CN111350791A - 一种汽车平衡轴及其加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车平衡轴及其加工工艺，包括第一平衡块、固定头部、止推环、开口轴套和中空且圆柱形的主体轴，开口轴套套在主体轴的尾端，第一平衡块以及固定头部上均设置有装配连接端，第一平衡块的装配连接端从主体轴的尾端插入主体轴的孔中，固定头部从主体轴的头端插入主体轴的孔中，开口轴套的侧边为开口，在开口轴套的内侧设有第一斜面，在主体轴的外侧设有与第一斜面配合的第二斜面，在开口轴套外配合有锁紧环，锁紧环的侧边为开口，在锁紧环开口两侧均设有限位板，两个限位板锁紧，固定头部的装配连接端设有导流凹槽，在主体轴头端内设有与导流凹槽配合的弧形导流槽，在主体轴外套有齿轮。本发明便于组装，同时提高强度。
Description
技术领域
本发明涉及一种发动机配件的技术领域，尤其是一种汽车平衡轴及其加工工艺。
背景技术
在发动机的工作循环中，活塞的运动速度非常快，而且速度很不均匀。在上下止点位置，活塞的速度为零，而在上下止点中间的位置速度达到最高。由于活塞在气缸内做反复的高速直线运动，必然在活塞、活塞销和连杆上产生很大的惯性力。在连杆上配置的配重可以有效地平衡这些惯性力.但连杆上的配重只有一部分运动质量参与直线运动，另一部分参与旋转。除了上下止点位置外，各种惯性力不能被完全平衡，使发动机产生了振动，当活塞每上下运动一次，将使发动机产生一上一下两次振动，所以发动机的振动频率和发动机的转速有关。在振动理论上，常使用多个谐波振动来描述发动机的振动，其中振动频率和发动机转速相同的叫一阶振动，频率是发动机转速2倍的叫二阶振动，依次类推，还存在三阶、四阶振动。但振动频率越高，振幅就越小，2阶以上可以忽略不计。其一阶振动占整个振动的70％以上，是振动的主要来源。
为了消除振动，采用的方法有很多，例如采用轻质的活塞减少运动件的质量、提高曲轴的刚度、采用60度夹角的v型双缸布置发动机等等。但在摩托车发动机上普遍采用的方式是增加一个平衡轴来解决。增加平衡轴也是这些办法其中之一，简单说平衡轴其实就是一个装有偏心重块并随曲轴同步旋转的轴，利用偏心重块所产生的反向振动力，使发动机获得良好的平衡效果，降低发动机振动。
综上所述，平衡轴就是用来平衡和减少摩托车发动机的振动，以达到减少发动机振动，降低发动机的噪音，延长发动机使用寿命，提升驾乘者的舒适度的目的。
目前，汽车发动机的平衡轴一般布置在发动机内部，通过链条或者齿轮驱动。由于发动机工作的时候是有震动的，而震动原因是由发动机旋转转速突变造成的，而安装平衡轴能够一起旋转从而抵消这一震动，平衡轴本身并不平衡，其准确抵消发动机的动力，所以平衡轴需要准确的传动比，但现有的平衡轴存在以下问题：1、轴采用一体成型加工，导致后期平衡块安装不方便，2、整体轴强度不高，故而需要改进。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种提高强度的一种汽车平衡轴及其加工工艺。
为了实现上述目的，本发明所设计的一种汽车平衡轴，包括第一平衡块、固定头部、止推环、开口轴套和中空且圆柱形的主体轴，所述开口轴套套在主体轴的尾端，所述第一平衡块以及固定头部上均设置有装配连接端，所述第一平衡块的装配连接端从主体轴的尾端插入主体轴的孔中，所述固定头部从主体轴的头端插入主体轴的孔中，所述止推环与主体轴过盈配合，所述开口轴套的侧边为开口，在开口轴套的内侧设有第一斜面，在主体轴的外侧设有与第一斜面配合的第二斜面，在开口轴套外配合有锁紧环，所述锁紧环的侧边为开口，在锁紧环开口两侧均设有限位板，两个限位板通过螺丝与螺母的配合锁紧，所述固定头部的装配连接端设有导流凹槽，在主体轴头端内设有与导流凹槽配合的弧形导流槽，所述的固定头部与主体轴过盈配合，在主体轴外套有齿轮。
为了方便操作，便于组装，在主体轴外还套有一个以上的第二平衡块。
为了更加需要增加平衡块，在第一平衡块外周向设置有一个以上的梯形凸条，在梯形凸条上插接有一个以上的小平衡块。
为了提高整体强度，在主体轴内设有一根以上的加强筋，每一个加强筋以主体轴的延伸方向进行同步延伸。
为了便于固定，在锁紧环内设有凸环，在开口轴套外相对于第一斜面的外侧设有与凸环配合的限位凹槽。
本发明还公开了一种汽车平衡轴，包括按照以下重量份组合的原料：冶金铁粉末30-55份、碳粉8-15份、铝镁合金粉1-2份、锰1-2份、铜粉3-8份、镍粉3-5份、钛粉1-1.5份、钼粉1-3份和润滑剂3-6份。
进一步，还包括按照以下重量份组合的原料：在加强筋的外部涂覆有一层防腐层。
进一步，包括按照以下重量份组合的原料：耐磨剂1-3份。
本发明还公开了一种汽车平衡轴的加工工艺，其特征在于具体包括以下步骤：
S1、混粉：将一定配比的原料投入混料机中混合30-40min，均匀混合；
S2、成形：采用针对汽车平衡轴结构设计的模具，向模具中装入适量的步骤S1中的混合粉，置于100T机械压机上，一次压制成形汽车平衡轴最终结构形状；
S3、烧结：将压住好的胚料放入烧结炉中，在烧结温度为1100-1200℃的氮氢混合气保护气氛中烧结时间为20-30min；
S4、机加工：在数控车床上，用夹具装夹，加工对应的孔；
S5、热处理：采用热处理炉，在850℃碳氮共渗混合气氛中淬火60-90min，在110℃/10min的冷却速度下油冷，180℃回火2h；
S6、精加工：用夹具装夹在精密数控车床上加工内孔至尺寸要求；
S7、进行去毛刺，表面抛光光滑处理，启动抽风机，抽风机对加工产生的碎屑进行吸取；
S8、蒸汽处理：将主体轴清洗烘干后进行蒸汽处理，然后浸油包装。
进一步，在步骤S3中的烧结温度为1112℃。
本发明得到的一种汽车平衡轴及其加工工艺，由于结构设置中采用分体式的结构安装步骤，方便后期组装，同时在组装时，通过在开口轴套的内侧设一个第一斜面，在主体轴的外侧设有与第一斜面配合的第二斜面，在开口轴套外配合有锁紧环，所述锁紧环的侧边为开口，在锁紧环开口两侧均设有限位板，两个限位板通过螺丝与螺母的配合锁紧，实现通过螺丝与螺母的配合锁紧，保证第一斜面配合的第二斜面的有效配合，实现将开口轴套与主体轴牢牢地的卡紧进一步提高连接强度，同时通过在固定头部的装配连接端设有导流凹槽，在主体轴头端内设有与导流凹槽配合的弧形导流槽，实现所述的固定头部与主体轴前期实现过盈配合，后期利用弧形导流槽的弧面设置将焊接液流入导流凹槽内以提高整体的连接强度，因此具有高连接强度的作用，而且本结构通过冶金铁粉末、碳粉、铝镁合金粉、铜粉、镍粉、钛粉、钼粉和润滑剂的配比使得强度更强，实现具有高强度的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是实施例1中一种汽车平衡轴整体结构剖视图；
图2是图1中的A处放大图；
图3是实施例2中一种汽车平衡轴整体结构剖视图；
图4是实施例3中一种汽车平衡轴整体结构剖视图；
图5是实施例4中主体轴的侧视图；
图6是实施例5中一种汽车平衡轴整体结构剖视图；
附图标记中：第一平衡块1、固定头部2、止推环3、开口轴套4、主体轴5、装配连接端6、第一斜面7、第二斜面8、锁紧环9、限位板10、螺丝11、螺母12、弧形导流槽13、导流凹槽14、齿轮15、第二平衡块16、梯形凸条17、小平衡块18、加强筋19、凸环20、限位凹槽21。
具体实施方式
下面结合实施例对发明创造作进一步说明。
实施例1：
本实施例提供的一种汽车平衡轴，参照图1-图2，包括第一平衡块1、固定头部2、止推环3、开口轴套4和中空且圆柱形的主体轴5，所述开口轴套4套在主体轴5的尾端，所述第一平衡块1以及固定头部2上均设置有装配连接端6，所述第一平衡块1的装配连接端6从主体轴5的尾端插入主体轴5的孔中，所述固定头部2从主体轴5的头端插入主体轴5的孔中，所述止推环3与主体轴5过盈配合，所述开口轴套4的侧边为开口，在开口轴套4的内侧设有第一斜面7，在主体轴5的外侧设有与第一斜面7配合的第二斜面8，在开口轴套4外配合有锁紧环9，所述锁紧环9的侧边为开口，在锁紧环9开口两侧均设有限位板10，两个限位板10通过螺丝11与螺母12的配合锁紧，所述固定头部2的装配连接端6设有导流凹槽14，在主体轴5头端内设有与导流凹槽14配合的弧形导流槽13，所述的固定头部2与主体轴5过盈配合，在主体轴5外套有齿轮15。
本实施例还公开了一种汽车平衡轴，包括按照以下重量份组合的原料：冶金铁粉末30-55份、碳粉8-15份、铝镁合金粉1-2份、锰1-2份、铜粉3-8份、镍粉3-5份、钛粉1-1.5份、钼粉1-3份和润滑剂3-6份。
本实施例中所述汽车平衡轴包括按照以下重量份组合的原料：冶金铁粉末48份、碳粉12份、铝镁合金粉1.5份、铜粉4份、锰1份、镍粉3.5份、钛粉1.4份、钼粉2.8份和润滑剂3.5份。
进一步，还包括按照以下重量份组合的原料：在加强筋19的外部涂覆有一层防腐层。
进一步，包括按照以下重量份组合的原料：耐磨剂1-3份。
本实施例还公开了一种汽车平衡轴的加工工艺，其特征在于具体包括以下步骤：
S1、混粉：将一定配比的原料投入混料机中混合30-40min，均匀混合；
S2、成形：采用针对汽车平衡轴结构设计的模具，向模具中装入适量的步骤S1中的混合粉，置于100T机械压机上，一次压制成形汽车平衡轴最终结构形状；
S3、烧结：将压住好的胚料放入烧结炉中，在烧结温度为1100-1200℃的氮氢混合气保护气氛中烧结时间为20-30min；
S4、机加工：在数控车床上，用夹具装夹，加工对应的孔；
S5、热处理：采用热处理炉，在850℃碳氮共渗混合气氛中淬火60-90min，在110℃/10min的冷却速度下油冷，180℃回火2h；
S6、精加工：用夹具装夹在精密数控车床上加工内孔至尺寸要求；
S7、进行去毛刺，表面抛光光滑处理，启动抽风机，抽风机对加工产生的碎屑进行吸取；
S8、蒸汽处理：将主体轴5清洗烘干后进行蒸汽处理，然后浸油包装。
进一步，在步骤S3中的烧结温度为1112℃。
由于结构设置中采用分体式的结构安装步骤，方便后期组装，同时在组装时，通过在开口轴套4的内侧设一个第一斜面7，在主体轴5的外侧设有与第一斜面7配合的第二斜面8，在开口轴套4外配合有锁紧环9，所述锁紧环9的侧边为开口，在锁紧环9开口两侧均设有限位板10，两个限位板10通过螺丝11与螺母12的配合锁紧，实现通过螺丝11与螺母12的配合锁紧，保证第一斜面7配合的第二斜面8的有效配合，实现将开口轴套4与主体轴5牢牢地的卡紧进一步提高连接强度，同时通过在固定头部2的装配连接端6设有导流凹槽14，在主体轴5头端内设有与导流凹槽14配合的弧形导流槽13，实现所述的固定头部2与主体轴5前期实现过盈配合，后期利用弧形导流槽13的弧面设置将焊接液流入导流凹槽14内以提高整体的连接强度，因此具有高连接强度的作用，而且本结构通过冶金铁粉末、碳粉、铝镁合金粉、铜粉、镍粉、钛粉、钼粉和润滑剂的配比使得强度更强，实现具有高强度的优点。
经验证：由上述工艺制得智能定位全液压转向器定转子，测得其性能参数如下：硬度：HRC45，抗拉强度：470N/mm2，抗压强度1580MPa，冲击值AK：5.50KJ/m2，因此经验证具有高强度。
实施例2：
本实施例提供的一种汽车平衡轴，参照图3，为了方便操作，便于组装，在主体轴5外还套有一个以上的第二平衡块16，通过设置第二平衡块16以根据需要增加平衡块，使其能够适应不同需求。
实施例3：
本实施例提供的一种汽车平衡轴，参照图4，为了更加需要增加平衡块，在第一平衡块1外周向设置有一个以上的梯形凸条17，在梯形凸条17上插接有一个以上的小平衡块18，通过设置可拆卸的小平衡块18，以便于能够适应不同需求。
实施例4：
本实施例提供的一种汽车平衡轴，参照图5，为了提高整体强度，在主体轴5内设有一根以上的加强筋19，每一个加强筋19以主体轴5的延伸方向进设置加强筋19以提高整体强度。
实施例5：
本实施例提供的一种汽车平衡轴，参照图6，为了便于固定，在锁紧环9内设有凸环20，在开口轴套4外相对于第一斜面7的外侧设有与凸环20配合的限位凹槽21，通过设置限位凹槽21与凸环20的配合，以提高对开口轴套4与主体轴5紧配效果。
实施例6：
本实施例公开了一种汽车平衡轴，包括按照以下重量份组合的原料：冶金铁粉末30份、碳粉8份、铝镁合金粉1份、锰2份、铜粉3份、镍粉3份、钛粉1份、钼粉1份和润滑剂3份。
实施例7：
本实施例公开了一种汽车平衡轴，包括按照以下重量份组合的原料：冶金铁粉末45份、碳粉14份、铝镁合金粉1份、锰1份、铜粉5份、镍粉3份、钛粉1份、钼粉2份和润滑剂4份。
实施例8：
本实施例公开了一种汽车平衡轴，包括按照以下重量份组合的原料：冶金铁粉末50份、碳粉14份、铝镁合金粉2份、锰2份、铜粉7.5份、镍粉4.5份、钛粉1.2份、钼粉2.5份和润滑剂5份。
实施例9：
本实施例公开了一种汽车平衡轴，包括按照以下重量份组合的原料：冶金铁粉末55份、碳粉15份、铝镁合金粉2份、锰1.5份、铜粉8份、镍粉3-5份、钛粉1.5份、钼粉3份和润滑剂6份。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种汽车平衡轴，包括第一平衡块（1）、固定头部（2）、止推环（3）、开口轴套（4）和中空且圆柱形的主体轴（5），所述开口轴套（4）套在主体轴（5）的尾端，所述第一平衡块（1）以及固定头部（2）上均设置有装配连接端（6），所述第一平衡块（1）的装配连接端（6）从主体轴（5）的尾端插入主体轴（5）的孔中，所述固定头部（2）从主体轴（5）的头端插入主体轴（5）的孔中，所述止推环（3）与主体轴（5）过盈配合，其特征在于：所述开口轴套（4）的侧边为开口，在开口轴套（4）的内侧设有第一斜面（7），在主体轴（5）的外侧设有与第一斜面（7）配合的第二斜面（8），在开口轴套（4）外配合有锁紧环（9），所述锁紧环（9）的侧边为开口，在锁紧环（9）开口两侧均设有限位板（10），两个限位板（10）通过螺丝（11）与螺母（12）的配合锁紧，所述固定头部（2）的装配连接端（6）设有导流凹槽（14），在主体轴（5）头端内设有与导流凹槽（14）配合的弧形导流槽（13），所述的固定头部（2）与主体轴（5）过盈配合，在主体轴（5）外套有齿轮（15）。
2.根据权利要求1所述的一种汽车平衡轴，其特征在于：在主体轴（5）外还套有一个以上的第二平衡块（16）。
3.根据权利要求1或2所述的一种汽车平衡轴，其特征在于：在第一平衡块（1）外周向设置有一个以上的梯形凸条（17），在梯形凸条（17）上插接有一个以上的小平衡块（18）。
4.根据权利要求3所述的一种汽车平衡轴，其特征在于：在主体轴（5）内设有一根以上的加强筋（19），每一个加强筋（19）以主体轴（5）的延伸方向进行同步延伸。
5.根据权利要求4所述的一种汽车平衡轴，其特征在于：在锁紧环（9）内设有凸环（20），在开口轴套（4）外相对于第一斜面（7）的外侧设有与凸环（20）配合的限位凹槽（21）。
6.一种汽车平衡轴，其特征在于包括按照以下重量份组合的原料：冶金铁粉末30-55份、碳粉8-15份、锰1-2份、铝镁合金粉1-2份、铜粉3-8份、镍粉3-5份、钛粉1-1.5份、钼粉1-3份和润滑剂3-6份。
7.根据权利要求5所述的一种汽车平衡轴，其特征在于：还包括按照以下重量份组合的原料：在加强筋（19）的外部涂覆有一层防腐层。
8.根据权利要求5所述的一种汽车平衡轴，其特征在于：还包括按照以下重量份组合的原料：耐磨剂1-3份。
9.一种汽车平衡轴的加工工艺，其特征在于具体包括以下步骤：
S1、混粉：将一定配比的原料投入混料机中混合 30-40min，均匀混合；
S2、成形：采用针对汽车平衡轴结构设计的模具，向模具中装入适量的步骤S1中的混合粉，置于 100T 机械压机上，一次压制成形汽车平衡轴最终结构形状；
S3、烧结：将压住好的胚料放入烧结炉中，在烧结温度为1100- 1200℃的氮氢混合气保护气氛中烧结时间为 20-30min；
S4、机加工：在数控车床上，用夹具装夹，加工对应的孔；
S5、热处理：采用热处理炉，在 850℃碳氮共渗混合气氛中淬火60-90min，
在 110℃ /10min 的冷却速度下油冷，180℃回火 2h；
S6、精加工：用夹具装夹在精密数控车床上加工内孔至尺寸要求；
S7、进行去毛刺，表面抛光光滑处理，启动抽风机，抽风机对加工产生的碎屑进行吸取；
S8、蒸汽处理：将主体轴（5）清洗烘干后进行蒸汽处理，然后浸油包装。
10.根据权利要求8所述的一种汽车平衡轴的加工工艺，其特征在于：在步骤S3中的烧结温度为1112℃。
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| CN202010292525.2A CN111350791A (zh) | 2020-04-15 | 2020-04-15 | 一种汽车平衡轴及其加工工艺 |
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- 2020-04-15 CN CN202010292525.2A patent/CN111350791A/zh active Pending
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