氢能混合动力商用车发动机曲轴动平衡专用测试机构

1.本发明涉及汽车配件检测技术领域，具体为氢能混合动力商用车发动机曲轴动平衡专用测试机构。


背景技术：

2.曲轴是发动机上的一个重要的机件，一般由主轴颈、连杆轴颈、曲柄、平衡块等组成，平衡重用来平衡曲轴的离心力和离心力矩，其材料是由碳素结构钢或球墨铸铁制成的，在铸造完成后还需使用精密车床对主轴颈和连杆轴颈进行车削加工；由于曲轴工作时承受气体压力、惯性力及惯性力矩的作用，受力大而且受力复杂，并且承受交变负荷的冲击作用，同时，曲轴又是高速旋转件，因此，要求曲轴具有足够的刚度和强度，具有良好的承受冲击载荷的能力，耐磨损且润滑良好，因此，曲轴粗加工时广泛采用数控车床、数控内铣床、数控车拉床等先进设备对主轴颈、连杆轴颈进行加工，以减少曲轴加工的变形量，然后再对曲轴进行动平衡测试，最后再对主轴颈、连杆轴颈进行精磨加工以及最后的表面强化处理。
3.目前，传统的动平衡测试仪器直接刚性固定曲轴，曲轴的轴向和径向均被限制移动，因此，曲轴产生的离心力一部分被仪器的机架吸收，采用振动传感器测得的离心力数据误差较大，并且安装曲轴时需要进行定心，安装速度也慢。


技术实现要素：

4.（一）解决的技术问题针对现有技术的不足，本发明提供了氢能混合动力商用车发动机曲轴动平衡专用测试机构，可以不对曲轴的径向施加固定力，避免曲轴旋转产生的离心力被吸收，且安装时无需对曲轴进行定心等优点，解决了传统的动平衡测试仪器直接刚性固定曲轴，曲轴的轴向和径向均被限制移动，导致曲轴产生的离心力一部分被仪器的机架吸收，测得的离心力数据误差较大，并且安装曲轴时需要进行定心的问题。
5.（二）技术方案为实现上述的目的，本发明提供如下技术方案：氢能混合动力商用车发动机曲轴动平衡专用测试机构，包括底座、壳体和多个振动传感器，所述壳体固定在底座的上端，多个所述振动传感器均安装在壳体内，所述壳体相对的两侧分别设有开口和缺口，所述壳体内设有固定板和定位板，所述固定板的中心通过圆锥滚子轴承与一个传动轴构成可旋转式连接，定位板的中心通过圆锥滚子轴承与一个传动轴构成可旋转式连接，固定板和定位板的两个圆锥滚子轴承相对设置；两个所述传动轴相对的一端均连接有联动机构，两个所述联动机构处于同一中心线上用于安装曲轴，且安装后联动机构不限制曲轴因离心力产生的径向力；所述缺口内安装有检测机构，多个所述振动传感器均匀的安装在检测机构上，利用检测机构接触曲轴主轴颈，用于测试曲轴旋转时的平衡度，同时检测机构还用于锁止曲
轴的主轴颈；所述固定板固定在壳体内并位于定位板的下方，所述壳体的上端固定连接有液压缸，所述液压缸的输出端延伸至壳体内并与定位板的上端固定连接，所述定位板的侧壁通过定向孔套接有多个定向杆，且定向杆的上端与壳体的上端内壁固定连接。
6.优选的，所述联动机构包括连接块，且连接块的一端与传动轴的一端固定连接，所述连接块的上端开设有凹槽，所述凹槽内设有传动块，所述传动块的上端固定连接有连接轴，所述连接轴的轴壁上套接有压环，且压环的内径大于连接轴的直径，所述压环通过螺栓与连接块的上端固定连接，所述连接轴的上端固定连接有定位块，且定位块的上端开设有定位槽，所述凹槽的槽底处固定连接有多个呈环形分布的转轴，所述压环的侧壁通过圆孔与转轴的轴壁套接，所述传动块的侧壁开设有多个豁口，多个所述豁口内均设有制动块，所述制动块的侧壁通过定位孔与转轴的轴壁套接，所述壳体的下端内壁固定连接有电机，所述电机的输出端与传动轴的一端相连。
7.优选的，所述制动块位于豁口内的一端通过盲孔套接有多个弹簧，且弹簧与盲孔的一侧固定连接，多个所述弹簧的一端均延伸至盲孔外并固定连接有垫块，所述豁口的一侧开设有条形槽，所述垫块位于条形槽内，所述传动块的下端通过弧形槽连接有多个均匀分布的滚子，且滚子与凹槽远离槽口处的一侧相接触。
8.优选的，所述电机的输出端固定连接有外壳，且外壳的上端为敞口结构，所述外壳内固定连接有橡胶圈，所述橡胶圈的内侧通过卡槽卡接有多个卡块，多个卡块之间共同固定连接有圆柱，所述传动轴的一端延伸至外壳内并与圆柱固定连接。
9.优选的，所述检测机构包括多个检测环，多个所述检测环均与联动机构处于同一中心线，所述检测环由两个弧形块组成，两个所述弧形块相对的一侧均固定连接有弧形杆，所述振动传感器对称安装在弧形块的侧壁，所述缺口内对称设有两个传动杆，两个所述传动杆的一端均穿过缺口并固定连接有竖直设置的旋转轴，所述弧形杆远离弧形块的一端与旋转轴的轴壁固定连接，所述壳体内固定连接有两个安装板，两个所述安装板的侧壁均通过滚动轴承与旋转轴的轴壁转动连接，所述壳体的一侧设有双出杆气缸，所述双出杆气缸的两个输出端均通过轴销分别与两个传动杆的一端转动连接。
10.优选的，所述壳体内设有两个组相互啮合的齿轮，其中一组所述齿轮与旋转轴的上端同轴心固定连接，另一组所述齿轮与旋转轴的下端同轴心固定连接。
11.（三）有益效果与现有技术相比，本发明提供了氢能混合动力商用车发动机曲轴动平衡专用测试机构，具备以下有益效果：1、本发明在使用的时候，将待测曲轴竖直放置在两个联动机构之间，然后启动检测机构工作固定曲轴的主轴颈，使曲轴的轴线处于联动机构的中心线上起到自定心的作用，此时检测机构上安装的多个振动传感器接触曲轴主轴颈，由于曲轴在径向上不受联动机构固定，因此曲轴旋转产生的离心力不被测试仪器机架吸收，直接传递至与曲轴主轴颈相连的检测机构处，有效降低振动传感器测得数据的误差。
12.2、本发明设置有的联动机构，电机输出轴与传动轴之间通过外壳、橡胶圈、卡块和圆柱实现柔性连接，并以此降低电机旋转时产生的机械振动与传动轴之间的传递效率，传动轴与定位块之间通过外壳、转轴、制动块、传动块以及连接轴实现传动，并且传动块在多
个弹簧共同的弹性支撑作用下处于联动机构的中心线上，因此，在曲轴旋转产生离心力时弹簧被压缩，传动块可以偏离联动机构的中心线，进而实现在径向上不限制曲轴，使曲轴高速旋转产生的离心力作用在检测机构处，有利于准确的测量曲轴的动平衡。
13.3、本发明设置有的检测机构，在使用时，启动双出杆气缸同时带动两个传动杆受力，传动杆受力带动旋转轴转动，旋转轴转动时带动弧形杆和弧形块摆动，弧形块摆动时与曲轴的主轴颈处卡接，并且两个弧形块组成一个检测环，该检测环固定曲轴的主轴颈，对曲轴起到定心的作用，且在曲轴旋转时承受曲轴的离心力，使振动传感器能够准确的测量曲轴旋转时的离心振动力，并以此作为判断曲轴动平衡的主要测试数据。
附图说明
14.图1为本发明提出的氢能混合动力商用车发动机曲轴动平衡专用测试机构的结构示意图；图2为本发明提出的氢能混合动力商用车发动机曲轴动平衡专用测试机构中壳体的内部结构示意图；图3为本发明提出的氢能混合动力商用车发动机曲轴动平衡专用测试机构中联动机构固定曲轴时的结构示意图；图4为本发明提出的氢能混合动力商用车发动机曲轴动平衡专用测试机构中检测机构的结构示意图；图5为本发明提出的氢能混合动力商用车发动机曲轴动平衡专用测试机构中联动机构的结构示意图；图6为本发明提出的氢能混合动力商用车发动机曲轴动平衡专用测试机构中制动块的剖视图；图7为本发明提出的氢能混合动力商用车发动机曲轴动平衡专用测试机构图5中传动块的结构示意图；图8为本发明提出的氢能混合动力商用车发动机曲轴动平衡专用测试机构中连接块和压环的结构示意图；图9为本发明提出的氢能混合动力商用车发动机曲轴动平衡专用测试机构中图2的轴测视图。
15.图中：1、壳体；2、底座；3、连接块；4、固定板；5、压环；6、开口；7、液压缸；8、弧形杆；9、双出杆气缸；10、传动杆；11、电机；12、定位板；13、定向杆；14、齿轮；15、旋转轴；16、安装板；17、定位块；18、外壳；19、卡块；20、圆柱；21、橡胶圈；22、制动块；23、传动块；24、定位槽；25、连接轴；26、传动轴；27、弹簧；28、垫块；29、转轴；30、振动传感器；31、弧形块；32、滚子；33、豁口；34、条形槽。
具体实施方式
16.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
17.实施例1：参照附图1-4,氢能混合动力商用车发动机曲轴动平衡专用测试机构，包括底座2、壳体1和多个振动传感器30，壳体1固定在底座2的上端，多个振动传感器30均安装在壳体1内，壳体1相对的两侧分别设有开口6和缺口，壳体1内设有固定板4和定位板12，所述固定板4的中心通过圆锥滚子轴承与一个传动轴26构成可旋转式连接，定位板12的中心通过圆锥滚子轴承与一个传动轴26构成可旋转式连接，固定板4和定位板12的两个圆锥滚子轴承相对设置；两个传动轴26相对的一端均连接有联动机构。
18.如附图2和图3所示，本发明设置的两个联动机构处于同一中心线上用于安装曲轴，且安装后联动机构不限制曲轴因离心力产生的径向力，以此实现柔性固定力使曲轴在径向上不受联动机构固定，使曲轴旋转产生的离心力不被测试仪器吸收。
19.如附图4所示，本发明还在壳体1上的缺口内安装有检测机构，并将多个振动传感器30均匀的安装在检测机构上，振动传感器30采集到的电信号通过信号导线连接外部的数据采集仪器，采集仪器显示并记录振动传感器30采集到的数据作为判断曲轴动平衡的参数，此技术在生活中已被广泛使用，本领域技术人员已经知晓，故不再做过多赘述，利用检测机构接触曲轴主轴颈，用于测试曲轴旋转时的平衡度，同时检测机构还用于锁止曲轴的主轴颈，安装曲轴时，先使用检测机构固定曲轴的主轴颈，使曲轴的轴线处于联动机构的中心线上，进而实现自定心，并且曲轴在旋转时，检测机构还可以对曲轴进行限位。
20.固定板4固定在壳体1内并位于定位板12的下方，壳体1的上端固定连接有液压缸7，液压缸7的输出端延伸至壳体1内并与定位板12的上端固定连接，定位板12的侧壁通过定向孔套接有多个定向杆13，且定向杆13的上端与壳体1的上端内壁固定连接。
21.本发明在使用的时候，将待测曲轴竖直放置在两个联动机构之间，然后启动检测机构工作固定曲轴的主轴颈，使曲轴的轴线处于联动机构的中心线上起到自定心的作用，此时检测机构上安装的多个振动传感器30接触曲轴主轴颈，然后在启动液压缸7工作推动定位板12下移，定位板12下移时带动联动机构在轴向上压紧曲轴的端头，进而在轴向上固定安装曲轴，然后在启动联动机构带动曲轴旋转，由于曲轴在径向上不受联动机构固定，因此曲轴旋转产生的离心力不被测试仪器吸收，直接传递至与曲轴主轴颈相连的检测机构处，降低振动传感器30测得数据的误差。
22.实施例2：基于实施例1有所不同的是：参照附图5-9,联动机构包括连接块3，且连接块3的一端与传动轴26的一端固定连接，连接块3的上端开设有凹槽，凹槽内设有传动块23，传动块23的上端固定连接有连接轴25，连接轴25的轴壁上套接有压环5，且压环5的内径大于连接轴25的直径，压环5通过螺栓与连接块3的上端固定连接，连接轴25的上端固定连接有定位块17，且定位块17的上端开设有定位槽24，凹槽的槽底处固定连接有多个呈环形分布的转轴29，压环5的侧壁通过圆孔与转轴29的轴壁套接，传动块23的侧壁开设有多个豁口33，多个豁口33内均设有制动块22，制动块22的侧壁通过定位孔与转轴29的轴壁套接，壳体1的下端内壁固定连接有电机11，电机11的输出端与传动轴26的一端相连；如附图5所示，电机11的输出端固定连接有外壳18，且外壳18的上端为敞口结构，外壳18内固定连接有橡胶圈21，橡胶圈21的内侧通过卡槽卡接有多个卡块19，多个卡块19之间共同固定连接有圆柱20，传动轴26的一端延伸至外壳18内并与圆柱20固定连接
如附图6所示，制动块22位于豁口33内的一端通过盲孔套接有多个弹簧27，且弹簧27与盲孔的一侧固定连接，多个弹簧27的一端均延伸至盲孔外并固定连接有垫块28，豁口33的一侧开设有条形槽34，垫块28位于条形槽34内，传动块23的下端通过弧形槽连接有多个均匀分布的滚子32，且滚子32与凹槽远离槽口处的一侧相接触，滚子32安装在传动块23与凹槽之间可以降低传动块23与凹槽之间的摩擦力。
23.本发明设置有的联动机构，在电机11带动传动轴26旋转时，外壳18、橡胶圈21、卡块19和圆柱20在电机11输出轴与传动轴26之间实现柔性连接，并以此阻断电机11旋转时产生的机械振动传递至传动轴26上，且利用卡块19与橡胶圈21内侧的卡槽配合传递电机11的扭矩驱动传动轴26旋转，传动轴26旋转带动外壳18使转轴29带动制动块22做圆周运动，制动块22运动时与豁口33配合传动块23旋转，传动块23旋转带动连接轴25使定位块17旋转，定位块17旋转时带动曲轴旋转，进而可以对待测曲轴提供驱动力，由于制动块22与传动块23之间通过多个弹簧27提供弹性支撑力，该弹性支撑力使传动块23的轴线处于联动机构的中心线上，因此在曲轴旋转产生离心力时，弹簧27被压缩使传动块23可以偏离联动机构的中心线，进而实现在径向上不限制曲轴，使曲轴高速旋转产生的离心力作用在检测机构处，有利于准确的测量曲轴的动平衡。
24.实施例3：基于实施例1有所不同的是：参照附图4,检测机构包括多个检测环，多个检测环均与联动机构处于同一中心线，检测环由两个弧形块31组成，两个弧形块31相对的一侧均固定连接有弧形杆8，弧形块31与弧形杆8之间采用螺栓固定，弧形块31的弧度依据待测曲轴主轴颈的直径设置，在检测时，弧形块31的凹面处涂抹润滑脂，避免对曲轴的主轴颈造成机械损伤，振动传感器30对称安装在弧形块31的侧壁，缺口内对称设有两个传动杆10，两个传动杆10的一端均穿过缺口并固定连接有竖直设置的旋转轴15，弧形杆8远离弧形块31的一端与旋转轴15的轴壁固定连接，壳体1内固定连接有两个安装板16，两个安装板16的侧壁均通过滚动轴承与旋转轴15的轴壁转动连接，壳体1的一侧设有双出杆气缸9，双出杆气缸9的两个输出端均通过轴销分别与两个传动杆10的一端转动连接，壳体1内设有两个组相互啮合的齿轮14，其中一组齿轮14与旋转轴15的上端同轴心固定连接，另一组齿轮14与旋转轴15的下端同轴心固定连接。
25.本发明设置有的检测机构，在使用时，启动双出杆气缸9同时带动两个传动杆10受力，传动杆10受力带动旋转轴15转动，旋转轴15转动时带动弧形杆8和弧形块31摆动，弧形块31摆动时与曲轴的主轴颈处卡接，并且两个弧形块31组成一个检测环，该检测环固定曲轴的主轴颈，对曲轴起到定心的作用，且在曲轴旋转时承受曲轴的离心力，使振动传感器30能够准确的测量曲轴旋转时的离心振动力，并以此作为判断曲轴动平衡的主要测试数据。
26.结合上实施例1-3，本发明提供的氢能混合动力商用车发动机曲轴动平衡专用测试机构，在使用时，上方的传动轴26的一端与动力输出轴一端连接，动力输出轴另一端穿出壳体1后与第一离合器输入端连接，第一离合器输出端与变速器输入轴连接，变速器输入轴还同时通过第二离合器与燃料电池电动机的输出轴连接；变速器输出轴分别通过第三离合器、第四离合器与制动机构、道路模拟机构连接，制动机构包括制动轴、制动盘、制动器；道路模拟机构包括连接轴，与连接轴连接的车轮，车轮下方设置底盘测功机；经过上述准备后，能够进行怠速工况测试、单负载工况测试、串联混合动力工况测试和并联混合动力工况测试；
怠速工况测试为：启动电机11，模拟发动机启动后怠速工况，进行曲轴的动平衡试验；单负载工况测试为：将传动轴26的一端与动力输出轴一端连接，动力输出轴另一端穿出壳体1后与第一离合器输入端连接，第一离合器输出端与变速器输入轴连接，变速器输出轴分别通过第三离合器、第四离合器与制动机构、道路模拟机构连接；启动电机11，同时接合第一离合器，然后分别接合第三离合器、第四离合器，模拟制动工况与行驶工况下发动机单负载运行，进行曲轴的动平衡试验；串联混合动力工况测试为：将传动轴26的一端与动力输出轴一端连接，动力输出轴另一端穿出壳体1后与第一离合器输入端连接，第一离合器输出端与变速器输入轴连接，变速器输入轴还同时通过第二离合器与燃料电池电动机的输出轴连接；启动电机11，同时接合第一离合器、第二离合器，燃料电池电动机此时作为发电机使用，即电机11带动曲轴运动，模拟发动机输出动力，然后将发动机动力输出至发电机进行发电，模拟串联式混合动力工况，进行曲轴的动平衡试验；并联混合动力工况测试为：将传动轴26的一端与动力输出轴一端连接，动力输出轴另一端穿出壳体1后与第一离合器输入端连接，第一离合器输出端与变速器输入轴连接，变速器输入轴还同时通过第二离合器与燃料电池电动机的输出轴连接；变速器输出轴分别通过第三离合器、第四离合器与制动机构、道路模拟机构连接；启动电机11、燃料电池电动机，同时接合第一离合器、第二离合器，此时电机11和燃料电池电动机作为动力输入端共同输入动力，然后分别接合第三离合器、第四离合器，模拟并联混合动力下制动工况与行驶工况，进行曲轴的动平衡试验。
27.需要说明的是，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
28.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。