[发明专利]垂直轴动力总成

说明书

现行的水平轴动力总成，在转弯变向行驶时，会产生相应的抗阻陀螺力矩，并形成以下问题：引起机车体的振动，产生噪声，消耗能量，降低效率；形成交变载荷造成旋转体承载轴承及悬置系统的疲劳磨损；水平横置动力总成的汽车，还因抗阻陀螺力矩与惯性侧倾力矩方向相同而相加，增大汽车的侧倾力矩，影响对汽车的操控性和行驶安全性。根据高速旋转体的陀螺效应原理，本发明提出了一种垂直轴动力总成，其有益效果是：减小抗阻陀螺力矩的产生，减弱振动，降低噪声，提高效率；减小旋转体的承载轴承和悬置系统的交变载荷，延长承载轴承和悬置系统的使用寿命；利用垂直轴旋转体的定轴性，提高机车船体的操控性和安全性。

技术领域

本发明涉及发动机动力传动技术领域，特别是涉及一种机车的垂直轴动力总成。

背景技术

现行活塞式发动机的汽车，其发动机的曲轴、飞轮、凸轮轴、皮带轮，附属的发电机、空调机、涡轮增压机、液压助力泵、正时齿轮的皮带轮，以及动力传递中的离合器、变速器齿轮，在汽车高速运行时，都是一个个高速旋转的陀螺体，当它们高速旋转时都具有相应的陀螺效应。

高速旋转的陀螺体具有定轴性，高速旋转的陀螺体在不受任何外力矩作用时，旋转轴在空间的指向是恒定不变的，同时反抗任何改变其轴向的力量，并产生相应的抗阻陀螺力矩。

目前活塞式发动机汽车的曲轴及附属的转动部件和传动系统中旋转体的轴方向都是水平的，又分为横置和纵置两种。当汽车在转弯、变线，或者紧急避险等变向行驶时，发动机的曲轴及附属转动部件和传动系统的旋转轴方向也将不断的受迫改变，从而产生相应的抗阻陀螺力矩。

高速旋转体的转轴方向在受迫而改变时，所产生的抗阻陀螺力矩大小由转子的质量、转速和转轴转动的角速度共同决定，方向由转子转动方向和转轴受迫改变方向共同决定。对于水平转轴的旋转体，外力矩要使它向下上运动时，抗阻陀螺力矩的方向是向左右的，当外力矩要使它向左右运动时，抗阻陀螺力矩的方向是向上下的。

经实验研究发现，现行横置动力总成的汽车，发动机皮带轮在汽车的右侧，从汽车右侧的发动机皮带轮端观察曲轴的转动方向，发动机的曲轴是顺时针转动的。如果汽车向左转弯，汽车因为惯性而产生向右侧倾的力矩，且转弯时横置动力总成的转轴方向也受迫而改变，所产生的抗阻陀螺力矩，将使发动机的皮带轮端下沉，飞轮端上扬，形成使汽车向右的侧倾力矩，并与汽车惯性向右的侧倾力矩相加，增大汽车向右的侧倾合力矩；同理，汽车向右转时，所产生的抗阻陀螺力矩，将使发动机的皮带轮端上扬，飞轮端下沉，形成使汽车向左的侧倾力矩，也与汽车惯性向左的侧倾力矩相加，增大汽车向左的侧倾合力矩。

纵置动力总成的汽车，皮带轮在汽车的前端，从发动机皮带轮端观察，发动机曲轴的转动方向是顺时针转动的。如果汽车向左转弯时，纵置动力总成的转轴方向也受迫而改变，产生的抗阻陀螺力矩，将使发动机的皮带轮端下沉，飞轮端上扬，从而使汽车的车头下压车尾上扬；同理，汽车向右转时，所产生的抗阻陀螺力矩，将使发动机的皮带轮端上扬，飞轮端下沉，汽车的车头上扬车尾下压。

现行电动车驱动电机的轴也多是水平的，其行驶时所产生的抗阻陀螺力矩与使用活塞发动机相同。

现行挖掘机、装载机的发动机的曲轴也都是水平轴向的，它们工作时，其发动机曲轴旋转系的旋转轴空间指向变化的频率和幅度都是很大的，所产生的抗阻陀螺力矩对旋转体的承载轴承必然带来更多更大的交变载荷，以及引起机身的振动而消耗能量。

因此，发动机轴水平的动力总成，在转弯变向时，必将产生相应的抗阻陀螺力矩，并形成以下问题：一是引起机车体的振动，产生噪声，消耗能量，降低效率。二是转子的承载轴承和悬置系统会受到相应的交变载荷，造成旋转体承载轴承及悬置系统的疲劳磨损。三是水平横置动力总成的机车，在转弯变向行驶时会因抗阻陀螺力矩与惯性侧倾力矩方向相同而相加，增大机车的侧倾力矩，影响对机车行驶的操控性和安全性。

且随着技术的发展，发动机的转速越来越高，动力总成的旋转体所产生的陀螺力矩效应也越来越大，影响也越来越大。

发明内容