專利名稱：?jiǎn)胃撞裼蜋C(jī)全平衡機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種單缸柴油機(jī)全平衡機(jī)構(gòu)，屬于單缸柴油機(jī)的平衡 技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
大、中小型的單缸柴油機(jī)主要由機(jī)體零件、曲軸連桿機(jī)構(gòu)、換氣系統(tǒng)、 燃料供給系統(tǒng)等構(gòu)成，通過(guò)活塞在氣缸中的往復(fù)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)， 又將曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榛钊耐鶑?fù)運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)并對(duì)外輸出動(dòng) 力和用來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的各輔助系統(tǒng)工作。由于氣缸所對(duì)應(yīng)的連桿機(jī)構(gòu)都會(huì) 產(chǎn)生一個(gè)往復(fù)慣性力和旋轉(zhuǎn)慣性力，而這兩個(gè)慣性力還組成兩種交變的慣 性力矩作用到主軸承上，這些慣性力和力矩不僅對(duì)柴油機(jī)本身、并且對(duì)配 套機(jī)具的工作非常不利，尤其對(duì)于單缸柴油機(jī)因只有一個(gè)氣缸，不能自身 平衡柴油機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的慣性力，故需要添加額外的平衡機(jī)構(gòu)來(lái)解決曲 柄連桿機(jī)構(gòu)的平衡問(wèn)題。目前，單缸臥式柴油機(jī)普遍采用的平衡機(jī)構(gòu)有過(guò) 量平衡機(jī)構(gòu)、單軸平衡機(jī)構(gòu)和雙軸平衡機(jī)構(gòu)。
過(guò)量平衡機(jī)構(gòu)是在曲軸平衡重上多加一定的平衡質(zhì)量，使曲軸產(chǎn)生過(guò) 量的慣性力，將一部分沿氣缸中心線的往復(fù)慣性力轉(zhuǎn)移到垂直方向，從而 使得一階往復(fù)慣性力峰值有所下降。
單軸平衡機(jī)構(gòu)是除了在曲軸位于曲柄銷相反的一側(cè)加平衡重外，再通 過(guò)曲軸軸端的齒輪帶動(dòng)一個(gè)平衡軸以相同的角速度旋轉(zhuǎn)，利用兩個(gè)平衡重 的旋轉(zhuǎn)慣性力沿氣缸軸線的分力來(lái)平衡往復(fù)慣性力，而它們的垂直于氣缸 軸線的分力又互相抵消，但由于該兩力不在一條直線上，還會(huì)產(chǎn)生不平衡 的力矩，因此只能平衡一部分往復(fù)慣性力。
雙軸平衡機(jī)構(gòu)是采用兩個(gè)旋轉(zhuǎn)方向相反、大小相同的兩根平衡軸，兩 根平衡軸的離心力沿氣缸中心線方向的分力與活塞組的一階往復(fù)慣性力達(dá) 到平衡，但機(jī)構(gòu)零件數(shù)量多，體積和重量大，成本高。
上述的平衡機(jī)構(gòu)雖然能基本解決曲柄連桿機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)慣性力的平衡， 但只能部分或全部平衡掉一階往復(fù)慣性力，都不能解決二階往復(fù)慣性力的
3平衡問(wèn)題，而二階往復(fù)慣性力約為一階往復(fù)慣性力的1/3 1/4，故目前單缸
柴油機(jī)的平衡機(jī)構(gòu)由于無(wú)法完全平衡往復(fù)慣性力，是造成單缸柴油機(jī)普遍 存在振動(dòng)與噪聲大的主要原西，既造成噪聲環(huán)境污染，又嚴(yán)重影響使用者 的舒適性。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種能平衡柴油機(jī)的一階和二階往復(fù)慣性 力，能降低柴油機(jī)振動(dòng)和噪聲的單缸柴油機(jī)全平衡機(jī)構(gòu)。
本實(shí)用新型為達(dá)到上述目的的技術(shù)方案是 一種單缸柴油機(jī)全平衡機(jī) 構(gòu)，其特征在于包括曲軸、前軸承、后軸承、前環(huán)形連桿、后環(huán)形連桿， 前滑塊、后滑塊和導(dǎo)向組件；所述曲軸曲柄兩側(cè)與前、后主軸頸之間對(duì)稱 設(shè)有軸心反向于曲柄銷一側(cè)的前、后兩偏心軸頸；所述結(jié)構(gòu)形狀相同的前、 后兩環(huán)形連桿的外周面由兩端同圓心的左弧面、右弧面及過(guò)渡弧面構(gòu)成， 反向于曲柄銷一側(cè)的右弧面半徑R1小于左弧面半徑R2，左、右弧面的圓 心至曲軸前、后兩偏心軸頸軸心的距離為環(huán)形連桿工作長(zhǎng)度/，前、后兩環(huán) 形連桿分別套裝在前、后兩軸承上并安裝曲軸前、后兩偏心軸頸處，前、 后兩環(huán)形連桿分別安裝在結(jié)構(gòu)形狀相同的前、后兩滑塊的左導(dǎo)向弧面和右 導(dǎo)向弧面內(nèi)，前、后兩滑塊的左導(dǎo)向弧面與前、后兩環(huán)形連桿的左弧面半 徑R2相等，且左導(dǎo)向弧面弧長(zhǎng)大于左弧面弧長(zhǎng)，前、后兩滑塊的右導(dǎo)向弧 面與前、后兩環(huán)形連桿的右弧面半徑R1相等，且右導(dǎo)向弧面弧長(zhǎng)小于右弧 面弧長(zhǎng)；所述的導(dǎo)向組件包括安裝在機(jī)體頂部的前、后兩導(dǎo)向銷及安裝在 機(jī)體下部的前、后兩導(dǎo)向桿和支撐軸，前、后兩導(dǎo)向銷分別設(shè)置在前、后 兩滑塊頂部的導(dǎo)向槽內(nèi)，前、后兩導(dǎo)向桿分別穿過(guò)前、后兩滑塊下部的導(dǎo) 向孔與支撐軸連接。
其中，所述的前、后兩偏心軸頸的偏心距e與前、后兩環(huán)形連桿工作 長(zhǎng)度/比值等于曲軸曲柄半徑/ 與連桿工作長(zhǎng)度Z之比。
本實(shí)用新型由于將偏心軸頸與主軸頸之間的偏心距作為平衡機(jī)構(gòu)的曲 柄半徑，而安裝在前、后兩偏心軸頸上的前、后兩環(huán)形連桿的兩端弧面是 同心且半徑不同的右弧面和左弧面，該右弧面和左弧面分別充當(dāng)環(huán)形連桿 的小頭和大頭，并與前、后兩滑塊的右、左導(dǎo)向弧面相配，當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， 前、后兩偏心軸頸通過(guò)前、后兩軸承帶動(dòng)前、后兩環(huán)形連桿做平面旋動(dòng)擺動(dòng)，則驅(qū)動(dòng)前、后兩滑塊在氣缸中心線方向作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，使前、后兩 滑塊的往復(fù)運(yùn)動(dòng)軌跡與活塞的運(yùn)動(dòng)軌跡共線、且運(yùn)動(dòng)方向相反，形成類似 對(duì)置的兩個(gè)曲柄連桿機(jī)構(gòu)。本實(shí)用新型由于前、后兩偏心軸頸的偏心距e 與前、后兩環(huán)形連桿工作長(zhǎng)度2的比值等于曲軸曲柄半徑V 與連桿工作長(zhǎng) 度Z的比值，即可以完全平衡曲軸的旋轉(zhuǎn)慣性力，又可與活塞產(chǎn)生的往復(fù) 慣性力相抵消，達(dá)到一階以及二階往復(fù)慣性力的完全平衡。本實(shí)用新型的 平衡方法和機(jī)構(gòu)由于能完全平衡一階以及二階往復(fù)慣性力，故降低了單缸 柴油機(jī)的柴油機(jī)振動(dòng)和噪聲。另外，本實(shí)用新型由于該平衡機(jī)構(gòu)取消了平 衡軸，而不改變活塞、連桿等結(jié)構(gòu)，僅在曲軸基礎(chǔ)上增加了偏心軸頸及與 其連接的環(huán)形連桿及滑塊，并對(duì)機(jī)體進(jìn)行改進(jìn)，結(jié)構(gòu)配置更加合理、緊湊， 占用機(jī)體空間減小，可以進(jìn)一步縮短柴油機(jī)機(jī)體的長(zhǎng)度。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。 圖l是本實(shí)用新型單缸柴油機(jī)全平衡機(jī)構(gòu)的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型曲軸的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本實(shí)用新型拆分后的活塞、連桿、曲軸、前環(huán)形連桿、前滑塊 的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是實(shí)用新型的全平衡機(jī)構(gòu)安裝在機(jī)體內(nèi)的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5是圖4的A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
其中l(wèi)一活塞，2—活塞銷，3—連桿，4一曲軸，4-l一前主軸頸，4-2 一前偏心軸頸，4-3—曲柄，4-4—曲柄銷，4-5—后偏心軸頸，4-6—后主軸 頸，5—前滑塊，5-1—左前滑±央，5-2—右前滑塊，5-3—導(dǎo)向槽，5-4—導(dǎo)向 孔，5-5—左導(dǎo)向弧面，5-6—右導(dǎo)向弧面，6—前環(huán)形連桿，6-l—右弧面， 6-2—左弧面，6-3—過(guò)渡弧面，7—前導(dǎo)向銷，8—前軸承，9一上螺栓，10 一下螺栓，ll一后滑塊，ll-l一左后滑i央，11-2—右后滑±央，11-3—導(dǎo)向槽，
11- 4一左導(dǎo)向弧面，11-5—右導(dǎo)向弧面，12—后環(huán)形連桿，12-1—右弧面，
12- 2—左弧面，13—后軸承，14一后導(dǎo)向銷，15—前導(dǎo)向桿，16—后導(dǎo)向桿， 17—支撐軸，18—機(jī)體。
具體實(shí)施方式
見(jiàn)


圖1 5所示，本實(shí)用新型的單缸柴油機(jī)全平衡機(jī)構(gòu)包括曲軸4、前 軸承8、后軸承13、前環(huán)形連桿6、后環(huán)形連桿12、前滑塊5、后滑塊11和導(dǎo)向組件，連桿3的大頭與曲柄4-3連接，連桿3的小頭通過(guò)活塞銷2 與活塞1連接。見(jiàn)圖2、 3所示，本實(shí)用新型曲軸4的曲柄4-3兩側(cè)分別與 前主軸頸4-1和后主軸頸4-6之間對(duì)稱設(shè)有前偏心軸頸4-2和后偏心軸頸 4-5，前偏心軸頸4-2和后偏心軸頸4-5的軸心與曲柄銷4-4方向相反，前 偏心軸頸4-2和后偏心軸頸4-5的軸心與前主軸頸4-1和后主軸頸4-6的 軸心之間的偏心距e,即為偏心軸頸繞曲軸中心線的旋轉(zhuǎn)半徑，該偏心距e 作為平衡機(jī)構(gòu)的曲柄半徑，使曲軸4上的偏心軸頸的質(zhì)量作為曲軸的平衡 重，以減少曲軸的質(zhì)量，見(jiàn)圖3所示，曲軸4的軸柄半徑為R， L為連桿長(zhǎng) 度，前偏心軸頸4-2和后偏心軸頸4-5的半徑為R3。
見(jiàn)圖l、 3、 4所示，本實(shí)用新型的前環(huán)形連桿6和后環(huán)形連桿12結(jié)構(gòu) 形狀完全相同，前環(huán)形連桿6的外周面由兩端同圓心且半徑不同的右弧面 6-1、左弧面6-2以及對(duì)稱的兩過(guò)渡弧面6-3構(gòu)成，前環(huán)形連桿6的右弧面 6-1半徑Rl小于左弧面6-2半徑R2，前環(huán)形連桿6的右弧面6-1與曲柄銷 方向相反，前環(huán)形連桿6的右弧面6-1與左弧面6-2的圓心至曲軸4前偏心 軸頸4-2軸心之間的距離為環(huán)形連桿工作長(zhǎng)度/。見(jiàn)
圖1、 5所示，同樣， 后環(huán)形連桿12的外周面也由兩端同圓心且半徑不同的右弧面12-1、左弧面 12-2以及對(duì)稱的兩過(guò)渡弧面構(gòu)成，后環(huán)形連桿12的右弧面12-1半徑R1小 于左弧面12-2半徑R2，后環(huán)形連桿12的右弧面12-1與曲柄銷方向相反， 后環(huán)形連桿12的右弧面12-1和左弧面12-2的圓心至曲軸4的后偏心軸頸 4-5軸心之間距離為環(huán)形連桿工作長(zhǎng)度/，使前環(huán)形連桿6的右弧面6-1和 左弧面6-2以及后環(huán)形連桿12的右弧面12-1和左弧面12-2作為兩環(huán)形連 桿的大頭和小頭分別與前滑塊5的左、右導(dǎo)向弧面和后滑塊ll的左、右導(dǎo) 向弧面配合，以形成對(duì)置的兩個(gè)曲柄連桿機(jī)構(gòu)，其運(yùn)動(dòng)軌跡與活塞的運(yùn)動(dòng) 軌跡共線、且方向相反。見(jiàn)圖l、 5所示，本實(shí)用新型的前環(huán)形連桿6和后 環(huán)形連桿12分別套裝在前軸承8和后軸承13上并安裝在曲軸4的前偏心 軸頸4-2和后偏心軸頸4-5上，前環(huán)形連桿6和后環(huán)形連桿12分別安裝在 前滑塊5的左、右導(dǎo)向弧面和后滑塊ll的左、右導(dǎo)向弧面內(nèi)。
見(jiàn)
圖1、 3、 4、 5所示，本實(shí)用新型的前滑塊5與后滑塊11結(jié)構(gòu)形狀 完全相同，前滑塊5具有左導(dǎo)向弧面5-5和右導(dǎo)向弧面5-6、頂部具有導(dǎo)向 槽5-3，同樣，后滑塊11也具有左導(dǎo)向弧面11-4和右導(dǎo)向弧面11-5、頂部 具有導(dǎo)向槽11-3，前滑塊5的下部也具有導(dǎo)向孔5-4，而后滑塊11的下部也具有導(dǎo)向孔。為便于安裝和控制，前滑塊5由左前滑塊5-1和右前滑塊
5-2構(gòu)成，左前滑塊5-1具有上、下兩個(gè)螺紋孔，而右前滑塊5-2具有對(duì)應(yīng) 的上、下兩個(gè)光孔，上螺栓9和下螺栓10分別穿過(guò)右前滑塊5-2的上、下 兩個(gè)光孔并旋接在左前滑塊5-1的上、下兩個(gè)螺紋孔內(nèi)，將左前滑塊5-l和 右前滑塊5-2連接，右前滑塊5-2的右導(dǎo)向弧面5-6半徑與前環(huán)形連桿6右 弧面6-1半徑Rl相等，且右前滑塊5-2的右導(dǎo)向弧面5-6弧長(zhǎng)小于前環(huán)形 連桿6的右弧面6-1弧長(zhǎng)，而左前滑塊5-1的左導(dǎo)向弧面5-5半徑與前環(huán)形 連桿6左弧面6-2半徑R2相等，左前滑塊5-1的左導(dǎo)向弧面5-5弧長(zhǎng)大于 前環(huán)形連桿6左弧面6-2弧長(zhǎng)，在曲軸4的帶動(dòng)下，使前環(huán)形連桿6的右弧 面6-1和左弧面6-2在前滑塊5的右導(dǎo)向弧面5-6和左導(dǎo)向弧面5-5內(nèi)做平 面旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)。同樣見(jiàn)
圖1、 4所示，本實(shí)用新型的后滑塊11也由左后滑塊
11- 1和右后滑塊11-2構(gòu)成，上螺栓9和下螺栓10將左后滑塊11-1和右后 滑塊11-2連接，右后滑塊11-2的右導(dǎo)向弧面11-5半徑與后環(huán)形連桿12的 右弧面12-1半徑Rl相等，右后滑塊11-2的右導(dǎo)向弧面11-5弧長(zhǎng)小于后 環(huán)形連桿12的右弧面12-1弧長(zhǎng)，左后滑塊11-1的左導(dǎo)向弧面11-4半徑與 后環(huán)形連桿12左弧面12-2半徑R2相等，左后滑塊11-1的左導(dǎo)向弧面11-4 弧長(zhǎng)大于后環(huán)形連桿12左弧面12-2弧長(zhǎng)，同樣，后環(huán)形連桿12的右弧面
12- 1和左弧面12-2在后滑塊11的右導(dǎo)向弧面11-5和左導(dǎo)向弧面11-4內(nèi)做 平面旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)。
見(jiàn)圖l、 4、 5所示，本實(shí)用新型的導(dǎo)向組件包括安裝在機(jī)體18頂部的 前導(dǎo)向銷7和后導(dǎo)向銷14以及安裝在機(jī)體18下部的前導(dǎo)向桿15、后導(dǎo)向 桿16和支撐軸17，前導(dǎo)向銷7和后導(dǎo)向銷14分別設(shè)置在前滑塊5的導(dǎo)向 槽5-3和后滑塊11的導(dǎo)向槽11-3內(nèi)，使前滑塊5和后滑塊11在作往復(fù)運(yùn) 動(dòng)時(shí)起到限位作用，前導(dǎo)向桿15和后導(dǎo)向桿16分別穿過(guò)前滑塊5下部的 導(dǎo)向孔5-4和后滑塊11下部的導(dǎo)向孔，而前導(dǎo)向桿15和后導(dǎo)向桿16與支 撐軸17連接，該支撐軸17上有兩個(gè)安裝前導(dǎo)向桿15和后導(dǎo)向桿16的孔， 并在兩個(gè)孔的垂直方向上有兩個(gè)對(duì)應(yīng)的螺紋孔，并用螺栓固定在前導(dǎo)向桿 15和后導(dǎo)向桿16上，通過(guò)導(dǎo)向孔的引導(dǎo)，使前、后兩滑塊5和11在機(jī)體 18內(nèi)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
本實(shí)用新型的前、后兩偏心軸頸的偏心距e與前后兩環(huán)形連桿工作長(zhǎng) 度7的比值等于曲軸曲柄半徑7 與連桿工作長(zhǎng)度丄之比，由于能形成對(duì)置的兩個(gè)曲柄連桿機(jī)構(gòu)，前、后兩滑塊5和11的運(yùn)動(dòng)軌跡與活塞1的運(yùn)動(dòng)軌 跡共線、運(yùn)動(dòng)方向相反，通過(guò)控制平衡機(jī)構(gòu)合適的偏心距e、環(huán)形連桿工作 長(zhǎng)度厶曲軸4以及滑塊的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量，既可以完全平衡旋轉(zhuǎn)慣性力，同時(shí)前、
后兩滑塊5和11產(chǎn)生的往復(fù)慣性力又可與活塞1產(chǎn)生的往復(fù)慣性力相抵消，
達(dá)到一階以及二階往復(fù)慣性力的完全平衡。
權(quán)利要求1、一種單缸柴油機(jī)全平衡機(jī)構(gòu)，其特征在于包括曲軸、前軸承、后軸承、前環(huán)形連桿、后環(huán)形連桿，前滑塊、后滑塊和導(dǎo)向組件；所述曲軸曲柄兩側(cè)與前、后主軸頸之間對(duì)稱設(shè)有軸心反向于曲柄銷一側(cè)的前、后兩偏心軸頸；所述結(jié)構(gòu)形狀相同的前、后兩環(huán)形連桿的外周面由兩端同圓心的左弧面、右弧面及過(guò)渡弧面構(gòu)成，反向于曲柄銷一側(cè)的右弧面半徑R1小于左弧面半徑R2，左、右弧面的圓心至曲軸前、后兩偏心軸頸軸心的距離為環(huán)形連桿工作長(zhǎng)度l，前、后兩環(huán)形連桿分別套裝在前、后兩軸承上并安裝曲軸前、后兩偏心軸頸處，前、后兩環(huán)形連桿分別安裝在結(jié)構(gòu)形狀相同的前、后兩滑塊的左導(dǎo)向弧面和右導(dǎo)向弧面內(nèi)，前、后兩滑塊的左導(dǎo)向弧面與前、后兩環(huán)形連桿的左弧面半徑R2相等，且左導(dǎo)向弧面弧長(zhǎng)大于左弧面弧長(zhǎng)，前、后兩滑塊的右導(dǎo)向弧面與前、后兩環(huán)形連桿的右弧面半徑R1相等，且右導(dǎo)向弧面弧長(zhǎng)小于右弧面弧長(zhǎng)；所述的導(dǎo)向組件包括安裝在機(jī)體頂部的前、后兩導(dǎo)向銷及安裝在機(jī)體下部的前、后兩導(dǎo)向桿和支撐軸，前、后兩導(dǎo)向銷分別設(shè)置在前、后兩滑塊頂部的導(dǎo)向槽內(nèi)，前、后兩導(dǎo)向桿分別穿過(guò)前、后兩滑塊下部的導(dǎo)向孔與支撐軸連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單缸柴油機(jī)全平衡機(jī)構(gòu)，其特征在于所 述前、后兩偏心軸頸的偏心距e與前、后兩環(huán)形連桿工作長(zhǎng)度1比值等于 曲軸曲柄半徑W與連桿工作長(zhǎng)度Z之比。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單缸柴油機(jī)全平衡機(jī)構(gòu)，其特征在于所 述的前滑塊由左前滑塊和右前滑塊構(gòu)成，上、下兩螺栓將左前滑塊和右前 滑塊連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單缸柴油機(jī)全平衡機(jī)構(gòu)，其特征在于所 述的后滑塊由左后滑塊和右后滑塊構(gòu)成，上、下兩螺栓將左后滑塊和右后 滑塊連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種單缸柴油機(jī)全平衡機(jī)構(gòu)，包括曲軸，前、后兩環(huán)形連桿，前、后兩滑塊及導(dǎo)向組件；曲軸設(shè)有前、后兩偏心軸頸，前、后兩環(huán)形連桿通過(guò)前、后兩軸承安裝在前、后兩偏心軸頸處，前、后兩環(huán)形連桿設(shè)置前、后兩滑塊的左、右兩導(dǎo)向弧面內(nèi)；導(dǎo)向組件的前、后兩導(dǎo)向銷分別設(shè)置在前、后兩滑塊的導(dǎo)向槽內(nèi)，前、后兩導(dǎo)向桿分別穿過(guò)前、后兩滑塊的導(dǎo)向孔與支撐軸連接，偏心軸頸的偏心距e與環(huán)形連桿工作長(zhǎng)度l的比值等于曲柄半徑R與連桿工作長(zhǎng)度L的比值。本實(shí)用新型能完全平衡單缸柴油機(jī)的一階和二階往復(fù)慣性力，能降低柴油機(jī)振動(dòng)和噪聲。
文檔編號(hào)F16F15/22GK201293066SQ20082016195
公開(kāi)日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2008年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月24日
發(fā)明者尹必峰, 毅 徐, 王偉峰, 王文勤, 程用科 申請(qǐng)人:常柴股份有限公司;江蘇大學(xué)