專利名稱：四沖程四缸發動機二級慣性力平衡機構的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于內燃機領域，涉及一種四沖程四缸發動機二級慣性力平衡機構。
背景技術：
由四沖程四缸發動機的動力學分析可知，其一級往復慣性力、一級慣性力矩、二級 慣性力矩、離心力及離心力合力矩都是平衡的。只存在二級往復慣性力不平衡，因它對發動 機的運轉影響較小，且平衡軸裝置又過于復雜，所以很多四沖程四缸發動機都沒有設計發 動機二級慣性力平衡機構。隨著科技進步和不斷發展，人們對機械產品的要求不斷提高，由 二級往復慣性力引起四缸發動機振動和噪聲問題得到了越來越多的關注。為了解決四缸發 動機的振動及噪聲問題，必須首先解決二級往復慣性力的平衡。二級往復慣性力的平衡，常 采用發動機雙軸平衡法，即兩根平衡軸以同等高度對稱于曲軸中心布置，以兩倍的角速度 反向運轉，從而保證平衡軸水平分力相互平衡，合力為零。豎直方向的分力合成為一個大小 同二級往復慣性力相等，方向相反的合力，將二級往復慣性力平衡。合理設計平衡軸的結構 尺寸，使豎直方向上的合力與二級往復慣性力大小相等，方向相反，就可以實現二級往復慣 性力的完全平衡或部分平衡。目前國內一些車用四缸柴油機已經增加了二級往復慣性力平衡機構，如某種增壓 中冷柴油機上采取的結構是在曲軸的第六曲柄臂上安裝一個大直徑的齒圈。在其中一根平 衡軸上裝有兩個齒數為大直徑的齒圈1/2的齒輪，其中一個齒輪與之相嚙合，帶動這根平 衡軸以兩倍發動機轉速旋轉。另有一根帶有相同平衡質量的平衡軸用齒數相同的齒輪與 這根平衡軸的另一個齒輪相嚙合，以同樣的轉速反向旋轉。所以這兩根平衡軸的轉速相等 (同為發動機轉速的兩倍)而方向相反，這種結構可以完全平衡發動機的二級慣性力。但這種結構存在如下不足在第六曲柄臂上安裝齒圈，需減少第六曲柄臂上平衡 塊的質量，為了齒圈的安裝，必須同樣的減少曲軸上第一、第二、第三和第七、第八曲柄臂上 平衡塊的質量，否則容易造成一級不平衡力和不平衡力矩的不平衡，由此引起更強列的振 動。這種曲軸平衡塊質量的減少還會增加主軸瓦的軸承負荷及中間主軸頸的內力矩。另一種發動機上采取的結構是將大齒圈安裝在第八曲柄臂(即第四缸后曲柄臂) 上。這樣的布置有利于齒輪的安裝，但必須同時減少第一，第二或第四，第五或第七曲柄臂 上平衡塊的質量。否則，也要產生一級往復不平衡力或不平衡力矩。這種曲軸平衡塊質量 的減少比上述方案更不利于主軸承的平均負荷及中間主軸頸的內力矩。還有一種四缸水冷柴油機上采用的也是將大齒圈安裝在第八曲柄臂，并在大齒圈 上增加了平衡塊，但它的兩根平衡軸是圓軸加平衡軸塊的結構，平衡軸偏重，增加了發動機 的耗功和平衡塊的攪油，易造成發動機油溫升高和燃油消耗增加。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種用于降低發動機二級往復慣性力引起振動和噪 聲的四沖程四缸發動機二級慣性力平衡機構。本實用新型可以通過以下技術方案達到上述目的四沖程四缸發動機二級慣性力平衡機構包括平衡軸座、平衡軸I、平衡軸II、平衡軸蓋、定位平衡軸蓋、軸承及止推軸承、 平衡機構主動齒輪、平衡軸齒輪I、平衡軸齒輪II、平衡軸齒輪III、輕質半軸。平衡機構安 裝在油底殼內，平衡軸座固定在發動機機體的底面，采用空心定位銷定位和強力螺栓固定。 具有相同離心力且轉速相同、旋轉方向相反、對稱于曲軸水平安裝的平衡軸I和平衡軸II 都采用半圓軸結構，重量輕，結構簡單，分別安裝在平衡軸座上，并安裝有軸承和止推軸承， 以此來減磨和控制平衡軸的軸向竄動。平衡軸和軸承之間采用壓力油潤滑，在平衡軸I的 兩端安裝有平衡軸齒輪I和平衡軸齒輪II，在平衡軸II上安裝有平衡軸齒輪III，平衡軸I 和平衡軸II通過平衡軸蓋和定位平衡軸蓋及強力螺栓固定，通過空心定位銷定位，保證安 裝精度。平衡軸I和平衡軸II與平衡軸齒輪都采用過盈配合，利用大半圓鍵或小半圓鍵定 位，采用大壓板或小壓板以及螺栓固定，保證了安裝精度和可靠。在平衡軸I和平衡軸II 上分別安裝有防攪油的輕質半軸，通過螺栓緊固，以降低機油溫升和減少功率消耗。安裝在曲軸第八曲柄臂上的平衡機構主動齒輪，兩者采用止口和定位銷定位，緊 固螺栓固定，在平衡機構的主動齒輪上設置一塊平衡重，用來補償第八曲柄臂上減少的平 衡質量。平衡機構主動齒輪和平衡軸齒輪I、平衡軸齒輪II、平衡軸齒輪III的齒數是為 2 1，發動機曲軸的轉速和平衡軸I、平衡軸II的轉速為1 2，實現了平衡軸以兩倍的曲 軸角速度旋轉。本實用新型采用上述技術方案后可達到以下積極效果本實用新型可有效降低發動機二級往復慣性力引起振動和噪聲，對于豎直方向的 分力因大小和方向相同形成合力，與發動機二級往復慣性力相抵消，從而達到發動機的平 衡。以此降低發動機的振動和由振動引起的發動機的噪聲，對改善駕駛員工作的舒適性、增 強各零部件的可靠耐久性有著十分重要的作用。
圖1是本實用新型四沖程四缸發動機二級慣性力平衡機構的結構示意圖。圖2是圖1結構示意圖的A-A剖視圖。圖3是本實用新型四沖程四缸發動機二級慣性力平衡機構的平衡軸座及平衡軸 蓋的結構示意圖。圖4是圖3結構示意圖的側視圖。圖5是本實用新型四沖程四缸發動機二級慣性力平衡機構平衡軸I的結構示意 圖。圖6是本實用新型四沖程四缸發動機二級慣性力平衡機構平衡軸II的結構示意 圖。圖7、圖8是本實用新型四沖程四缸發動機二級慣性力平衡機構防攪油輕質半軸 的結構示意圖。圖9是本實用新型四沖程四缸發動機二級慣性力平衡機構平衡軸主動齒輪及平 衡重的結構示意圖。
具體實施方式
如圖所示，平衡機構安裝在發動機的油底殼內，平衡軸座6固定在發動機機體的 底面，兩者采用空心定位銷23定位和強力螺栓固定，在平衡軸座6中對稱于曲軸且水平安 裝有一對轉速相同、旋轉方向相反的平衡軸116和平衡軸118，并安裝有滑動止推軸承15和 滑動軸承14，平衡軸116和平衡軸118與滑動軸承14和止推軸承15之間采用壓力潤滑，以 此來減磨和控制平衡軸的軸向竄動。在平衡軸116的兩端安裝有平衡軸齒輪15和平衡軸 齒輪1122，在平衡軸118上安裝有平衡軸齒輪1119，在平衡軸116和平衡軸118上還分別 安裝有防攪油的輕質半軸17，通過螺栓18緊固，以降低機油溫升和減少功率消耗，平衡軸 116和平衡軸118由定位平衡軸蓋7和平衡軸蓋19及強力螺栓固定，通過空心定位銷23定 位，保證安裝精度。安裝在曲軸第八曲柄臂1上的平衡機構主動齒輪3，兩者采用止口 11和定位銷 10定位，緊固螺栓4固定，在平衡機構的主動齒輪3上設置一塊平衡重24，用來補償第八曲 柄臂1上減少的平衡質量。平衡軸116和平衡軸118與平衡軸齒輪都采用過盈配合，采用大半圓鍵13或小半 圓鍵20定位，通過大壓板12或小壓板21和螺栓固定，保證了安裝精度和可靠。當發動機運轉時，曲軸2帶動第八曲柄臂1上安裝的平衡機構主動齒輪3逆時針 旋轉，在平衡軸116上的平衡軸齒輪15與平衡機構主動齒輪3相嚙合帶動平衡軸116以兩 倍曲軸角速度順時針旋轉，平衡軸Π8上的平衡軸齒輪III9與平衡軸116上的另一平衡軸 齒輪1122相嚙合帶動平衡軸118以兩倍曲軸角速度逆時針旋轉。從而實現兩平衡軸同速、 反向旋轉。平衡軸116和平衡軸118運轉時產生的離心力在水平方向的分力因大小相等、 方向相反而相互抵消，離心力在豎直方向產生的分力因大小和方向相同而形成合力與發動 機二級往復慣性力相抵消，從而達到發動機的平衡，以此降低發動機的振動和由振動引起 的發動機的噪聲，對改善駕駛員工作的舒適性、增強各零部件的可靠耐久性有著十分重要 的作用。
權利要求1.一種四沖程四缸發動機二級慣性力平衡機構，包括平衡軸座(6)、平衡軸1(16)、平 衡軸II (8)、平衡軸蓋(19)、定位平衡軸蓋(7)、軸承(14)及止推軸承(15)、平衡機構主動 齒輪(3)、平衡軸齒輪I (5)、平衡軸齒輪II (22)、平衡軸齒輪III (9)、輕質半軸(17)；其特 征在于平衡機構安裝在油底殼內，平衡軸座(6)固定在發動機機體的底面，采用空心定位 銷(23)定位和強力螺栓固定，平衡軸1(16)和平衡軸11(8)都采用半圓軸結構，分別安裝 在平衡軸座(6)上，并安裝有軸承(14)和止推軸承(15)，平衡軸I (16)、平衡軸11(8)和 軸承(14)、止推軸承(15)之間采用壓力油潤滑，在平衡軸1(16)的兩端安裝有平衡軸齒輪 1(5)和平衡軸齒輪II (22)，在平衡軸II (8)上安裝有平衡軸齒輪111(9)，平衡軸1(16)和 平衡軸11(8)通過平衡軸蓋(19)和定位平衡軸蓋(7)及強力螺栓固定，通過空心定位銷 (23)定位。
2.根據權利要求1所述的四沖程四缸發動機二級慣性力平衡機構，其特征在于平衡 軸1(16)和平衡軸11(8)與平衡軸齒輪都采用過盈配合，大半圓鍵(13)、小半圓鍵(20)定 位，采用大壓板(12)、小壓板(21)和螺栓固定，在平衡軸I (16)和平衡軸II (8)上分別通過 螺栓(18)安裝防攪油的輕質半軸(17)。
3.根據權利要求1所述的四沖程四缸發動機二級慣性力平衡機構，其特征在于安裝 在曲軸第八曲柄臂(1)上的平衡機構主動齒輪(3)，兩者采用止口(11)和定位銷(10)定 位，緊固螺栓(4)固定，在平衡機構的主動齒輪(3)上設置一塊平衡重(24)。
4.根據權利要求1所述的四沖程四缸發動機二級慣性力平衡機構，其特征在于平衡 機構主動齒輪(3)和平衡軸齒輪I (5)、平衡軸齒輪II (22)、平衡軸齒輪III (9)的齒數為 2 1，發動機曲軸(2)的轉速和平衡軸I (16)、平衡軸II (8)的轉速為1 2。
專利摘要一種四沖程四缸發動機二級慣性力平衡機構，它由兩根相同離心力的平衡軸、平衡軸座、平衡軸蓋、平衡軸瓦和止推瓦、平衡軸主、被動齒輪組成。平衡機構安裝在油底殼內，平衡軸座固定在發動機機體底面，兩平衡軸對稱安裝在平衡軸座上，并裝有止推軸承來控制平衡軸的軸向竄動。平衡軸和軸承之間采用壓力潤滑。平衡機構由曲軸第八平衡塊上配裝的平衡機構主動齒輪驅動，平衡軸I上的平衡軸齒輪和主動齒相嚙合，帶動平衡軸I和平衡軸II同速、反向以兩倍于曲軸的角速度旋轉，兩平衡軸水平方向的分力因大小相等、方向相反而相互抵消，豎直方向的分力因大小和方向相同形成合力，與發動機二級慣性力相抵消，從而達到發動機的平衡。
文檔編號F16F15/10GK201786453SQ200920276768
公開日2011年4月6日 申請日期2009年12月10日 優先權日2009年12月10日
發明者宋海水, 席瑞生, 張君, 朱敬安, 李曄影, 杜玉杰, 湯文朝, 王朝暉, 翟平, 解世元, 許鳳霞, 郭健, 陳泰嶺, 韋明慧, 黃新芳 申請人:中國一拖集團有限公司