柴油机主轴与飞轮连接方法及挠性连接机构的制作方法
【专利摘要】本发明目的是提供一种柴油机主轴与飞轮连接方法和挠性连接机构，以解决现有刚性连接容易断裂的问题。具体地说，柴油机主轴与飞轮连接方法，其主轴端面和飞轮上均制有齿盘互相啮合并实现挠性连接传递主轴力矩。实现所述方法的挠性连接机构，其包括主轴端面上的主轴齿盘和飞轮上的飞轮齿盘，主轴和飞轮通过螺栓连接并且使得主轴齿盘和飞轮齿盘互相啮合，同时螺栓上套装有多个碟簧片将飞轮一侧齿盘同主轴一侧齿盘压合在一起呈有一定挠性的啮合状态。本发明方法和机构利用适当挠性的连接机构，减缓动负荷，并将有害能量就地吸收耗散，减少对轴瓦是作用，可以从根本上解决螺栓断裂问题。
【专利说明】柴油机主轴与飞轮连接方法及挠性连接机构
【技术领域】
[0001] 本发明属于汽车动力传动技术，用于重型卡车柴油机主轴与大惯量飞轮之间的挠 性连接。 技术背景
[0002] 矿山、工地、野战部队等非公路用大载量重型卡车用量近年来剧增。但在近年来， 履履发生柴油机主轴与飞轮连接螺栓断裂，这是近年来一项新的问题，急需找出原因及有 效解决办法。
[0003] 多数发生螺栓断裂的WD12. 375型柴油机，其飞轮与主轴的连接是通过9只 42CrM〇A的M14螺栓，分布在主轴端面086圆上，将飞轮紧压主轴端面上（具体结构如图2 所示）。历来如此结构，并未凸显断裂故障。但是近年来，非公路用车激增，路况较差和载重 量不断加大，导致螺栓断裂成为多发故障。
[0004] 非公路用大载量重卡，行车颠簸大，制动频繁，制动功率大。这些特点是造成螺栓 断裂的根本原因，由于这些特点，使非公路用车较公路用车具有新的动负荷内容。新的动负 荷是由牵连运动的哥氏力形成。由于制动动功率大，导致飞轮的转动惯量加大。又由于剧 烈颠簸和大载量，使大动量矩飞轮在颠簸中产生瞬间高值牵连角速度，形成飞轮动量矩与 角速度乘积峰值很高的动负荷作用在螺栓上。按以往的公路用车中，这项负荷并不明显，而 近年来的非公路用车，它则是起主要破坏作用的成分。
[0005] 通过加大螺栓强度是可以使螺栓断裂机会减少，但这样做并不是根本解决问题的 办法，还带来新的问题，过强的刚性连接，使有害的哥氏动负荷传递给轴瓦，影响到轴瓦油 膜的稳定和寿命。
【发明内容】
[0006] 本发明目的是提供一种柴油机主轴与飞轮连接方法和挠性连接机构，已解决现有 刚性连接容易断裂的问题。
[0007] 具体地说，柴油机主轴与飞轮连接方法，其主轴端面和飞轮上均制有齿盘互相啮 合并实现挠性连接传递主轴力矩。
[0008] 端面齿盘的齿可以做在主轴端平面上为一个整体，或者在主轴上增加一个端面齿 盘附件与飞轮上齿盘互相啮合实现挠性连接传递主轴力矩。
[0009] 所述的齿盘上的齿形为三角形，并且在连接螺栓上压紧双层或多层碟簧片，对齿 盘副实施加弹性压紧啮合，保留有适当的弹性变形范围，使两者之间连接具有挠性。
[0010] 实现所述方法的挠性连接机构，其包括主轴端面上的主轴齿盘和飞轮上的飞轮齿 盘，主轴和飞轮通过螺栓连接并且使得主轴齿盘和飞轮齿盘互相啮合，同时螺栓上套装有 多个碟簧片将飞轮一侧齿盘同主轴一侧齿盘压合在一起呈有一定挠性的哨合状态。
[0011] 本发明采用以下措施来取代目前靠螺栓强力压紧形成的摩擦力传动的办法。
[0012] 本发明方法和机构利用适当挠性的连接机构，减缓动负荷，并将有害能量就地吸 收耗散，减少对轴瓦是作用，可以从根本上解决螺栓断裂问题。可以达到如下技术效果：
[0013] 1、用三角形齿型的端面齿盘作连接的动力传递和同轴度定位。不再用销钉定位。
[0014] 2、以螺栓上套装的多个碟簧片的弹力将飞轮一侧齿盘同主轴一侧齿盘压合在一 起，呈有一定挠性的啮合状态。以飞轮的进动运动缓解在卡车颠簸中产生的飞轮哥氐力。以 碟簧之间运动摩擦吸收并耗散振动的有害动力，使之不影响轴瓦。挠性连接不影响飞轮兼 作启动器输入齿轮的正常工作，并且使啮合处能吸收和耗散有害动力。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1为本发明三角形齿的端面齿盘传递的圆周力PT与正压力Px之比与表面摩 擦系数的关系曲线。
[0016] 图2为现有刚性连接示意图。
[0017] 图3为本发明挠性连接结构示意图。
[0018] 图4本发明柴油机主轴结构示意图。
[0019] 图5为图4左侧面视图。
[0020] 图6为图5A-A向局部视图。
[0021] 图7为本发明飞轮示意图。
[0022] 图8为图7右侧面视图。
[0023] 图9为图8A-A向局部视图。
【具体实施方式】
[0024] 本发明的主轴飞轮挠性连接结构如图3-图9所示，主轴的端平面除了加工有9个 同原来M14用的螺纹孔外，将螺纹以外加工成一周三角形齿盘见图4-6所示，齿形可采用 60°正三角形（工具方便），齿数可选120。飞轮对应主轴安装部位，也加工成一周120齿 的三角形齿的端面齿盘，和9个螺栓过孔，见图7-9所示。9只螺栓的螺帽1上各有两或三 片A型碟簧片2,如图3所示。适当预紧量，具体预紧量由具体工况的工程设计计算来确定。
[0025] 通过机械动力分析，当采用了如图3所示的微挠性连接机构，不仅使连接损坏事 故得以从根本杜绝，而且使曲轴前轴瓦受来自行车颠簸作用的动负荷较从前大为缓和。
[0026] 本发明原理是：
[0027] 1、采用端面齿盘相啮合方式传递主轴力矩，例如三角形齿型的圆盘端面。
[0028] 2.利用原有同样大小的9只螺栓，通过每只螺栓上压紧的双层或多层碟簧片，对 齿盘副实施加弹性压紧啮合，并保留有适当的弹性变形范围，使连接具有挠性。
[0029] 3、根据发明人推导公式所绘制的三角形齿的端面齿盘传递的圆周力P t与正压 力匕之比与表面摩擦系数的关系曲线见图1，参数P t /Px具有摩擦系数相似的意义。图1即 是相似摩擦系数P t /Px与材料表面摩擦系数的关系。材料表面的摩擦系数f，最小为0. 01， 最大为0.6.从图一可知，作用在三角齿的齿盘所能传递的力，相当于靠摩擦传递能力的10 倍以上，由此可以决定，此种挠性机构，螺栓不必受以前（刚性连接）那样大的紧力，螺栓再 不会断裂。
[0030] 有害动负荷为两种牵连哥氏力叠加，一种是因行驶在非公路的不平路段上，卡车 将常出现低头、抬头的俯仰角的变化，使惯量很大且处于高速旋转的飞轮，产生很大的哥氏 力矩。更为严重的是，由于载重量大，所产生的颠簸振动中包含着俯仰角振动，会产生瞬间 很高的牵连角速度峰值，它与飞轮动量矩乘积，便是峰值很高的哥氏力矩，叠加在上述俯仰 运动形成的哥氏力矩中，形成对当前结构中的螺栓瞬间过载，时间一长，即发生疲劳破坏， 这种破坏在公路用车情况是很少出现的。但在非公路用重卡车，则成为突出问题。
[0031] 范围适当的微动挠性连接，可以通过适当范围的飞轮进动来缓解上述瞬间负荷峰 值，将峰值拉钝。
[0032] 4.在缓解负荷峰值的频繁过程中，九组双层或三层以上碟簧片被反复压缩，形成 之间的摩擦，它阻断振动的传递，并消耗有害负荷能量。
[0033] 5.以上的微动挠性连接机构，不影响飞轮兼作启动机输出齿轮的正常啮合工作。 而且以啮合处的顺齿摩擦耗散看有害能量。
[0034] 6.以往的两圆柱销作为连接定位不再适用，而是用端面三角形齿的啮合定心作用 来自动定位。
[0035] 7.由于端面齿盘具有超强负荷能力，保证连接机构是保险的不会因为偶然高峰值 而被破坏。
【权利要求】
1. 柴油机主轴与飞轮连接方法，其特征是主轴端面和飞轮上均有齿盘互相啮合并实现 挠性连接传递主轴力矩。
2. 根据权利要求1所述的连接方法，其特征是端面齿盘的齿可以做在主轴端平面上为 一个整体，或者在主轴上增加一个端面齿盘附件与飞轮上齿盘互相啮合实现挠性连接传递 主轴力矩。
3. 根据权利要求1或2所述的连接方法，其特征是所述的齿盘上的齿形为三角形，并且 在连接螺栓上压紧双层或多层碟簧片，对齿盘副实施加弹性压紧啮合，保留有适当的弹性 变形范围，使两者之间连接具有挠性。
4. 实现如权利要求1-3所述方法的挠性连接机构，其特征是包括主轴（3)端面上的主 轴齿盘（7)和飞轮（4)上的飞轮齿盘（6)，主轴（3)和飞轮（4)通过螺栓（5)连接并且使得 主轴齿盘（7)和飞轮齿盘（6)互相啮合，同时螺栓（5)上套装有多个碟簧片将飞轮一侧齿 盘（6)同主轴一侧齿盘（7)压合在一起呈有一定挠性的哨合状态。
5. 根据权利要求4所述的挠性连接机构，其特征是所述齿盘上的齿形为三角形。
【文档编号】F16D3/50GK104235214SQ201410440607
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月1日 优先权日:2014年9月1日
【发明者】江万良, 赵一龙, 江南, 李宏绪 申请人:宝鸡市盟发汽车部件有限责任公司