[发明专利]发动机平衡器

说明书

技术领域

本发明涉及属于汽车发动机平衡机构，具体涉及一种发动机平衡器。

背景技术

发动机在工作循环中活塞的运动速度非常快，而且速度很不均匀。由于活塞在气缸内做反复的高速直线运动，必然在活塞、活塞销和连杆上产生很大的惯性力，使发动机产生了振动，当活塞每上下运动一次，将使发动机产生一上一下两次振动。在振动理论上，常使用多个谐波振动来描述发动机的振动，其中振动频率和发动机转速相同的叫一阶振动，频率是发动机转速2倍的叫二阶振动，依次类推，但振动频率越高，振幅就越小。发动机振动主要有以下四个原因：一阶，二阶往复惯性力，一阶，二阶往复惯性力矩，而对于直列四缸机只存在一阶，二阶往复惯性力和一阶往复惯性力矩三种不平衡因素，其中，一阶往复惯性力和一阶往复惯性力矩可以通过曲轴上的平衡重或自平衡抵消，但是还存在二阶往复惯性力。直列式四缸发动机机由于外形尺寸小，具有明显的匹配优势，应用越来越广泛，但是由于其本身结构的特点，该机型中的二级往复惯性力在四个缸中相互叠加，引起直列式四缸发动机的低频振动，对该型机的应用造成不利影响。

发明内容

本发明为了平衡二阶往复惯性力提供一种发动机平衡器。发动机平衡器结构是曲轴齿轮(1)与曲轴(7)固定连接，端盖齿轮(2)连在端盖(8)上，从动平衡轴齿轮(3)和主动平衡轴齿轮(4)分别连接在从动平衡轴(6)和主动平衡轴(5)上；曲轴齿轮(1)与端盖齿轮(2)啮合、端盖齿轮(2)啮合主动平衡轴齿轮(4)、主动平衡轴齿轮(4)啮合从动平衡轴齿轮(3)。

所述曲轴齿轮(1)为96齿、端盖齿轮(2)为48齿、从动平衡轴齿轮(3)为37齿、主动平衡轴齿轮(4)为37齿。

所述主动平衡轴(5)和从动平衡轴(6)是偏心轴。

所述主动平衡轴(5)一端加工一个内孔；在端盖(8)上与主动平衡轴(5)内孔相对的位置加工一个与主动平衡轴(5)内孔直径相同的端盖孔，用销轴插入端盖(8)孔与主动平衡轴(5)的孔内。

本发明使发动机获得良好的平衡，降低发动机的振动；结构简洁，保证整个轮系的侧隙，省去繁杂工装，大大提高了工作效率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

图1是发动机平衡器结构简图；

图2是发动机平衡器侧立图。

图3是发动机平衡器立体图。

图中：曲轴齿轮1、端盖齿轮2、从动平衡轴齿轮3、主动平衡轴齿轮4、主动平衡轴5、从动平衡轴6、曲轴7、端盖8、下壳体9、上壳体10。

具体实施方式

发动机存在二阶往复惯性力，就需要设计一个平衡机构来平衡二阶往复惯性力。由于二阶往复惯性力的方向是与活塞运动同向，如果采用单根平衡轴，就会在垂直于气缸方向产生不平衡力矩，所以用两根平衡轴，旋向相反，即可用来低消二阶往复惯性力又可抵消由平衡轴转动在垂直于气缸方向产生的不平衡力矩。

根据上述设计思路，发动机平衡器设计构造如图1、2所示，曲轴齿轮1与曲轴7固定连接，端盖齿轮2连在端盖8上，从动平衡轴齿轮3和主动平衡轴齿轮4分别连接在从动平衡轴6和主动平衡轴5上；曲轴齿轮1与端盖齿轮2啮合、端盖齿轮2啮合主动平衡轴齿轮4、主动平衡轴齿轮4啮合从动平衡轴齿轮3。

发动机平衡器工作时，曲轴齿轮1与曲轴7同步旋转，同时曲轴齿轮1转动端盖齿轮2，端盖齿轮2驱动主动平衡轴齿轮4，主动平衡轴齿轮4驱动从动平衡轴齿轮3，使主动平衡轴5和从动平衡轴6相向转动，达到平衡二阶平衡力作用。由于要平衡的是来自曲轴7的二阶往复惯性力，所以必须使平衡轴5、6的转速Z2不低于曲轴7转速Z1的两倍，从动平衡轴齿轮3转速Z3等于主动平衡轴齿轮4转速Z4；因此取曲轴齿轮1为96齿、端盖齿轮2为48齿、从动平衡轴齿轮3为37齿、主动平衡轴齿轮4为37齿。

曲轴7通过齿轮2、3、4带动两个平衡轴5、6旋转，主动平衡轴5和从动平衡轴6是偏心轴，利用偏心重块所产生的反相振动力抵消了来自曲轴的二阶往复惯性力；通过计算二阶往复惯性力大小，设计平衡轴的重心和质量。

二阶往复惯性力计算式

Fi＝mjRω2(cosα+λcos2α)

Fi——往复惯性力，(N)

mj——活塞组和连杆的往复运动质量，(kg)

R——曲拐半径，(m)

λ——R/L

α——曲拐转角。(°)

ω——曲柄旋转角速度，(rad/s)。