專利名稱：曲軸為組合式曲柄銷軸結(jié)構(gòu)的多支點(diǎn)曲柄機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種曲軸傳動的曲柄機(jī)構(gòu)，尤其是一種實(shí)現(xiàn)原動機(jī)與 間滋結(jié)構(gòu)改進(jìn)，屬于機(jī)械傳動技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景常見曲柄機(jī)構(gòu)的典型結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由曲軸、連桿和滑塊 (十字頭或活塞)構(gòu)成。在曲柄機(jī)構(gòu)中，曲軸(或稱曲柄軸、曲拐軸) 的作用是將原動機(jī)的運(yùn)動轉(zhuǎn)化成執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需運(yùn)動形式的重要部件 之一。工作時(shí)，曲軸^C受周期性交變載荷。傳統(tǒng)的曲柄才幾構(gòu)有兩類典型結(jié)構(gòu)①當(dāng)曲軸采取整體鍛造(鑄造)制成時(shí)，如圖2所示，曲軸 的曲臂、曲柄銷和曲軸的支承軸部位為一整體。受結(jié)構(gòu)限制，該機(jī)構(gòu) 中連桿大端必須采用中開式結(jié)構(gòu)，即連桿大端由連桿蓋、連桿體所組 成，并用兩只連桿螺栓連接成一體，連桿大端與曲柄配合連接只能采 用剖分式軸瓦支承(參見圖4)，因而連桿與曲柄銷的相對運(yùn)動只能 是滑動，因此運(yùn)動副的潤滑要求較高。在整個(gè)機(jī)構(gòu)中，有時(shí)需要獨(dú)立 的潤滑系統(tǒng)對其進(jìn)行強(qiáng)制潤滑，而且剖分式結(jié)構(gòu)的連桿制造工藝復(fù) 雜，同時(shí)由于連桿大端的剖分式結(jié)構(gòu)使得連桿的整體剛性受到影響。 奸于多曲拐(多聯(lián)運(yùn)動形式的曲柄機(jī)構(gòu))整體式曲軸，其曲柄銷的加 工、熱處理、磨削等制造工藝更為復(fù)雜。由于結(jié)構(gòu)限制，曲軸只能由 尚端軸承支承，使得曲軸的支承跨距大，易產(chǎn)生撓曲變形，不利于承 :fe痠大的彎矩(即由連'桿直接傳遞的活塞力)。②當(dāng)系統(tǒng)中曲軸采用偏 心輪軸結(jié)構(gòu)(參見圖3)時(shí)，雖然可以在一定程度上避免因曲拐軸的 曲柄銷加工困難的不利因素，且當(dāng)曲柄銷簡化為偏心輪結(jié)構(gòu)時(shí)連桿大
端不必采用中開式，即在偏心輪盤上安裝滾動軸承作為連桿大端的軸承，這樣可簡化連桿的加工和裝配的工藝要求，但對于多4關(guān)運(yùn)動形式 的曲柄機(jī)構(gòu)而言，由于結(jié)構(gòu)限制，作為曲柄機(jī)構(gòu)中偏心輪軸結(jié)構(gòu)的曲 軸只能采用跨距大的兩端軸承支承，同樣存在系統(tǒng)剛性差，不利于承 受較大的彎矩(活塞力)之弊端。檢索發(fā)現(xiàn)，申請?zhí)枮?3136914.6的中國專利申請公開了用于大 型十字頭二沖程內(nèi)燃機(jī)的曲軸，包含許多曲拐。每一個(gè)曲拐都是由兩 個(gè)被曲柄銷連接在一起的曲柄臂組成。曲拐通過許多主軸頸被完整地 相互連接在一起。申請?zhí)枮?2294651.9的中國專利申請公開開了分 段偏心軸式柱塞泵曲軸，在缸體內(nèi)平行等距交錯(cuò)設(shè)置偏心套和若干個(gè) 帶齒輪偏心套，主軸貫穿偏心套和帶齒輪偏心套的內(nèi)孔，偏心套和帶 齒輪偏心套平行等距交錯(cuò)設(shè)置在主軸上，用平鍵固定偏心套和帶齒輪 偏心套，主軸的一端部固定設(shè)置主軸軸承。此外，申請?zhí)?為200510023854.2的中國專利申請公開了一種紡織機(jī)械領(lǐng)域的可拆 卸式組合曲軸，其特征在于它包括L型帶孔開槽曲軸段、內(nèi)六角螺釘 和Z型曲軸段。以上專利申請分別對傳統(tǒng)曲柄機(jī)構(gòu)的曲軸進(jìn)行了有益的改進(jìn)，但 均未針對曲軸只能采用跨距大兩端軸承支承的弊端，因此依然存在系 統(tǒng)剛性差、不利于承受較大彎矩的問題。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決技術(shù)問題是針對以上現(xiàn)有技術(shù)存在的弊端或問 題，提出一種曲軸為組合式曲柄銷軸結(jié)構(gòu)的多支點(diǎn)曲柄機(jī)構(gòu)，從而獲 得理想的系統(tǒng)剛性，可以承受大彎矩。為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明的曲軸為組合式曲柄銷軸結(jié)構(gòu)的 多支點(diǎn)曲柄機(jī)構(gòu)基本技術(shù)方案為包括機(jī)體，所述機(jī)體上制有至少三
處讓開連桿位置的連體支撐，所述連體支撐制有同心通孔，所述各通孔中分別支撐可旋轉(zhuǎn)的分^a同軸曲軸，所述相鄰分#爻曲軸的相對端分 別制有對應(yīng)的偏心結(jié)構(gòu)，所述對應(yīng)偏心結(jié)構(gòu)分別支撐曲柄銷軸的兩端 部，所述曲柄銷軸的外圓穿插在連桿一端的內(nèi)孔中，所述偏心結(jié)構(gòu)與 曲柄銷軸之間以及所述曲柄銷軸的外圓與連桿一 端的內(nèi)孔之間至少 一處形成轉(zhuǎn)動副。根據(jù)以上本發(fā)明的基本技術(shù)方案，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的幾種典型實(shí)施結(jié)構(gòu)如下1) 、所述相鄰分^a曲軸的相對端分別制有對應(yīng)的偏心孔，所述對應(yīng)偏心孔分別支撐曲柄銷軸的兩端；所述曲柄銷軸的外圓穿插在連桿一端的內(nèi)孔中，并形成轉(zhuǎn)動副。2) 、所述相鄰分段曲軸的相對端分別制有對應(yīng)的偏心軸，所述對應(yīng)偏 心軸分別支撐曲柄銷軸的兩端中心孔；所述曲柄銷軸的外圓穿插在連 桿一端的內(nèi)孔中，并形成轉(zhuǎn)動副。3) 、所述相鄰分段曲軸的相對端分別制有對應(yīng)的偏心孔，所述對應(yīng)偏 心孔分別支撐曲柄銷軸的兩端，并形成轉(zhuǎn)動副；所述曲柄銷軸的外圓 穿插在連桿一端的內(nèi)孔中。4) 、所述相鄰分^:曲軸的相對端分別制有對應(yīng)的偏心軸，所述對應(yīng)偏 心軸分別支撐曲柄銷軸的兩端中心孔，并形成轉(zhuǎn)動副；所述曲柄銷軸 的外圓穿插在連桿一端的內(nèi)孔中。本發(fā)明的突出優(yōu)點(diǎn)如下1、 由于曲軸由多點(diǎn)支承，因此與傳統(tǒng)大跨距的兩端點(diǎn)支承結(jié)構(gòu) 相比，剛性和強(qiáng)度大大增強(qiáng)，有利于承受較大的彎矩。2、 各零部件的制造十分筒單，熱處理質(zhì)量容易控制，摒棄了傳 統(tǒng)整體式曲軸的復(fù)雜加工工藝。3、拆裝容易，允許轉(zhuǎn)動副處采用滾動軸^c,潤滑方i^更，有利于 提高曲柄機(jī)構(gòu)的傳動性能。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。圖1:現(xiàn)有典型曲軸傳動曲柄連桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2:現(xiàn)有曲柄銷軸結(jié)構(gòu)曲軸的示意圖。圖3:現(xiàn)有偏心輪軸結(jié)構(gòu)曲軸的示意圖。圖4:現(xiàn)有中開式連桿大端結(jié)構(gòu)的示意圖。圖5:本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6:本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的應(yīng)用結(jié)構(gòu)示意圖。圖7:圖6的剖3見圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一本實(shí)施例為優(yōu)選組合式曲柄銷軸結(jié)構(gòu)的多支點(diǎn)曲柄機(jī)構(gòu)，如圖5 所示，具體是應(yīng)用在一種電動往復(fù)式柱塞泵的三缸水平布置臥式單作用往復(fù)泵，其主要結(jié)構(gòu)為由動力端和液力端兩部分所組成，如圖6、 圖7所示。動力端的主要構(gòu)件有偏心輪軸結(jié)構(gòu)多點(diǎn)支承組合式曲軸 組件、連桿06、十字頭16以及裝在連桿大端孔與曲柄銷軸之間的調(diào) 心滾子軸承07。具體而言，曲軸的支承段由同軸的曲軸軸頭段12、中間段13和 末段15組成，它們分別由軸端支承軸承09和中間支承軸承05支承 在與機(jī)體02連體的支撐結(jié)構(gòu)的相應(yīng)通孔中。曲柄銷軸14的兩端分別 裝入曲軸中間段13、曲軸軸頭段12或曲軸末段15端面制出的對應(yīng) 偏心孔中，形成固定支承。連桿大端06通過連桿大端調(diào)心滾子軸承 07裝配在曲柄銷軸14的外圓上，連桿大端調(diào)心滾子軸承07內(nèi)圈的
兩端面各裝有一個(gè)隔圈08,以使連桿大端軸向定位。兩端的分^a曲軸分別制有向內(nèi)的軸肩，與枳i體02固連的端蓋11 和尾蓋01分別通過各自的止口端面以及調(diào)心滾子軸承抵靠在對應(yīng)的 分段曲軸的軸肩上，形成對分段曲軸的周向定位約束，各分段曲軸之 間裝有套在曲柄銷軸上的隔圈08。曲軸末萃殳15外端固定銷軸頂座03, 該銷軸頂座03上裝有頂靠在此處的曲柄銷軸軸端的緊定螺4丁 04，各 相鄰曲柄銷軸的相對端面相互抵靠。因此，分段曲軸構(gòu)成的曲軸組件 在機(jī)體02上的軸向定位結(jié)構(gòu)是端蓋11 (軸承座10處)或尾蓋01 的止口端面把裝配予緊力推向軸端支承軸承調(diào)心滾子軸承外圈，使軸 承壓向曲軸軸頭4爻12和曲軸末^更15的軸肩，曲軸軸頭萃殳12和曲軸 末段15通過曲柄銷軸14上的隔圈08以及連桿大端調(diào)心滾子軸07 內(nèi)圈端面把予緊力推向曲軸中間段13，實(shí)現(xiàn)曲軸支浮義段的剛性連接。 曲柄銷軸14的軸向定位結(jié)構(gòu)是曲軸支承段裝配定位后，用螺栓將 銷軸頂座03固定連接在曲軸末段15上，檸緊銷軸頂座03上的緊定 螺釘04推動曲柄銷軸14沿軸線向前，利用曲柄銷軸14端面上與其 它曲柄銷軸14端面的重合部分將緊定螺釘04的頂緊力互相傳遞，直 達(dá)末端曲柄銷軸14。這樣可使曲軸組件以及曲柄銷裝配成為剛性的 整體，結(jié)構(gòu)十分合理。十字頭16通過十字頭銷18和連桿小端調(diào)心滾 子軸承19與連桿小端17實(shí)現(xiàn)鉸接。工作過程簡述如下當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝置的運(yùn)動為往復(fù)運(yùn)動時(shí)，原動 機(jī)的旋轉(zhuǎn)由曲軸軸頭段12傳入，在曲軸軸頭段12上偏心銷孔的驅(qū)動 下曲柄銷軸14推動曲軸中間段13和曲軸末段15 —起繞曲軸支承段 的軸線轉(zhuǎn)動；在曲柄銷軸14的外圓的約束下，連桿大端06隨曲柄銷 軸14以其圓心到曲軸支承中心的距離為半徑，繞曲軸支承段軸線作 圓周運(yùn)動，與此同時(shí)，在機(jī)體02的圓柱滑道的限制下，與連桿小端
17鉸接的十字頭16隨著十字頭銷18 —起作直線往復(fù)運(yùn)動。當(dāng)執(zhí)行 機(jī)構(gòu)裝置的運(yùn)動為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時(shí)，曲柄機(jī)構(gòu)的運(yùn)動過程與筒述相反，可 以推知(參見圖6、圖7)。在多聯(lián)運(yùn)動形式的曲柄機(jī)構(gòu)中，本發(fā)明方案的曲軸4艮容易實(shí)現(xiàn)多 點(diǎn)支承，與傳統(tǒng)整體式曲軸相比，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的曲軸因結(jié)構(gòu)條件的限制， 只能采用大跨距的兩端點(diǎn)支承，致使原機(jī)構(gòu)系統(tǒng)剛性較差，而本發(fā)明 方案多點(diǎn)支承結(jié)構(gòu)使曲柄的受力狀況可簡化為任意二點(diǎn)支承間的簡 支梁，曲軸的剛度和強(qiáng)度得以增加，有利于承受較大的彎矩(活塞力)。在多聯(lián)運(yùn)動形式的曲柄機(jī)構(gòu)中本發(fā)明方案簡化并優(yōu)化了曲軸的 加工工藝。與傳統(tǒng)整體式曲軸相比，原工件因坯件復(fù)雜的外形其鑄造 或鍛造工藝要求較高，而本發(fā)明方案的坯件鑄造或鍛造工藝要簡單得 多；在機(jī)械加工工藝方面，由于其整體結(jié)構(gòu)工件形狀復(fù)雜，工件的尺 寸公差和形位公差的精度要求難以保證，而本發(fā)明方案因?qū)⒃Y(jié)構(gòu)分 解成若干個(gè)簡單幾何體的組合，其尺寸公差和形位公差則很容易得以 控制；在熱處理工藝方面，由于整體結(jié)構(gòu)的曲軸其復(fù)雜的幾何形狀給 要想通過用局部的處理方法獲得綜合的物理性能和機(jī)械性能帶來了 困難，而本發(fā)明方案則要容易得多。歸納起來，由于采用了組合式曲柄銷軸結(jié)構(gòu)，因此本實(shí)施例可以 釆用整體式連桿，并具有以下特點(diǎn)1 、整體式連桿大端的結(jié)構(gòu)使得連桿本體的強(qiáng)度和剛性增加。2 、整體式連桿大端的結(jié)構(gòu)使得連桿工件的機(jī)械加工工藝過程與 中開式連桿大端結(jié)構(gòu)的連桿工件的機(jī)械加工工藝過程相比要簡單得 多。3、整體式連桿大端的結(jié)構(gòu)使連桿工件在機(jī)加工工藝中容易獲得 更高的尺寸精度和形位公差精度。
4、整體式連桿大端的結(jié)構(gòu)在裝配中由于其與偏心輪軸的支承形 式采用調(diào)心滾子軸承；連桿小端與十字頭銷的支承形式采用調(diào)心滾子 軸承，這種裝配結(jié)構(gòu)可最大限度的消除裝配時(shí)和運(yùn)動中產(chǎn)生的接觸應(yīng) 力，以保證機(jī)構(gòu)在工作中運(yùn)動流暢，使機(jī)構(gòu)在工作中獲得較高的機(jī)械效率。5 、整體式連桿大端的結(jié)構(gòu)由于其運(yùn)動副的運(yùn)動方式在本發(fā)明方 案中采用的是滾動摩擦，其運(yùn)動副的潤滑條件要求與滑動摩擦的潤滑 條件要求相比要簡單得多，在運(yùn)動中只需要對運(yùn)動副采用飛濺潤滑和 予注潤滑脂就可滿足運(yùn)動的潤滑要求。除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替 換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1. 一種曲軸為組合式曲柄銷軸結(jié)構(gòu)的多支點(diǎn)曲柄才幾構(gòu)，包括初a體，其特征在于所述機(jī)體上制有至少三處讓開連桿位置的連體支撐， 所述連體支撐制有同心通孔，所述各通孔中分別支撐可旋轉(zhuǎn)的分段同 軸曲軸，所述相鄰分段曲軸的相對端分別制有對應(yīng)的偏心結(jié)構(gòu)，所述 對應(yīng)偏心結(jié)構(gòu)分別支撐曲柄銷軸的兩端部，所述曲柄銷軸的外圓穿插 在連桿一端的內(nèi)孔中，所述偏心結(jié)構(gòu)與曲柄銷軸之間以及所述曲柄銷 軸的外圓與連桿一端的內(nèi)孔之間至少 一處形成轉(zhuǎn)動副。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多支點(diǎn)曲柄機(jī)構(gòu)，其特征在于所述 分段曲軸包括軸頭段、中間段和末段，所述相鄰分l爻曲軸的相對端分 別制有對應(yīng)的偏心孔，所述對應(yīng)偏心孔分別支撐曲柄銷軸的兩端，所 述曲柄銷軸的外圓穿插在連桿一端的內(nèi)孔中，并形成轉(zhuǎn)動副。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多支點(diǎn)曲柄機(jī)構(gòu)，其特征在于兩端 的分段曲軸分別制有向內(nèi)的軸肩，各分段曲軸之間裝有套在曲柄銷軸 上的隔圈，與機(jī)體固連的端蓋和尾蓋分別通過各自的止口端面以及軸 承抵靠在對應(yīng)的分段曲軸的軸肩上，形成對分段曲軸的軸向定位約 束。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的多支點(diǎn)曲柄機(jī)構(gòu)，其特征在于所述 曲軸末段外端固定銷軸頂座，所述銷軸頂座上裝有頂靠在此處的曲柄 銷軸軸端的緊定螺釘，各相鄰曲柄銷軸的相對端面相互抵靠。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多支點(diǎn)曲柄機(jī)構(gòu)，其特征在于所述 相鄰分段曲軸的相對端分別制有對應(yīng)的偏心軸，所述對應(yīng)偏心軸分別 支撐曲柄銷軸的兩端中心孔，所述曲柄銷軸的外圓穿插在連桿一端的 內(nèi)孔中，并形成轉(zhuǎn)動副。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多支點(diǎn)曲柄機(jī)構(gòu)，其特征在于所述 相鄰分段曲軸的相對端分別制有對應(yīng)的偏心孔，所述對應(yīng)偏心孔分別 支撐曲柄銷軸的兩端，并形成轉(zhuǎn)動副，所述曲柄銷軸的外圓穿插在連 桿一端的內(nèi)孔中。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多支點(diǎn)曲柄機(jī)構(gòu)，其特征在于所述 相鄰分段曲軸的相對端分別制有對應(yīng)的偏心軸，所述對應(yīng)偏心軸分別 支撐曲柄銷軸的兩端中心孔，并形成轉(zhuǎn)動副，所述曲柄銷軸的外圓穿 插在連桿一端的內(nèi)孔中。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l-7任一所述的多支點(diǎn)曲柄機(jī)構(gòu)，其特征在于 所述分段曲軸由調(diào)心滾子軸承支承在機(jī)體的連體支撐上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種曲軸為組合式曲柄銷軸結(jié)構(gòu)的多支點(diǎn)曲柄機(jī)構(gòu)，屬于機(jī)械傳動技術(shù)領(lǐng)域。該機(jī)構(gòu)包括機(jī)體，機(jī)體上制有至少三處讓開連桿位置的連體支撐，連體支撐制有同心通孔，各通孔中分別支撐可旋轉(zhuǎn)的分段同軸曲軸，相鄰分段曲軸的相對端分別制有對應(yīng)的偏心結(jié)構(gòu)，對應(yīng)偏心結(jié)構(gòu)分別支撐曲柄銷軸的兩端部，曲柄銷軸的外圓穿插在連桿一端的內(nèi)孔中，偏心結(jié)構(gòu)與曲柄銷軸之間以及曲柄銷軸的外圓與連桿一端的內(nèi)孔之間至少一處形成轉(zhuǎn)動副。本發(fā)明的突出優(yōu)點(diǎn)是剛性和強(qiáng)度大大增強(qiáng)，有利于承受較大的彎矩；各零部件的制造十分簡單，熱處理質(zhì)量容易控制；拆裝容易，允許轉(zhuǎn)動副處采用滾動軸承，有利于提高曲柄機(jī)構(gòu)的傳動性能。
文檔編號F16H21/18GK101122323SQ20071013203
公開日2008年2月13日 申請日期2007年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月10日
發(fā)明者豫 宋, 張生昌, 陳根生 申請人:江蘇雙達(dá)隔膜泵制造有限公司;陳根生