曲轴扭转减振器的主要功能是减少曲轴的扭转振动,预防传动系统的共振现象,缓解冲击载荷。在发动机运转时,各缸内的气体压力与往复运动的惯性力会周期性地施加在曲轴的连杆轴颈上,导致曲轴转速忽快忽慢,进而产生对飞轮的扭转摆动。这种摆动在共振时尤为剧烈,可能导致功率损失,严重时甚至可能扭断曲轴。
曲轴扭转减振器在发动机工作中发挥着至关重要的作用。由于气体压力和往复运动惯性力的周期性作用,曲轴转速会发生波动,进而产生对飞轮的扭转摆动。这种摆动在共振时会变得尤为强烈,不仅会造成功率损失,还会加速驱动齿轮、链轮和链条的磨损,甚至可能导致曲轴断裂。为了减少这种扭转振动,许多发动机在曲轴前端都配备了扭转减振器。
曲轴常采用摩擦式扭转减振器,根据减振元件的不同,可分为橡胶式和硅油式两类。这些减振器能够有效地减少曲轴的扭转振动,提高发动机的平稳性和耐久性。
橡胶扭转减振器结构独特,其内圈通过带轮轮毂与曲轴相连,外圈与内圈之间夹有硫化橡胶层。这层橡胶是减振的关键部件。当发动机工作时,减振器内圈与曲轴同步振动,而外圈则相对滞后。这种相对运动使得橡胶层在两者之间产生摩擦,从而消耗扭转振动的能量,有效地减少共振现象。例如,上海桑塔纳轿车的发动机就采用了这种橡胶扭转减振器。
橡胶减振器设计简单、工作可靠,且减振效果显著。为了减少空间占用和提高传动效率,许多小轿车发动机都利用带轮作为减振体。在一些高级轿车发动机上,还采用了双重减振器设计,通过橡胶与多个减振体硫化成一个整体,既能抑制曲轴的扭转振动,又能减少弯曲振动。
飞轮在发动机中扮演着重要角色,它不仅能够储存和释放能量,协助发动机完成进气、压缩和排气等行程,还能提高发动机运转的平稳性。此外,飞轮还是离合器的主动盘,负责将发动机的动力传递给离合器的从动盘。
飞轮是一个大质量的圆盘,其大部分质量集中在轮缘上,使得轮缘既宽又厚。这样的设计有助于以较少的飞轮质量获得较大的转动惯量。飞轮通常采用灰铸铁制造,在轮缘的圆周速度超过一定限制时,会采用强度更高的球铁或铸钢制造。飞轮外缘上装有齿圈,用于与起动机的驱动齿轮啮合,从而启动发动机。
为了提高轿车的乘坐舒适性和减少噪音对环境的影响,发动机必须严格控制噪声。发动机的不平衡力和不平衡转矩是导致噪声的主要原因之一,因此必须将其降至最低。虽然曲轴上的平衡重可以平衡旋转惯性力及其转矩,但往复惯性力及其转矩的平衡则需要专门的平衡机构来实现。
四缸直列发动机采用了一种双轴平衡机构,即在曲轴两侧各设置一个带有平衡重的平衡轴。这两根平衡轴与曲轴平行,且与汽缸中心线等距。平衡轴由曲轴驱动,上方平衡轴的旋转方向与曲轴相同,而下方平衡轴则与曲轴反向旋转。两平衡轴的转速相同,均为曲轴转速的两倍。这种设计能够有效地减少发动机的振动和噪声,提高整车的乘坐舒适性。
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