CN201934493U - 汽油机小往复惯性力曲轴 - Google Patents

汽油机小往复惯性力曲轴 Download PDF

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段伟
刘维
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Abstract

本实用新型公开了一种汽油机小往复惯性力曲轴，主轴颈直径为Φ49～51mm，主轴颈长度为22～24mm；连杆颈直径为Φ37～39mm，连杆颈长度为21～23mm；曲柄长度为38.5～40.5mm；平衡块宽度为90～110mm，圆弧结构半径为63mm；本实用新型适用于1.0-1.4L汽油机，合理匹配主轴颈、连杆颈、曲柄、平衡块和飞轮法兰盘的结构参数，使上述参数能够满足发动机动力学(包括强度和运行尺寸等)需要；在保证曲轴结构强度的同时，尽量减少平衡块上靠近曲轴中心的质量，即能保证平衡块的结构强度，使动平衡块的质心尽量远离曲轴的中心线，既保证了结构，又能满足动平衡要求，具有较小的二次往复惯性力，小还能降低平衡块的质量；提高发动机的性能、经济型和降低排放。

Description

汽油机小往复惯性力曲轴
技术领域
本实用新型涉及一种机械部件，特别涉及一种用于发动机并具有较好平衡性的曲轴。
背景技术
汽油机是较为普遍使用的动力机械，将能源直接转换为动力。曲轴是发动机必不可少的部件，是将发动机的气缸内活塞的往复运动转换成转动输出的部件。由于其转速范围较大，并且高速时具有相当高的转速，而曲轴本身动力输出属于偏心输出，因而整个曲轴的动平衡性是其重要的控制指标。如果动平衡性不好，则转动后具有较大的二次往复惯性力，增加发动机的震动和噪声，同时，还会增加曲轴本身承受的弯矩，降低其使用寿命。
现有技术中，通过设置平衡块对曲轴的连杆颈产生的离心力进行平衡是实现曲轴平衡的主要方式之一，现有的发动机曲轴动平衡块大多数是扇形的或双耳形，都可以实现曲轴的动衡。但平衡块的大小跟平衡块形状及曲拐的大小有关系，相对发动机性能来说，动平衡块的质量越小越好，尤其是对于汽油机降低发动机自重要求更高，因此要寻求相对于本身结构的一个最优化结果，既能保证曲轴的动平衡，又要使平衡块的质量降到最低。
现有的发动机曲轴动平衡块虽然可以实现动平衡，但在设计其平衡块的形状时都是按传统的指导思路，设置能够使曲轴达到平衡的质量块，忽略曲轴自重的增加，在对发动机性能本身及其经济性的提高和降低排放的严格要求下，需要对平衡块结构进行改进。
因此，需要对现有的发动机曲轴结构参数进行优化，在保证曲轴结构强度的同时，尽量减少平衡块上靠近曲轴中心的质量，即能保证平衡块的结构强度，使动平衡块的质心尽量远离曲轴的中心线，既保证了结构，又能满足动平衡要求，具有较小的二次往复惯性力，小还能降低平衡块的质量；提高发动机的性能、经济型和降低排放。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供一种适用于1.0-1.4L汽油机小往复惯性力曲轴，在保证曲轴结构强度的同时，尽量减少平衡块上靠近曲轴中心的质量，即能保证平衡块的结构强度，使动平衡块的质心尽量远离曲轴的中心线，既保证了结构，又能满足动平衡要求，具有较小的二次往复惯性力，小还能降低平衡块的质量；提高发动机的性能、经济型和降低排放。
本实用新型的汽油机小往复惯性力曲轴，包括正时链轮轴颈、主轴颈、连杆颈、曲柄、平衡块和飞轮法兰盘，所述平衡块为双耳型平衡块，平衡块外侧端面为与主轴颈同轴线的圆弧结构，主轴颈直径为Φ49～51mm，主轴颈长度为22～24mm；连杆颈直径为Φ37～39mm，连杆颈长度为21～23mm；曲柄长度为38.5～40.5mm；平衡块宽度为90～110mm，圆弧结构半径为63mm。
进一步，主轴颈直径为Φ49mm，主轴颈长度为23.15mm；连杆颈直径为Φ38mm，连杆颈长度为22mm；曲柄长度为39.5mm；平衡块宽度为100mm；
进一步，主轴颈的两端与曲柄和平衡块之间以及连杆颈的两端与曲柄之间分别通过平滑的倒角过渡；
进一步，所述倒角为由滚压工艺形成的圆弧形，所述倒角的半径为1.2mm，宽度为2.3～2.5mm，深度为0.8mm；
进一步，所述飞轮法兰盘的直径为Φ60mm；正时链轮轴颈直径为Φ24mm；
进一步，所述曲轴为四缸发动机曲轴，平衡块与曲柄数量对应相对为八块；
进一步，所述曲轴材料为QT700-3。
本实用新型的有益效果：本实用新型的汽油机小往复惯性力曲轴，适用于1.0-1.4L汽油机，合理匹配正时链轮轴颈、主轴颈、连杆颈、曲柄、平衡块和飞轮法兰盘的结构参数，使上述参数能够满足发动机动力学(包括强度和运行尺寸等)需要；在保证曲轴结构强度的同时，尽量减少平衡块上靠近曲轴中心的质量，即能保证平衡块的结构强度，使动平衡块的质心尽量远离曲轴的中心线，既保证了结构，又能满足动平衡要求，具有较小的二次往复惯性力，小还能降低平衡块的质量；提高发动机的性能、经济型和降低排放。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为图1沿A-A向剖视图；
图3为图1的B处放大图。
具体实施方式
图1为本实用新型的结构示意图，图2为图1沿A-A向剖视图，图3为图1的B处放大图，如图所示：本实施例的汽油机小往复惯性力曲轴，适用于1.0-1.4L汽油机，包括正时链轮轴颈5、主轴颈1、连杆颈2、曲柄6、平衡块3和飞轮法兰盘4，所述平衡块3为双耳型平衡块，平衡块3外侧端面为与主轴颈1同轴线的圆弧结构，并且上述特征具有下述尺寸范围：主轴颈1直径为Φ49～51mm，主轴颈1长度为22～24mm；连杆颈2直径为Φ37～39mm，连杆颈2长度为21～23mm；曲柄6长度为38.5～40.5mm；平衡块3宽度L为90～110mm，圆弧结构半径R为63mm。
本实施例中，主轴颈1直径为Φ49mm，主轴颈1长度为23.15mm；连杆颈2直径为Φ38mm，连杆颈2长度为22mm；曲柄6长度为39.5mm；平衡块3宽度L为100mm。
上述特征的尺寸范围的具体实施方式中，进行动平衡试验的二次往复惯性力对比表：
Figure BDA0000048962890000041
上表中：
第一种：在发动机转速为7000rpm时二次往复惯性力为9098.7N；在额定转速6000rpm时二次往复惯性力为6699.3N，5000rpm时二次往复惯性力为4671N，4000rpm时二次往复惯性力为3004.21N；
第二种：在发动机转速为7000rpm时二次往复惯性力为9089.9N；在额定转速6000rpm时二次往复惯性力为6689.8N，5000rpm时二次往复惯性力为4669.9N，4000rpm时二次往复惯性力为2989.71N
第三种：在发动机转速为7000rpm时二次往复惯性力为9062.96N；在额定转速6000rpm时二次往复惯性力为6658.5N，5000rpm时二次往复惯性力为4623.96N，4000rpm时二次往复惯性力为2959.33N；
由此可见，上述三种情况均小于现有技术中相同转速时的二次往复惯性力，特别是第三种结构的二次往复惯性力最小。
本实施例中，主轴颈1的两端与曲柄6和平衡块3之间以及连杆颈2的两端与曲柄6之间分别通过平滑的倒角7过渡；减小应力集中，提高曲轴承受弯矩或者外力的能力，延长期使用寿命。
本实施例中，所述倒角7为由滚压工艺形成的圆弧形，所述圆弧形的倒角7的半径Ra为1.2mm，宽度La为2.3～2.5mm，深度H为0.8mm；圆弧形的倒角7均采用滚轮滚压工艺处理，保证最小的应力集中，滚压压力过程按照先逐渐增加到一定负荷，持续一段时间后再慢慢渐小至零的工艺；采用本实施例的倒角尺寸，利于滚压加工并能够保证较小的应力集中。
本实施例中，所述飞轮法兰盘4的直径为Φ60mm；正时链轮轴颈直径为Φ24mm；飞轮法兰盘4不但能够通过自身减少机械运转过程的速度波动，还能与上述结构参数合理匹配，提高整个发动机的震动；正时链轮轴颈直径参数与其他参数合理匹配优化，使曲轴的平衡性进一步提高。
本实施例中，所述曲轴为四缸发动机曲轴，平衡块3与曲柄6数量对应相对为八块；实际应用中，由于平衡性主要是来自径向的惯性力和力矩，因而只要是连杆颈分布按照现有技术考虑平衡性，则本实施例中的上述尺寸能够使用于相同排量的发动机曲轴。
本实施例中，所述曲轴材料为QT700-3。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种汽油机小往复惯性力曲轴，包括正时链轮轴颈、主轴颈、连杆颈、曲柄、平衡块和飞轮法兰盘，所述平衡块为双耳型平衡块，平衡块外侧端面为与主轴颈同轴线的圆弧结构，其特征在于：主轴颈直径为Φ49～51mm，主轴颈长度为22～24mm；连杆颈直径为Φ37～39mm，连杆颈长度为21～23mm；曲柄长度为38.5～40.5mm；平衡块宽度为90～110mm，圆弧结构半径为63mm。
2.根据权利要求1所述的汽油机小往复惯性力曲轴，其特征在于：主轴颈直径为Φ49mm，主轴颈长度为23.15mm；连杆颈直径为Φ38mm，连杆颈长度为22mm；曲柄长度为39.5mm；平衡块宽度为100mm。
3.根据权利要求1或2所述的汽油机小往复惯性力曲轴，其特征在于：主轴颈的两端与曲柄和平衡块之间以及连杆颈的两端与曲柄之间分别通过平滑的倒角过渡。
4.根据权利要求3所述的汽油机小往复惯性力曲轴，其特征在于：所述倒角为由滚压工艺形成的圆弧形，所述圆弧形倒角的半径为1.2mm，宽度为2.3～2.5mm，深度为0.8mm。
5.根据权利要求4所述的汽油机小往复惯性力曲轴，其特征在于：所述飞轮法兰盘的直径为Φ60mm；正时链轮轴颈直径为Φ24mm。
6.根据权利要求5所述的汽油机小往复惯性力曲轴，其特征在于：所述曲轴为四缸发动机曲轴，平衡块与曲柄数量对应相对为八块。
7.根据权利要求6所述的汽油机小往复惯性力曲轴，其特征在于：所述曲轴材料为QT700-3。
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