CN110259932A - 一种平衡轴齿轮间隙调整方法以及运用此方法的汽油机 - Google Patents

一种平衡轴齿轮间隙调整方法以及运用此方法的汽油机 Download PDF

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Abstract

本发明平衡轴齿轮间隙调整方法以及运用此方法的汽油机，平衡轴齿轮间隙调整方法包括以下步骤：将曲轴和平衡轴装置调整至正时位置，将平衡轴装置装在曲轴箱上，四个座脚分别装有调整垫片；驱动编码器机构固定在曲轴上，随动编码器机构固定在第一平衡轴上，伺服电机机构定位在第二平衡轴一端；驱动机构驱动曲轴旋转至齿轮接触，先用伺服电机在一方向上加载第二平衡轴，在动循环过程中记录曲轴每度圆心角θcrank对应的第一平衡轴齿轮圆心角θbal.shaft，再用伺服电机在相反方向加载第二平衡轴，在驱动循环过程中记录曲轴每度圆心角θcrank对应的第一平衡轴齿轮圆心角θ’bal.shaft数值，用θbal.shaft数值减去θ’bal.shaft数值即得到齿轮间隙角度值Backlash，由A1＝Backlash/360°*2πr计算出齿轮间隙。

Description

一种平衡轴齿轮间隙调整方法以及运用此方法的汽油机
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种平衡轴齿轮间隙调整方法以及运用此方法的汽油机。
背景技术
为了平衡四缸发动机的二阶惯性力，需要开发一种平衡轴装置，安装在发动机上，用来平衡二阶惯性力。目前很多汽油机上都布置有平衡轴装置，但是效果并不是很理想，平衡轴装置与曲轴箱上的齿轮啮合，平衡轴装置直接装配在曲轴箱上，平衡轴装置的齿轮与曲轴箱上斜齿圈相啮合，齿轮间隙可能会过大或者过小，造成齿轮啮合不良，会产生噪音、异响、卡死、折断等故障。因此在平衡轴装配过程中，需要对齿轮啮合处的齿轮间隙进行反复检测和调整，使得齿轮间隙达到要求，但是目前还没有快速调整方法，使得装配效率低，且装配效果不佳。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术存在的缺陷，提供一种平衡轴齿轮间隙调整方法以及运用此方法的汽油机，可以准确的调整平衡轴装置与曲轴齿轮啮合的齿轮间隙，保证平衡轴装置的齿轮与曲轴齿轮有适当的啮合间隙，使得齿轮可以灵活、无冲击、低噪音地啮合运转。
本发明为实现上述目的采用的技术方案是：一种平衡轴齿轮间隙调整方法，包括以下步骤：
(1)转动曲轴，使曲轴箱一缸位于上止点位置，旋转平衡轴装置，使得平衡轴装置的第一平衡轴和第二平衡轴都旋转到其端面的定位孔均垂直朝上，使用工装固定该平衡轴装置的位置，然后通过平衡轴螺栓将平衡轴装置安装在曲轴箱上，安装时在平衡轴装置四个座脚底面分别装有厚度相同的调整垫片；
(2)将驱动编码器机构靠近并夹紧固定在曲轴上，同时将随动编码器机构靠近并夹紧固定在第一平衡轴上，伺服电机机构定位在第二平衡轴一端并能够驱动第二平衡轴转动；
(3)驱动机构驱动曲轴旋转至曲轴上压装的斜齿圈与平衡轴装置第一平衡轴齿轮接触；
(4)驱动机构驱动曲轴逆时针旋转一周，用伺服电机机构在第一圆周方向上加载第二平衡轴，驱动编码器机构在读到第一平衡轴编码器信号时给出信号，这就是第一个滑动循环；
(5)驱动机构驱动曲轴逆时针旋转三圈，用伺服电机向与第一圆周方向相反的第二圆周方向加载第二平衡轴，曲轴转第一圈是使曲轴上压装的斜齿圈与平衡轴装置第一平衡轴齿轮相啮合，曲轴转第二圈和第三圈给出了第一和第二个驱动循环，驱动编码器机构在读到第一平衡轴编码器信号时给出信号；
(6)驱动机构驱动曲轴逆时针旋转三圈，用伺服电机在第一圆周方向上加载第二平衡轴，曲轴转第一圈是使曲轴上的斜齿圈与第一平衡轴齿轮相啮合，曲轴转第二圈和第三圈是给出第二、第三个滑动循环，在第二、第三滑动循环过程中，记录曲轴圆心角θcrank在每1度时对应的第一平衡轴齿轮圆心角θbal.shaft数值；
(7)驱动机构驱动曲轴逆时针旋转两圈，用伺服电机在第二圆周方向上加载第二平衡轴，曲轴转第一圈是使曲轴上的斜齿圈与第一平衡轴齿轮相啮合，曲轴转第二圈是第三次驱动循环，在第三次驱动循环过程中，记录曲轴圆心角θcrank在每1度时对应的第一平衡轴齿轮圆心角θ’bal.shaft数值，用步骤(6)对应的θbal.shaft数值减去θ’bal.shaft数值即得到曲轴圆心角在每1度位置时第一平衡轴齿轮的齿轮间隙角度值Backlash，后由Backlash值计算出齿轮间隙角度值的平均值Backlash’；
(8)用公式计算出齿轮间隙：A1＝Backlash’/360°*2πr，其中r为第一平衡轴齿轮的分度圆半径，A1为第一平衡轴齿轮与曲轴上压装的斜齿圈的圆周侧隙值，若A1在安装规定的齿轮间隙范围内即采用步骤(1)中的调整垫片，若A1不在安装规定数值范围内，根据A1 的偏差换步骤(1)中的四个调整垫片，A1偏大则换厚度小的调整垫片，A1偏小则换厚度大的调整垫片，再重复步骤(1)到步骤(8)。
本发明为实现上述目的采用的另一技术方案是：一种汽油机，该汽油机运用上述平衡轴齿轮间隙调整方法来调整压装在曲轴上的斜齿圈与第一平衡轴齿轮啮合间隙。
本发明平衡轴齿轮间隙调整方法以及运用此方法的汽油机具有如下有益效果：可以通过调整平衡轴安装垫片的厚度，从而改变齿轮中心距，以达到改变曲轴上压装的斜齿圈与平衡轴装置第一平衡轴齿轮的齿轮间隙的目的，同时对第二平衡轴加载两个相反方向的力，由于第二平衡轴齿轮与第一平衡轴齿轮啮合，加载的力传递到第一平衡轴齿轮，在受两个力作用时第一平衡轴齿轮每个齿与曲轴上斜齿圈的每个齿槽的啮合位置由齿槽一侧壁转到同一齿槽另一侧壁，两次啮合的角度差即为齿轮间隙角度值，由齿轮间隙角度值即可计算齿轮间隙，该方法在汽油机上实施简单，能解决平衡轴齿轮与曲轴因间隙不合理造成的齿轮磨损、发动机异响以及噪音偏大等问题，提高平衡轴齿轮以及发动机的寿命，改善发动机运转的平稳性；同时，大大降低了发生故障的概率，提高了发动机合格率，降低了成本。
下面结合附图和实施例对本发明平衡轴齿轮间隙调整方法以及运用此方法的汽油机作进一步的说明。
附图说明
图1是本发明平衡轴齿轮间隙调整方法中平衡轴装置安装在曲轴箱上的结构示意图；
图2是图1中X处局部放大视图；
图3是本发明平衡轴齿轮间隙调整方法中曲轴箱一缸位于上止点位置的结构示意图；
图4是本发明平衡轴齿轮间隙调整方法中驱动机构驱动曲轴逆时针旋转并用伺服电机在逆时针方向上加载第二平衡轴后，曲轴上的斜齿圈与第一平衡轴的齿轮啮合的示意图；
图5是本发明平衡轴齿轮间隙调整方法中驱动机构驱动曲轴逆时针旋转并用伺服电机在顺时针方向上加载第二平衡轴后，曲轴上的斜齿圈与第一平衡轴的齿轮啮合的示意图；
附图标号说明：1-曲轴箱,2-主轴承盖,3-主轴承盖螺栓,4-衡轴螺栓,5-第一平衡轴齿轮,6- 第一平衡轴,7-第二平衡轴,8-第二平衡轴齿轮,9-平衡轴固定罩,10-斜齿圈,11-曲轴,12-调整垫片,13-座脚,14-定位孔。
具体实施方式
如图1、图2所示，平衡轴装置包括第一平衡轴、第二平衡轴及平衡轴固定罩，第一平衡轴上安装有第一平衡轴齿轮，第二平衡轴上安装有第二平衡轴齿轮，第一平衡轴齿轮与第二平衡轴齿轮相啮合。平衡轴装置通过平衡轴螺栓安装在曲轴箱上，平衡轴装置四个座脚底面分别装有厚度相同的调整垫片。曲轴使用主轴承盖螺栓以及主轴承盖固定在曲轴箱上。曲轴上压装有斜齿圈，曲轴的圆心与斜齿圈的圆心在同一轴线上，即曲轴与斜齿圈同心，该斜齿圈与平衡轴装置的第一平衡轴齿轮相啮合，带动平衡轴装置转动。调整垫片的厚度可选，调整垫片用以调整斜齿圈与第一平衡轴齿轮啮合间隙。
本发明平衡轴齿轮间隙调整方法，包括以下步骤：
(1)转动曲轴，使曲轴箱一缸位于上止点位置，旋转平衡轴装置，使得平衡轴装置的第一平衡轴和第二平衡轴都旋转到其端面的定位孔均垂直朝上，如图3所示，使用工装固定该平衡轴装置的位置，然后通过平衡轴螺栓将平衡轴装置安装在曲轴箱上，安装时在平衡轴装置四个座脚底面分别装有厚度相同的调整垫片；
(2)将驱动编码器机构靠近并夹紧固定在曲轴上，驱动编码器机构用于自动检测曲轴的旋转角度，同时将随动编码器机构靠近并夹紧固定在第一平衡轴上，随动编码器机构用于自动检测第一平衡轴的旋转角度，伺服电机机构定位在第二平衡轴一端并能够驱动第二平衡轴转动，伺服电机机构用于对第二平衡轴加载力；
(3)驱动机构驱动曲轴旋转至曲轴上压装的斜齿圈与平衡轴装置第一平衡轴齿轮接触，驱动机构是在测量过程中专用于驱动曲轴的一个机构，驱动机构是现有技术在此不做详细介绍；
(4)驱动机构驱动曲轴逆时针旋转一周，用伺服电机机构在第一圆周方向上加载第二平衡轴，驱动编码器机构在读到第一平衡轴编码器信号时给出信号，这就是第一个滑动循环；
(5)驱动机构驱动曲轴逆时针旋转三圈，用伺服电机向与第一圆周方向相反的第二圆周方向加载第二平衡轴，曲轴转第一圈是使曲轴上压装的斜齿圈与平衡轴装置第一平衡轴齿轮相啮合，曲轴转第二圈和第三圈给出了第一和第二个驱动循环，驱动编码器机构在读到第一平衡轴编码器信号时给出信号；
(6)驱动机构驱动曲轴逆时针旋转三圈，用伺服电机在第一圆周方向F1上加载第二平衡轴，伺服电机加载的力使第二平衡轴的转速应比第一平衡轴的转速快，但力矩比第一平衡轴的力矩小，保证第一平衡轴齿轮与曲轴的斜齿圈接触，同时不影响第一平衡轴、第二平衡轴、曲轴的旋转方向，曲轴转第一圈是使曲轴上的斜齿圈与第一平衡轴齿轮相啮合，请同时参考图4所示，图4中箭头A为曲轴转动方向，箭头B为第一平衡轴转动方向,曲轴转第二圈和第三圈是给出第二、第三个滑动循环，在第二、第三滑动循环过程中，记录曲轴圆心角θcrank在每1度时对应的第一平衡轴齿轮圆心角θbal.shaft数值，如下表一所示(θbal.shaft读数是第二、第三个滑动循环对应位置的平均值)。
表一：
θ<sub>crank</sub> 0° 1° 2° 3° ……. 357° 358° 359°
θ<sub>bal.shaft</sub> 11.5° 9.6° 7.4° 5.5° ……. 17.4° 15.5° 13.6°
(7)驱动机构驱动曲轴逆时针旋转两圈，用伺服电机在第二圆周方向F2上加载第二平衡轴，伺服电机加载的力使第二平衡轴的转速应比第一平衡轴的转速快，但力矩比第一平衡轴的力矩小，保证第一平衡轴齿轮与曲轴的斜齿圈接触，同时不影响第一平衡轴、第二平衡轴、曲轴的旋转方向，曲轴转第一圈是使曲轴上的斜齿圈与第一平衡轴齿轮相啮合，曲轴转第二圈是第三次驱动循环，请同时参考图5所示，图5中箭头A为曲轴转动方向，箭头B为第一平衡轴转动方向,在第三次驱动循环过程中，记录曲轴圆心角θcrank在每1度时对应的第一平衡轴齿轮圆心角θ’bal.shaft数值，用步骤(6)对应的θbal.shaft数值减去θ’bal.shaft数值即得到曲轴圆心角在每1度位置时第一平衡轴齿轮的齿轮间隙角度值Backlash，如下表二所示(θ’bal.shaft读数是第二、第三个滑动循环对应位置的平均值)，后由Backlash值计算出齿轮间隙角度值的平均值Backlash’，本实施例Backlash’＝0.15°；
表二：
(8)用公式计算出齿轮间隙：A1＝Backlash’/360°*2πr，其中r为第一平衡轴齿轮的分度圆半径，A1为第一平衡轴齿轮与曲轴上压装的斜齿圈的圆周侧隙值，若A1在安装规定的齿轮间隙范围内即采用步骤(1)中的调整垫片，若A1不在安装规定数值范围内，根据A1 的偏差换步骤(1)中的四个调整垫片，A1偏大则换厚度小的调整垫片，A1偏小则换厚度大的调整垫片，再重复步骤(1)到步骤(8)。
用本实施例所检测的数据计算齿轮间隙A1＝Backlash’/360°*2πr＝0.15°/360°*2π *83.1＝0.22mm，第一平衡轴齿轮的分度圆半径r为83.1mm，安装规定的齿轮间隙范围为0.04-0.14mm，计算的齿轮间隙值0.22mm大于规定值，因此换一组厚度稍小的调整垫片重复步骤(1)到步骤(8)，一般经过两至四次检测即可达到安装规定的齿轮间隙值，检测过程采用编码器自动记录数值，效率高。
本发明一种汽油机，该汽油机运用上述平衡轴齿轮间隙调整方法来调整压装在曲轴上的斜齿圈与第一平衡轴齿轮啮合间隙。
以上实施例仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于上述实施例列举的形式，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种平衡轴齿轮间隙调整方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)转动曲轴，使曲轴箱一缸位于上止点位置，旋转平衡轴装置，使得平衡轴装置的第一平衡轴和第二平衡轴都旋转到其端面的定位孔均垂直朝上，使用工装固定该平衡轴装置的位置，然后通过平衡轴螺栓将平衡轴装置安装在曲轴箱上，安装时在平衡轴装置四个座脚底面分别装有厚度相同的调整垫片；
(2)将驱动编码器机构靠近并夹紧固定在曲轴上，同时将随动编码器机构靠近并夹紧固定在第一平衡轴上，伺服电机机构定位在第二平衡轴一端并能够驱动第二平衡轴转动；
(3)驱动机构驱动曲轴旋转至曲轴上压装的斜齿圈与平衡轴装置第一平衡轴齿轮接触；
(4)驱动机构驱动曲轴逆时针旋转一周，用伺服电机机构在第一圆周方向上加载第二平衡轴，驱动编码器机构在读到第一平衡轴编码器信号时给出信号，这就是第一个滑动循环；
(5)驱动机构驱动曲轴逆时针旋转三圈，用伺服电机向与第一圆周方向相反的第二圆周方向加载第二平衡轴，曲轴转第一圈是使曲轴上压装的斜齿圈与平衡轴装置第一平衡轴齿轮相啮合，曲轴转第二圈和第三圈给出了第一和第二个驱动循环，驱动编码器机构在读到第一平衡轴编码器信号时给出信号；
(6)驱动机构驱动曲轴逆时针旋转三圈，用伺服电机在第一圆周方向上加载第二平衡轴，曲轴转第一圈是使曲轴上的斜齿圈与第一平衡轴齿轮相啮合，曲轴转第二圈和第三圈是给出第二、第三个滑动循环，在第二、第三滑动循环过程中，记录曲轴圆心角θcrank在每1度时对应的第一平衡轴齿轮圆心角θbal.shaft数值；
(7)驱动机构驱动曲轴逆时针旋转两圈，用伺服电机在第二圆周方向上加载第二平衡轴，曲轴转第一圈是使曲轴上的斜齿圈与第一平衡轴齿轮相啮合，曲轴转第二圈是第三次驱动循环，在第三次驱动循环过程中，记录曲轴圆心角θcrank在每1度时对应的第一平衡轴齿轮圆心角θ’bal.shaft数值，用步骤(6)对应的θbal.shaft数值减去θ’bal.shaft数值即得到曲轴圆心角在每1度位置时第一平衡轴齿轮的齿轮间隙角度值Backlash，后由Backlash值计算出齿轮间隙角度值的平均值Backlash’；
(8)用公式计算出齿轮间隙：A1＝Backlash’/360°*2πr，其中r为第一平衡轴齿轮的分度圆半径，A1为第一平衡轴齿轮与曲轴上压装的斜齿圈的圆周侧隙值，若A1在安装规定的齿轮间隙范围内即采用步骤(1)中的调整垫片，若A1不在安装规定数值范围内，根据A1的偏差换步骤(1)中的四个调整垫片，A1偏大则换厚度小的调整垫片，A1偏小则换厚度大的调整垫片，再重复步骤(1)到步骤(8)。
2.一种汽油机，其特征在于，该汽油机运用权利要求1所述的平衡轴齿轮间隙调整方法来调整压装在曲轴上的斜齿圈与第一平衡轴齿轮啮合间隙。
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