CN107939522A - 一种活塞‑活塞销‑连杆组合单元匹配结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种活塞‑活塞销‑连杆组合单元匹配结构，包括活塞，其设有贯通的销座孔；销座孔包括相对于连杆小头对称的两部分，每一部分由内到外依次包括内孔段、中孔段和外孔段，中孔段为直孔，且中孔段的两端分别与内孔段的直径较小端和外孔段的直径较小端连接；连杆小头，其位于连杆的一端，连杆小头上设有连杆小头孔；连杆小头伸入活塞内；活塞销，其穿过销座孔和连杆小头孔，使连杆小头与活塞铰接。本发明所述的活塞‑活塞销‑连杆组合单元匹配结构，通过改进销座孔的型线结构，有效的降低了活塞在工作时所受的机械应力，从而延长活塞的使用寿命。通过增加销座孔垂直于活塞的纵轴线的椭圆度，可有效避免活塞销在销座孔内卡死现象。

Description

一种活塞-活塞销-连杆组合单元匹配结构
技术领域
本发明属于发动机技术领域，尤其是涉及一种活塞-活塞销-连杆组合结构件。
背景技术
活塞-活塞销-连杆组合结构件是热能转化为动能的关键动力组件，该组件承受了很大的机械载荷和热载荷。按照普遍认知，作用于活塞顶部的燃气压力通过活塞销座传递到活塞销，再由活塞销传递到连杆小头，受燃气压力的影响，活塞销在连杆小头中存在转动和周期性的弯曲，因此活塞销座也会在水平平面和垂直平面上，承受拉、压和弯曲应力。此外，在活塞受到较大的热载荷时，活塞会发生较大的热变形，导致销座孔在活塞整体热变形的影响下发生变形。
为了适应上述变形，通常仅在销座孔采用异形孔结构以适应机械载荷和热载荷导致的变形，而忽视了活塞-活塞销-连杆组合结构件之间的匹配情况。具体表现在：1.忽视了活塞销在销座孔内的运动情况；2.忽视了由于异形孔导致的销座承载差异对连杆小头轴承的影响。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种活塞-活塞销-连杆组合单元匹配结构，以解决现有技术中，活塞-活塞销-连杆组合结构件之间的匹配问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种活塞-活塞销-连杆组合单元匹配结构，包括活塞，其设有贯通的销座孔；销座孔包括相对于连杆小头对称的两部分，每一部分由内到外依次包括内孔段、中孔段和外孔段，中孔段为直孔，且中孔段的两端分别与内孔段的直径较小端和外孔段的直径较小端连接；连杆小头，其位于连杆的一端，连杆小头上设有连杆小头孔；连杆小头伸入活塞内；活塞销，其穿过销座孔和连杆小头孔，使连杆小头与活塞铰接。
进一步，所述销座孔的纵截面为椭圆形，且椭圆形的长轴与所述活塞的纵轴线垂直；销座孔纵截面的椭圆度不大于由该纵截面的椭圆直径定义的最大预定椭圆度。
进一步，所述销座孔纵截面的椭圆度由所述活塞的纵轴线向两侧方向逐渐增大，且椭圆度为该纵截面的椭圆直径的0.02％～0.5％。
进一步，所述外孔段的母线与所述销座孔的轴线所成夹角的角度为α，所述内孔段的母线与所述销座孔的轴线所成夹角的角度为β，且α＜β。
进一步，所述角度值α为：0°≤α≤0.5°。
进一步，所述外孔段和\或内孔段的母线为倾斜的直线。
进一步，所述外孔段和\或内孔段的母线为由若干线段组成的阶梯线。
进一步，所述连杆小头孔内固接有衬套，衬套的内孔中部孔径小于其两端孔径；衬套的内孔最小半径与最大半径的差值为所述活塞销的弯曲变形量。
进一步，所述活塞销为圆柱形，且其内部设有贯通两端的活塞销孔；活塞销孔为直孔。
进一步，所述活塞销孔的两端还设有锥形倒角。
相对于现有技术，本发明所述的活塞-活塞销-连杆组合单元匹配结构具有以下优势：
本发明所述的活塞-活塞销-连杆组合单元匹配结构，通过改进销座孔的型线结构，有效的降低了活塞在工作时所受的机械应力，从而延长活塞的使用寿命。通过增加销座孔垂直于活塞的纵轴线的椭圆度，可有效避免活塞销在销座孔内卡死现象，并降低噪声。衬套内孔的结构与销座孔的结构相配合，可有效降低连杆小头轴承边缘的机械应力，防止连杆小头轴承发生严重的摩擦磨损。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的活塞-活塞销-连杆组合单元匹配结构的主视向剖视图；
图2为图1中I部分去除活塞销和连杆小头后的放大图；
图3为本发明实施例所述的活塞-活塞销-连杆组合单元匹配结构的连杆小头的主视向剖视图；
图4为图1中A-A面的活塞销孔纵截面的轮廓图。
附图标记说明：
1-活塞；2-中孔段；201-外孔段；202-内孔段；3-活塞销；4-活塞销孔；5-连杆小头；6-衬套；7-衬套内孔型线；8-销座孔截面轮廓线。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1-4，本发明提出一种活塞-活塞销-连杆组合单元匹配结构，包括活塞1，其设有贯通的销座孔；销座孔包括相对于连杆小头5对称的两部分，每一部分由内到外依次包括内孔段202、中孔段2和外孔段201，中孔段2为直孔，且中孔段2的两端分别与内孔段202的直径较小端和外孔段201的直径较小端连接；连杆小头5，其位于连杆的一端，连杆小头5上设有连杆小头孔；连杆小头5伸入活塞1内；活塞销3，其穿过销座孔和连杆小头孔，使连杆小头5与活塞1铰接。
销座孔的型线，即销座孔的轴向轮廓线，由多条线段组成；其可适应工作过程中活塞1的变形。
连杆小头5的支承面内设置有适应活塞销3弯曲变形的型线。
所述销座孔的纵截面为椭圆形，且椭圆形的长轴与所述活塞1的纵轴线(为图1中的Y轴线)垂直；销座孔纵截面的椭圆度不大于由该纵截面的椭圆直径定义的最大预定椭圆度。如图4，其以销座孔在A-A面的纵截面为例，表示销座孔截面轮廓线8为椭圆形，且椭圆形的长轴(图4中Z轴线)与活塞1的纵轴线(为图1中的Y轴线)垂直。
所述销座孔纵截面的椭圆度由所述活塞1的纵轴线向两侧方向逐渐增大，且椭圆度为该纵截面的椭圆直径的0.02％～0.5％。椭圆度限定在上述数值范围内，可保证活塞销3在销座孔内部不会发生卡滞。
中孔段的母线为直线。所述外孔段201的母线与所述销座孔的轴线(为图1中的X轴线)所成夹角的角度为α，所述内孔段202的母线与所述销座孔的轴线所成夹角的角度为β，且α＜β。角度值α为：0°≤α≤0.5°。该结构使得活塞1与活塞销3支承位置(两者相互接触的位置)靠近销座孔的外侧，增加了活塞销3杠杆产生的力矩，该力矩可减小活塞1绕活塞销3的弯曲。
所述外孔段201和\或内孔段202的母线为倾斜的直线。
所述外孔段201和\或内孔段202的母线为由若干线段组成的阶梯线。
所述连杆小头孔内固接有衬套6，衬套6的内孔中部孔径小于其两端孔径；衬套6的内孔最小半径与最大半径的差值为所述活塞销3的弯曲变形量。衬套6与连杆小头孔过盈连接，衬套内孔型线7与活塞销3的弯曲变形相适应，即衬套内孔型线7的顶部至端部的高度差为活塞销3在该位置的弯曲变形量。本实施例中的衬套内孔型线7为平滑过渡的曲线。
所述活塞销3为圆柱形，且其内部设有贯通两端的活塞销孔4；活塞销孔4为直孔。
所述活塞销孔4的两端还设有锥形倒角。
本发明所述的活塞-活塞销-连杆组合单元匹配结构，通过改进销座孔的型线结构，有效的降低了活塞1在工作时所受的机械应力，从而延长活塞1的使用寿命。通过增加销座孔垂直于活塞1的纵轴线的椭圆度，可有效避免活塞销3在销座孔内卡死现象，并降低噪声。衬套内孔的结构与销座孔的结构相配合，可有效降低连杆小头5轴承边缘的机械应力，防止连杆小头5轴承发生严重的摩擦磨损。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种活塞-活塞销-连杆组合单元匹配结构，其特征在于，包括：
活塞(1)，其设有贯通的销座孔；销座孔包括相对于连杆小头(5)对称的两部分，每一部分由内到外依次包括内孔段(202)、中孔段(2)和外孔段(201)，中孔段(2)为直孔，且中孔段(2)的两端分别与内孔段(202)的直径较小端和外孔段(201)的直径较小端连接；
连杆小头(5)，其位于连杆的一端，连杆小头(5)上设有连杆小头孔；连杆小头(5)伸入活塞(1)内；
活塞销(3)，其穿过销座孔和连杆小头孔，使连杆小头(5)与活塞(1)铰接。
2.根据权利要求1所述的活塞-活塞销-连杆组合单元匹配结构，其特征在于：所述销座孔的纵截面为椭圆形，且椭圆形的长轴与所述活塞(1)的纵轴线垂直；销座孔纵截面的椭圆度不大于由该纵截面的椭圆直径定义的最大预定椭圆度。
3.根据权利要求2所述的活塞-活塞销-连杆组合单元匹配结构，其特征在于：所述销座孔纵截面的椭圆度由所述活塞(1)的纵轴线向两侧方向逐渐增大，且椭圆度为该纵截面的椭圆直径的0.02％～0.5％。
4.根据权利要求3所述的活塞-活塞销-连杆组合单元匹配结构，其特征在于：所述外孔段(201)的母线与所述销座孔的轴线所成夹角的角度为α，所述内孔段(202)的母线与所述销座孔的轴线所成夹角的角度为β，且α＜β。
5.根据权利要求4所述的活塞-活塞销-连杆组合单元匹配结构，其特征在于：所述角度值α为：0°≤α≤0.5°。
6.根据权利要求5任一项所述的活塞-活塞销-连杆组合单元匹配结构，其特征在于：所述外孔段(201)和\或内孔段(202)的母线为倾斜的直线。
7.根据权利要求5任一项所述的活塞-活塞销-连杆组合单元匹配结构，其特征在于：所述外孔段(201)和\或内孔段(202)的母线为由若干线段组成的阶梯线。
8.根据权利要求6或7所述的活塞-活塞销-连杆组合单元匹配结构，其特征在于：所述连杆小头孔内固接有衬套(6)，衬套(6)的内孔中部孔径小于其两端孔径；衬套(6)的内孔最小半径与最大半径的差值为所述活塞销(3)的弯曲变形量。
9.根据权利要求8所述的活塞-活塞销-连杆组合单元匹配结构，其特征在于：所述活塞销(3)为圆柱形，且其内部设有贯通两端的活塞销孔(4)；活塞销孔(4)为直孔。
10.根据权利要求9所述的活塞-活塞销-连杆组合单元匹配结构，其特征在于：所述活塞销孔(4)的两端还设有锥形倒角。
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