一种柴油机曲轴飞轮组的制作方法

1.本实用新型属于发动机领域，具体是指工程机械配套柴油机所使用的一种曲轴飞轮总成。


背景技术：

2.曲轴飞轮组主要由曲轴、飞轮、飞轮螺栓、曲轴齿轮、机油泵驱动齿轮、信号盘及曲轴皮带轮组成，通过与往复运动的活塞连杆组连接，将活塞的往复运动转化为曲轴飞轮的转动，实现了活塞燃烧室内化学能向动能的转化，并将动能通过大惯量飞轮及离合器向外传递。
3.通常曲轴飞轮组前端通过轮毂、键及曲轴上键槽的方式进行连接，对于升功率较小的低排量发动机而言，其装配曲轴的结构尺寸偏小，曲轴前端轴径偏细，不适合在在曲轴前端开键槽；如果采用传统的轮毂、键以及键槽连接的形式，不仅使曲轴前端轴颈肉厚较少，还会造成曲轴前端键槽处应力集中，尤其对于玉米收获机等配套对象而言，侧向力输出对曲轴本体前端强度要求更高。
4.另外，曲轴飞轮组在工作过程中，须保证飞轮转速波动率及曲轴前端角位移。


技术实现要素：

5.为解决现有技术存在的问题，本实用新型提供一种柴油机曲轴飞轮组，本曲轴飞轮组采用热压曲轴齿轮以及机油泵驱动齿轮的方式，实现齿轮系扭矩传递以及皮带轮系扭矩传递，避免键槽结构引起的应力集中，还采用了旋压皮带轮以及冲压信号盘，实现了轻量化设计理念。
6.为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
7.一种柴油机曲轴飞轮组，包括：曲轴、依次安装在曲轴前端的曲轴齿轮、机油泵驱动齿轮、曲轴信号盘、曲轴皮带轮、曲轴皮带轮压板、以及通过飞轮螺栓安装在曲轴后端的飞轮；所述曲轴飞轮组未开设键槽结构，通过热压方式将曲轴齿轮和机油泵驱动齿轮过盈配合安装在曲轴前端的阶梯轴上，实现齿轮系扭矩传递以及皮带轮系扭矩传递，所述机油泵驱动齿轮将齿轮与轮毂合并为一体，并采用后端面挖槽结构，所述机油泵驱动齿轮的槽端面与曲轴齿轮前端面相贴合进行轴向定位。
8.进一步地，曲轴前端具有φ38mm及φ37.4mm轴径的台阶，所述曲轴齿轮热压至曲轴前端φ38mm轴颈上，靠曲轴前端台阶定位，所述机油泵驱动齿轮热压至曲轴前端φ37.4mm轴颈上，靠装配好的曲轴齿轮前端面定位。
9.所述曲轴齿轮有效齿宽24mm，曲轴齿轮长度为49mm，配合h7/u6过盈量，实现整个齿轮系扭矩传递；所述机油泵驱动齿轮同样配合h7/u6过盈量以及适当的配合长度，实现机油泵以及皮带轮系驱动外附件的扭矩传递。
10.所述曲轴齿轮与机油泵驱动齿轮均采用右旋斜齿轮。
11.所述曲轴齿轮上加工有缺齿标记，在安装中利用工装夹具保证曲轴齿轮正时相位
角要求，以保证整个齿轮系安装初始相位准确。
12.在机油泵驱动齿轮前端面开设有定位销孔，所述机油泵驱动齿轮在安装时利用工装夹具保证定位销孔装配至设计角度。
13.所述曲轴信号盘通过不均匀分布螺栓装配至机油泵驱动齿轮前端，并通过机油泵驱动齿轮上定位销孔进行定位从而实现曲轴信号盘初始相位角控制。
14.所述曲轴皮带轮采用旋压件，所述曲轴信号盘采用冲压件。
15.所述曲轴皮带轮压板通过四个螺栓压在曲轴皮带轮上，以减小曲轴皮带轮承受的面压。
16.所述飞轮通过7个均布的飞轮螺栓连接至曲轴后端法兰面上。
17.有益效果
18.1、本实用新型的曲轴飞轮组通过热压曲轴齿轮和机油泵驱动齿轮进行安装，实现了无键槽安装方式，避免使较细的曲轴前端开槽以及由开键槽引起的应力集中，有利于加强曲轴强度。
19.2、本实用新型在热压时通过一定的配合长度、配合过盈量以及轴径阶梯尺寸保证了安装可靠性及便利性，同时实现了曲轴齿轮对整个齿轮系以及机油泵驱动齿轮对机油泵以及整个皮带轮系驱动外附件的有效扭矩传递；曲轴齿轮与机油泵驱动齿轮全部采用右旋斜齿轮，抵消了部分离合器作用时施加给曲轴的力。
20.3、曲轴齿轮加工缺齿结构，安装时利用工装夹具保证正时相位角要求，曲轴信号盘通过销孔定位安装至机油泵驱动齿轮上，而机油泵驱动齿轮是通过工装夹具保证其上定位销孔装配至设计角度，实现了曲轴信号盘初始相位的有效控制。
21.4、采用轻量化设计的曲轴皮带轮以及曲轴信号盘，实现曲轴前端低惯量，控制曲轴前端角位移，保证曲轴前端扭振满足使用要求。
附图说明
22.图1为一种柴油机曲轴飞轮组分体结构示意图；
23.图2为一种柴油机曲轴飞轮组另一角度的分体结构示意图；
24.图3为一种柴油机曲轴飞轮组安装结构剖面示意图；
25.图4为曲轴前端局部结构示意图。
26.附图标记：1.曲轴皮带轮、2.曲轴信号盘、3.机油泵驱动齿轮、4.曲轴齿轮、5.曲轴、6.飞轮、7.飞轮螺栓、8.曲轴皮带轮压板、9.定位销孔。
具体实施方式
27.下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细的说明。
28.如图1-3所示，一种柴油机曲轴飞轮组，该曲轴飞轮组主要包括：曲轴皮带轮1、曲轴信号盘2、机油泵驱动齿轮3、曲轴齿轮4、曲轴5、飞轮6、飞轮螺栓7、曲轴皮带轮压板8；其中，曲轴齿轮4、机油泵驱动齿轮3、曲轴信号盘2、曲轴皮带轮1及曲轴皮带轮压板8按照顺序安装于曲轴前端，飞轮6通过曲轴5后端法兰面以及定位销进行定位，并通过飞轮螺栓7将飞轮6安装至曲轴5后端面上；其中图2为本柴油机曲轴飞轮组后侧方的示意图，从该角度更方便展示飞轮6后端结构、机油泵驱动齿轮3后端开槽结构、及曲轴信号盘2安装面结构；图3为
该曲轴飞轮组安装结构的剖面示意图，可清晰展示前端曲轴信号盘2、机油泵驱动齿轮3、曲轴齿轮4以及曲轴5之间的装配关系。
29.本实用新型提供的一种柴油机曲轴飞轮组，没有采用键槽安装结构，曲轴5上不开设键槽，曲轴5前端设阶梯轴，通过热压曲轴齿轮4及机油泵驱动齿轮3的方式进行安装，通过合适的过盈配合量及足够的配合长度，实现齿轮系扭矩传递以及皮带轮系扭矩传递，同时避免了键槽处引起的应力集中。
30.所述机油泵驱动齿轮3将齿轮与轮毂合并为一体，并采用了后端挖槽结构，其槽端面与曲轴齿轮4前端面相贴合进行轴向定位，可以在满足机油泵和外附件耗功并传递扭矩外，留出空间保障曲轴齿轮4具有足够的过盈连接长度以驱动齿轮系。
31.在一个具体实施例中，所述曲轴5前端具有φ38mm及φ37.4mm轴径的台阶，如图4所示（ 图4为曲轴前端局部结构示意图，示意出φ37.4曲轴轴颈段及φ38轴颈段），在热压曲轴齿轮4时，此阶梯轴有利于曲轴齿轮4的安装，能够避免热压距离过长；所述曲轴齿轮4热压至曲轴5前端φ38mm轴颈上，靠曲轴前端φ52mm台阶定位，所述机油泵驱动齿轮3热压至曲轴5前端φ37.4mm轴颈上，靠装配好的曲轴齿轮4前端面定位。
32.所述机油泵驱动齿轮3通过在其后端面挖槽，保证曲轴齿轮4配合长度足够，以提供柴油机齿轮系运转需要的扭矩，并保证第二层驱动机油泵齿轮系安装位置，结构紧凑。
33.所述曲轴齿轮4有效齿宽24mm，整个曲轴齿轮4长度为49mm，配合h7/u6过盈量，保证了曲轴齿轮4过盈连接可传递的扭矩，以驱动发动机齿轮系工作，防止松动打滑，实现整个齿轮系扭矩传递；所述机油泵驱动齿轮3同样配合h7/u6过盈量以及适当的配合长度，实现机油泵以及皮带轮系驱动外附件的扭矩传递。
34.所述曲轴齿轮4及所述机油泵驱动齿轮3均采用右旋斜齿轮，相对于直齿传动，其加工精度不需要非常高，且有利于降低传动噪声；右旋结构可以对曲轴本体施加一个朝向飞轮端方向力，此力可以抵消一部分离合器作用时施加给曲轴本体向前的力。
35.所述曲轴齿轮4没有键槽结构，采用加工缺齿结构，在安装中利用工装夹具保证该缺齿在齿宽前端面上中心线与曲轴第一主轴颈、第五主轴颈及第一连杆轴颈确立的共面之间的夹角，实现曲轴齿轮4正时相位角要求，以保证整个齿轮系安装初始相位准确。
36.所述机油泵驱动齿轮3没有键槽结构，在其前端面打定位销孔9，且前端设计有止口，曲轴信号盘2通过此止口及定位销实现安装定位，机油泵驱动齿轮3在安装中利用工装夹具保证定位销孔9中心线与曲轴5第一主轴颈、第五主轴颈及第一连杆轴颈确立的共面之间的夹角，曲轴信号盘2通过机油泵驱动齿轮3前端安装的定位销实现初始相位角控制。
37.所述曲轴信号盘2为冲压件，曲轴皮带轮1为薄壁旋压件，可有效降低零件重量，轻量化设计的曲轴信号盘2和曲轴皮带轮1，具有较小的角位移，满足前端扭振要求；曲轴皮带轮1采用两个轮槽，与发动机水泵皮带轮及发电机皮带轮依靠皮带连接传动，靠近曲轴信号盘2的槽边距离信号盘在水平方向最小距离为7.2mm，既避免运动干涉，同时结构紧凑，节约空间。
38.曲轴皮带轮1前端安装有曲轴皮带轮压板8，所述曲轴皮带轮压板8通过四个螺栓压在曲轴皮带轮1上，以减小曲轴皮带轮1承受的面压，四个安装螺栓依次穿过曲轴皮带轮压板8、曲轴皮带轮1以及曲轴信号盘2安装至机油泵驱动齿轮3上。
39.飞轮6通过曲轴后端法兰面以及定位销进行定位，并通过飞轮螺栓7将飞轮6安装
至曲轴5上，保证了飞轮6动力有效输出；在一个具体的实施例中，所述飞轮螺栓7采用m14x1.25规格，在φ77分度圆上均布7个飞轮螺栓，并采用1.25细牙螺距保证螺栓具备较高的安全系数。
40.本实用新型采用以上技术方案，能够达到以下效果：
41.1、机油泵驱动齿轮有效驱动：曲轴皮带轮通过四个连接螺栓固定在机油泵驱动齿轮上，通过将该机油泵驱动齿轮热压至曲轴前端轴颈上，保证合适的过盈配合量及配合长度，其可有效承受外附件以及机油泵自身传递的扭矩。
42.2、曲轴齿轮有效驱动：曲轴齿轮齿宽为24mm，其全长为49mm，通过将该曲轴齿轮热压至曲轴前端轴颈上，保证过盈配合量及足够的配合长度，其可有效驱动发动机齿轮系正常工作。
43.3.曲轴信号盘初始相位有效控制：利用工装夹具将机油泵驱动齿轮上定位销孔装配至设计角度，再将曲轴信号盘通过销孔定位安装，保证正确的初始相位关系。
44.4.后端飞轮动力输出：飞轮后端在φ77分度圆上通过7个飞轮螺栓连接至曲轴后端法兰面上，飞轮螺栓规格为m14x1.25，具备较高螺栓安全系数，保证飞轮动力有效输出。
45.5.曲轴前端扭振及后端飞轮转速波动：曲轴前端安装有轻量化设计的曲轴皮带轮及曲轴信号盘，具有较小的角位移，满足前端扭振要求；曲轴后端连接飞轮具备较大转动惯量，且飞轮外圆直径小于齿圈直径，使其转速波动率满足使用要求。
46.总的来说，本实用新型的曲轴飞轮组，在曲轴皮带轮及曲轴信号盘设计上满足轻量化需求，可有效降低质量；曲轴前端连接的机油泵驱动齿轮及曲轴齿轮，通过工装热压至前端阶梯轴上，避免了在前端细轴上开槽带来轴颈减肉及应力集中问题，并且通过合适的过盈配合量及足够的配合长度，可实现扭矩有效传递，适用于大批量应用，在柴油机上具有很大的应用前景，能够产生良好的经济效益和社会效益。
47.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。