二缸机轴系平衡减振系统的制作方法

本实用新型是关于发动机领域，特别是关于一种二缸机轴系平衡减振系统。

背景技术：

现有二缸柴油机不仅没有对旋转惯性力矩采取平衡措施，对一阶往复惯性力矩也没有采取任何转移措施，因此该机在垂直和水平方向均存在着较大的惯性力矩，从而引起发动机的振动非常大。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种结构简单合理的二缸机轴系平衡减振系统，该二缸机轴系平衡减振系统通过在飞轮及皮带轮上附加偏心质量，以产生附加的反力矩来平衡旋转惯性力矩并转移一部分一阶往复惯性力矩，使得发动机的振动水平保持良好。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种二缸机轴系平衡减振系统，包括：曲轴，包括：主轴颈和连杆颈，该连杆颈的两侧均形成有曲柄臂，所述曲柄臂的端部形成有平衡块安装位；曲轴平衡块，设置在曲轴曲柄臂的所述平衡块安装位上；皮带轮，布设在所述曲轴的一端；皮带轮配重，其为弧形，沿周向间隔开设有多个第一螺栓沉孔，通过第一螺栓紧固在所述皮带轮上；飞轮，其安装在所述曲轴的另一端；以及飞轮配重，其为弧形，沿周向间隔开设有多个第二螺栓沉孔，通过第二螺栓紧固在所述飞轮上；所述皮带轮配重的质量乘以皮带轮配重质心半径的乘积等于所述飞轮配重的质量乘以飞轮配重质心半径的乘积。

在一优选的实施方式中，曲轴平衡块与曲轴曲柄臂为一体结构或可拆卸的分体结构。

在一优选的实施方式中，曲轴平衡块包括：与曲轴形成独立可拆卸结构的平衡块本体和将该平衡块本体固定到曲轴曲柄臂上的平衡块螺栓。

在一优选的实施方式中，平衡块螺栓与曲轴曲柄臂的平衡块安装位的螺栓孔之间设置有定位销套。

与现有技术相比，根据本实用新型的二缸机轴系平衡减振系统具有如下有益效果：该二缸机轴系平衡减振系统通过通过加大平衡块的半径，使单个曲拐的质心尽量远离曲轴中心，平衡掉一部分连杆大头的旋转惯性力矩。余下的旋转惯性力矩及一阶惯性力矩通过在飞轮及皮带轮上附加偏心质量，以产生附加的反力矩来平衡旋转惯性力矩并转移一部分一阶往复惯性力矩，使得发动机的振动水平保持良好。

附图说明

图1是根据本实用新型一实施方式的二缸机轴系平衡减振系统的曲轴结构示意图。

图2是根据本实用新型一实施方式的二缸机轴系平衡减振系统的皮带轮剖视结构示意图。

图3是根据本实用新型一实施方式的二缸机轴系平衡减振系统的飞轮结构示意图。

图4是根据本实用新型一实施方式的二缸机轴系平衡减振系统的单个曲拐坐标图。

图5是根据本实用新型一实施方式的二缸机轴系平衡减振系统的曲柄连杆机构受力图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1至图3所示，根据本实用新型优选实施方式的二缸机轴系平衡减振系统在设计中，旋转惯性力矩应完全平衡，而一阶往复惯性力矩的(50～100)％应从垂直方向转移至水平方向，所以对于二缸柴油机的曲轴应尽可能加大平衡块的半径，使单个曲拐的质心尽量远离曲轴中心。这样可以平衡掉一部分连杆大头的旋转惯性力矩。余下的旋转惯性力矩及一阶惯性力矩可通过在飞轮及皮带轮上附加偏心质量，以产生附加的反力矩来平衡旋转惯性力矩并转移一部分一阶往复惯性力矩。曲轴的动平衡试验则应在连杆轴径处附加工艺配重(等同于连杆大头质量)进行，皮带轮及飞轮应单独进行静平衡试验而不与曲轴一起进行动平衡试验。该二缸机轴系平衡减振系统的具体结构包括：曲轴1、曲轴平衡块6、皮带轮2、皮带轮配重3、飞轮4和飞轮配重5。曲轴，曲轴平衡块的半径加大，使单个曲拐的质心尽量远离曲轴中心，以平衡掉一部分连杆大头的旋转惯性力矩。皮带轮配重3和飞轮配重5作为飞轮及皮带轮上的附加偏心质量，以产生附加的反力矩来平衡旋转惯性力矩并转移一部分一阶往复惯性力矩。

具体来讲，曲轴是引擎的主要旋转机件，装上连杆后，可承接连杆的上下(往复)运动变成循环(旋转)运动。是发动机上的一个重要的机件，其材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的，曲轴的润滑主要是指与连杆大头轴瓦与曲轴连杆颈的润滑和两头固定点的润滑.曲轴的旋转是发动机的动力源。也是整个机械系统的源动力。曲轴1包括两个重要部位：主轴颈和连杆颈。主轴颈被安装在缸体上，连杆颈与连杆大头孔连接，连杆小头孔与汽缸活塞连接，是一个典型的曲柄滑块机构。连杆颈的两侧均形成有曲柄臂，曲柄臂的端部形成有平衡块安装位。

曲轴平衡块设置在曲轴曲柄臂的平衡块安装位上，用来平衡曲轴旋转惯性力及其力矩，使曲轴达到内部平衡。优选的，曲轴平衡块的具体结构包括：与曲轴形成独立可拆卸结构的平衡块本体和将该平衡块本体固定到曲轴曲柄臂上的平衡块螺栓。其中，平衡块本体通过平衡块螺栓固定到曲轴的曲柄臂上，用来平衡曲轴旋转惯性力及其力矩，使曲轴达到内部平衡。若曲轴在使用过程中进行维修时，需要将平衡块本体从曲轴的曲柄臂上拆卸下来，平衡块螺栓反复拆卸会造成其与曲轴曲柄臂的平衡块安装位的螺栓孔之间产生一定间隙，从而导致平衡块本体与曲轴不能在曲轴旋转状态下保持稳定，因此，在平衡块螺栓与曲轴曲柄臂的平衡块安装位的螺栓孔之间设置有定位销套进行定位，以消除平衡块螺栓反复拆卸会造成其与曲轴曲柄臂的平衡块安装位的螺栓孔之间产生的一定间隙，从而使得平衡块本体与曲轴能在曲轴旋转状态下保持稳定。综上，该曲轴平衡块为与曲轴独立可拆卸的结构，通过螺栓固定到曲轴的曲柄臂上，装拆便利，能够与曲轴独立加工，简化加工工艺，而且可使用不同材料，降低材料成本。

皮带轮2布设在曲轴1的一端，用于带动水泵，发电机，空调泵工作。皮带轮配重3为弧形，沿周向间隔开设有多个第一螺栓沉孔，通过第一螺栓紧固在皮带轮上。优选的，第一螺栓沉孔为三个。

飞轮4装在发动机曲轴1的另一端，具有转动惯性，它的作用是将发动机能量储存起来，克服其他部件的阻力，使曲轴均匀旋转；通过安装在飞轮上的离合器，把发动机和汽车传动连接起来；与起动机接合，便于发动机起动。并且是曲轴位置传感和车速传感的集成处。飞轮配重5为弧形，沿周向间隔开设有多个第二螺栓沉孔，通过第二螺栓紧固在飞轮上。优选的，第二螺栓沉孔为四个。

图4为单个曲拐坐标图，依据曲轴单个曲拐(不包括主轴径)的质量及质心建立，并以气缸中心线和曲轴主轴径中心线的交点为坐标原点。

其中，曲拐半径r；

气缸中心距a；

连杆大头平均质量：ml1；

连杆小头平均质量：ml2；

活塞组平均质量：mh；

图5为曲柄连杆机构受力图，连杆大头的旋转惯性力：

Kr1＝Kr2＝ml1·r·ω²

曲拐的旋转惯性力：

Kp1＝Kp2＝mp·r′·ω²

活塞连杆组的一阶往复惯性力

Pj1＝Pj2＝mj·r·ω²·cosα＝(ml2+mh)·r·ω²·cosα

平衡的结果：

1、旋转及一阶往复惯性力合力计算

旋转惯性的合力：

FR＝Kr1+Kp2－Kp1－Kr2＝0

一阶往复惯性力的合力：

Fj＝Pj1－Pj2＝0

2、旋转及往复惯性力矩的合力矩计算

分别对O点取力矩，并以顺时针方向为正方向，则：

旋转惯性力的合力矩为：

M旋＝Kr1·a/2+Kr2·a/2－Kp1·a/2－Kp2·a/2

＝Kr1·a－Kp1·a

＝(Kr1－Kp1)·a

一阶往复惯性力的合力矩为：

Mj＝Pj1·a/2+Pj2·a/2

＝Pj1·a

柴油机的旋转惯性力及一阶往复惯性力的合力为零即惯性力是平衡的。而旋转及一阶往复惯性力产生的合力矩在垂直平面及水平面内均不为零。在上述两力矩中，一阶往复惯性力矩始终处于垂直平面内，当活塞处于上止点或下止点时(即α为0°或180°曲轴转角时)，一阶往复惯性力矩最大；而由连杆大头及曲拐的旋转惯性力引起的旋转惯性力矩的方向随曲轴的旋转不断变化，但其大小不变。由此可见，当活塞处于上止点或下止点时，在垂直方向上得到惯性力的合力矩最大。而当活塞处于气缸中部时(α为90°时)，水平方向得到最大的惯性力矩。

当α＝0°或180°时，

垂直方向的惯性力矩的合力矩为：

MV＝M旋+Mj

水平方向的惯性力矩的合力矩为：

MH＝0；

当α＝90°或270°时，

垂直方向的惯性力矩的合力矩为：

MV＝0；

水平方向的惯性力矩的合力矩为：

MH＝M旋+Mj

本申请二缸机轴系平衡减振系统的曲拐旋转惯量力矩的内力矩(一般不为0)Kp1＝Kr，垂直方向的惯性力矩的合力矩的最大值为0，水平方向的惯性力矩的合力矩的最大值为0时，发动机的振动水平为最好。因此，皮带轮配重的质量乘以皮带轮配重质心半径的乘积等于飞轮配重的质量乘以飞轮配重质心半径的乘积，这样才能满足轴系在垂直方向的力矩为0。

综上，该二缸机轴系平衡减振系统通过通过加大平衡块的半径，使单个曲拐的质心尽量远离曲轴中心，平衡掉一部分连杆大头的旋转惯性力矩。余下的旋转惯性力矩及一阶惯性力矩通过在飞轮及皮带轮上附加偏心质量，以产生附加的反力矩来平衡旋转惯性力矩并转移一部分一阶往复惯性力矩，使得发动机的振动水平保持良好。

前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。