任意齿差数移动式高转速内燃机，涉及燃气动力领域。本发明专利技术提供一种新型内燃机，八个气缸环形对称均布在外凸内齿轮周围，使外凸内齿轮受合力为零，气缸活塞通过推杆直接作用于外凸内齿轮上，动力由外凸内齿轮经多相凸轮式移动活齿传动传给与多相激波凸轮键联接的输出轴。该内燃机省去了传统内燃机中的连杆和曲轴，其外凸内多相凸轮式移动传动机构没有偏心质量、具有惯性力及工作载荷自平衡的特点，输出轴转速取决于活齿传动的传动比，若活齿架固定，则多相激波凸轮高速输出，可广泛应用于需高转速的领域，诸如直升机发动机、小型发电机等，输出转速一定时，可减少有害气体的排放。该内燃机结构简单紧凑、轴向尺寸小，受力自平衡，运转平稳。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及燃气动力领域，更具体地说，是一种任意齿差数移动式高转速内燃机。
技术介绍
目前，一般的内燃机(发动机)都由机体、曲柄连杆机构、配气机构、冷却系统、润滑系统、燃油系统和点火系统等组成，工作过程分吸气、压缩、燃烧做功、排气四个冲程。这类内燃机的传动机构使用的都是曲柄连杆机构，通过连杆将活塞的动力传递给曲轴，并将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动。由于这种内燃机是靠活塞的直线运动和连杆的平面运动来压迫驱使曲轴作旋转运动，从而造成各运动副之间存在着较大的摩擦，导致内燃机传动效率低。这些曲轴连杆型内燃机还有如下主要缺点体积大；连杆、曲轴上的不平衡离心力较大；冲击大，振动大；并由此引起较大的机械磨损，使内燃机寿命缩短；结构复杂、加工、制造、装配等都比较困难；此外，一般内燃机与变速装置是两个独立的机器，通常内燃机需另外安装变速器用于后续变速，造成体积庞大。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服现有曲轴连杆型内燃机存在的上述缺点，本专利技术提供一种结构简单紧凑、体积小、冲击振动小、运转平稳、功率大、寿命长、效率高的高速四冲程内燃机一任意齿差数移动式高转速内燃机。本专利技术为解决其技术问题所采取的技术方案是一种任意齿差数移动式高转速内燃机，主要由气缸盖(I)、排气门(2)、进气门(3)、气缸(4)、缸体(5)、推杆(6)、活塞(7)、弹簧(8)、滚轮(9)、外凸内齿轮(10)、活齿(11)、活齿架(12)、多相激波凸轮(13)、输出轴(14)及起动系统、冷却系统、供油系统、润滑系统、配气系统等组成。其特征在于八个气缸环形对称均匀布置在外凸内齿轮(10)的周围，外凸内多相凸轮式移动传动机构将活塞的往复直线运动转变为输出轴的旋转运动——气缸活塞(7)通过推杆(6)直接作用于外凸内齿轮(10)上,推动外凸内齿轮(10)旋转,外凸内齿轮(10)的内部齿形面推动活齿(11)运动，活齿在活齿架(12)约束作用下沿活齿架径向导槽做往复移动运动，迫使活齿(11)与多相激波凸轮(13 )啮合，驱动多相激波凸轮(13 )转动，并由与多相激波凸轮(13 )键联接的输出轴(14)输出动力。在上述技术方案中，外凸内多相凸轮式移动传动机构由凸轮机构和多相凸轮式移动活齿传动机构组合而成。其中，凸轮机构由缸体(5)、弹簧(8)、推杆(6)、外凸内齿轮(10)、滚轮(9)组成，推杆(6)的一端与活塞(7)固定联接，另一端安装滚轮(9)，滚轮(9)使推杆(6)与外凸内齿轮(10)之间的接触由滑动摩擦变为滚动摩擦，弹簧(8)的一端固定在活塞(7)下面，另一端固定在气缸下部的凸台上，弹簧(8)使推杆上的滚轮(9)始终与外凸内齿轮(10 )接触，每个气缸都配有活塞、带滚轮的推杆及弹簧。多相凸轮式移动活齿传动机构由外凸内齿轮(10)、活齿(11)、活齿架(12)、多相激波凸轮(13)和与其键联接的输出轴(14)组成，外凸内齿轮(10)的外表面是四相凸轮轮廓，内部是多相凸轮式移动活齿传动中的内齿轮齿形面，故外凸内齿轮(10)既是凸轮机构中的凸轮，又是多相凸轮式移动活齿传动机构中的内齿轮，外凸内齿轮(10)将内燃机和多相凸轮式移动活齿传动有机地合二为一，整个多相凸轮式移动活齿传动机构内置于外凸内齿轮(10)的内部。多相外凸轮(13)是具有三个互成120°夹角且轴心对称的凸出部分的三相凸轮，自身质量完全平衡，其轮廓曲线为余弦曲线。外凸内齿轮(10)的外表面凸轮轮廓曲线可以根据实际设计需要选定，以获得最佳的动力学性能，提高内燃机的能量转换效率。输出轴(14 )、外凸内齿轮(10 )、活齿架(12 )和多相激波凸轮(13)等零件的轴心线重合并由机架轴承支承。活齿数Z11和外凸内齿轮(10)的波数Zltl相差为3,活齿架(12)与机架固联,多相激波凸轮(13)与输出轴(14)键联接，活齿(11)与外凸内齿轮(10)、多相激波凸轮(13)分别相啮合均形成高副，活齿(11)可在活齿架(12)的径向导槽中移动，活齿(11)与活齿架(12)形成移动副。在上述技术方案中，外凸内齿轮(10)的外部为具有四个互成90°夹角且轴心对称的凸出部分的四相凸轮，八个气缸(4)环形对称均布在外凸内齿轮(10)的周围，其中任意两个相隔180°对称布置的气缸活塞(7)工作状态同步，将工作状态同步的两个气缸活塞作为一组，四组气缸活塞依次进行吸气冲程、压缩冲程、气体燃烧做功冲程和排气冲程，相邻两组气缸的活塞冲程进程对应于外凸内齿轮(10)转角的相位差为45°。在上述技术方案中，输出轴(14)的转速取决于外凸内齿轮(10)的转速和多相凸轮式移动活齿传动的传动比，而适当选择多相凸轮式移动活齿传动的配齿方案，可获得较小的传动比，可以实现高速输出。多相凸轮式移动活齿传动中，外凸内齿轮(10)与活齿(11)为多齿啮合，故可实现较大功率，平稳传动。与已有技术相比本专利技术的主要专利技术点在于。①八个气缸环形对称均布在外凸内齿轮周围，气缸活塞通过推杆直接作用于外凸内齿轮上，动力由外凸内齿轮经多相凸轮式移动活齿传动传给输出轴输出。②外凸内齿轮的外部为具有四个互成90°夹角凸出部分的四相凸轮，而内部为多相凸轮式移动活齿传动的内齿轮齿形面的结构，将多相凸轮式移动活齿传动机构内置于凸轮机构的凸轮中，使凸轮机构中的凸轮和多相凸轮式移动活齿传动机构中的内齿轮合二为一，得到外凸内多相凸轮式移动传动机构，并用该新机构取代现有曲轴连杆型内燃机中的曲柄连杆机构，将活齿传动技术引入内燃机
，不但彻底去除了曲轴和连杆，而且将内燃机与变速装置(增速器)合二为一，得到了一种结构紧凑、小巧的新型高转速动力机器，与曲轴连杆型内燃机相比，本专利技术内燃机轴向尺寸大大减小，且在相同转速要求下，有害气体的排放大大减小。③内燃机的动力输出轴为与多相激波凸轮键联接的输出轴，多相凸轮式移动活齿传动由外凸内齿轮输入动力，活齿架固定，多相激波凸轮输出，可以实现较小的传动比，内燃机高速输出动力。④输出轴转速取决于多相凸轮式移动活齿传动的传动比，而适当选择多相凸轮式移动活齿传动的配齿方案，可获得较小的传动比，且激波器为多相激波凸轮，活齿数Z11和外凸内齿轮的波数Zltl相差为3，不需偏心安装，整个机构受力自平衡。⑤多相外凸轮是具有三个互成120°夹角且轴心对称的凸出部分的三相凸轮，自身质量完全平衡。⑥多相凸轮式移动活齿传动中，外凸内齿轮与活齿为多齿啮合，故可实现较大功率、平稳传动。本专利技术与现有曲轴连杆型内燃机相比，具有以下有益的技术效果。1.冲击振动小、噪声小、运转平稳 由于本专利技术采用外凸内多相凸轮式移动传动机构取代了现有曲轴连杆型内燃机中的曲柄连杆机构，彻底取消了曲轴和连杆，外凸内齿轮和多相凸轮式移动活齿传动机构都是轴对称结构，没有偏心质量和不平衡离心力，消除了因曲轴质量偏心、连杆作平面运动引起的惯性力和倾覆力矩以及由此产生的冲击振动和噪声，消除了连杆偏摆导致活塞拍击气缸壁造成的振动和噪声；八个气缸环形对称均布在外凸内齿轮周围，其中任意两个相隔180°对称布置的气缸活塞工作状态同步，即或同时吸气、或同时压缩、或同时气体燃烧做功、或同时排气，因此，冲击力总是成对的出现，可以相互抵消，使外凸内齿轮受合力为零，故冲击振动较小，因而内燃机运转非常平稳。2.结构紧凑本文档来自技高网...
【技术保护点】
任意齿差数移动式高转速内燃机，主要由气缸盖（1）、排气门（2）、进气门（3）、气缸（4）、缸体（5）、推杆（6）、活塞（7）、弹簧（8）、滚轮（9）、外凸内齿轮（10）、活齿（11）、活齿架（12）、多相激波凸轮（13）、输出轴（14）及供油系统、冷却系统、起动系统、配气系统、润滑系统组成，其特征在于：八个气缸（4）环形对称均布在外凸内齿轮（10）的周围，外凸内多相凸轮式移动传动机构将活塞（7）的往复直线运动转变为输出轴的旋转运动——气缸活塞（7）通过推杆（6）直接作用于外凸内齿轮（10）上，推动外凸内齿轮（10）旋转，动力由外凸内齿轮经多相凸轮式移动活齿传动传给与多相激波凸轮键联接的输出轴（14）高速输出，外凸内齿轮（10）将内燃机和多相凸轮式移动活齿传动有机地融为一体，使内燃机无需再配备变速器，高速输出。
【技术特征摘要】
1.任意齿差数移动式高转速内燃机，主要由气缸盖(I)、排气门(2)、进气门(3)、气缸(4)、缸体(5)、推杆(6)、活塞(7)、弹簧(8)、滚轮(9)、外凸内齿轮(10)、活齿(11)、活齿架(12)、多相激波凸轮(13)、输出轴(14)及供油系统、冷却系统、起动系统、配气系统、润滑系统组成，其特征在于八个气缸(4)环形对称均布在外凸内齿轮(10 )的周围，外凸内多相凸轮式移动传动机构将活塞(7)的往复直线运动转变为输出轴的旋转运动——气缸活塞(7)通过推杆(6)直接作用于外凸内齿轮(10)上,推动外凸内齿轮(10)旋转,动力由外凸内齿轮经多相凸轮式移动活齿传动传给与多相激波凸轮键联接的输出轴(14)高速输出，外凸内齿轮(10)将内燃机和多相凸轮式移动活齿传动有机地融为一体，使内燃机无需再配备变速器，高速输出。2.根据权利要求1所述的任意齿差数移动式高转速内燃机，其特征在于上述外凸内多相凸轮式移动传动机构由凸轮机构和多相凸轮式移动活齿传动机构有机的组合而成；其中，凸轮机构由缸体(5)、弹簧(8)、推杆(6)、外凸内齿轮(10)组成,推杆(6)的一端与活塞(7)固定联接，另一端安装滚轮(9)，滚轮(9)使推杆(6)与外凸内齿轮(10)之间为滚动摩擦联接，弹簧(8)使推杆(6)上的滚轮(9)始终与外凸内齿轮(10)接触；多相凸轮式移动活齿传动机构由外凸内齿轮(10)、活齿(11)、活齿架(12)、多相激波凸轮(13)和与其键联接的输出轴(14)组成，且外凸内齿轮(10)、活齿架(12)、多相激波凸轮(13)、输出轴(14)的轴心线重合，并由机架轴承支承，活齿架(12)与机架固联，外凸内齿轮(10)的波数Zltl和活齿数Z11相差为3，多相激波凸轮(13)与输出轴(14)键联接，活齿(11)与外凸内齿轮(10)、多相激波凸轮(13)分别相啮合形成高副，活齿(11)可在活齿架(12)的...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁尚明，贺飞飞，李杰，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：
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