一种组合齿条-组合曲轴的转换机构制造技术

本发明专利技术的一种组合齿条‑组合曲轴的转换机构，组合曲轴的前主轴颈和后主轴颈、传动轴及转向轮轴安装在曲轴箱的箱壁上，与传动轴上的主齿轮啮合的转向轮轴上的转向齿轮带动辅助齿轮交替与组合曲轴的前扇齿环啮合，传动轴上的副齿轮交替与组合曲轴的后扇齿环啮合，其一端部的连杆圆环安装在连杆轴颈上的组合齿条的首段齿条和末段齿条依次与传动轴的主齿轮交替啮合；安装在传动轴的两个导向板的短导轨分别置于组合齿条两侧的限位槽中；与传动轴上的驱动齿轮啮合的驱动齿条两侧的限位扁杆分别安装在驱动齿轮两侧的传动轴上，两个限位扁杆之间的转轴置于驱动齿条的背面上，各驱动齿条分别与活塞铰接，构成只有一套组合曲轴的多个汽缸的发动机组。

【技术实现步骤摘要】
一种组合齿条-组合曲轴的转换机构
本专利技术涉及一种将活塞的往复直线运动转换为曲轴圆周运动的机械装置，特别涉及一种组合齿条-组合曲轴的转换机构，以替代现有的曲轴（柄）-连杆转换机构。
技术介绍
目前，活塞式内燃机（发动机）普遍采用曲轴-连杆机构将活塞的往复直线运动转换为圆周运动，但是，曲轴-连杆机构还存在一些难以克服的缺陷，有待进一步改进和优化：1、在传统的曲轴连杆机构中，汽缸中作用在活塞上的燃气爆发力经过多次分解才能转化为驱动曲轴的曲柄旋转的切向力，理论分析和实际应用测试表明，当作用在活塞上的最大燃气爆发力到达最大值时，最大燃气爆发力只有百分之二十左右分解为垂直于曲柄半径的切向力，即只有约五分之一的最大燃气爆发力驱动曲柄和曲轴旋转并输出扭矩，因此，传统的曲轴连杆机构将活塞的往复直线运动转换为圆周运动的效率很低；2、在传统的曲轴（柄）连杆机构中，作用在活塞上的燃气压力被分解为沿连杆轴线方向的作用力和垂直于汽缸轴线方向作用在缸壁的侧压力，作用在缸壁的侧压力增大了活塞与缸壁之间的侧向摩擦力，加速了汽缸壁侧向磨损，会造成“卡缸”使活塞无法工作，缩短了汽缸的使用寿命；3、传统的曲轴连杆机构中连杆摆动产生的不平衡回转质量和回转运动，使活塞与汽缸壁及转动接触面产生交变冲击力，增大了各个部件间的不均匀摩擦和撞击，不仅影响发动机的输出功率，而且使发动机产生较大的振动和噪声。为了克服传统曲轴-连杆机构上述的缺陷，本专利技术提供了一种组合齿条-组合曲轴的转换机构。
技术实现思路
本专利技术提供的一种组合齿条-组合曲轴的转换机构，主要构件包括由前主轴颈和后主轴颈、两个曲柄及其前扇齿环和后扇齿环以及连杆轴颈构成的组合曲轴、带有主齿轮和副齿轮的传动轴、带有转向齿轮和辅助齿轮的转向轮轴以及由无齿的中段齿条及其两端部的首段齿条和末段齿条构成的组合齿条。前主轴颈和后主轴颈以及传动轴和转向轮轴分别安装在曲轴箱的两侧壁上，转向轮轴上的转向齿轮与传动轴上的主齿轮啮合，转向轮轴上的辅助齿轮交替与曲柄上的前扇齿环啮合，传动轴上的副齿轮交替与另一曲柄上的后扇齿环啮合；组合齿条的首段齿条端部的连杆圆环安装在组合曲轴的连杆轴颈上，组合齿条的首段齿条和末段齿条依次与设置在传动轴上的主齿轮交替啮合；在组合齿条两侧面上分别设置限位槽，在主齿轮两侧的传动轴上分别设置带有短导轨和转动圆环的导向板，每个导向板的转动圆环分别安装在主齿轮两侧的传动轴的柱面上，每个导向板的短导轨分别置于组合齿条两侧面的限位槽中。在曲轴箱一侧或两侧设置附加缸体，传动轴延伸到附加缸体中，在附加缸体中的传动轴的柱面上等间距安装一个以上的驱动齿轮，每个驱动齿轮与驱动齿条啮合，在每根驱动齿条两侧的传动轴的柱面上安装限位扁杆的限位圆环，每根驱动齿条的背面上的转轴的两端部分别安装在两个限位扁杆的限位圆孔中。本专利技术提供的一种组合齿条-组合曲轴的转换机构，其中，在前主轴颈和后主轴颈的一端部分别安装曲柄，前扇齿环和后扇齿环分别安装在两个曲柄的轮缘上，前扇齿环和后扇齿环的形状相同，连杆轴颈的两端部分别安装在两个曲柄的内侧面上，连杆轴颈的轴线与前主轴颈的轴线和后主轴颈的轴线平行，前扇齿环和后扇齿环的中心线以及两个曲柄中心线与前主轴颈轴线和后主轴颈的轴线重合，后扇齿环的分度圆的半径加上副齿轮的分度圆半径之和等于前主轴颈和后主轴颈的共轴线与传动轴的轴线之间的距离。本专利技术提供的一种组合齿条-组合曲轴的转换机构，其中，主齿轮和副齿轮同轴安装在传动轴的柱面上，主齿轮和副齿轮的形状相同；前主轴颈和后主轴颈共轴的共轴线与传动轴的轴线之间的距离等于后扇齿环的分度圆半径加上副齿轮的分度圆半径之和。本专利技术提供的一种组合齿条-组合曲轴的转换机构，其中，转向齿轮和辅助齿轮的形状相同，转向齿轮和辅助齿轮同轴安装在转向轮轴的柱面上，转向齿轮的轴线和辅助齿轮的轴线与转向轮轴的轴线重合，转向轮轴的轴线到前主轴颈和后主轴颈共轴的共轴线之间距离等于前扇齿环的分度圆半径加上辅助齿轮的分度圆半径之和。本专利技术提供的一种组合齿条-组合曲轴的转换机构，其中，连杆圆环设置在组合齿条的一端部，两个限位槽开设在组合齿条的无齿中段及其两端部的首段齿条和末段齿条的两侧面上，首段齿条的分度线和末段齿条的分度线共线。本专利技术提供的一种组合齿条-组合曲轴的转换机构，其中，短导轨安装在导向板端部的一侧面上，导向板的另一端部为转动圆环，限位槽与短导轨相匹配，限位槽在短导轨滑动。本专利技术提供的一种组合齿条-组合曲轴的转换机构，其中，在曲轴箱的一侧或两侧设置带有一个以上的汽缸的附加缸体，传动轴延伸到附加缸体中的各根驱动齿条的一端部或两端部与汽缸中的各活塞铰接，构成只有一套组合曲轴的多汽缸的发动机组；本专利技术提供的一种组合齿条-组合曲轴的转换机构，其中，各个活塞及组合曲轴和组合齿条按照下述的方式装配：按照下述的方式装配：主齿轮与首段齿条的首端齿啮合时，与驱动齿轮啮合的驱动齿条端部的活塞在其行程的上止点；组合曲轴顺时针转动的惯量借助连杆轴颈驱动与首段齿条啮合的主齿轮和与其同轴的驱动齿轮开始顺时针转动，与主齿轮啮合的转向齿轮及其同轴的辅助齿轮开始逆时针转动，与驱动齿轮啮合的各驱动齿条端部的活塞开始向下止点运动；主齿轮与首段齿条脱离时，与主齿轮啮合的转向齿轮带动与其同轴的辅助齿轮与前扇齿环啮合，与驱动齿轮啮合的各驱动齿条端部的活塞继续向下止点运动；作用在向下止点运动的活塞上的最大的爆发力借助双面齿条、驱动齿轮、主齿轮和转向齿轮及辅助齿轮将燃气爆发的最大爆发力几乎等值传递到前扇齿环上，作用到前扇齿环上的最大爆发力或者前扇齿环上的组合曲轴转动惯量产生的切向力驱动组合曲轴输出最大扭矩；前扇齿环与辅助齿轮脱离时，末段齿条与主齿轮啮合；作用在连杆轴颈上的组合曲轴顺时针转动惯量产生的切向力驱动与末段齿条啮合的主齿轮和与其同轴的驱动齿轮顺时针转动，与各驱动齿轮啮合的各驱动齿条端部的活塞继续向下止点运动；末段齿条的末端齿与主齿轮啮合时，各根驱动齿条端部的活塞在其行程的下止点；作用在连杆轴颈上的组合曲轴顺时针转动惯量产生的切向力驱动与末段齿条啮合的主齿轮及与其同轴的副齿轮和驱动齿轮开始逆时针转动，与驱动齿轮啮合的驱动齿条带动活塞开始向上止点运动；末段齿条与主齿轮脱离时，后扇齿环与副齿轮啮合，作用在后扇齿环上的组合曲轴的转动惯量产生的切向力驱动与其啮合的副齿轮及与其同轴的驱动齿轮继续逆时针转动，与驱动齿轮啮合的驱动齿条端部的活塞继续向上止点运动；后扇齿环与副齿轮脱离时，首段齿条与主齿轮啮合，与主齿轮同轴的驱动齿轮啮合的驱动齿条端部的活塞继续向上止点运动；组合齿条的首端齿再次与主齿轮啮合，与各驱动齿轮啮合的驱动齿条端部的各活塞在其行程的上止点；理论计算结果和模型实验数据表明：本专利技术的转换机构的组合曲轴输出最大的扭矩比传统曲轴-连杆机构中的曲轴输出的最大扭矩大幅度提高。本专利技术提供的一种组合齿条-组合曲轴的转换机构，其中，在曲轴箱内的两侧壁上增设一根或多于一根的传动轴和一根或多于一根的转向轮轴，每根传动轴的轴线分布在以前主轴颈和后主轴颈的共轴线为中心、以每根本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种组合齿条-组合曲轴的转换机构，主要构件包括：带有前主轴颈（100）和后主轴颈（101）、两个曲柄（102）及其前扇齿环（4）和后扇齿环（5）以及连杆轴颈（103）的组合曲轴（1）、带有主齿轮（301）和副齿轮（305）及一个以上驱动齿轮（302）的传动轴（3）、带有转向齿轮（601）和辅助齿轮（602）的转向轮轴（6）以及由无齿的中段齿条（202）及其两端部的首段齿条（201）和末段齿条（203）构成的组合齿条（2），其特征在于：前主轴颈（100）和后主轴颈（101）以及传动轴（3）和转向轮轴（6）分别安装在曲轴箱（12）的两侧壁上，转向轮轴（6）上的转向齿轮（601）与传动轴（3）上的主齿轮（301）啮合，转向轮轴（6）上的辅助齿轮（602）交替与曲柄（102）上的前扇齿环（4）啮合，传动轴（3）上的副齿轮（305）交替与另一曲柄（102）上的后扇齿环（5）啮合；在组合曲轴（1）的连杆轴颈（103）上安装组合齿条（2）的首段齿条（201）端部的连杆圆环（200），组合齿条（2）的首段齿条（201）和末段齿条（203）依次与设置在传动轴（3）上的主齿轮（301）交替啮合；在组合齿条（2）两侧面上分别设置限位槽（205），在所述主齿轮（301）两侧的传动轴（3）上分别设置带有短导轨（701）和转动圆环（702）的导向板（7），每个导向板（7）的转动圆环（702）分别安装在主齿轮（301）两侧的传动轴（3）的柱面上，在每个导向板（7）的短导轨（701）分别置于组合齿条（2）两侧面的限位槽（205）中；在曲轴箱（12）一侧或两侧设置附加缸体（13），一个以上的驱动齿轮（302）等间距地安装在延伸到所述附加缸体（13）中的传动轴（3）的柱面上，每个驱动齿轮（302）与驱动齿条（8）啮合，在每根驱动齿条（8）两侧的传动轴（3）的柱面上安装限位扁杆（9）的限位圆环（901），置于每根驱动齿条（8）的背面（801）上的转轴（89）的两端部分别安装在两个限位扁杆（9）的限位圆孔（902）中。/n...

【技术特征摘要】
1.一种组合齿条-组合曲轴的转换机构，主要构件包括：带有前主轴颈（100）和后主轴颈（101）、两个曲柄（102）及其前扇齿环（4）和后扇齿环（5）以及连杆轴颈（103）的组合曲轴（1）、带有主齿轮（301）和副齿轮（305）及一个以上驱动齿轮（302）的传动轴（3）、带有转向齿轮（601）和辅助齿轮（602）的转向轮轴（6）以及由无齿的中段齿条（202）及其两端部的首段齿条（201）和末段齿条（203）构成的组合齿条（2），其特征在于：前主轴颈（100）和后主轴颈（101）以及传动轴（3）和转向轮轴（6）分别安装在曲轴箱（12）的两侧壁上，转向轮轴（6）上的转向齿轮（601）与传动轴（3）上的主齿轮（301）啮合，转向轮轴（6）上的辅助齿轮（602）交替与曲柄（102）上的前扇齿环（4）啮合，传动轴（3）上的副齿轮（305）交替与另一曲柄（102）上的后扇齿环（5）啮合；在组合曲轴（1）的连杆轴颈（103）上安装组合齿条（2）的首段齿条（201）端部的连杆圆环（200），组合齿条（2）的首段齿条（201）和末段齿条（203）依次与设置在传动轴（3）上的主齿轮（301）交替啮合；在组合齿条（2）两侧面上分别设置限位槽（205），在所述主齿轮（301）两侧的传动轴（3）上分别设置带有短导轨（701）和转动圆环（702）的导向板（7），每个导向板（7）的转动圆环（702）分别安装在主齿轮（301）两侧的传动轴（3）的柱面上，在每个导向板（7）的短导轨（701）分别置于组合齿条（2）两侧面的限位槽（205）中；在曲轴箱（12）一侧或两侧设置附加缸体（13），一个以上的驱动齿轮（302）等间距地安装在延伸到所述附加缸体（13）中的传动轴（3）的柱面上，每个驱动齿轮（302）与驱动齿条（8）啮合，在每根驱动齿条（8）两侧的传动轴（3）的柱面上安装限位扁杆（9）的限位圆环（901），置于每根驱动齿条（8）的背面（801）上的转轴（89）的两端部分别安装在两个限位扁杆（9）的限位圆孔（902）中。


2.根据权利要求1所述的一种组合齿条-组合曲轴的转换机构，其特征在于：在所述前主轴颈（100）和后主轴颈（101）的一端部分别安装曲柄（102），所述前扇齿环（4）和后扇齿环（5）分别安装在两个曲柄（102）的轮缘上，前扇齿环（4）和后扇齿环（5）的形状相同，所述连杆轴颈（103）的两端部分别安装在两个曲柄（102）的内侧面上，连杆轴颈（103）的轴线（105）与前主轴颈（100）和后主轴颈（101）的共轴线（104）平行，前扇齿环（4）和后扇齿环（5）的中心线以及两个曲柄（102）中心线与前主轴颈（100）和后主轴颈（101）的共轴线（104）重合。


3.根据权利要求1所述的一种组合齿条-组合曲轴的转换机构，其特征在于：所述主齿轮（301）和副齿轮（305）同轴安装在传动轴（3）的柱面上，主齿轮（301）和副齿轮（305）的形状相同；前主轴颈（100）和后主轴颈（101）共轴的共轴线（104）与传动轴（3）的轴线（300）之间的距离等于所述后扇齿环（5）的分度圆（501）的半径加上副齿轮（305）的分度圆（304）的半径之和。


4.根据权利要求1所述的一种组合齿条-组合曲轴的转换机构，其特征在于：所述转向齿轮（601）和辅助齿轮（602）同轴安装在转向轮轴（6）的柱面上，转向轮轴（6）的轴线（603）到前主轴颈（100）和后主轴颈（101）共轴的共轴线（104）之间距离等于所述前扇齿环（4）的分度圆（401）的半径加上辅助齿轮（602）的分度圆（604）的半径之和。


5.根据权利要求1所述的一种组合齿条-组合曲轴的转换机构，其特征在于：所述连杆圆环（200）设置在组合齿条（2）的一端部，两个所述限位槽（205）分别开设在组合齿条（2）的无齿中段（202）及其两端部的首段齿条（201）和末段齿条（203）的两侧面上，所述首段齿条（201）的分度线和所述末段齿条（203）的分度线与分度直线（204）共线。


6.根据权利要求1所述的一种组合齿条-组合曲轴的转换机构，其特征在于：所述短导轨（701）安装在所述导向板（7）端部的一侧面上，所述导向板（7）的另一端部为转动圆环（702），所述限位槽（205）与所述短导轨（701）相匹配，所述限位槽（205）能沿所述短导轨（7...

【专利技术属性】
技术研发人员：安里千，刘庆，王聪，
申请(专利权)人：安里千，
类型：发明
国别省市：北京;11