[發明專利]取代曲軸連桿的發動機傳動機構及聯動動力傳遞機構

有效

• 申請號: 201410790223.2
• 申請日: 2015-08-04
• 公開（公告）號: CN104500667A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 安里千;劉慶;毛靈濤;劉升貴
• 申請（專利權）人: 安里千
• 主分類號: F16H19/02
• 分類號: F16H19/02;F16H19/04
• 代理公司: 北京雙收知識產權代理有限公司 11241
• 代理人: 左明坤

技術領域

本發明涉及一種發動機傳動裝置，特別涉及一種往復直線運動與圓周運動相互轉換機構，以取代曲軸連桿機構的發動機傳動裝置。

背景技術

在機械工程中，例如活塞式發動機、壓縮機及其他一些需要進行直線往復運動與圓周運動相互轉換的機械，目前普遍采用曲軸(曲柄)連桿轉換機構。

傳統的曲軸柄連桿機構設計和制造已經十分完善，但是，無論從理論分析，還是在實際應用方面都存在固有的缺陷：

1、曲軸柄連桿機構轉換效率較低。以活塞-連桿-曲軸柄轉換機構發動機為例，作用在活塞上的燃氣壓力通過連桿傳遞給到曲軸柄，曲軸柄將其轉換為扭矩輸出轉動動力。由于曲軸柄連桿機構有上、下止點及連桿擺動，其幾何機構及受力狀態較復雜，各個部件皆處在復雜的三向應力狀態，此時作用在活塞上的燃氣壓力被分解為沿連桿軸線方向的作用力和垂直于汽缸軸線方向作用在缸壁的側壓力，作用在曲軸柄上的沿連桿軸線方向的作用力再次分解為垂直曲軸半徑方向的切向力和沿半徑方向的法向力，經過兩次分解得到產生扭矩的切向力遠小于作用在活塞上燃氣壓力。發動機輸出動力矩等于切向力與曲軸半徑之積，因此由曲軸切向作用力輸出的扭矩遠小于活塞上的燃氣壓力直接轉換的扭矩。上述分析表明曲軸連桿機構將直線往復運動轉換為勻速圓周運動的轉換效率較低，即燃氣壓力通過曲軸連桿機構輸出有用功功率較低。計算表明一臺發動機在點火提前角為10度時點火，此時活塞總作用力即最大作用力只有百分之二十左右轉換為產生曲軸扭矩的切向作用力；

2、曲軸連桿機構中連桿擺動使作用在活塞上的燃氣壓力產生垂直缸壁的側向壓力，增大了活塞與缸壁之間的側向摩擦力，加速了汽缸壁側向磨損，不僅降低了活塞的做功效率，而且還會造成“卡缸”使活塞無法工作；

3、曲軸連桿機構中連桿擺動產生的不平衡回轉質量和回轉運動引起慣性力，使活塞與汽缸壁及轉動接觸面產生交變沖擊力，增大了各個部件間的不均勻摩擦和撞擊，不僅影響發動機的輸出功率，而且使發動機產生較大的振動和噪聲。

發明內容

本申請的發明目的在于解決上述技術問題，而提供一種可使活塞的往復直線運動與扇形齒輪旋轉運動平穩地相互轉換的取代曲軸連桿的發動機傳動機構及聯動動力傳遞機構。

為了完成本申請的發明目的，本申請采用以下技術方案：

本發明的取代曲軸連桿的發動機傳動機構，包括殼體和通過兩主軸安裝在殼體內的轉換機構，所述轉換機構包括固定在其中一根主軸一端的扇形齒輪和通過導向板安裝在殼體內的齒條以及驅動所述齒條復位的復位裝置，所述齒條交替與所述扇形齒輪嚙合，所述齒條驅動扇形齒輪轉動，所述復位裝置包括軸頸、固定在所述齒條側面上的復位圓桿和轉動臂，所述軸頸一端固定在所述扇形齒輪側面上，軸頸的軸線與扇形齒輪的扇齒圓弧中分線正交，軸頸的另一端部與曲拐臂一端部的側面固定連接，所述曲拐臂另一端部的另一側面與另一主軸的端部固定連接，所述曲拐臂分別與所述軸頸和主軸正交，兩個所述主軸借助軸承座分別安裝在殼體兩側壁上并分別與動力輸出機構連接，所述兩主軸同軸線，所述轉動臂借助鉸接座與所述殼體內壁鉸接，所述轉動臂上設置有連通槽，所述軸頸和復位圓桿在所述轉動臂上的連通槽中運動，所述轉動臂通過復位圓桿驅動所述齒條復位，所述齒條的端部通過連桿與活塞連接，所述活塞置于氣缸體的氣缸中構成單缸發動機。

通過上述扇形齒輪、齒條和復位裝置的配合，可以將活塞的直線往復運動轉化為扇形齒輪和主軸的圓周運動，而活塞軸線方向的總作用力可以通過齒條直接作用在扇形齒輪的切線方向上，扇形齒輪輸出扭矩的切向力近似等于活塞軸線方向總作用力，克服了曲柄連桿機構中固有的缺點，大幅度提高了發動機的轉換效率。

本發明所述主軸與所述扇形齒輪正交，所述扇形齒輪的中心軸線與主軸的軸線共線，所述扇形齒輪的扇齒圓弧的長度等于活塞的行程，扇齒圓弧所對應的圓心角大于180度，所述扇形齒輪的一端齒為第一輪端齒，扇形齒輪的另一端齒為第二輪端齒，所述第一輪端齒能交替地與齒條的第一齒條端齒嚙合，所述第二輪端齒能交替地與齒條的第二齒條端齒和第三齒條端齒嚙合，這樣就實現了扇形齒輪交替與齒條嚙合，避免齒條干涉扇形齒輪和主軸的轉動。