汽车油底壳安全防护结构研究与设计

摘  要：汽车发动机油底壳是封闭曲轴箱作为贮油槽的外壳，具有防止杂质进入、收集和储存润滑油、防止润滑油氧化、散热等重要作用，然而油底壳在碰触到阻挡物时容易破裂，本文针对现有技术的不足，设计了一种新型油底壳安全防护结构。

关键词：汽车;油底壳;安全

中图分类号：U464.13    文献标识码：A         文章编号：2096-6903（2020）08-0000-00

0 引言

汽车发动机油底壳是曲轴箱的下半部，又称为下曲轴箱。作用是封闭曲轴箱作为贮油槽的外壳，防止杂质进入，并收集和储存由柴油机各摩擦表面流回的润滑油，散去部分热量，防止润滑油氧[1]。油底壳多由薄钢板冲压而成，形状较为复杂的一般采用铸铁或铝合金浇铸成型。其内部装有稳油挡板，以避免颠簸时造成的油面震荡激溅，有利于润滑油杂质的沉淀，侧面装有量油尺，用来检查油量。此外，油底壳底部最低处还装有放油螺塞。

现有技术中，油底壳在碰触到地面的阻挡物时容易破裂，导致发生安全事故，导致其使用寿命较低[2]，为此研究设计能够保护汽车发动机油底壳的防护机构具有重要的意义。

1 油底壳安全防护结构总体设计

针对现有技术存在的问题，本文设计实现了一种汽车发动机油底壳的保护机构，包括包覆于油底壳外部的内保护壳与包覆于内保护壳外部的外保护壳，且外保护壳的表面设有可代替油底壳与其底部地面接触的滚珠，在滾珠代替油底壳与其底部的地面接触时，滚珠被抵触并发生转动而使油底壳避让地面，内保护壳、外保护壳两侧开口，散热性较强，且内保护壳与油底壳的底部形状匹配，可起到良好的缓冲保护作用，而滚珠沿着油底壳移动方向设置，在汽车行走时，滚珠可良好的保护在油底壳的外部[3]。

本方案设计的汽车发动机油底壳保护机构具体工作过程如下，固定板通过螺钉穿过螺纹孔固定在油底壳周围的汽车底盘上，从而将内保护壳和外保护壳保护在油底壳的外部，汽车行驶时，油底壳位置在碰触到阻挡物时，外保护壳上的滚珠代替油底壳与阻挡物接触，使得油底壳顺利通过阻挡物，起到了良好的保护作用。

总体设计如图1所示。

2 油底壳安全防护结构详细设计

为了实现油底壳安全防护的目的，在外保护壳上设有将润滑油腔中的润滑油导向输出至滚珠表面的海绵块;在内保护壳内侧设置可弹性变形用于抵消内保护壳传递给油底壳表面压力的气囊，在气囊缩小变形时，气囊中的气体被压缩而对外保护壳施加压力使外保护壳朝向远离油底壳的一侧移动。

将滚珠活动套设在外保护壳底部的支撑轴上，外保护壳的表面固定有多组对称的支撑板，表面有供支撑轴端部活动插合的导向槽，导向槽的底面固定有拉持支撑轴的第一弹簧，同时支撑板的端部设有阻挡支撑轴从导向槽中脱落的限位螺钉。限位螺钉通过螺纹配合连接在支撑板上，且限位螺钉阻挡在支撑轴远离第一弹簧的一侧，在汽车行驶时，滚珠代替油底壳与其底部的地面接触，滚珠在与地面接触时经过地面抵触而发生升降现象进行缓冲，支撑轴通过压缩第一弹簧进行缓冲，达到一个卸除抵触力，进一步保护油底壳的作用。

在内保护壳的底部固定设有拉持外保护壳的多组第四弹簧，相互之间设有连接在内保护壳与外保护壳之间的减压装置，包括固定在外保护壳表面的缓冲杆与固定在内保护壳表面的缓冲套，缓冲杆的端部一体设有可活动升降于缓冲套内部的施力板，施力板的表面与缓冲套的底部之间通过支撑弹簧进行固定，缓冲套与气囊之间通过设置在内保护壳内部的气通孔连通。在气囊的表面固定设有多组工字型钢，表面活动贴合在油底壳的表面，可将油底壳表面的热量吸除并通过吹动在工字型钢表面的自然风带走，起到了高效散热的目的。

在气囊的表面固定设有多组工字型钢，工字型钢的表面活动贴合在油底壳的表面。工字型钢贴合在油底壳表面时可将油底壳表面的热量吸除并通过吹动在工字型钢表面的自然风带走，起到了高效散热的目的，且在保护机构碰触到阻挡物时压缩气囊进行缩小变形，此时，气囊会在缩小变形和膨胀变形之间变换，气囊体积变换的过程中从而带动周围的空气加速运动，加速油底壳表面的热量散出，起到了良好的散热效果。

在伸缩杆的端部固定设有推板，推板的外圈、上表面分别固定设置有密封于润滑油腔内部的侧密封垫、上密封垫;外保护壳的上方设有固定板，固定板的表面设有供螺钉穿过可连接在油底壳周围的汽车底盘上的螺纹孔;固定板的底部设置有伸缩盒，一体设有用于固定伸缩盒的连接板;伸缩杆的上端活动伸入伸缩盒的内部，且伸缩杆的上端端部一体设有限位块，限位块的底部与伸缩盒的底面之间固定连接有第三弹簧;伸缩盒的顶部固定设有拉持限位块的第二弹簧。

在保护机构被地面的阻挡物阻挡而发生向油底壳一侧移动时，伸缩杆顶部的限位块通过压缩、拉伸其上下表面的第二弹簧、第三弹簧进行缓冲，伸缩杆底部的第四弹簧在加压腔中向下移动而压缩润滑油腔中的润滑油通过锥形孔进入滚珠的表面，实现在遇到阻挡物时自动给滚珠添加润滑油的目的，封板通过螺钉可拆装的固定在外保护壳的上端开口处，方便拆装使用。

3 创新点及有益效果

3.1 主要创新点

（1）该结构设计包覆于油底壳外部的内保护壳与包覆于内保护壳外部的外保护壳，外保护壳的表面设有可代替油底壳与其底部地面接触的滚珠;

（2）该结构包括设置于外保护壳内部并用于存储润滑油的润滑油腔，外保护壳上设有将润滑油腔中的润滑油导向输出至滚珠表面的海绵块，还包括设置于内保护壳内侧并可弹性变形用于抵消内保护壳传递给油底壳表面压力的气囊。

3.2 有益效果

（1）在滚珠代替油底壳与其底部的地面接触时，滚珠被抵触并发生转动而使油底壳避让地面，内保护壳、外保护壳两侧开口，散热性较强，且内保护壳与油底壳的底部形状匹配，可起到良好的缓冲保护作用，而滚珠沿着油底壳移动方向设置，在汽车行走时，滚珠可良好的保护在油底壳的外部;

（2）在气囊缩小变形时，外保护壳朝向油底壳的一侧移动时压缩第四弹簧，产生反力作用抵消外保护壳承受的抵触力;同时，气囊中的气体被压缩之后通过气通孔进入缓冲套中而推动施力板复位，使外保护壳具有较强的反推力作用而抵消外保护壳表面的滚珠被阻挡物阻挡时所承受的抵触力，同时，缓冲杆经过外保护壳的压缩而朝向内保护壳移动，缓冲杆端部的施力板在缓冲套中移动而压缩缓冲套的内腔与支撑弹簧，缓冲套内腔和支撑弹簧被压缩时产生相应的反力作用减少外保护壳的抵触力，且施力板被压缩到缓冲套底部时，外保护壳继续朝向油底壳移动而抵触内保护壳朝向油底壳移动，内保护壳朝向油底壳移动时压缩气囊使气囊缩小变形进行缓冲，同时，气囊中的气体被压缩之后通过气通孔进入缓冲套中而推动施力板复位，使外保护壳具有较强的反推力作用而抵消外保护壳表面的滚珠被阻挡物阻挡时所承受的抵触力;

（3）整体的保护机构结构设置合理，可保护在油底壳的外部起到避免油底壳破裂的现象，且可抵消阻挡物抵触在保护机构时产生的压力。

参考文献

[1]冯楠.动态激励条件下的发动机油底壳结构多目标优化设计[D].重庆：重庆理工大学，2016.

[2]方立桥.油底壳加强筋和滚筋结构优化设计[D].北京：北京交通大学，2013.

[3]王峰，袁帅，刘文超，等.基于形貌优化设计方法的发动机油底壳开发[J].机械制造与自动化，2017，46（1）：131-133.

收稿日期：2020-07-06

作者简介：周新良（1963—），男，浙江东阳人，硕士，高级工程师，研究方向：汽车变速器的研发及制造技术。