一种提高曲轴扭转疲劳强度的曲轴油孔结构及加工方法技术

本发明专利技术涉及一种提高曲轴扭转疲劳强度的曲轴油孔结构及加工方法，每个主轴颈中心处钻一主轴直油孔；每个连杆颈中心线下方5mm处钻一连杆直油孔；主轴直油孔和连杆直油孔垂直于主轴颈和连杆颈轴向中心线所确定的平面；每一主轴颈上的主轴直油孔与相邻的一连杆颈上的连杆直油孔通过一斜油孔连通，斜油孔位于主轴颈和连杆颈轴向中心线所确定的平面上，斜油孔穿透曲柄臂。本发明专利技术结构合理，极大的减小了连杆斜油孔处的应力集中，提高了曲轴的抗扭转疲劳强度。钻斜油孔工装能够使斜油孔的加工定位更准确，操作更加简便。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种发动机曲轴，具体地说是一种提高曲轴扭转疲劳强度的曲轴油孔结构及加工方法。
技术介绍
曲轴是内燃机中最重要的零部件之一，其强度直接关系到整机的可靠性。曲轴失效模式主要有弯曲疲劳失效和扭转疲劳失效两种，近年来随着内燃机向着高功率密度方向的发展，内燃机体积不断缩小、功率不断增大，部分已达到18-22MPa，远远超过了传统8-12MPa的内燃机功率，随之出现的是扭转疲劳失效在曲轴失效中的比例逐渐上升。因此，对曲轴的抗扭转疲劳强度提出了更高的要求。曲轴在发动机内部运转时，轴颈和轴瓦之间需要润滑油润滑，该润滑油是通过曲轴轴颈上的油孔来流通供给的。目前很多发动机曲轴采用的油孔结构为：在主轴颈上钻直油孔，连杆颈上不钻直油孔，连杆颈通过斜油孔和主轴颈上的直油孔相连。该结构简单，便于加工，因此被大多数曲轴设计生产厂家所采用。这种油孔结构会使连杆颈上斜油孔处产生很大的扭转应力集中现象，大大降低了曲轴的抗扭转疲劳强度。通过有限元模拟分析（FEA）得出，曲轴连杆颈斜油孔是承受扭转应力最薄弱的位置，在扭转交变载荷的作用下斜油孔处容易造成应力集中，产生裂纹，导致曲轴早期扭转疲劳失效。实际证明，很多断轴都是从连杆颈斜油孔处开始断裂的。随着发动机的设计向着高速化、紧凑化、轻量化的方向发展，机械负荷不断增加，对曲轴的强度提出了更高的要求。这种油孔结构降低了曲轴的抗扭转疲劳强度，不能满足现代发动机发展对曲轴强度的要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种结构合理，加工简便，能够提高曲轴扭转疲劳强度，减少和避免曲轴从连杆颈斜油孔处断裂的曲轴油孔结构及加工方法。本专利技术解决上述技术问题采用的技术方案是：一种提高曲轴扭转疲劳强度的曲轴油孔结构，其特征是：每个主轴颈中心处钻一主轴直油孔；每个连杆颈中心线下方5mm处钻一连杆直油孔；主轴直油孔和连杆直油孔垂直于主轴颈和连杆颈轴向中心线所确定的平面，主轴直油孔直径和连杆直油孔直径相同；每一主轴颈上的主轴直油孔与相邻的一连杆颈上的连杆直油孔通过一斜油孔连通，斜油孔位于对应主轴颈和连杆颈轴向中心线所确定的平面上，斜油孔穿透曲柄臂。本专利技术上述提高曲轴扭转疲劳强度的曲轴油孔结构的加工方法，其特征是：首先，在夹具体主平面上安装两个紧固器，两个紧固器分别夹紧曲轴第一主轴颈和第七主轴颈；同时在夹具体安放曲轴位置的上方等间距安装六个导向器，每个导向器有一个引导孔，引导孔的中心与曲轴每一待加工的斜油孔的中心在同一直线上；而后在每个主轴颈上钻一主轴直油孔，主轴直油孔位于主轴颈中心处，在主轴颈中心穿透主轴颈；在每个连杆颈上钻一连杆直油孔，连杆直油孔在连杆颈轴向中心线下方5mm处穿透连杆颈，主轴直油孔和连杆直油孔垂直于所在主轴颈和连杆颈的轴向中心线所确定的平面，且连杆直油孔直径与主轴直油孔直径相同；在对应的曲柄臂上，通过每个导向器逐一钻一斜油孔，斜油孔穿透曲柄臂，斜油孔位于连杆颈和主轴颈的轴向中心线共同确定的平面上，将主轴直油孔和连杆直油孔连通；而后在主轴直油孔和连杆直油孔与斜油孔连接处加工油孔圆角。本专利技术每个连杆颈中心线下方5mm处钻一连杆直油孔，连杆直油孔在连杆颈表面处的形状比现有技术的斜油孔在连杆颈表面的形状规则，基本呈圆形，而非原斜油孔结构的长椭圆形，大大减小了该处的扭转应力集中，从而提高了曲轴的抗扭转疲劳强度。通过模拟计算，改进油孔后的曲轴抗扭转疲劳强度比原结构提高30%左右。与现有技术相比，本专利技术结构更合理，极大的减小了连杆斜油孔处的应力集中，提高了曲轴的抗扭转疲劳强度。钻斜油孔工装能够使斜油孔的加工定位更准确，操作更加简便。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步的描述。图1是本专利技术的油孔结构示意图。图2是图1中A-A向剖面示意图。图3是本专利技术的斜油孔加工工装示意图。图中：1.主轴直油孔，2.连杆直油孔，3.斜油孔；4.夹具体，5.导向器，6.曲轴，7.紧固器。具体实施方式从图1、图2中可以看出，一种提高曲轴扭转疲劳强度的曲轴油孔结构，每个主轴颈中心处钻一主轴直油孔1；每个连杆颈中心线下方5mm处钻一连杆直油孔2；主轴直油孔1和连杆直油孔2垂直于主轴颈和连杆颈轴向中心线所确定的平面，主轴直油孔1直径和连杆直油孔2直径相同；每一主轴颈上的主轴直油孔1与相邻的一连杆颈上的连杆直油孔2通过一斜油孔3连通，斜油孔3位于对应于主轴颈和连杆颈轴向中心线所确定的平面上，斜油孔3穿透曲柄臂。本专利技术所述连杆直油孔1和主轴直油孔3与斜油孔2连接处设有油孔圆角，且连杆直油孔1直径和油孔圆角直径与主轴直油孔3直径相同。也就是说连杆直油孔1和主轴直油孔3要进行油孔倒圆角处理，斜油孔不用倒圆角。图3所示是本专利技术斜油孔加工工装示意图。在夹具体4主平面上安装两个紧固器7，两个紧固器7分别夹紧曲轴6第一主轴颈和第七主轴颈；在夹具体4主平面上曲轴位置的上方通过螺栓等间距安装六个导向器5。每个导向器5的引导孔与相应斜油孔在同一直线上。从图3中可以看出，本专利技术所述提高曲轴扭转疲劳强度的曲轴油孔结构的加工方法，首先，在夹具体1主平面上安装两个紧固器7，两个紧固器7分别夹紧曲轴第一主轴颈和第七主轴颈；同时在夹具体安放曲轴位置的上方等间距安装六个导向器5，每个导向器5有一个引导孔，引导孔的中心与曲轴每一待加工的斜油孔的中心在同一直线上。而后在每个主轴颈上钻一主轴直油孔1，主轴直油孔1位于主轴颈中心处，在主轴颈中心穿透主轴颈；在每个连杆颈上钻一连杆直油孔2，连杆直油孔2在连杆颈轴向中心线下方5mm处穿透连杆颈，主轴直油孔1和连杆直油孔2垂直于所在主轴颈和连杆颈的轴向中心线所确定的平面，且连杆直油孔2直径与主轴直油孔1直径相同；在对应的曲柄臂上，通过每个导向器5逐一钻一斜油孔3，斜油孔3穿透曲柄臂，斜油孔3位于连杆颈和主轴颈的轴向中心线共同确定的平面上，将主轴直油孔1和连杆直油孔2连通；而后在主轴直油孔1和连杆直油孔2与斜油孔3连接处加工油孔圆角。且连杆直油孔2直径和油孔圆角直径与主轴直油孔1直径相同。本专利技术每个连杆颈中心线下方5mm处钻一连杆直油孔，连杆直油孔在连杆颈表面处的形状比现有技术的斜油孔在连杆颈表面的形状规则，基本呈圆形，而非原斜油孔结构的长椭圆形，大大减小了该处的扭转应力集中，从而提高了曲轴的抗扭转疲劳强度。通过模拟计算，改进油孔后的曲轴抗扭转疲劳强度比原结构提高30%左右。本专利技术结构更合理，极大的减小了连杆斜油孔处的应力集中，提高了曲轴的抗扭转疲劳强度。钻斜油孔工装能够使斜油孔的加工定位更准确，操作更加简便。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高曲轴扭转疲劳强度的曲轴油孔结构，每个主轴颈中心处钻一主轴直油孔；每个连杆颈中心线下方5mm处钻一连杆直油孔；主轴直油孔和连杆直油孔垂直于主轴颈和连杆颈轴向中心线所确定的平面，主轴直油孔直径和连杆直油孔直径相同；每一主轴颈上的主轴直油孔与相邻的一连杆颈上的连杆直油孔通过一斜油孔连通，斜油孔位于对应主轴颈和连杆颈轴向中心线所确定的平面上，斜油孔穿透曲柄臂。

【技术特征摘要】
1.一种提高曲轴扭转疲劳强度的曲轴油孔结构，每个主轴颈中心处钻一主轴直油孔；每个连杆颈中心线下方5mm处钻一连杆直油孔；主轴直油孔和连杆直油孔垂直于主轴颈和连杆颈轴向中心线所确定的平面，主轴直油孔直径和连杆直油孔直径相同；每一主轴颈上的主轴直油孔与相邻的一连杆颈上的连杆直油孔通过一斜油孔连通，斜油孔位于对应主轴颈和连杆颈轴向中心线所确定的平面上，斜油孔穿透曲柄臂。2.根据权利要求1所述的提高曲轴扭转疲劳强度的曲轴油孔结构，其特征是：所述连杆直油孔和主轴直油孔与斜油孔连接处设有油孔圆角，且连杆直油孔直径和油孔圆角直径与主轴直油孔直径相同。3.一种权利要求1所述的提高曲轴扭转疲劳强度的曲轴油孔结构的加工方法，其特征是：首先，在夹具体主平面上安装两个紧固器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：丛建臣，孙军，倪培相，于海明，宋文友，
申请(专利权)人：天润曲轴股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37