往复运动与旋转运动齿轮式互换机构制造技术

一种往复运动与旋转运动齿轮式互换机构。其特征是：齿条的往复运动带动介齿轮作正反向旋转，它与双联齿轮中的一对半周齿轮交替啮合，从全周齿轮分别输出正反向的旋转运动，将往复运动转变为旋转运动，反过来从全周齿轮输入，从齿条输出，实现往复运动与旋转运动的互换。它可广泛应用于内燃机、泵、压缩机及其它往复式机械，传动的效率高，结构简单，体积小、重量轻，寿命长，成本低。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种传动机构，尤其是往复运动与旋转运动齿轮式互换机构。在传动机构中，常有往复运动与旋转运动互换工况，如活塞式(往复式)发动机、往复式泵、往复式压缩机等。公知的传统的主要的互换机构是曲轴(柄)连杆机构(包括十字头)，还有曲柄滑块、曲柄滑框、曲柄摇杆、凸轮及其组合机构，上述机构的缺点是1、机构效率低，一般为80-85％，这是因为各连接件之间皆为滑动摩擦，如十字头与导轨之间，连杆大、小头与销轴之间的滑动摩擦有较多的损耗；在较大正压力(连杆推力分解出的垂直分力)作用下的滑动摩擦损耗更多。2、惯性力难以平衡，产生振动；活塞、活塞杆、十字头均是非匀速的往复运动，产生惯性力；曲轴是旋转运动，重量产生离心力；连杆既有往复又有回转，故既有往复惯性力又有回转离心力，单缸的离心力可加均衡重进行平衡；但连杆的回转重量及回转半径皆是无法确定值，较难以完全平衡；而往复惯性力是难以平衡的；双缸、三缸是可以利用相互惯性力加以平衡，因为它们不共面，也难完全平衡。3、压力与流量的脉动性较大，以往复式泵为例，曲柄的角速度不变活塞的线速度并非匀速，如在行程的前后死点，活塞线速度为零，此时流量亦为零。到行程中间，线速度有最大值，流量亦有最大值；到另一死点，又重复出现这种情况，这就形成了正弦曲线的波动。4、另件多，材料费多，加工量大，精度高，曲轴、连杆加工难度大，制造成本高。5、易损件多，寿命短，维修费高；由于各滑动摩擦面在传动力、惯性力作用下工作，连杆上产生的垂直分力对十字头的导轨和无十字头的拉塞(内燃机)及连杆套配合的销轴产生较快的磨损与偏磨，使零件寿命缩短。为克服上述缺点，采用齿条、齿轮机构实现往复运动与旋转运动的互换是个方向。专利号91229196.6，齿轮式往复旋转互换机构。采用齿条与齿轮机构实现往复运动与旋转运动的互换，但该机构存在的问题1.往复双面齿条的中线与输出(入)齿轮的轴线是直角相交，往复行程受限于输出(入)齿轮的半径，设两个半齿轮与输出(入)齿轮的半径相等，三轮园心为O1、O2、O3，从两个半齿轮的园心距O1O2中间作一直线至O3，这条中线为A，则DJ＝ZM，A≈DJ Sin60 °≈0.866DJ，而齿条行程S＝1/2πDJ≈1.5DJ，不能解决行程问题；若将输出(入)齿轮半径增加一倍，则A=(32DJ)2-(12DJ)2≈1.4DJ]]>，齿条行程S＝1.5DJ仍大于中线A≈1.4DJ，仍然不能解决行程问题。2.解决的办法之一是加大输出(入)齿轮半径，使它变成1∶3，1∶4，即输出(入)齿轮旋转1周，齿条3个往复，或4个往复，则输出(入)齿轮变得很大，体积大，很难适用于内燃机。3.解决的办法之二是输出(入)齿轮采用悬臂轴单头轴承，则1个缸可以解决，多缸也无法实现同轴输出。4.该机构将往复运动转换为旋转运动为减速运动，尚可；如将旋转运动转换为往复运动，为增速运动，力矩变小，并需要将输入的动力减到很低的速度，变速箱降速比增大。由于存在上述问题，该机构很难实用。本专利技术的目的是为了避免上述机构的缺点而提供的一种往复运动与旋转运动的齿轮式互换机构。本专利技术的目的是这样实现的本机构由齿条、介齿轮、双联齿轮、齿条导框、缓冲器、轴、轴承、箱体构成；齿条M作往复运动，齿条导框安装有缓冲器，以化解齿条往复惯性力的危害性；齿条M与介齿轮A啮合，介齿轮A随齿条往复作正反向的旋转运动，介齿轮A的周节数可以调整；介齿轮A通过轴F、G、H与双联齿轮B、C组合，A、B、C三轮的园心O1O2O3，构成等腰三角形O1O2＝O1O3，双联齿轮由一对几何尺寸相同的半周齿轮和一对几何尺寸相同的全周齿轮构成，一对半周齿轮的分度园周长＝往复行程S×2，其齿周一半有轮齿，一半无轮齿，切去的轮齿数应与保留的轮齿数相等，一对半周齿轮有轮齿的一边同向安装，介齿轮A与B轮的半周齿轮和与C轮的半周齿轮的啮合点和脱开点均位于O1O2与O1O3的两条等腰线上，当介齿轮A的轮齿啮上C轮的半周齿轮的轮齿时即脱开B轮的半周齿轮的轮齿，反之，当介齿轮A的轮齿啮上B轮的半周齿轮的轮齿时即脱开C轮的半周齿轮的轮齿，双联齿轮B、C的一对全周齿轮互相啮合于O2O3的中心线的中心点上，B、C的全周齿轮的齿顶园半径应≥半周齿轮的齿顶园半径；两个双联齿轮的中心线与齿条的分度线平行，齿条M、介齿轮A与B、C轮的半周齿轮处在一个平面上；如齿条M向右运动，带动介齿轮A顺时针方向转动，此时如将一对半周齿轮有轮齿的一边安在右边，介齿轮A即带动C轮的半周齿轮有轮齿的半边逆时针方向转动，同时通过全周齿轮带动B轮的半周齿轮有轮齿的半边顺时针方向空转，直到齿条M向右走完一个行程，C轮的半周齿轮有轮齿的半边旋转半周；此时一对半周齿轮有轮齿的半边已同时转到左边，如齿条M向左运动，带动介齿轮A逆时针方向转动，并带动B轮的半周齿轮有轮齿的半边顺时针方向转动，同时通过全周齿轮带动C轮的半周齿轮有轮齿的半边逆时针方向空转，直到齿条M向左走完一个行程，B轮的半周齿轮有轮齿的半边旋转半周，齿条M和B、C轮的半周齿轮有轮齿的半边均回到原来的位置，齿条走一个往复，B、C两轮的半周齿轮均旋转一周，此为一个往复，如此周而复始，循环往复，即构成往复运动转变为旋转运动。若从齿条M输入往复运动的动力Na，则可以从B、C轮的全周齿轮分别得到正、反两个方向的旋转运动的动力Ne，反之，若从B、C轮的全周齿轮分别输入旋转运动的动力Na，则从齿条M得到往复运动的动力Ne，构成往复运动与旋转运动的互换，而且可以从齿条M左右输入，从B、C轮的全周齿轮分别输出，也可以从全周齿轮B、C转分别输入，从齿条M左右输出。本机构适用的范围很宽。本机构通过轴承安装于箱体中使用，可以替代内燃机中的曲轴连杆机构，也可与减速箱、变速箱组合在一起使用。本机构轮齿的模数相同，按照传递功率的大小进行选择。本机构一般采用易于制造的直齿园柱齿轮，也可以视负荷大小、动力需要采用斜齿园柱齿轮和齿条人字齿轮。本机构与现有技术相比，具有如下的优点1、传动效率高本机构是通过齿轮传动的，加工精度高，安装正确的齿轮付之间，滑动摩擦量很小，传动机构效率较高，一般一对齿轮副传动损失在1-2％之间，齿条与介齿轮啮合，介齿轮与两个半周齿轮交替啮合，两个全齿轮啮合，总共三对传动副，传动损失在3-6％之间，取平均数是4.5％。高于曲轴(柄)连杆机构10％以上。2、降低往复惯性力的危害性本机构产生往复惯性力的运动件只有一根齿条，如减轻齿条制造重量，并在导框上安装缓冲器，可将往复惯性力的危害性降到很低的程度，比曲轴连杆机构小得多，振动也小得多，机构运转更为平稳。3、可以提高内燃机的热效率，内燃机的热效率受限于曲柄半径和连杆长度；热效率随着气缸初压力的上升而上升；又随着末压力的下降而上升。本机构使气缸行程增加，可使初压力增高，未压力降低，从而增加热效率。本机构无曲轴、无连杆、可以按热效率的最佳曲线选择气缸行程。在机体高度不变的情况下，可使缸体加长，同时用齿条接受活塞的推力，活塞无需有导向的功能，可以不要裙边，无需做得那么长，以增加缸体容积；从而使气缸的行程增加，燃气充分澎涨，排气温度、压力降低，使热效率提高。4、同上理由可以提高往复式压缩机、泵的排量、压力和容积效率。5、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种往复运动与旋转运动齿轮式互换机构，该机构由齿条Ｍ（１）、介齿轮Ａ（２）、双联齿轮Ｂ（３）、（５）、Ｃ（４）、（６）、轴Ｆ（７）、Ｇ（８）、Ｈ（９）、齿条导框（１０）、缓冲器（１１）以及轴承、箱体构成；其特征是：齿条Ｍ（１）安装在导框（１０）上，导框（１０）的端头和中部两侧安装有缓冲器（１１）；齿条Ｍ（１）与介齿轮Ａ（２）啮合，介齿轮Ａ（２）的周节数可以调整；介齿轮Ａ（２）通过轴Ｆ（７）、Ｇ（８）、Ｈ（９）与双联齿轮Ｂ（３）、（５）、Ｃ（４）、（６）组合，Ａ、Ｂ、Ｃ三轮的园心Ｏ↓［１］、Ｏ↓［２］、Ｏ↓［３］构成等腰三角形，Ｏ↓［１］Ｏ↓［２］＝Ｏ↓［１］Ｏ↓［３］，一对半周齿轮Ｂ（３）与Ｃ（４）和一对全周齿轮Ｂ（５）与Ｃ（６）的几何尺寸相同；半周齿轮Ｂ（３）、Ｃ（４）的分度园周长＝往复行程ｓ×２，其齿周一半有轮齿，一半去轮齿，切去的轮齿数应与保留的轮齿数相等，一对半周齿轮有轮齿的半边同向安装，介齿轮Ａ（２）与Ｂ（３）、Ｃ（４）的半周齿轮的啮合点和脱开点均位于Ｏ↓［１］Ｏ↓［２］与Ｏ↓［１］Ｏ↓［３］的两条等腰线上；双联齿轮的全周齿轮Ｂ（５）、Ｃ（６）互相啮合于Ｏ↓［２］Ｏ↓［３］的中心线的中心点上；全周齿轮Ｂ（５）、Ｃ（６）的齿顶园半径应≥半周齿轮Ｂ（３）、Ｃ（４）的齿顶园半径；两个双联齿轮的中心线Ｏ↓［２］Ｏ↓［３］与齿条Ｍ（１）的分度线平行；齿条Ｍ（１）、介齿轮Ａ（２）与双联齿轮的半周齿轮Ｂ（３）、Ｃ（４）处在一个平面上；上述齿轮的模数相同；一般采用直齿园柱齿轮，也可采用斜齿园柱齿轮或齿条人字齿轮；它们通过轴承组装于箱体中。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：余正，
申请(专利权)人：余正，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]