專利名稱：曲軸為組合式偏心輪軸結(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：
本實(shí)用新型涉及一種曲軸傳動(dòng)的曲柄機(jī)構(gòu)，尤其是一種實(shí)現(xiàn)原動(dòng) 機(jī)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間旋轉(zhuǎn)與直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)化的曲軸傳動(dòng)曲柄機(jī) 構(gòu)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，屬于機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
常見(jiàn)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(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需運(yùn)動(dòng)形式的重要部件 之一。工作時(shí)，曲軸承受周期性交變載荷。傳統(tǒng)的曲柄機(jī)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(kāi)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4全連接成一體，連桿大端與曲柄配合連接只能采 用剖分式軸瓦支承(參見(jiàn)圖4)，因而連桿與曲柄銷的相對(duì)運(yùn)動(dòng)只能 是滑動(dòng)，因此運(yùn)動(dòng)副的潤(rùn)滑要求較高。在整個(gè)機(jī)構(gòu)中，有時(shí)需要獨(dú)立 的潤(rùn)滑系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)制潤(rùn)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。 對(duì)于多曲拐(多聯(lián)運(yùn)動(dòng)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 兩端軸承支承，使得曲軸的支承跨距大，易產(chǎn)生撓曲變形，不利于承 受較大的彎矩(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(jiàn)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(jiǎn)化為偏心輪結(jié)構(gòu)時(shí)連桿大 端不必采用中開(kāi)式，即在偏心輪盤上安裝滾動(dòng)軸承作為連桿大端的軸 承，這樣可簡(jiǎn)化連桿的加工和裝配的工藝要求，但對(duì)于多聯(lián)運(yùn)動(dòng)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(qǐng)?zhí)枮?3136914.6的中國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)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(guò)許多主軸頸被完整地 相互連接在一起。申請(qǐng)?zhí)枮?2294651.9的中國(guó)專利申請(qǐng)^Hf開(kāi)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4建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(qǐng)?zhí)?為200510023854.2的中國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)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(kāi)槽曲軸段、內(nèi)六角螺釘 和Z型曲軸段。
以上專利申請(qǐng)分別對(duì)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(duì)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(wèn)題。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)存在的弊端或 問(wèn)題，提出一種曲軸為組合式偏心輪軸結(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(wèn)題，本實(shí)用新型的曲軸為組合式偏心輪軸結(jié) 構(gòu)的多支點(diǎn)曲柄機(jī)構(gòu)包括機(jī)體，所述機(jī)體上制有至少三處讓開(kāi)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(duì)端分別從兩端支撐 對(duì)應(yīng)的偏心輪，并形成周向約束，所述偏心輪的外圓與連桿大端內(nèi)孔 形成轉(zhuǎn)動(dòng)副。
兩種典型的完善結(jié)構(gòu) 1 、所述連體支撐的各通孔中分別支撐可旋轉(zhuǎn)的分段空心同軸曲軸， 所述相鄰分段同軸曲軸的相對(duì)孔中分別支撐對(duì)應(yīng)偏心輪兩端延伸出 的輪軸，并形成周向約束。
2、所述連體支撐的各通孔中分別支撐可旋轉(zhuǎn)的分^R同軸曲軸，所述 相鄰分段同軸曲軸的外圓分別支撐對(duì)應(yīng)偏心輪兩端延伸出的輪軸內(nèi) 孔，并形成周向約束。
本實(shí)用新型的突出優(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簡(jiǎn)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(dòng)副處采用滾動(dòng)軸承，潤(rùn)滑方便，有利于 提高曲柄機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)性能。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
圖1:現(xiàn)有典型曲軸傳動(dòng)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(kāi)式連桿大端結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖5:本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6:本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的應(yīng)用結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7:圖6的剖—見(jiàn)圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一
本實(shí)施例的曲軸為組合式偏心4侖軸結(jié)構(gòu)的多支點(diǎn)曲柄才幾構(gòu)如圖5 所示，為一種電動(dòng)往復(fù)式柱塞泵，具體是一種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(dòng)力端和液力端兩部分所組成，如圖6、 圖7所示。動(dòng)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02、連桿04、十字頭14以及裝在連桿大端孔與偏心輪外圓之間 的調(diào)心滾子軸承05。連桿小端通過(guò)裝有調(diào)心滾子軸承17的十字頭銷 軸16與十字頭14鉸接；與連桿05鉸接的十字頭14受機(jī)體十字頭滑 道的約束。曲軸組件(參見(jiàn)圖5)的分段曲軸09、 11、 13分別由兩 組軸端調(diào)心滾子軸承06和兩組中間調(diào)心滾子軸承03支承在機(jī)體02 的連體支撐結(jié)構(gòu)上。整個(gè)曲軸組件軸向安裝間隙的控制由端蓋08、 尾蓋01以及軸承套07的軸向尺寸的調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)。泵的原動(dòng)力為電機(jī)， 電機(jī)通過(guò)減速機(jī)與泵直聯(lián)。各偏心輪軸12制有中心油孔，兩端伸出 的輪軸長(zhǎng)度小于位于中間的分段曲軸11長(zhǎng)度的二分之一，因此由兩 端插入分^:曲軸的中心孔后，相對(duì)端面在曲軸中心孔中形成間隔，這 樣便于采取裝配工藝措施。
泵工作時(shí)電才幾通過(guò)減速^L驅(qū)動(dòng)曲軸，在軸上調(diào)心滾子軸《義的約 束下，曲軸繞自身軸線旋轉(zhuǎn)；通過(guò)鍵10的周向約束連接，偏心輪軸 上的偏心軸隨曲軸旋轉(zhuǎn)，在偏心輪軸上偏心段外圓的約束下，連桿大 端隨偏心段圓心以偏心矩為半徑繞曲軸組件的軸線作圓周運(yùn)動(dòng)；通過(guò) 連桿桿身、連桿小端將運(yùn)動(dòng)傳遞到與其4交接的十字頭上，在泵體滑道 的約束下，十字頭沿滑道中心線作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)；在十字頭的驅(qū)動(dòng)下，
泵柱塞跟隨十字頭一起作往復(fù)運(yùn)動(dòng)；隨著柱塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)使泵液力端 的柱塞腔產(chǎn)生了周期性的容積變化,被輸送介質(zhì)隨著柱塞腔周期性容 積變化，在液力端閥組件的控制下完成吸入排出的過(guò)程，泵便形成了 周而復(fù)始的工作循環(huán)。
工作過(guò)程為當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝置的運(yùn)動(dòng)為往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)原動(dòng)機(jī)的旋 轉(zhuǎn)由曲軸軸頭段09傳入，通過(guò)鍵10驅(qū)動(dòng)偏心輪軸12、曲軸中間段 11和曲軸末段13 —起繞曲軸支承段的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；在偏心輪軸12的 偏心輪作用下，連桿大端04隨偏心圓心，以偏心矩為半徑繞曲軸支 承段軸線作圓周運(yùn)動(dòng)，與此同時(shí)，在機(jī)體02的圓柱滑道限制下，與 連桿小端15鉸接的十字頭14隨著十字頭銷16 —起作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
為了傳遞較大扭矩以及便于裝配時(shí)定位，各偏心輪軸上的鍵:槽角向位
置分別與其偏心距的角向位置一致(圖中未示)。當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)裝置的
運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，曲柄機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程與上述過(guò)程相反(參見(jiàn)圖6、 圖7)。
在多聯(lián)運(yùn)動(dòng)形式的曲柄機(jī)構(gòu)中本實(shí)用新型方案的曲軸很容易實(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 本實(shí)用新型方案多點(diǎn)支承結(jié)構(gòu)使曲柄的受力狀況可簡(jiǎn)化為任意二點(diǎn) 支承間的簡(jiǎn)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(dòng)形式的曲柄機(jī)構(gòu)中本實(shí)用新型方案簡(jiǎn)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，而本實(shí)用新型方案的坯件鑄造或鍛造工藝 要簡(jiǎn)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，而本實(shí)用新型方案
因?qū)⒃Y(jié)構(gòu)分解成若干個(gè)簡(jiǎn)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(guò)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(lái)了困難，而本實(shí)用新型方案則要容易得多。
本實(shí)用新型方案中連桿大端04采用整體結(jié)構(gòu)代替中開(kāi)式結(jié)構(gòu)， 其與偏心輪軸12的支承形式以調(diào)心滾子軸承05代替原結(jié)構(gòu)中剖分式 結(jié)構(gòu)的滑動(dòng)軸承。歸納起來(lái)，本實(shí)施例具有以下特點(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(guò)程與 中開(kāi)式連桿大端結(jié)構(gòu)的連桿工件的機(jī)械加工工藝過(guò)程相比要簡(jiǎn)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(dòng)中產(chǎn)生的接觸應(yīng) 力，以保證機(jī)構(gòu)在工作中運(yùn)動(dòng)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(dòng)副的運(yùn)動(dòng)方式在本實(shí)用新 型方案中采用的是滾動(dòng)摩擦，其運(yùn)動(dòng)副的潤(rùn)滑條件要求與滑動(dòng)摩擦的 潤(rùn)滑條件要求相比要簡(jiǎn)單得多，在運(yùn)動(dòng)中只需要對(duì)運(yùn)動(dòng)副采用飛濺潤(rùn) 滑和予注潤(rùn)滑脂就可滿足運(yùn)動(dòng)的潤(rùn)滑要求。
除上述實(shí)施例外，本實(shí)用新型還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等 同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型要求的保護(hù)范 圍。
權(quán)利要求1. 一種曲軸為組合式偏心輪軸結(jié)構(gòu)的多支點(diǎn)曲柄機(jī)構(gòu)，包括機(jī)體，其特征在于所述機(jī)體上制有至少三處讓開(kāi)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(duì)端分別從兩端支撐對(duì)應(yīng)的偏心輪，并形成周向約束，所述偏心輪的外圓與連桿大端內(nèi)孔形成轉(zhuǎn)動(dòng)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 分段同軸曲軸為空心軸，所述相鄰分段同軸曲軸的相對(duì)孔中分別支撐 對(duì)應(yīng)偏心輪兩端延伸出的輪軸，并形成周向約束。
3. 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 相鄰分段同軸曲軸的外圓分別支撐對(duì)應(yīng)偏心輪兩端延伸出的輪軸內(nèi) 孔，并形成周向約束。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多支點(diǎn)曲柄機(jī)構(gòu)，其特征在于所述 偏心輪的輪軸制有中心油孔，且輪軸長(zhǎng)度小于分段曲軸長(zhǎng)度的二分之 一，所述相鄰輪軸由兩端插入分段曲軸的中心孔后，相對(duì)端面在曲軸 中心孔中形成間隔。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的多支點(diǎn)曲柄機(jī)構(gòu)，其特征在于 所述偏心輪軸上的鍵槽角向位置與其偏心距的角向位置一致。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的多支點(diǎn)曲柄機(jī)構(gòu)，其特征在于所述 連桿大端孔與偏心輪外圓之間裝有調(diào)心滾子軸承。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6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。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種曲軸為組合式偏心輪軸結(jié)構(gòu)的多支點(diǎn)曲柄機(jī)構(gòu)，屬于機(jī)械傳動(dòng)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(kāi)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(duì)端分別從兩端支撐對(duì)應(yīng)的偏心輪，并形成周向約束，偏心輪的外圓與連桿大端內(nèi)孔形成轉(zhuǎn)動(dòng)副。本實(shí)用新型的突出優(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(jiǎn)單，熱處理質(zhì)量容易控制；拆裝容易，允許轉(zhuǎn)動(dòng)副處采用滾動(dòng)軸承，有利于提高曲柄機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)性能。
文檔編號(hào)F16H21/18GK201078449SQ20072004593
公開(kāi)日2008年6月25日 申請(qǐng)日期2007年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月10日
發(fā)明者嚴(yán)建華, 豫 宋, 張生昌, 陳根生 申請(qǐng)人:江蘇雙達(dá)隔膜泵制造有限公司;陳根生