齿协同三维摆盘活塞发动机制造技术

本发明专利技术公开了一种齿协同三维摆盘活塞发动机，包括基体、主轴、缸体、传动组件和协同齿组件；缸体包括平行绕中心轴线圆周阵列布置的至少两个缸，传动组件包括摆盘，协同齿组件包括固定于摆盘上的第一伞状齿轮和固定于缸体上的第二伞状齿轮，第一伞状齿轮和第二伞状齿轮之间形成啮合，使得摆盘与缸体之间形成在圆周方向的协同，以此协同缸体与摆盘之间的在圆周方向的同步，使得连杆只传递往复驱动力，不参与传递维持摆盘与缸体在圆周方向同步的载荷，去除现有技术常用的滑靴结构，简化连杆与活塞、连杆与摆盘之间的连接关系，从而使结构整体简单轻便，延长连接副的使用寿命，节约制造及使用成本，本发明专利技术采用转缸配气结构，紧凑、简洁、功重比高、功率体积比大、活塞径向载荷小，整机机械效率高；发动机整体设置为圆柱结构，迎风面积小，用于运动机械减小阻力，适合于航空发动机。

【技术实现步骤摘要】
齿协同三维摆盘活塞发动机
本专利技术涉及传动驱动领域，具体涉及一种齿协同三维摆盘活塞发动机。
技术介绍
轴向活塞装置是利用绕一中心轴线布置的缸、与缸配合的活塞以及转动摆盘形成驱动或被驱动；基本结构是活塞通过连杆连接摆盘，活塞的往复运动通过连杆传递至摆盘，由摆盘利用凸轮传动原理转变为转动输出；或者，由摆盘被驱动的周期性轴向摆动从而周期性改变轴向位置并通过连杆带动活塞形成往复运动并做功。由上述结构可知，相对缸体来讲，期望摆盘与缸体之间不发生圆周方向上的相对转动，此时，连杆起到至关重要的作用，无论是将摆盘驱动力传递至活塞还是将活塞动力传递至摆盘，摆盘均受到圆周方向的分力，因此，连杆还要约束摆盘与缸体(活塞)之间的协同动作，于是承载较为复杂，具有各个方向的偏转力矩；因而，通常的结构中会采用滑靴结构适应各个方向的方位改变并承担较为复杂的偏转力矩，结构较为复杂；滑靴结构需要具有充分的润滑，不但使得结构极为复杂，还易于出现磨损导致机器故障；由于上述问题，现有技术鲜有用于发动机的案例，较高的转速以及负载会使轴向活塞结构迅速失效。因此，需要对现有的轴向活塞装置进行改进，改变连杆的受力状态，从而简化整个装置的结构，延长传动副的使用寿命，节约使用成本，相对于传统的曲轴连杆活塞驱动结构，不仅更加紧凑而且连杆摆角大幅降低，活塞径向载荷减小，机械效率提高，活塞-缸套间不利载荷降低，可扩展应用领域，为设计基于轴向活塞的超紧凑型发动机创造活塞驱动解决方案。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种齿协同三维摆盘活塞发动机，改变连杆的受力状态，从而简化整个装置的结构，延长传动副的使用寿命，节约使用成本，相对于传统的曲轴连杆活塞驱动结构，不仅更加紧凑而且连杆摆角大幅降低，活塞径向载荷减小，机械效率提高，活塞-缸套间不利载荷降低，可扩展应用领域，为设计基于轴向活塞的超紧凑型发动机创造活塞驱动解决方案。本专利技术的齿协同三维摆盘活塞发动机，包括基体、主轴、缸体、传动组件和协同齿组件；所述缸体具有一中心轴线，且缸体包括平行绕中心轴线按圆周阵列布置的至少两个缸，与所述缸配合设置有活塞，与所述活塞配合设置有连杆；所述传动组件包括以相对于所述中心轴线倾斜的方式安装的摆盘，所述连杆一端连接活塞，另一端连接摆盘，所述摆盘可被驱动的绕中心轴线周期性摆动且摆动时摆盘轴线与中心轴线的交点位置不变，所述摆盘轴线的摆动轨迹为锥形，所述锥形的轴线与中心轴线重合；所述主轴轴线与所述中心轴线重合，与主轴在圆周方向传动配合设有一驱动斜面，所述驱动斜面与摆盘配合且在摆盘的摆动时被驱动绕所述中心轴线转动并带动主轴输出动力；所述协同齿组件包括固定于摆盘上的第一伞状齿轮和固定于缸体上的第二伞状齿轮，所述第一伞状齿轮和第二伞状齿轮之间形成啮合，使得摆盘与缸体之间形成在圆周方向的同步。进一步，所述摆盘具有绕自身轴线转动的自由度，所述缸体相对于基体可绕中心轴线自转使得缸绕中心轴线公转；所述基体与缸的上端对应设有配气位，所述配气位设有用于在缸体转动时依次实现进气、点火和排气的进气口、点火件和排气口。进一步，所述缸体相对于基体可绕中心轴线自转，且自转方向与主轴转动方向相反；所述配气位的数量为(n+1)/2且沿圆周方向均匀分布，其中n为缸的数量且为奇数；或者，所述缸体相对于基体可绕中心轴线自转，且自转方向与主轴转动方向相同；所述配气位的数量为(n-1)/2且沿圆周方向均匀分布，其中n为缸的数量且为奇数；所述缸体的转动由主轴驱动，主轴与缸体之间的传动比为n:1。进一步，所述第二伞状齿轮与所述中心轴线同轴且固定于缸体，所述第一伞状齿轮与摆盘同轴，所述第一伞状齿轮和第二伞状齿轮之间的啮合点与摆盘的周期性摆动低点相对应。进一步，所述缸体的各个缸之间一体成形或固定连接，所述基体设有与中心轴线同轴的支撑轴，所述缸体转动配合支撑于支撑轴；所述主轴通过一齿轮组与缸体之间传动配合使缸体可绕中心轴线自转。进一步，还包括可绕所述中心轴线转动的上支撑座，上支撑座下端与摆盘配合形成驱动斜面，用于定位摆盘并可与摆盘相互驱动。进一步，所述主轴为直轴，所述主轴转动轴线与所述中心轴线重合且主轴穿过摆盘与缸体转动配合，所述摆盘与主轴之间具有供摆盘摆动的足够空间。或者，所述主轴设有倾斜轴段，所述倾斜轴段与摆盘同轴转动配合。进一步，所述缸体设有用于支撑于所述支撑轴的支撑轴座，所述支撑轴座具有与支撑轴配合的座孔；所述齿轮组设置于支撑轴顶端与座孔顶端的空间内，所述主轴沿中心轴线转动配合穿过缸体并通过所述齿轮组驱动缸体完成自转；所述基体与缸的顶端对应固定设有缸头，所述支撑轴固定于缸头或与缸头一体成形，所述配气位设置于缸头。进一步，还包括与缸体间转动配合的下支撑座，所述下支撑座与上支撑座之间形成用于支撑并驱动摆盘摆动的斜形空间，所述摆盘位于该斜形空间内并与下支撑座与上支撑座转动配合。本专利技术的有益效果：本专利技术的齿协同三维摆盘活塞发动机，利用协同齿协调缸体与摆盘之间的相对同步运动结构，使得缸体与摆盘之间的相对位置得到约束，从而使得连杆只传递往复驱动力，不参与传递维持摆盘与缸体同步的载荷，去除现有技术的滑靴结构，简化连杆与活塞、连杆与摆盘之间的连接关系，从而使结构整体简单轻便，延长连接副的使用寿命，节约制造及使用成本；相对于传统的曲轴连杆活塞驱动结构，不仅更加紧凑而且连杆摆角大幅降低，活塞径向载荷减小，机械效率提高，活塞-缸套间不利载荷降低，可扩展应用领域，为设计基于轴向活塞的超紧凑型发动机创造活塞驱动解决方案；本专利技术采用转缸配气结构，紧凑、简洁、功重比高、功率体积比大、活塞径向载荷小，整机机械效率高；发动机整体设置为圆柱结构，迎风面积小，用于运动机械减小阻力；与现有的活塞发动机的运动的进、排气门不同，由于缸体整体转动，可在相位上进行对应，因而避免现有技术中的气门磨损导致的效率降低和避免现有的较大的噪声，可以在不进行机械控制的条件下控制点火提前角，保持发动机稳定运行，尤其适合航空。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述：图1为本专利技术第一种结构示意图；图2为本专利技术第二种结构示意图；图3为本专利技术结构剖视图(第一种结构为例)；图4为协同齿配合结构图；图5为上支撑座结构图；图6为本专利技术缸体结构示意图；图7为齿轮组结构安装示意图；图8为配气位结构示意图；图9为进排气结构图；图10为配气位外部图；图11为发动机运行示意图。具体实施方式如图所示，本专利技术的齿协同三维摆盘活塞发动机，包括基体1、主轴7、缸体2、传动组件和协同齿组件；所述缸体2具有一中心轴线，且缸体包括平行绕中心轴线按圆周阵列布置的至少两个缸，如图所示，缸的轴线平行于中心轴线；与所述缸配合设置有活塞9，与所述活塞9配合设置有连杆8，所述缸体2固定设置，这里的固定设置指的是在使用时缸体整本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种齿协同三维摆盘活塞发动机，其特征在于：包括基体、主轴、缸体、传动组件和协同齿组件；/n所述缸体具有一中心轴线，且缸体包括平行绕中心轴线按圆周阵列布置的至少两个缸，与所述缸配合设置有活塞，与所述活塞配合设置有连杆；/n所述传动组件包括以相对于所述中心轴线倾斜的方式安装的摆盘，所述连杆一端连接活塞，另一端连接摆盘，所述摆盘可被驱动的绕中心轴线周期性摆动且摆动时摆盘轴线与中心轴线的交点位置不变，所述摆盘轴线的摆动轨迹为锥形，所述锥形的轴线与中心轴线重合；/n所述主轴轴线与所述中心轴线重合，与主轴在圆周方向传动配合设有一驱动斜面，所述驱动斜面与摆盘配合且在摆盘的摆动时被驱动绕所述中心轴线转动并带动主轴输出动力；/n所述协同齿组件包括固定于摆盘上的第一伞状齿轮和固定于缸体上的第二伞状齿轮，所述第一伞状齿轮和第二伞状齿轮之间形成啮合，使得摆盘与缸体之间形成在圆周方向的同步。/n

【技术特征摘要】
1.一种齿协同三维摆盘活塞发动机，其特征在于：包括基体、主轴、缸体、传动组件和协同齿组件；
所述缸体具有一中心轴线，且缸体包括平行绕中心轴线按圆周阵列布置的至少两个缸，与所述缸配合设置有活塞，与所述活塞配合设置有连杆；
所述传动组件包括以相对于所述中心轴线倾斜的方式安装的摆盘，所述连杆一端连接活塞，另一端连接摆盘，所述摆盘可被驱动的绕中心轴线周期性摆动且摆动时摆盘轴线与中心轴线的交点位置不变，所述摆盘轴线的摆动轨迹为锥形，所述锥形的轴线与中心轴线重合；
所述主轴轴线与所述中心轴线重合，与主轴在圆周方向传动配合设有一驱动斜面，所述驱动斜面与摆盘配合且在摆盘的摆动时被驱动绕所述中心轴线转动并带动主轴输出动力；
所述协同齿组件包括固定于摆盘上的第一伞状齿轮和固定于缸体上的第二伞状齿轮，所述第一伞状齿轮和第二伞状齿轮之间形成啮合，使得摆盘与缸体之间形成在圆周方向的同步。


2.根据权利要求1所述的齿协同三维摆盘活塞发动机，其特征在于：所述缸体相对于基体可绕中心轴线自转使得缸绕中心轴线公转；
所述基体与缸的上端对应设有配气位，所述配气位设有用于在缸体转动时依次实现进气、点火和排气的进气口、点火件和排气口。


3.根据权利要求1所述的齿协同三维摆盘活塞发动机，其特征在于：所述缸体相对于基体可绕中心轴线自转，且自转方向与主轴转动方向相反；所述配气位的数量为(n+1)/2且沿圆周方向均匀分布，其中n为缸的数量且为奇数；
或者，所述缸体相对于基体可绕中心轴线自转，且自转方向与主轴转动方向相同；所述配气位的数量为(n-1)/2且沿圆周方向均匀分布，其中n为缸的数量且为奇数；
所述缸体的转动由主轴驱动，主轴与缸体之间的传动比为n:1。


4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：周留成，延黎，柳平，聂祥樊，邓涛，黄中桓，苗卓广，刘东亮，林敏，李瑞，柳明，张雨潇，
申请(专利权)人：重庆交通大学绿色航空技术研究院，中国人民解放军空军工程大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50