[實用新型]4×n軸擺振合成方向不變慣性合力式慣性推力驅動器

有效

• 申請號: 201920253867.6
• 申請日: 2019-02-28
• 公開（公告）號: CN209761641U
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 梁剛;梁劍鋒;常玉;梁劍銳;劉均勇
• 申請（專利權）人: 周意華
• 主分類號: F03G7/08
• 分類號: F03G7/08
• 代理公司: 11340 北京天奇智新知識產權代理有限公司
• 代理人: 李家恒

本實用新型公開了一種4×n軸擺振合成方向不變慣性合力式慣性推力驅動器，包括曲軸室箱體、旋轉曲軸、曲柄銷滑塊、框架式往復滑塊、連桿、連桿銷軸、擺動曲軸、兩級軸擴角傳動機構、齒輪室擺動室箱體、擺動體，旋轉曲軸帶動框架式往復滑塊在曲軸室箱體滑動腔內往復滑動；連桿帶動擺動曲軸往復擺動，擺動曲軸帶動兩級軸擴角傳動機構往復轉動；兩級軸擴角傳動機構的從動軸帶動擺動體作總擺動角為180°的往復擺動。本實用新型采用連桿擺動曲軸傳動機構，采用兩級擺動軸擴角圓柱齒輪傳動機構把擺動曲軸120°擺動轉化為二級擺動軸180°擺動，在擺動室內安裝變徑擺動的圓盤擺動體或簡諧擺動的扇形擺動體，實現輸出推進力的驅動器。

技術領域

本實用新型涉及用擺振合成方向不變慣性合力獲得推進功能的機器，稱為4×n軸擺振合成方向不變慣性合力式慣性推力驅動器。從機械學角度看，本實用新型屬于機械強迫振動技術領域或機械動力學(慣性力振動器)技術領域。從力學或物理學角度看，本實用新型屬于機械能轉換技術領域，即由等角速旋轉曲軸產生的擺動機構擺動動能轉化為擺振機構載體直線運動動能的技術領域。

背景技術

從2000年開始提出獲得專利授權的“制力器”至今，經歷“制力器”三種方案的初步探討，其探討的順序是變轉動半徑行星滾輪滾動振動器方案、變徑圓盤形擺動體振動器方案及2014 年提出的兩級軸變擺式合成方向不變慣性合力振動器方案(申請號為201410415938.X)。

兩級軸變擺式合成方向不變慣性合力振動器方案存在如下很難克服的缺點：

第一，現有從動非圓擺動齒輪節曲線設計只有橢圓齒輪或卵形齒輪節曲線方案，這類齒輪不是獲得最佳制力效果的節曲線類型。最佳制力效果的節曲線類型存在一個無限探索的過程，而且要花大量時間進行對比試驗。

第二，變擺很難獲得擺動返回點切向加速度w_τy＝0，因而擺動返回點有慣性沖擊出現，對提高擺振推力器轉速極為不利。另外非圓擺動齒輪技術沒有專業的齒輪廠家研究制造，難于找到現成匹配的高頻擺動非圓齒輪。

第三，推動齒條齒輪往復運動的旋轉曲軸半徑要求是往復擺動齒輪半徑的1.5708倍才能實現180°擺動，而往復擺動齒輪半徑不能太小，因而造成旋轉曲軸半徑大、雙滑塊機構體積大。旋轉曲軸轉速選擇受旋轉曲軸半徑限制。旋轉曲軸半徑大小與旋轉曲軸轉速大小成反比，即只有減小旋轉曲軸半徑才能提高旋轉曲軸轉速，這是內燃機設計的原則，也是擺振推力器設計原則。

第四，扇形擺動體分居在齒條兩側，與旋轉曲軸雙滑塊機構共同占用曲軸室箱體，增大了曲軸室箱體厚度，另外不利于4軸機型采用軸向疊加布置方案。在專利申請號為201410415938.X的兩級軸變擺式合成方向不變慣性合力方案中，記載的8(即4×2)軸機型是豎向疊加的。豎向疊加相對于軸向疊加缺點是機器高度大，不利于在車體中安裝。

而且，在過去擺振推力器方案中，變徑圓盤形擺動體方案同扇形擺動體兩級軸變傳動比變擺方案相比的缺點是在高轉速時控制變擺動半徑的凸輪機構滾輪滾動阻力大，機械效率降低。發明人認為其原因是高轉速時滾輪滾動出現滑轉(打滑)。凸輪槽滾輪是正反轉高速滾動的零件。滾輪純滾動即無滑轉獲得是由滾輪與軌道面之間的摩擦力大小決定。滾輪軌道表面光滑并且有滾輪軸軸承回油飛濺潤滑，造成摩擦力降低，滾輪滑轉嚴重，摩擦功損失增大，所以機械效率降低。解決這個問題最可靠的方法是安裝由防滑滾動齒輪與固定曲線齒條組成的防滑機構，確保在任何轉速均保證滾輪作純滾動，這是保證凸輪機構不影響機械效率的有效方法。而提高凸輪機構機械效率還要做好以下設計：滾輪軸軸承要選用低摩擦系數的材料制造，軸承潤滑要設計可靠的壓力供油系統，軸承表面加工光潔度選用高標準。另外要開發用兩級軸變擺傳動提高整機的機械效率。

今后，擺振推力器研發目標是實現推重比達到或超過航空螺旋槳推進發動機或直升機發動機的推重比。推重比是推力與發動機重量的比值，是衡量航空發動機動力性能的指標。