CN102788112A - 一种发动机曲轴减振机构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机曲轴减振机构及方法，该减振机构包括曲轴和橡胶套；所述曲轴由第一段和第二段组成，曲轴的第一段上设有突出部和榫，橡胶套为带突出部件的环状套环，突出部件上设有用于卡入所述榫的第一凹槽，曲轴的第一段的突出部和榫分别插装在胶套的中心孔和第一凹槽中；曲轴的第二段上设有能容纳环状套环的凹陷部和能与所述的突出部件配合的第二凹槽；橡胶套设置于曲轴的第一段与第二段之间，所述的榫、橡胶套和槽以嵌套方式对接在一起。基于所述结构的减振方法，可有效阻隔轴段间相对扭振的传递，具有弯振减振功能；应用方式灵活，可根据设计和计算要求，灵活布置在各个轴段间；结构简单，成本低廉，减振效果明显。

Description

一种发动机曲轴减振机构及方法

技术领域

本发明涉及一种发动机曲轴减振机构及方法。

背景技术

发动机曲轴工作中由于受到各缸间歇的扭转力矩而产生扭转振动，会加剧曲轴的破坏，降低整机的可靠性及整车的乘坐舒适性。常规的发动机减振器一般和皮带轮做成一体，安装在发动机的前端，把曲轴作为一个整体，利用动力减振器的原理，具有调频或调幅的功能，起到减振的效果。但这种减振器对轴间的减振效果不明显，也即对两拐之间的相对扭转振动所起作用有限，特别对于多缸机。如直列六缸发动机的次主谐量，作用形式为前三缸相对后三缸扭转，这对于中间轴承是较危险的。

发明内容

本发明的技术方案如下：

一种发动机曲轴减振机构，包括曲轴和橡胶套；所述曲轴由第一段和第二段组成，曲轴的第一段上设有突出部和榫，橡胶套为带突出部件的环状套环，突出部件上设有用于卡入所述榫的第一凹槽，曲轴的第一段的突出部和榫分别插装在胶套的中心孔和第一凹槽中；

曲轴的第二段上设有能容纳环状套环的凹陷部和能与所述的突出部件配合的第二凹槽；

橡胶套设置于曲轴的第一段与第二段之间，所述的榫、橡胶套和槽以嵌套方式对接在一起。

一种发动机曲轴减振方法，采用所述的发动机曲轴减振机构实现曲轴的减振。

有益效果

本发明的发动机曲轴减振机构及方法，通过对曲轴进行分段设置，在轴间添加橡胶减振器，所构成的曲轴减振机构，可有效阻隔轴段间相对扭振的传递，遏制轴段间的相对扭转；兼具有弯振减振功能；基于此减振机构的减振方法，其应用方式灵活，可根据设计和计算要求，灵活布置在各个轴段间；本发明结构简单，安装方便，成本低廉，减振效果明显。

附图说明

图1为本发明总体结构示意图；

图2为本发明曲轴轴间减振机构连接处剖开视图；

图3为本发明曲轴轴间减振机构连接关系示意图；

图4为本发明等效扭转动力学模型；

图5为不同减振器减振效果对比图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，为本发明的总体结构示意图。图2所示为曲轴轴间减振机构连接处剖开视图，即为减振器安装连接方式示意图，其中1为前一曲轴段，3为后一曲轴段，2为橡胶减振器。因减振器套装于轴段间，除了扭转方向外，减振器在其他方向（特别是拐平面和垂直于拐平面）和轴间段都有运动耦合，能够起到较好的减振效果。

图3所示为曲轴轴间减振机构连接关系示意图，其中前一轴段1加工有榫部分4和突起部6，用于与后一轴段3上的槽5连接，作用类似于键。此种结果能够保证轴段间的同步转动，而曲轴轴向有止推轴承，从而保证轴段间的轴向运动不至脱节。曲轴的第一段的突出部6和榫4分别插装在胶套的中心孔和第一凹槽7中。

当发动机工作时，利用减振器的阻尼和动力学减振作用，可有效降低轴段间的扭振。

假设在两轴段间加装一个减振器，曲轴系统等效扭转动力学模型如图4所示。根据图示，其动力学方程如下式所示：

$I1\stackrel{\·\·}{\mathrm{\φ}}+D13\stackrel{\·}{\mathrm{\φ}}-C13\mathrm{\φ}=M1$

$I2\stackrel{\·\·}{\mathrm{\φ}}+D23\stackrel{\·}{\mathrm{\φ}}-(C23-C13)\mathrm{\φ}=M2---\left(1\right)$

$I3\stackrel{\·\·}{\mathrm{\φ}}+D23\stackrel{\·}{\mathrm{\φ}}-(-C23)\mathrm{\φ}=M3$

其中，I1为曲轴前段转动惯量，I2为曲轴后段转动惯量，I3为橡胶减振器转动惯量；D13为曲轴前段与橡胶减振器间扭转阻尼，D23为曲轴后段与橡胶减振器间扭转阻尼；C13为曲轴前段与橡胶减振器间的扭转刚度，C23为曲轴后段与橡胶减振器间的扭转刚度，φ为角位移，M1为曲轴前段扭矩，M2为曲轴后段扭矩，M3为橡胶减振器扭矩。

对公式1整理后可得公式2：

$\left[I\right]\left\{\stackrel{\·\·}{\mathrm{\φ}}\right\}+\left[D\right]\left\{\stackrel{\·}{\mathrm{\φ}}\right\}+\left[C\right]\left\{\mathrm{\φ}\right\}=\left\{M\right\}---\left(2\right)$

其中：I为转动惯量，D为扭转阻尼，C为扭转刚度，φ为角位移，M为扭矩。

对常规减振器和本发明所述的曲轴轴间减振机构在同等情况下进行减振效果测试，如图5所示。其中Ag为动态振幅，Ag0为静态振幅。Ag/Ag0也表征了系统的动态振幅放大效应，其值越大，说明动态振动越剧烈。从图5中可以看出，本发明所述曲轴轴间减振器的减振效果是明显优于常规减振器。

Claims (2)

1.一种发动机曲轴减振机构，其特征在于，包括曲轴和橡胶套；所述曲轴由第一段和第二段组成，曲轴的第一段上设有突出部和榫，橡胶套为带突出部件的环状套环，突出部件上设有用于卡入所述榫的第一凹槽，曲轴的第一段的突出部和榫分别插装在胶套的中心孔和第一凹槽中；

曲轴的第二段上设有能容纳环状套环的凹陷部和能与所述的突出部件配合的第二凹槽；

橡胶套设置于曲轴的第一段与第二段之间，所述的榫、橡胶套和槽以嵌套方式对接在一起。

2.一种发动机曲轴减振方法，其特征在于，采用权利要求1所述的发动机曲轴减振机构实现曲轴的减振。

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