CN201786453U - 四冲程四缸发动机二级惯性力平衡机构 - Google Patents

Abstract

一种四冲程四缸发动机二级惯性力平衡机构，它由两根相同离心力的平衡轴、平衡轴座、平衡轴盖、平衡轴瓦和止推瓦、平衡轴主、被动齿轮组成。平衡机构安装在油底壳内，平衡轴座固定在发动机机体底面，两平衡轴对称安装在平衡轴座上，并装有止推轴承来控制平衡轴的轴向窜动。平衡轴和轴承之间采用压力润滑。平衡机构由曲轴第八平衡块上配装的平衡机构主动齿轮驱动，平衡轴I上的平衡轴齿轮和主动齿相啮合，带动平衡轴I和平衡轴II同速、反向以两倍于曲轴的角速度旋转，两平衡轴水平方向的分力因大小相等、方向相反而相互抵消，竖直方向的分力因大小和方向相同形成合力，与发动机二级惯性力相抵消，从而达到发动机的平衡。

Description

四冲程四缸发动机二级惯性力平衡机构 

技术领域

本实用新型属于内燃机领域，涉及一种四冲程四缸发动机二级惯性力平衡机构。 

背景技术

由四冲程四缸发动机的动力学分析可知，其一级往复惯性力、一级惯性力矩、二级惯性力矩、离心力及离心力合力矩都是平衡的。只存在二级往复惯性力不平衡，因它对发动机的运转影响较小，且平衡轴装置又过于复杂，所以很多四冲程四缸发动机都没有设计发动机二级惯性力平衡机构。随着科技进步和不断发展，人们对机械产品的要求不断提高，由二级往复惯性力引起四缸发动机振动和噪声问题得到了越来越多的关注。为了解决四缸发动机的振动及噪声问题，必须首先解决二级往复惯性力的平衡。二级往复惯性力的平衡，常采用发动机双轴平衡法，即两根平衡轴以同等高度对称于曲轴中心布置，以两倍的角速度反向运转，从而保证平衡轴水平分力相互平衡，合力为零。竖直方向的分力合成为一个大小同二级往复惯性力相等，方向相反的合力，将二级往复惯性力平衡。合理设计平衡轴的结构尺寸，使竖直方向上的合力与二级往复惯性力大小相等，方向相反，就可以实现二级往复惯性力的完全平衡或部分平衡。 

目前国内一些车用四缸柴油机已经增加了二级往复惯性力平衡机构，如某种增压中冷柴油机上采取的结构是在曲轴的第六曲柄臂上安装一个大直径的齿圈。在其中一根平衡轴上装有两个齿数为大直径的齿圈1/2的齿轮，其中一个齿轮与之相啮合，带动这根平衡轴以两倍发动机转速旋转。另有一根带有相同平衡质量的平衡轴用齿数相同的齿轮与这根平衡轴的另一个齿轮相啮合，以同样的转速反向旋转。所以这两根平衡轴的转速相等(同为发动机转速的两倍)而方向相反，这种结构可以完全平衡发动机的二级惯性力。 

但这种结构存在如下不足：在第六曲柄臂上安装齿圈，需减少第六曲柄臂上平衡块的质量，为了齿圈的安装，必须同样的减少曲轴上第一、第二、第三和第七、第八曲柄臂上平衡块的质量，否则容易造成一级不平衡力和不平衡力矩的不平衡，由此引起更强列的振动。这种曲轴平衡块质量的减少还会增加主轴瓦的轴承负荷及中间主轴颈的内力矩。 

另一种发动机上采取的结构是将大齿圈安装在第八曲柄臂(即第四缸后曲柄臂)上。这样的布置有利于齿轮的安装，但必须同时减少第一，第二或第四，第五或第七曲柄臂上平衡块的质量。否则，也要产生一级往复不平衡力或不平衡力矩。这种曲轴平衡块质量的减少比上述方案更不利于主轴承的平均负荷及中间主轴颈的内力矩。 

还有一种四缸水冷柴油机上采用的也是将大齿圈安装在第八曲柄臂，并在大齿圈上增加了平衡块，但它的两根平衡轴是圆轴加平衡轴块的结构，平衡轴偏重，增加了发动机的耗功和平衡块的搅油，易造成发动机油温升高和燃油消耗增加。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于降低发动机二级往复惯性力引起振动和噪声的四冲程四缸发动机二级惯性力平衡机构。 

本实用新型可以通过以下技术方案达到上述目的：四冲程四缸发动机二级惯性力平衡机构包括平衡轴座、平衡轴I、平衡轴II、平衡轴盖、定位平衡轴盖、轴承及止推轴承、平衡机构主动齿轮、平衡轴齿轮I、平衡轴齿轮II、平衡轴齿轮III、轻质半轴。平衡机构安装在油底壳内，平衡轴座固定在发动机机体的底面，采用空心定位销定位和强力螺栓固定。具有相同离心力且转速相同、 旋转方向相反、对称于曲轴水平安装的平衡轴I和平衡轴II都采用半圆轴结构，重量轻，结构简单，分别安装在平衡轴座上，并安装有轴承和止推轴承，以此来减磨和控制平衡轴的轴向窜动。平衡轴和轴承之间采用压力油润滑，在平衡轴I的两端安装有平衡轴齿轮I和平衡轴齿轮II，在平衡轴II上安装有平衡轴齿轮III，平衡轴I和平衡轴II通过平衡轴盖和定位平衡轴盖及强力螺栓固定，通过空心定位销定位，保证安装精度。 

平衡轴I和平衡轴II与平衡轴齿轮都采用过盈配合，利用大半圆键或小半圆键定位，采用大压板或小压板以及螺栓固定，保证了安装精度和可靠。在平衡轴I和平衡轴II上分别安装有防搅油的轻质半轴，通过螺栓紧固，以降低机油温升和减少功率消耗。 

安装在曲轴第八曲柄臂上的平衡机构主动齿轮，两者采用止口和定位销定位，紧固螺栓固定，在平衡机构的主动齿轮上设置一块平衡重，用来补偿第八曲柄臂上减少的平衡质量。 

平衡机构主动齿轮和平衡轴齿轮I、平衡轴齿轮II、平衡轴齿轮III的齿数是为2∶1，发动机曲轴的转速和平衡轴I、平衡轴II的转速为1∶2，实现了平衡轴以两倍的曲轴角速度旋转。 

本实用新型采用上述技术方案后可达到以下积极效果： 

本实用新型可有效降低发动机二级往复惯性力引起振动和噪声，对于竖直方向的分力因大小和方向相同形成合力，与发动机二级往复惯性力相抵消，从而达到发动机的平衡。以此降低发动机的振动和由振动引起的发动机的噪声，对改善驾驶员工作的舒适性、增强各零部件的可靠耐久性有着十分重要的作用。 

附图说明

图1是本实用新型四冲程四缸发动机二级惯性力平衡机构的结构示意图。 

图2是图1结构示意图的A-A剖视图。 

图3是本实用新型四冲程四缸发动机二级惯性力平衡机构的平衡轴座及平衡轴盖的结构示意图。 

图4是图3结构示意图的侧视图。 

图5是本实用新型四冲程四缸发动机二级惯性力平衡机构平衡轴I的结构示意图。 

图6是本实用新型四冲程四缸发动机二级惯性力平衡机构平衡轴II的结构示意图。 

图7、图8是本实用新型四冲程四缸发动机二级惯性力平衡机构防搅油轻质半轴的结构示意图。 

图9是本实用新型四冲程四缸发动机二级惯性力平衡机构平衡轴主动齿轮及平衡重的结构示意图。 

具体实施方式

如图所示，平衡机构安装在发动机的油底壳内，平衡轴座6固定在发动机机体的底面，两者采用空心定位销23定位和强力螺栓固定，在平衡轴座6中对称于曲轴且水平安装有一对转速相同、旋转方向相反的平衡轴I16和平衡轴II8，并安装有滑动止推轴承15和滑动轴承14，平衡轴I16和平衡轴II8与滑动轴承14和止推轴承15之间采用压力润滑，以此来减磨和控制平衡轴的轴向窜动。在平衡轴I16的两端安装有平衡轴齿轮I5和平衡轴齿轮II22，在平衡轴II8上安装有平衡轴齿轮III9，在平衡轴I16和平衡轴II8上还分别安装有防搅油的轻质半轴17，通过螺栓18紧固，以降低机油温升和减少功率消耗，平衡轴I16和平衡轴II8由定位平衡轴盖7和平衡轴盖19及强力螺栓固定，通过空心定位销23定位，保证安装精度。 

安装在曲轴第八曲柄臂1上的平衡机构主动齿轮3，两者采用止口11和定 位销10定位，紧固螺栓4固定，在平衡机构的主动齿轮3上设置一块平衡重24，用来补偿第八曲柄臂1上减少的平衡质量。 

平衡轴I16和平衡轴II8与平衡轴齿轮都采用过盈配合，采用大半圆键13或小半圆键20定位，通过大压板12或小压板21和螺栓固定，保证了安装精度和可靠。 

当发动机运转时，曲轴2带动第八曲柄臂1上安装的平衡机构主动齿轮3逆时针旋转，在平衡轴I16上的平衡轴齿轮I5与平衡机构主动齿轮3相啮合带动平衡轴I16以两倍曲轴角速度顺时针旋转，平衡轴II8上的平衡轴齿轮III9与平衡轴I16上的另一平衡轴齿轮II22相啮合带动平衡轴II8以两倍曲轴角速度逆时针旋转。从而实现两平衡轴同速、反向旋转。平衡轴I16和平衡轴II8运转时产生的离心力在水平方向的分力因大小相等、方向相反而相互抵消，离心力在竖直方向产生的分力因大小和方向相同而形成合力与发动机二级往复惯性力相抵消，从而达到发动机的平衡，以此降低发动机的振动和由振动引起的发动机的噪声，对改善驾驶员工作的舒适性、增强各零部件的可靠耐久性有着十分重要的作用。 

Claims (4)

1.一种四冲程四缸发动机二级惯性力平衡机构，包括平衡轴座(6)、平衡轴I(16)、平衡轴II(8)、平衡轴盖(19)、定位平衡轴盖(7)、轴承(14)及止推轴承(15)、平衡机构主动齿轮(3)、平衡轴齿轮I(5)、平衡轴齿轮II(22)、平衡轴齿轮III(9)、轻质半轴(17)；其特征在于：平衡机构安装在油底壳内，平衡轴座(6)固定在发动机机体的底面，采用空心定位销(23)定位和强力螺栓固定，平衡轴I(16)和平衡轴II(8)都采用半圆轴结构，分别安装在平衡轴座(6)上，并安装有轴承(14)和止推轴承(15)，平衡轴I(16)、平衡轴II(8)和轴承(14)、止推轴承(15)之间采用压力油润滑，在平衡轴I(16)的两端安装有平衡轴齿轮I(5)和平衡轴齿轮II(22)，在平衡轴II(8)上安装有平衡轴齿轮III(9)，平衡轴I(16)和平衡轴II(8)通过平衡轴盖(19)和定位平衡轴盖(7)及强力螺栓固定，通过空心定位销(23)定位。

2.根据权利要求1所述的四冲程四缸发动机二级惯性力平衡机构，其特征在于：平衡轴I(16)和平衡轴II(8)与平衡轴齿轮都采用过盈配合，大半圆键(13)、小半圆键(20)定位，采用大压板(12)、小压板(21)和螺栓固定，在平衡轴I(16)和平衡轴II(8)上分别通过螺栓(18)安装防搅油的轻质半轴(17)。

3.根据权利要求1所述的四冲程四缸发动机二级惯性力平衡机构，其特征在于：安装在曲轴第八曲柄臂(1)上的平衡机构主动齿轮(3)，两者采用止口(11)和定位销(10)定位，紧固螺栓(4)固定，在平衡机构的主动齿轮(3)上设置一块平衡重(24)。

4.根据权利要求1所述的四冲程四缸发动机二级惯性力平衡机构，其特征在于：平衡机构主动齿轮(3)和平衡轴齿轮I(5)、平衡轴齿轮II(22)、平衡轴齿轮III(9)的齿数为2∶1，发动机曲轴(2)的转速和平衡轴I(16)、平衡轴II(8)的转速为1∶2。 

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