CN202790052U - 发动机所用曲轴 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种发动机所用曲轴，适用于7～9Kw风冷发动机，具有一体结构的输入轴、输出轴、连杆颈、位于连杆颈两侧的左曲柄臂和右曲柄臂，所述连杆颈的直径为40或42±2mm，输入轴近左曲柄臂处的主轴颈直径、输出轴近右曲柄臂处的主轴颈直径均为50±5mm，左曲柄臂和右曲柄臂的宽度均为68±5mm，左曲柄臂和右曲柄臂的厚度均为28±2mm，连杆颈中心与主轴颈中心之间的曲拐半径距离为36或37.5±5mm。本实用新型通过加粗主轴颈直径、加厚左曲柄臂和右曲柄臂的宽度，直接增加了曲轴重叠度，连杆颈直径与曲柄臂宽度最佳之比控制在1：1.6～1.7之间，有效地提高了曲轴的强度和刚性，防止了曲轴断裂。

Description

发动机所用曲轴

技术领域

本实用新型涉及发动机制造技术领域，尤其是一种发动机所用曲轴。

背景技术

曲轴作为发动机功率输出的主轴，承担着将发动机的总扭矩传给飞轮输出，其承受着缸内压力、往复运动的惯性力、旋转惯性力引起的周期性变化的弯曲和扭转负荷，由于曲轴尺寸较大，材料昂贵，加工精密，成本较高，可靠性也至关重要，因此曲轴的强度和刚度直接影响到发动机整机的性能和使用可靠性。现有的风冷发动机所用曲轴结构较为简单，达不到曲轴所需要的内柔外刚的特性，在使用中极易造成断裂，主要体现在连杆颈圆角处容易产生断裂，严重影响到发动机的可靠性和使用寿命。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种能有效提高曲轴强度和刚度、防止断裂的发动机所用曲轴。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种发动机所用曲轴，适用于7～9Kw风冷发动机，具有一体结构的输入轴、输出轴、连杆颈、位于连杆颈两侧的左曲柄臂和右曲柄臂，所述连杆颈的直径为40或42±2mm，输入轴近左曲柄臂处的主轴颈直径、输出轴近右曲柄臂处的主轴颈直径均为50±5mm，左曲柄臂和右曲柄臂的宽度均为68±5mm，左曲柄臂和右曲柄臂的厚度均为28±2mm，连杆颈中心与主轴颈中心之间的曲拐半径距离为36或37.5±5mm。

优选地，所述连杆颈的直径与所述主轴颈的直径之比均为1：1.6～1.7。

为有效防止过渡处产生断裂现象，所述左曲柄臂与连杆颈外侧圆角过渡连接，过渡圆角为3±0.5mm；右曲柄臂与连杆颈外侧圆角过渡连接，过渡圆角为4.5±0.5mm。

为提高强度，所述左曲柄臂和右曲柄臂的外侧分别具有三角筋。

所述连杆颈内侧与左曲柄臂和右曲柄臂的相交处分别设有曲面圆角形的卸载槽，用以分散连杆颈圆角处的应力。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过加粗主轴颈直径、加厚左曲柄臂和右曲柄臂的宽度，直接增加了曲轴重叠度，连杆颈直径与曲柄臂宽度最佳之比控制在1：1.6～1.7之间，从而有效地提高了曲轴的强度和刚性，防止了曲轴断裂问题的产生。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是图1中A-A的剖视图。

图中1.输入轴2.输出轴3.连杆颈4.左曲柄臂5.右曲柄臂6.三角筋7.卸载槽

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

如图1、图2所示的一种发动机所用曲轴，适用于7～9Kw风冷发动机，具有一体结构的输入轴1、输出轴2、连杆颈3、位于连杆颈3两侧的左曲柄臂4和右曲柄臂5。

所述输入轴1近左曲柄臂4处的主轴颈直径D、输出轴2近右曲柄臂5处的主轴颈直径D均为50mm，左曲柄臂4和右曲柄臂5的宽度B均为68mm，左曲柄臂4和右曲柄臂5的厚度M均为28mm，以此加粗曲柄主轴颈直径D，加大左曲柄臂4和右曲柄臂5的宽度B和厚度M，增加曲柄的重叠度，连杆颈3的直径d为40mm或者42mm，保证连杆颈3直径d与左、右曲柄臂4、5的宽度B最佳之比为1：1.6～1.7之间，由此综合性地提高了曲轴强度和刚度，连杆颈3中心与主轴颈中心之间的曲拐半径距离L为36或37.5mm。

所述左曲柄臂4与连杆颈3外侧圆角过渡连接，过渡圆角R1为3mm；右曲柄臂5与连杆颈3外侧圆角过渡连接，过渡圆角R2为4.5mm，由于右曲柄臂5一侧安装有外接设备，承受更多的外力，因此通过加大右曲柄臂5与连杆颈3外侧之间的过渡圆角R2，从而可以有效地防止右曲柄臂5与连杆颈3之间产生开裂现象。

同时在所述左曲柄臂4和右曲柄臂5的外侧分别具有三角筋6，可以更好地提高左曲柄臂4和右曲柄臂5的刚度，有利于曲轴整体强度的提高。

所述连杆颈3内侧与左曲柄臂4和右曲柄臂5的相交处分别设有曲面圆角形的卸载槽7，该卸载槽7可以将连杆颈3所受圆角应力转移到左、右曲柄臂4、5以及曲轴其他部位，用以分散连杆颈3圆角处的应力。

发动机工作时，曲轴承受着缸内压力、往复运动的惯性力、旋转惯性力引起的周期性变化的弯曲和扭转负荷。如果曲轴的强度设计不够，很容易出现疲劳断裂现象，同时制造缺陷也可使其断裂等，断裂的主要部位绝大部分出现在连杆颈3圆角以及左、右曲柄臂4、5主轴颈圆角处。曲轴作为发动机的关键性部件，也是发动机主要运动件，既要结构紧凑、重量轻，又要强度高，刚性好，因此曲轴的强度设计成为设计时的攻克难关。

提高曲轴强度的主要措施有：加大连杆颈3直径d、增加输入轴1和输出轴2的主轴颈直径D、提高曲拐的轴颈的重叠度、增加左、右曲柄臂4、5的厚度M、加宽左、右曲柄臂4、5的宽度B、加大连杆颈3的圆角等，同时也提高材料牌号、提高工艺要求如滚压圆角等。其中加宽左、右曲柄臂4、5可以有效的提高曲轴的综合性强度，但通过CAE分析和统计，加宽左、右曲柄臂4、5的宽度B必须与连杆颈3的外径相关联，一般较佳的比例关系为：连杆颈3直径d：曲柄臂的宽度B=1：1.6～1.7。

但是，如果无限制的加宽左、右曲柄臂4、5的宽度B，或者是左、右曲柄臂4、5的宽度B与连杆颈3直径d的比例大于1.7时，曲轴的连杆颈3圆角处的应力反而会增加，这是因为加宽左、右曲柄臂4、5宽度B的位置处在连杆颈3和主轴颈之间的部位，左、右曲柄臂4、5宽度B加宽以后连杆颈3处的强度大大提高，抗拉和抗弯的能力加强，保证了连杆颈3的可靠性；但此时的主轴颈圆角的应力则相应的增加，相对降低了曲轴主轴颈的强度，主轴断裂的可能增加。

当左、右曲柄臂4、5的宽度B不够或者左、右曲柄臂4、5的宽度B与连杆颈3直径d的比例小于1.6时，很显然曲轴连杆颈3与主轴颈处重叠部位的抗弯截面积大为减少，降低了重叠度处的强度，这时连杆颈3圆角处的应力急剧增加，很容易在连杆颈3圆角处断裂，曲轴的可靠性下降。

综上所述，本实用新型针对目前存在的曲轴易断裂的问题，从曲轴结构强度和刚性角度考虑，将仿生学与工程力学理论相结合，设计了一种高强度的柔性曲轴。该曲轴从轴向看，左、右曲柄臂4、5类似眼镜蛇头状，左、右曲柄臂4、5宽度B与连杆颈3直径d最佳之比控制在1.6～1.7：1范围；采用了转移法设计理念，在连杆颈3内侧设计曲面圆角形的卸载槽7，来分散连杆颈3的圆角应力；同时曲轴主体采用高强度的球铁材料，提高材料的延伸率，提高曲轴的韧性，降低成本，实现了有效提高曲轴的强度和刚性、防止曲轴断裂的目的。

上述实施方式只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种发动机所用曲轴，适用于7～9Kw风冷发动机，具有一体结构的输入轴（1）、输出轴（2）、连杆颈（3）、位于连杆颈（3）两侧的左曲柄臂（4）和右曲柄臂（5），其特征是：所述连杆颈（3）的直径（d）为40或42±2mm，输入轴（1）近左曲柄臂（4）处的主轴颈直径（D）、输出轴（2）近右曲柄臂（5）处的主轴颈直径（D）均为50±5mm，左曲柄臂（4）和右曲柄臂（5）的宽度（B）均为68±5mm，左曲柄臂（4）和右曲柄臂（5）的厚度（M）均为28±2mm，连杆颈（3）中心与主轴颈中心之间的曲拐半径距离（L）为36或37.5±5mm。

2.根据权利要求1所述的发动机所用曲轴，其特征是：所述连杆颈（3）的直径（d）与所述主轴颈的直径（D）之比均为1：1.6～1.7。

3.根据权利要求1所述的发动机所用曲轴，其特征是：所述左曲柄臂（4）与连杆颈（3）外侧圆角过渡连接，过渡圆角（R1）为3±0.5mm；右曲柄臂（5）与连杆颈（3）外侧圆角过渡连接，过渡圆角（R2）为4.5±0.5mm。

4.根据权利要求1所述的发动机所用曲轴，其特征是：所述左曲柄臂（4）和右曲柄臂（5）的外侧分别具有三角筋（6）。

5.根据权利要求1所述的发动机所用曲轴，其特征是：所述连杆颈（3）内侧与左曲柄臂（4）和右曲柄臂（5）的相交处分别设有曲面圆角形的卸载槽（7）。

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