專利名稱：球轉(zhuǎn)子內(nèi)燃機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于熱力發(fā)動機領(lǐng)域，涉及一種內(nèi)燃機結(jié)構(gòu)設(shè)計，特別涉及一種球轉(zhuǎn)子內(nèi)燃機結(jié)構(gòu) 的設(shè)計。
背景技術(shù)：
由于小型飛行器、機器人、便攜式電源的廣泛應(yīng)用，需要功率密度大、可靠性高的內(nèi)燃機 作為動力源。目前，在現(xiàn)有的技術(shù)條件下，轉(zhuǎn)子內(nèi)燃機比其它熱機具有優(yōu)勢。
在眾多類型的轉(zhuǎn)子內(nèi)燃機中，典型的有汪克爾轉(zhuǎn)子內(nèi)燃機，它具有運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、轉(zhuǎn)速高、運 動部件少、結(jié)構(gòu)緊湊、功率密度大等優(yōu)點。但也存在一些不足，具體表現(xiàn)在(1)工作腔容 積的循環(huán)改變是通過轉(zhuǎn)子及內(nèi)齒輪和偏心軸及外齒輪輔助實現(xiàn)的，增加了加工制造難度，降 低了工作可靠性。(2)轉(zhuǎn)子和動力輸出軸間固有的位置關(guān)系和轉(zhuǎn)速關(guān)系，使得動力輸出軸轉(zhuǎn) 動一周只有一個做功過程，導(dǎo)致該內(nèi)燃機低速時動力輸出軸扭矩小，功率密度的進一步提高 也受到了限制。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服汪克爾轉(zhuǎn)子內(nèi)燃機結(jié)構(gòu)方案的不足之處，本發(fā)明的目的是提供一種球轉(zhuǎn)子內(nèi)燃機 結(jié)構(gòu)及設(shè)計。
本發(fā)明主要通過提供如下技術(shù)方案實現(xiàn)。球轉(zhuǎn)子內(nèi)燃機，其結(jié)構(gòu)主要包括定子缸體、轉(zhuǎn)子、 進氣口、排氣口、火花塞、動力輸出軸。其特征在于
轉(zhuǎn)子安裝于定子缸體內(nèi)，轉(zhuǎn)子工作面和定子缸體工作面互相配合，形成六個工作腔，隨著 轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，每個工作腔的容積發(fā)生周期性的變化，從而完成吸氣、壓縮、做功、排氣四個 沖程。
定子缸體的工作面由兩個凹凸曲面、 一個內(nèi)大部分球面、兩個內(nèi)小部分球面構(gòu)成。 轉(zhuǎn)子工作面由兩個凸棱曲面、 一個外大部分球面、兩個外小部分球面構(gòu)成。 進氣口、排氣口開在定子缸體的凹凸曲面上，火花塞安裝在定子缸體的凹凸曲面上。 動力輸出軸與定子缸體通過軸承連接，并通過一個短軸與轉(zhuǎn)子活動連接。 采用本發(fā)明設(shè)計的球轉(zhuǎn)子內(nèi)燃機具有如下優(yōu)點其構(gòu)造簡單，運動部件少，結(jié)構(gòu)緊湊，使
得工作可靠性高，還便于小型化；轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一周內(nèi)燃機做功六次，使得功率密度大和輸出軸
扭矩大。


圖1是本發(fā)明設(shè)計的球轉(zhuǎn)子內(nèi)燃機主視圖。
圖2是本發(fā)明設(shè)計的球轉(zhuǎn)子內(nèi)燃機縱向剖面示意圖。
圖3是定子缸體的工作面示意圖。
圖4是定子缸體的工作面的凹凸曲面生成方法示意圖。 圖5是轉(zhuǎn)子的工作面的示意圖。
圖6、圖7、圖8、圖9、圖IO是球轉(zhuǎn)子內(nèi)燃機的工作循環(huán)示意圖。
圖中的標(biāo)號分別表示l、進氣口， 2、排氣口， 3、定子缸體，4、動力輸出軸，5、火花塞， 6、軸承，7、轉(zhuǎn)子，8、工作腔，9、短軸，10、內(nèi)大部分球面，11、凹凸曲面，12、內(nèi)小 部分球面，13、凸棱，14、外大部分球面，15、外小部分球面，16、凸棱曲面。
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。
具體實施例方式
本發(fā)明所設(shè)計的球轉(zhuǎn)子內(nèi)燃機，以四沖程方式工作。
如圖1、圖2所示，球轉(zhuǎn)子內(nèi)燃機的結(jié)構(gòu)主要包括定子缸體(3)、轉(zhuǎn)子(7)、進氣口 (1)、 排氣口 (2)、火花塞(5)、動力輸出軸(4)。
如圖2、圖3所示，定子缸體(3)的工作面是由兩個凹凸曲面(11)、 一個內(nèi)大部分球
面(10)、兩個內(nèi)小部分球面(12)共同構(gòu)成。定子缸體(3)上開有進氣口 (1)、排氣口 (2)， 定子缸體(3)上安裝有火花塞(5)。定子缸體(3)的工作面是關(guān)于中心對稱的，對稱中心 為定子缸體(3)'的幾何中心。
如圖4所示，對于在本發(fā)明中稱作的凹凸曲面(11)的生成方法，說明如下在以直角坐 標(biāo)系O-xyz的原點O為球心，以R為半徑的球面上有小弧NM、小弧MP，滿足條件小弧NM 的弧長小于或等于三分之一的小弧MP的弧長，并且小弧NM的弧長加小弧MP的弧長小于 四分之一的大圓周長，當(dāng)小弧NM繞z軸以角速度"l轉(zhuǎn)動，同時小弧MP繞軸OM以角速 度為w2轉(zhuǎn)動，滿足關(guān)系為"2等于負(fù)三分之二的"1時，在球面上生成一條點P的軌跡1, 球心點O與軌跡l上的所有點的連線構(gòu)成一個曲面，此曲面有上下兩個表面，下表面去掉以 O為球心以r為半徑的球面所包容的部分，就是本發(fā)明中稱作的凹凸曲面(11);在本發(fā)明中 稱作的內(nèi)小部分球面(12),其實就是所述的以O(shè)為球心以r為半徑的球的內(nèi)表面的一部分； 在本發(fā)明中稱作的內(nèi)大部分球面(10)，其實就是所述的以O(shè)為球心以R為半徑的球的內(nèi)表 面的一部分。
轉(zhuǎn)子的工作面由兩個凸棱曲面(16)、 一個外大部分球面(14)、兩個外小部分球面(15) 共同構(gòu)成。每個凸棱曲面(16)上都有三條徑向布置且均勻分布的凸棱(13)，每兩條凸棱間 的曲面的形狀由球轉(zhuǎn)子內(nèi)燃機定子缸體(3)的凹凸曲面(11)和壓縮比確定。轉(zhuǎn)子(7)的 工作面是關(guān)于中心對稱的，對稱中心為轉(zhuǎn)子的幾何中心。
轉(zhuǎn)子(7)與定子缸體(3)的連接如圖2所示，轉(zhuǎn)子(7)的工作面與定子缸體(3)的 工作面互相配合。其中，轉(zhuǎn)子(7)的工作面的外大部分球面(14)與定子缸體(3)的工作 面的內(nèi)大部分球面(10)緊密滑動配合，轉(zhuǎn)子(7)的工作面的外小部分球面(15)與定子缸 體(3)的工作面的內(nèi)小部分球面(12)緊密滑動配合，轉(zhuǎn)子(7)的每個凸棱曲面(16)上 的每條凸棱(13)與定子缸體(3)的凹凸曲面(11)緊密滑動配合。轉(zhuǎn)子(7)和定子缸體 (3)的連接使得球轉(zhuǎn)子內(nèi)燃機形成六個工作腔(8)，隨著轉(zhuǎn)子(7)的轉(zhuǎn)動，每個工作腔(8) 的容積發(fā)生周期性變化，完成吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程。
動力輸出軸(4)對外輸出機械能，它與定子缸體(3)通過軸承(6)連接，它與轉(zhuǎn)子(7) 的連接，是通過一個與轉(zhuǎn)子(7)軸承連接的短軸(9)實現(xiàn)的，它與短軸(9)的連接是通過 鉸鏈實現(xiàn)的。
如圖1、圖3所示，進氣口 (1)、排氣口 (2)開在定子缸體(3)上的凹凸曲面(11)上， 在轉(zhuǎn)子(7)轉(zhuǎn)動的過程中，進氣口 (1)連續(xù)的給每個工作腔(8)供給可燃混合氣體，排氣 口 (2)連續(xù)的排出做功后的廢氣。
本內(nèi)燃機以四沖程的方式工作，如圖6、圖7、圖8、圖9、圖10所示是一個工作腔(8) 的一個工作循環(huán)示意圖。
如圖6、圖7所示，隨著轉(zhuǎn)子(7)的轉(zhuǎn)動，工作腔(8)的容積增大，從進氣口 (1)吸 進可燃混合氣體，完成吸氣沖程。
如圖8所示，隨著轉(zhuǎn)子(7)的轉(zhuǎn)動，工作腔(8)的容積減小，完成壓縮沖程。火花塞(5) 點火，混合氣體爆燃，產(chǎn)生高溫高壓燃?xì)狻?br> 如圖9所示，燃?xì)馔苿愚D(zhuǎn)子(7)轉(zhuǎn)動，完成做功沖程。
如圖10所示，隨著轉(zhuǎn)子(7)轉(zhuǎn)動，工作腔(8)容積減小，完成排氣沖程。開始下一個 工作循環(huán)。 ， 其它剩余的五個工作腔(8)的工作循環(huán)與此相同。 采用本發(fā)明所設(shè)計的球轉(zhuǎn)子內(nèi)燃機，具有以下優(yōu)點
(1) 、具有六個工作腔，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動一周，做六次功，使得功率密度大、動力輸出軸扭矩大。
(2) 、結(jié)構(gòu)簡單，運動部件少，無需配氣機構(gòu)，系統(tǒng)可靠性高。
權(quán)利要求
1、一種球轉(zhuǎn)子內(nèi)燃機，其結(jié)構(gòu)主要包括定子缸體(3)、轉(zhuǎn)子(7)、進氣口(1)、排氣口(2)、火花塞(5)、動力輸出軸(4)，其特征在于轉(zhuǎn)子(7)安裝在定子缸體(3)內(nèi)，轉(zhuǎn)子(7)的工作面和定子缸體(3)的工作面配合，形成六個工作腔(8)，進氣口(1)、排氣口(2)開在定子缸體(3)上，火花塞(5)安裝在定子缸體(3)上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的球轉(zhuǎn)子內(nèi)燃機，其特征在于定子缸體(3)的工作面由兩個凹凸 曲面(11)、 一個內(nèi)大部分球面(10)、兩個內(nèi)小部分球面(12)構(gòu)成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的球轉(zhuǎn)子內(nèi)燃機，其特征在于轉(zhuǎn)子(7)的工作面由兩個凸棱曲面 (16)、 一個外大部分球面(14)、兩個外小部分球面(15)構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種球轉(zhuǎn)子內(nèi)燃機結(jié)構(gòu)，涉及動力機械領(lǐng)域；該發(fā)明主要由定子缸體，轉(zhuǎn)子，進、排氣口，火花塞，動力輸出軸等部件組成；所述定子缸體和轉(zhuǎn)子具有特定的工作面，工作面間的相互配合使該內(nèi)燃機形成6個工作腔，隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，工作腔容積發(fā)生周期性變化，完成吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程；該發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單，功率密度大、動力輸出軸扭矩大等優(yōu)點；特別適用于一些需要大功率、小體積、高可靠性動力源的領(lǐng)域。
文檔編號F02B55/08GK101363361SQ20071001844
公開日2009年2月11日 申請日期2007年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月9日
發(fā)明者喆 石 申請人:喆 石