CN103225538B - 一种合理降低发动机齿轮系负载的方法以及由该方法装配的齿轮系 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种合理降低发动机齿轮系负载的方法，依据以下步骤进行：以发动机第一缸活塞处于进气冲程上止点时为相位循环起点，并假定发动机第一缸活塞处于进气冲程上止点时空压机活塞也处于进气冲程的上止点；油泵齿轮和凸轮轴齿轮的传动比为I1，空压机齿轮和凸轮轴齿轮的传动比为I2；绘制各个齿轮的扭矩相位图；将扭矩相位图中的横坐标统一以凸轮轴齿轮相位为横坐标的扭矩相位图；对扭矩相位图进行叠加，在这些叠加后的扭矩相位图中的扭矩最大值中挑选出最小者，对应相位差φ1，根据空压机齿轮相位Φ=φ1*I2确定出空压机正时相位。本发明还公开了一种合理降低发动机齿轮系负载的方法装配的齿轮系。
Description
技术领域
本发明涉及发动机齿轮系，还涉及合理降低齿轮系负载的方法。
背景技术
发动机的动力输入和输出一般通过由几个相互啮合的齿轮构成的齿轮系将扭矩传递到各相应的传动轴来完成的。图1示出了发动机齿轮系， 曲轴齿轮1带动中间齿轮2，中间齿轮2带动油泵齿轮3和凸轮轴齿轮4，凸轮轴齿轮4又带动空压机齿轮5，从而使油泵、凸轮轴和空压机运行。根据实际需要，空压机、油泵等零件的驱动扭矩和运行周期不同，作用在空压机齿轮、油泵齿轮上的载荷大小与频率也不同，对于同时和几个齿轮啮合的中间齿轮来说，为驱动各啮合齿轮就会出现载荷叠加的状况，如果刚好叠加的是各齿轮的较大扭矩，该中间齿轮的负载就明显增加，为驱动中间齿轮，曲轴齿轮的负载也相应增加，负载的增加减小了中间齿轮和曲轴齿轮的寿命，最终导致整个齿轮系的使用寿命短，工作稳定性差，影响发动机的可靠性。因此，合理降低齿轮系的负载非常重要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种合理降低发动机齿轮系负载的方法。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种合理降低发动机齿轮系负载的方法，该齿轮系由曲轴齿轮、中间齿轮、油泵齿轮、凸轮轴齿轮以及空压机齿轮构成，依据以下步骤进行：
1）以发动机第一缸活塞处于进气冲程上止点时为相位循环起点，并假定发动机第一缸活塞处于进气冲程上止点时空压机活塞也处于进气冲程的上止点；油泵齿轮和凸轮轴齿轮的传动比为I1，空压机齿轮和凸轮轴齿轮的传动比为I2；
绘制以凸轮轴齿轮相位为横坐标的凸轮轴齿轮用于驱动配气机构的扭矩相位图；
绘制以油泵齿轮相位为横坐标的油泵齿轮扭矩相位图，将该图中的横坐标缩小为原来的1/I1，生成以凸轮轴齿轮相位为横坐标的油泵齿轮扭矩相位图；
绘制以空压机齿轮相位为横坐标的空压机齿轮扭矩相位图，将该图中的横坐标缩小为原来的1/I2，生成以凸轮轴齿轮相位为横坐标的空压机齿轮扭矩相位图；
2）将凸轮轴齿轮用于驱动配气机构的扭矩相位图和以凸轮轴齿轮相位为横坐标的油泵齿轮扭矩相位图叠加，生成凸轮轴齿轮自身及油泵齿轮叠加的扭矩相位图；
3）以不同的相位差对以凸轮轴齿轮相位为横坐标的空压机齿轮扭矩相位图和凸轮轴齿轮自身及油泵齿轮叠加的扭矩相位图进行叠加，生成一系列的中间齿轮扭矩相位图，在这些中间齿轮扭矩相位图中的扭矩最大值中挑选出最小者，该最小者对应的相位差φ1，根据空压机齿轮相位Φ=φ1*I2确定出空压机正时相位；
4）根据空压机齿轮相位Φ，在空压机齿轮端面和空压机安装面上分别标识一正时刻线b，将空压机装入发动机前，先让发动机的第一缸活塞处于上止点位置，然后把空压机齿轮端面和空压机安装面上的两条正时刻线b对齐，保持该状态将空压机装在发动机上。
上述合理降低发动机齿轮系负载的方法，空压机传动轴和空压机齿轮按某一固定位置的定位可以通过空压机传动轴和空压机齿轮之间为键连接安装方式达到，也可以通过在空压机传动轴的端面标识正时刻线，装配空压机时将空压机传动轴端面、空压机齿轮端面和空压机安装面上的三条正时刻线b全部对齐，使之在同一条直线上的方式达到。
一种合理降低发动机齿轮系负载的方法装配的齿轮系。
本发明通过确定空压机正时相位，使作用在中间齿轮上的各种载荷避免在较大载荷值时出现叠加的方法，降低了中间齿轮的负载，从而合理降低齿轮系的负载。根据齿轮系的传动比、各相关齿轮的驱动扭矩计算出各齿轮相对于同一个参照物（凸轮轴转角）的不同转角时的载荷情况，各齿轮载荷均以凸轮轴转角为基准进行了载荷情况转换并绘制载荷相位图，然后对作用在中间齿轮上的所有载荷进行叠加。由于油泵的正时是固定的，凸轮轴齿轮用于驱动配气机构（简称凸轮轴齿轮自身）的载荷也是相对固定的，由此，中间齿轮用于驱动油泵齿轮、驱动凸轮轴齿轮自身的载荷相位也就固定了，凸轮轴齿轮用于驱动空压机齿轮的载荷情况决定了中间齿轮的最终负载情况。因此，通过比较空压机齿轮在不同凸轮轴转角下的与油泵齿轮、凸轮轴齿轮自身在中间齿轮上的载荷叠加情况即可计算出空压机正时相位，从而减小中间齿轮、曲轴齿轮的负载，使齿轮系工作在最小载荷情况下。在实际装配过程中，根据计算出的空压机正时相位，分别在空压机齿轮和空压机安装平面上作正时标记，使空压机按照计算的正时相位进行装配，从而达到降低齿轮系负载的效果。本发明仅通过空压机齿轮的正时即可合理降低齿轮系的负载，无需特殊的结构设计，操作容易，便于推广。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步详细的说明：
图1为齿轮系的示意图。
图2为以油泵齿轮相位为横坐标的油泵齿轮扭矩相位图。
图3为以空压机齿轮相位为横坐标的空压机齿轮扭矩相位图。
图4为以凸轮轴齿轮相位为横坐标的凸轮轴齿轮用于驱动配气机构的扭矩相位图。
图5为以凸轮轴齿轮相位为横坐标的油泵齿轮扭矩相位图。
图6为以凸轮轴齿轮相位为横坐标的空压机齿轮扭矩相位图。
图7为凸轮轴齿轮自身及油泵齿轮叠加的扭矩相位图。
图8为叠加后的中间齿轮扭矩相位图，叠加的最大扭矩最大。
图9为中间齿轮扭矩相位图，叠加的最大扭矩最小。
图10为空压机正时示意图。
图中：1.曲轴齿轮，2.中间齿轮，3.油泵齿轮，4.凸轮轴齿轮，5.空压机齿轮，6.空压机传动轴，a.空压机安装面，b.正时刻线。
具体实施方式
一种合理降低曲轴后端齿轮系负载的方法，如图1所示，该齿轮系由曲轴齿轮1、中间齿轮2、油泵齿轮3、凸轮轴齿轮4以及空压机齿轮5构成，依据以下步骤进行：
1）以发动机第一缸活塞处于进气冲程上止点时为相位循环起点，并假定发动机第一缸活塞处于进气冲程上止点时空压机活塞也处于进气冲程的上止点；油泵齿轮和凸轮轴齿轮的传动比为I1，空压机齿轮和凸轮轴齿轮的传动比为I2；
绘制以凸轮轴齿轮相位为横坐标的凸轮轴齿轮用于驱动配气机构的扭矩相位图（图4）；
绘制以油泵齿轮相位为横坐标的油泵齿轮扭矩相位图（图2），将该图中的横坐标缩小为原来的1/I1，生成以凸轮轴齿轮相位为横坐标的油泵齿轮扭矩相位图（图5）；
绘制以空压机齿轮相位为横坐标的空压机齿轮扭矩相位图（图3），将该图中的横坐标缩小为原来的1/I2，生成以凸轮轴齿轮相位为横坐标的空压机齿轮扭矩相位图（图6）；
2）将凸轮轴齿轮用于驱动配气机构的扭矩相位图和以凸轮轴齿轮相位为横坐标的油泵齿轮扭矩相位图叠加，生成凸轮轴齿轮自身及油泵齿轮叠加的扭矩相位图（图7）；
3）以不同的相位差对以凸轮轴齿轮相位为横坐标的空压机齿轮扭矩相位图和凸轮轴齿轮自身及油泵齿轮叠加的扭矩相位图进行叠加，生成一系列的中间齿轮扭矩相位图，在这些中间齿轮扭矩相位图中的扭矩最大值中挑选出最小者，该最小者对应的相位差φ1，根据空压机齿轮相位Φ=φ1*I2确定出空压机正时相位，图8和图9分别示出了叠加的最大扭矩最小和最大两种极端情况。
4）根据空压机齿轮相位Φ，在空压机齿轮端面和空压机安装面a上分别标识一正时刻线b，将空压机装入发动机前，先让发动机的第一缸活塞处于上止点位置，然后把空压机齿轮和空压机安装面上的两条正时刻线b对齐，保持该状态将空压机装在发动机上。
在步骤1）中，如果I1<1,则图中的横坐标扩展为原来的1/I1倍；如果I2<1,则图中的横坐标扩展为原来的1/ I2倍；
空压机传动轴6和空压机齿轮按某一固定位置的定位可以通过空压机传动轴和空压机齿轮之间为键连接安装方式达到，也可以通过在空压机传动轴的端面标识正时刻线，装配空压机时将空压机传动轴端面、空压机齿轮端面和空压机安装面上的三条正时刻线b全部对齐，使之在同一条直线上的方式达到。
本发明还公开了通过上述方法装配的齿轮系。
Claims (3)
1.一种合理降低发动机齿轮系负载的方法，该齿轮系由曲轴齿轮、中间齿轮、油泵齿轮、凸轮轴齿轮以及空压机齿轮构成，其特征在于，依据以下步骤进行：
1）以发动机第一缸活塞处于进气冲程上止点时为相位循环起点，并假定发动机第一缸活塞处于进气冲程上止点时空压机活塞也处于进气冲程的上止点；油泵齿轮和凸轮轴齿轮的传动比为I1，空压机齿轮和凸轮轴齿轮的传动比为I2；
绘制以凸轮轴齿轮相位为横坐标的凸轮轴齿轮用于驱动配气机构的扭矩相位图；
绘制以油泵齿轮相位为横坐标的油泵齿轮扭矩相位图，将该图中的横坐标缩小为原来的1/I1，生成以凸轮轴齿轮相位为横坐标的油泵齿轮扭矩相位图；
绘制以空压机齿轮相位为横坐标的空压机齿轮扭矩相位图，将该图中的横坐标缩小为原来的1/I2，生成以凸轮轴齿轮相位为横坐标的空压机齿轮扭矩相位图；
2）将凸轮轴齿轮用于驱动配气机构的扭矩相位图和以凸轮轴齿轮相位为横坐标的油泵齿轮扭矩相位图叠加，生成凸轮轴齿轮自身及油泵齿轮叠加的扭矩相位图；
3）以不同的相位差对以凸轮轴齿轮相位为横坐标的空压机齿轮扭矩相位图和凸轮轴齿轮自身及油泵齿轮叠加的扭矩相位图进行叠加，生成一系列的中间齿轮扭矩相位图，在这些中间齿轮扭矩相位图中的扭矩最大值中挑选出最小者，该最小者对应的相位差φ1，根据空压机齿轮相位Φ=φ1*I2确定出空压机正时相位；
4）根据空压机齿轮相位Φ，在空压机齿轮端面和空压机安装面上分别标识一正时刻线b，将空压机装入发动机前，先让发动机的第一缸活塞处于上止点位置，然后把空压机齿轮端面和空压机安装面上的两条正时刻线b对齐，保持该状态将空压机装在发动机上。
2.根据权利要求1所述的合理降低发动机齿轮系负载的方法，其特征在于，空压机传动轴和空压机齿轮按某一固定位置的定位可以通过空压机传动轴和空压机齿轮之间为键连接安装方式达到，也可以通过在空压机传动轴的端面标识正时刻线，装配空压机时将空压机传动轴端面、空压机齿轮端面和空压机安装面上的三条正时刻线b全部对齐，使之在同一条直线上的方式达到。
3.通过权利要求1或2所述的合理降低发动机齿轮系负载的方法装配的齿轮系。
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