂 5的厚度M均為28mm，以此加粗曲柄主軸頸直徑D，加大左曲柄臂4和右曲柄臂5的寬度B和厚度M，增加曲柄的重疊度，連桿頸3的直徑d為40mm或者42mm，保證連桿頸3直徑d與左、右曲柄臂4、5的寬度B最佳之比為I :1. 6 I. 7之間，由此綜合性地提高了曲軸強度和剛度，連桿頸3中心與主軸頸中心之間的曲拐半徑距離L為36或37. 5mm。所述左曲柄臂4與連桿頸3外側(cè)圓角過渡連接，過渡圓角Rl為3mm ;右曲柄臂5與連桿頸3外側(cè)圓角過渡連接，過渡圓角R2為4. 5mm,由于右曲柄臂5 —側(cè)安裝有外接設(shè)備，承受更多的外力，因此通過加大右曲柄臂5與連桿頸3外側(cè)之間的過渡圓角R2，從而可以有效地防止右曲柄臂5與連桿頸3之間產(chǎn)生開裂現(xiàn)象。同時在所述左曲柄臂4和右曲柄臂5的外側(cè)分別具有三角筋6，可以更好地提高左曲柄臂4和右曲柄臂5的剛度，有利于曲軸整體強度的提高。所述連桿頸3內(nèi)側(cè)與左曲柄臂4和右曲柄臂5的相交處分別設(shè)有曲面圓角形的卸載槽7，該卸載槽7可以將連桿頸3所受圓角應(yīng)力轉(zhuǎn)移到左、右曲柄臂4、5以及曲軸其他部位，用以分散連桿頸3圓角處的應(yīng)力。發(fā)動機工作時，曲軸承受著缸內(nèi)壓力、往復(fù)運動的慣性力、旋轉(zhuǎn)慣性力引起的周期性變化的彎曲和扭轉(zhuǎn)負荷。如果曲軸的強度設(shè)計不夠，很容易出現(xiàn)疲勞斷裂現(xiàn)象，同時制造缺陷也可使其斷裂等，斷裂的主要部位絕大部分出現(xiàn)在連桿頸3圓角以及左、右曲柄臂4、5主軸頸圓角處。曲軸作為發(fā)動機的關(guān)鍵性部件，也是發(fā)動機主要運動件，既要結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，又要強度高，剛性好，因此曲軸的強度設(shè)計成為設(shè)計時的攻克難關(guān)。提高曲軸強度的主要措施有加大連桿頸3直徑d、增加輸入軸I和輸出軸2的主軸頸直徑D、提高曲拐的軸頸的重疊度、增加左、右曲柄臂4、5的厚度M、加寬左、右曲柄臂4、5的寬度B、加大連桿頸3的圓角等，同時也提高材料牌號、提高工藝要求如滾壓圓角等。其中加寬左、右曲柄臂4、5可以有效的提高曲軸的綜合性強度，但通過CAE分析和統(tǒng)計，加寬左、右曲柄臂4、5的寬度B必須與連桿頸3的外徑相關(guān)聯(lián)，一般較佳的比例關(guān)系為連桿頸3直徑d:曲柄臂的寬度B=I :1. 6 1.7。但是，如果無限制的加寬左、右曲柄臂4、5的寬度B，或者是左、右曲柄臂4、5的寬度B與連桿頸3直徑d的比例大于I. 7時，曲軸的連桿頸3圓角處的應(yīng)力反而會增加，這是因為加寬左、右曲柄臂4、5寬度B的位置處在連桿頸3和主軸頸之間的部位，左、右曲柄臂
4、5寬度B加寬以后連桿頸3處的強度大大提高，抗拉和抗彎的能力加強，保證了連桿頸3的可靠性；但此時的主軸頸圓角的應(yīng)力則相應(yīng)的增加,相對降低了曲軸主軸頸的強度,主軸斷裂的可能增加。當左、右曲柄臂4、5的寬度B不夠或者左、右曲柄臂4、5的寬度B與連桿頸3直徑d的比例小于I. 6時，很顯然曲軸連桿頸3與主軸頸處重疊部位的抗彎截面積大為減少，降低了重疊度處的強度，這時連桿頸3圓角處的應(yīng)力急劇增加，很容易在連桿頸3圓角處斷裂，曲軸的可靠性下降。綜上所述，本實用新型針對目前存在的曲軸易斷裂的問題，從曲軸結(jié)構(gòu)強度和剛性角度考慮，將仿生學(xué)與工程力學(xué)理論相結(jié)合，設(shè)計了一種高強度的柔性曲軸。該曲軸從軸向看，左、右曲柄臂4、5類似眼鏡蛇頭狀，左、右曲柄臂4、5寬度B與連桿頸3直徑d最佳之比控制在I. 6 I. 7 :1范圍；采用了轉(zhuǎn)移法設(shè)計理念，在連桿頸3內(nèi)側(cè)設(shè)計曲面圓角形的卸載槽7，來分散連桿頸3的圓角應(yīng)力；同時曲軸主體采用高強度的球鐵材料,提高材料的延伸率，提高曲軸的韌性，降低成本，實現(xiàn)了有效提高曲軸的強度和剛性、防止曲軸斷裂的目的。上述實施方式只為說明本實用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本實用新型的內(nèi)容并加以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范 圍，凡根據(jù)本實用新型精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種發(fā)動機所用曲軸，適用于7 9Kw風(fēng)冷發(fā)動機，具有一體結(jié)構(gòu)的輸入軸(I)、輸出軸(2)、連桿頸(3)、位于連桿頸(3)兩側(cè)的左曲柄臂(4)和右曲柄臂(5)，其特征是所述連桿頸(3)的直徑(d)為40或42±2mm,輸入軸(I)近左曲柄臂(4)處的主軸頸直徑(D)、輸出軸(2)近右曲柄臂(5)處的主軸頸直徑(D)均為50±5mm，左曲柄臂(4)和右曲柄臂(5)的寬度(B)均為68±5mm，左曲柄臂(4)和右曲柄臂(5)的厚度(M)均為28±2mm，連桿頸(3)中心與主軸頸中心之間的曲拐半徑距離(L)為36或37. 5±5mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)動機所用曲軸，其特征是所述連桿頸(3)的直徑(d)與所述主軸頸的直徑(D)之比均為I :1. 6 I. 7。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)動機所用曲軸，其特征是所述左曲柄臂(4)與連桿頸(3)外側(cè)圓角過渡連接，過渡圓角(Rl)為3±0. 5mm ;右曲柄臂(5)與連桿頸(3)外側(cè)圓角過渡連接，過渡圓角(R2)為4. 5±0. 5_。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)動機所用曲軸，其特征是所述左曲柄臂(4)和右曲柄臂(5)的外側(cè)分別具有三角筋(6)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)動機所用曲軸，其特征是所述連桿頸(3)內(nèi)側(cè)與左曲柄臂(4)和右曲柄臂(5)的相交處分別設(shè)有曲面圓角形的卸載槽(7)。
專利摘要本實用新型公開了一種發(fā)動機所用曲軸，適用于7～9Kw風(fēng)冷發(fā)動機，具有一體結(jié)構(gòu)的輸入軸、輸出軸、連桿頸、位于連桿頸兩側(cè)的左曲柄臂和右曲柄臂，所述連桿頸的直徑為40或42±2mm，輸入軸近左曲柄臂處的主軸頸直徑、輸出軸近右曲柄臂處的主軸頸直徑均為50±5mm，左曲柄臂和右曲柄臂的寬度均為68±5mm，左曲柄臂和右曲柄臂的厚度均為28±2mm，連桿頸中心與主軸頸中心之間的曲拐半徑距離為36或37.5±5mm。本實用新型通過加粗主軸頸直徑、加厚左曲柄臂和右曲柄臂的寬度，直接增加了曲軸重疊度，連桿頸直徑與曲柄臂寬度最佳之比控制在11.6～1.7之間，有效地提高了曲軸的強度和剛性，防止了曲軸斷裂。
文檔編號F16C3/08GK202790052SQ20122033942
公開日2013年3月13日 申請日期2012年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月12日
發(fā)明者程鐵仕, 徐富城, 潘洪玉, 王偉, 楊正玉, 王楨為 申請人:常州常發(fā)動力機械有限公司