專利名稱：任意齒差數(shù)滾動式高轉(zhuǎn)速內(nèi)燃機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃氣動力領(lǐng)域，更具體地說，是一種任意齒差數(shù)滾動式高轉(zhuǎn)速內(nèi)燃機。
背景技術(shù)：
目前，一般的內(nèi)燃機(發(fā)動機)都由機體、曲柄連桿機構(gòu)、配氣機構(gòu)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)和點火系統(tǒng)等組成，工作過程分吸氣、壓縮、燃燒做功、排氣四個沖程。這類內(nèi)燃機的傳動機構(gòu)使用的都是曲柄連桿機構(gòu)，通過連桿將活塞的動力傳遞給曲軸，并將活塞的往復(fù)直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運動。由于這種內(nèi)燃機是靠活塞的直線運動和連桿的平面運動來壓迫驅(qū)使曲軸作旋轉(zhuǎn)運動，從而造成各運動副之間存在著較大的摩擦，導(dǎo)致內(nèi)燃機傳動效率低。這些現(xiàn)有曲軸連桿型內(nèi)燃機還有如下主要缺點體積大；連桿、曲軸上的不平衡離心力較大；沖擊大，振動大；并由此引起較大的機械磨損，使內(nèi)燃機壽命縮短；結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工、制造、裝配等都比較困難；此外，一般內(nèi)燃機與變速裝置是兩個獨立的機器，通常內(nèi)燃機需另外安裝變速器用于后續(xù)變速，造成體積龐大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有曲軸連桿型內(nèi)燃機存在的上述缺點，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單緊湊、體積小、沖擊振動小、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、功率大、壽命長、效率高的高速四沖程內(nèi)燃機一任意齒差數(shù)滾動式高轉(zhuǎn)速內(nèi)燃機。本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是一種任意齒差數(shù)滾動式高轉(zhuǎn)速內(nèi)燃機，主要由氣缸蓋(I)、排氣門(2)、進氣門(3)、氣缸(4)、缸體(5)、推桿(6)、活塞(7)、彈簧(8)、滾輪(9)、外凸內(nèi)齒圈(10)、活齒(11)、活齒架(12)、多相外凸輪(13)、輸出軸(14)及起動系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、配氣系統(tǒng)等組成。其特征在于八個氣缸(4)環(huán)形對稱均勻布置在外凸內(nèi)齒圈(10)的周圍，外凸內(nèi)多相激波滾子傳動機構(gòu)將活塞的往復(fù)直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鲚S(14 )的旋轉(zhuǎn)運動——氣缸活塞(7 )通過推桿(6 )直接作用于外凸內(nèi)齒圈(10)上,推動外凸內(nèi)齒圈(10)旋轉(zhuǎn),外凸內(nèi)齒圈的內(nèi)部齒形面推動活齒(11)運動,活齒(11)在活齒架(12)約束作用下沿活齒架徑向?qū)Р圩鐾鶑?fù)滾動運動，迫使活齒(11)與多相外凸輪(13)嚙合，驅(qū)動多相外凸輪(13)轉(zhuǎn)動，并由與多相外凸輪(13)鍵聯(lián)接的輸出軸
(14)輸出動力。上述活齒(11)可以是短圓柱滾子，也可以是鋼球。在上述技術(shù)方案中，外凸內(nèi)多相激波滾子傳動機構(gòu)由凸輪機構(gòu)和多相激波滾子活齒傳動機構(gòu)有機的組合而成。其中，凸輪機構(gòu)由缸體(5)、活塞(7)、彈簧(8)、推桿(6)、外凸內(nèi)齒圈(10)、滾輪(9)組成，推桿(6)的一端與活塞(7)固定聯(lián)接，另一端安裝滾輪(9)，滾輪(9)使推桿(6)與外凸內(nèi)齒圈(10)之間的接觸由滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，彈簧(8)的一端固定在活塞(7)下面，另一端固定在氣缸下部的凸臺上，彈簧(8)使推桿上的滾輪(9)始終與外凸內(nèi)齒圈(10 )接觸，除此之外，每個氣缸都配有活塞、帶滾輪的推桿及彈簧。多相激波滾子活齒傳動機構(gòu)由外凸內(nèi)齒圈(10)、活齒(11)、活齒架(12)、多相外凸輪(13)和與其鍵聯(lián)接的輸出軸(14)組成，外凸內(nèi)齒圈(10)的外部是四相凸輪，內(nèi)部是多相激波滾子活齒傳動中的內(nèi)齒圈齒形面，故外凸內(nèi)齒圈(10)既是凸輪機構(gòu)中的凸輪，又是多相激波滾子活齒傳動機構(gòu)中的內(nèi)齒圈，夕卜凸內(nèi)齒圈(10)將內(nèi)燃機和多相激波滾子活齒傳動有機地合二為一，整個多相激波滾子活齒傳動機構(gòu)內(nèi)置于外凸內(nèi)齒圈(10)的內(nèi)部。多相外凸輪(13)是具有三個互成120°夾角且軸心對稱的凸出部分的三相凸輪，自身質(zhì)量完全平衡，其輪廓曲線為余弦曲線。外凸內(nèi)齒圈(10)的外表面凸輪輪廓曲線可以根據(jù)實際設(shè)計需要選定，以獲得最佳的動力學性能，提高內(nèi)燃機的能量轉(zhuǎn)換效率。輸出軸(14)、外凸內(nèi)齒圈(10)、活齒架(12)和多相外凸輪(13)等零件的軸心線重合并由機架軸承支承?；铨X數(shù)Z11和外凸內(nèi)齒圈(10)的波數(shù)Zltl相差為3,活齒架(12)與機架固聯(lián),多相外凸輪(13)與輸出軸(14)鍵聯(lián)接,活齒
(11)與外凸內(nèi)齒圈(10)、多相外凸輪(13)分別相嚙合均形成高副，活齒(11)可在活齒架
(12)的徑向?qū)Р壑袧L動而與活齒架(12)形成高副。在上述技術(shù)方案中，外凸內(nèi)齒圈(10)的外部是具有四個互成90°夾角且軸心對稱的凸出部分的四相凸輪，八個氣缸(4)環(huán)形對稱均布在外凸內(nèi)齒圈(10)的周圍,其中任意兩個相隔180°對稱布置的氣缸活塞(7)工作狀態(tài)同步，將工作狀態(tài)同步的兩個氣缸活塞作為一組，四組氣缸活塞依次進行吸氣沖程、壓縮沖程、氣體燃燒做功沖程和排氣沖程，相鄰兩組氣缸的活塞沖程進程對應(yīng)于外凸內(nèi)齒圈(10)轉(zhuǎn)角的相位差為45°。在上述技術(shù)方案中，輸出軸的轉(zhuǎn)速取決于外凸內(nèi)齒圈(10)的轉(zhuǎn)速和多相激波滾子活齒傳動的傳動比，而適當選擇多相激波滾子活齒傳動的配齒方案，可獲得較小的傳動比，可以實現(xiàn)高速輸出。在多相激波滾子活齒傳動中，外凸內(nèi)齒圈(10)與活齒(11)為多齒嚙合，故可實現(xiàn)較大功率，平穩(wěn)傳動。與已有技術(shù)相比本發(fā)明的主要發(fā)明點在于。①八個氣缸環(huán)形對稱均布在外凸內(nèi)齒圈周圍，氣缸活塞通過推桿直接作用于外凸內(nèi)齒圈上，動力由外凸內(nèi)齒圈經(jīng)多相激波滾子活齒傳動傳給輸出軸輸出。②外凸內(nèi)齒圈的外部為具有四個互成90°夾角凸出部分的四相凸輪，而內(nèi)部為多相激波滾子活齒傳動機構(gòu)中的內(nèi)齒圈齒形面，將多相激波滾子活齒傳動機構(gòu)內(nèi)置于凸輪機構(gòu)的凸輪中，使凸輪機構(gòu)中的凸輪和多相激波滾子活齒傳動機構(gòu)中的內(nèi)齒圈合二為一，得到外凸內(nèi)多相激波滾子傳動機構(gòu)，并用該新機構(gòu)取代現(xiàn)有曲軸連桿型內(nèi)燃機中的曲柄連桿機構(gòu)，將活齒傳動技術(shù)引入內(nèi)燃機技術(shù)領(lǐng)域，不但徹底去除了曲軸和連桿，而且將內(nèi)燃機與變速裝置(增速器)合二為一，得到了一種結(jié)構(gòu)緊湊、小巧的新型高轉(zhuǎn)速動力機器，與曲軸連桿型內(nèi)燃機相比，本發(fā)明內(nèi)燃機軸向尺寸大大減小，且在相同轉(zhuǎn)速要求下，有害氣體的排放大大減小。③內(nèi)燃機的動力輸出軸為與多相外凸輪鍵聯(lián)接的輸出軸，多相激波滾子活齒傳動由外凸內(nèi)齒圈輸入動力，活齒架固定，多相外凸輪輸出，可以實現(xiàn)較小的傳動比，內(nèi)燃機高速輸出動力。④輸出軸轉(zhuǎn)速取決于多相激波滾子活齒傳動的傳動比，而適當選擇多相激波滾子活齒傳動的配齒方案，可獲得較小的傳動比，且激波器為多相外凸輪，活齒數(shù)Z11和外凸內(nèi)齒圈的波數(shù)Zltl相差為3，不需偏心安裝，整個機構(gòu)受力自平衡。⑤多相激波滾子活齒傳動中，外凸內(nèi)齒圈與活齒為多齒嚙合，故可實現(xiàn)較大功率、平穩(wěn)傳動。
本發(fā)明與現(xiàn)有曲軸連桿型內(nèi)燃機相比，具有以下有益的技術(shù)效果。1.沖擊振動小、噪聲小、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)
由于本發(fā)明采用外凸內(nèi)多相激波滾子傳動機構(gòu)取代了現(xiàn)有曲軸連桿型內(nèi)燃機中的曲柄連桿機構(gòu)，徹底取消了曲軸和連桿，外凸內(nèi)齒圈和多相激波滾子活齒傳動機構(gòu)都是軸對稱結(jié)構(gòu)，沒有偏心質(zhì)量和不平衡離心力，消除了因曲軸質(zhì)量偏心、連桿作平面運動引起的慣性力和傾覆力矩以及由此產(chǎn)生的沖擊振動和噪聲，消除了連桿偏擺導(dǎo)致活塞拍擊氣缸壁造成的振動和噪聲；八個氣缸環(huán)形對稱均布在外凸內(nèi)齒圈周圍，其中任意兩個相隔180°對稱布置的氣缸活塞工作狀態(tài)同步，即或同時吸氣、或同時壓縮、或同時氣體燃燒做功、或同時排氣，因此,沖擊力總是成對的出現(xiàn),可以相互抵消,使外凸內(nèi)齒圈受合力為零,故沖擊振動較小，因而內(nèi)燃機運轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)。2.結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、軸向尺寸小
由于取消了笨重復(fù)雜的曲軸，各氣缸環(huán)形對稱均布在外凸內(nèi)齒圈周圍，而且多相激波滾子活齒傳動機構(gòu)內(nèi)置于外凸內(nèi)齒圈中，外凸內(nèi)齒圈既是凸輪機構(gòu)中的凸輪，又是多相激波滾子活齒傳動機構(gòu)中的內(nèi)齒圈，所以本發(fā)明的內(nèi)燃機結(jié)構(gòu)緊湊、軸向尺寸小、體積小、重量輕；本發(fā)明采用外凸內(nèi)多相激波滾子傳動機構(gòu)輸出活塞產(chǎn)生的動力，將內(nèi)燃機與變速裝置(增速器)合二為一，無需另配變速裝置，結(jié)構(gòu)大大縮減，所以結(jié)構(gòu)緊湊、小巧。3.傳動比較小，整機一體化增速，高轉(zhuǎn)速輸出
本內(nèi)燃機的動力輸出軸為與多相外凸輪鍵聯(lián)接的輸出軸，多相激波滾子活齒傳動以外凸內(nèi)齒圈輸入動力，活齒架固定，多相外凸輪輸出，適當選擇配齒方案，可以實現(xiàn)較小的傳動比，而且仍然保持結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量小、體積小等諸多優(yōu)點。內(nèi)燃機高速輸出動力，可廣泛應(yīng)用于需高轉(zhuǎn)速的領(lǐng)域，諸如直升機發(fā)動機、小型發(fā)電機等。較高的轉(zhuǎn)速輸出，在需求轉(zhuǎn)速一定的時候，可大大減少有害氣體的排放，達到節(jié)能減排的目的。4.摩擦磨損小、受力自平衡、油耗低、效率高、壽命長
因為活塞的驅(qū)動力通過推桿滾輪直接傳遞給外凸內(nèi)齒圈后經(jīng)多相激波滾子活齒傳動傳給輸出軸輸出?；钊茥U與外凸內(nèi)齒圈之間為滾動摩擦聯(lián)接，傳動效率高，取消了磨損嚴重、摩擦功耗大的曲柄連桿機構(gòu)。多相激波滾子活齒傳動為多齒嚙合、承載能力較大，傳動效率高，因多齒同時嚙合，輸出剛度大，傳動也更加平穩(wěn)可靠。同時多相外凸輪可以實現(xiàn)激波并保證其自身及內(nèi)部活齒的受力自動平衡，在傳動裝置中不存在一齒差活齒傳動中因偏心安裝激波器而存在的慣性力、激振力和傾覆力矩等，從傳動原理上避免了傳動裝置的振動激勵，從而有利于提高傳動的效率，其效率值可達O. 9以上。機械摩擦磨損也較小，油耗低，內(nèi)燃機壽命較長。5.具有良好的經(jīng)濟性、動力性和排放指標
由于活塞的運動規(guī)律完全取決于外凸內(nèi)齒圈的外部輪廓曲線，所以可通過選取恰當?shù)幕钊\動規(guī)律來設(shè)計凸輪輪廓，而恰當?shù)幕钊\動規(guī)律應(yīng)當使氣缸中的氣體燃燒充分、完善、燃料熱能利用率高，因此，本發(fā)明內(nèi)燃機具有良好的動力性、經(jīng)濟性和排放指標，可達到節(jié)能環(huán)保和提聞機器效率的目的。6.結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好、生產(chǎn)成本低
本發(fā)明內(nèi)燃機中的零件結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好、生產(chǎn)成本低，徹底取消了結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工制造困難的曲軸和連桿。
7.承載能力較大,轉(zhuǎn)速平穩(wěn)
多相激波滾子活齒傳動為多齒嚙合，傳動平穩(wěn)，活齒可共同分擔載荷實現(xiàn)功率分流。故內(nèi)燃機運行平穩(wěn)，抵抗沖擊和振動的能力較強，承載能力大。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。但要特別指出的是，本發(fā)明的具體實施方式
不限于下面實施例所描述的形式，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的情況下，還可很容易地設(shè)計出其他的具體實施方式
，因此不應(yīng)將下面給出的具體實施方式
的實施例理解為本發(fā)明的保護范圍，將本發(fā)明的保護范圍限制在所給出的實施例。圖1是任意齒差數(shù)滾動式高轉(zhuǎn)速內(nèi)燃機的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是外凸內(nèi)齒圈及多相激波滾子活齒傳動機構(gòu)的示意圖。上述各附圖中圖識標號的標識對象是1氣缸蓋、2排氣門、3進氣門、4氣缸、5缸體、6推桿、7活塞、8彈簧、9滾輪、10外凸內(nèi)齒圈、11活齒、12活齒架、13多相外凸輪、14輸出軸。
具體實施例圖1，圖2所示任意齒差數(shù)滾動式高轉(zhuǎn)速內(nèi)燃機，由氣缸蓋(I)、排氣門(2)、進氣門(3)、氣缸(4)、缸體(5)、推桿(6)、活塞(7)、彈簧(8)、滾輪(9)、外凸內(nèi)齒圈(10)、活齒(11)、活齒架(12 )、多相外凸輪(13 )、輸出軸(14 )等組成。八個氣缸(4 )軸心對稱地環(huán)形均布在外凸內(nèi)齒圈(10)的周圍，相鄰兩個氣缸的夾角為45°。每個氣缸(4)中有一個活塞(7 )，推桿(6 )的一端與活塞(7 )固結(jié)在一起，另一端裝有滾輪(9 )，滾輪(9 )使推桿(6 )與外凸內(nèi)齒圈(10 )之間的聯(lián)接為滾動摩擦聯(lián)接，彈簧(8 )的一端固定在活塞(7 )底部，另一端固定在氣缸(4)下部的凸臺上，彈簧(8)的作用是使推桿(6)上的滾輪(9)始終與外凸內(nèi)齒圈(10)接觸。外凸內(nèi)齒圈(10)的外部是具有互成90°夾角且軸心對稱的四個凸出部分的四相凸輪，內(nèi)部是多相激波滾子活齒傳動的內(nèi)齒圈齒形面。外凸內(nèi)齒圈(10)將凸輪機構(gòu)和多相激波滾子活齒傳動機構(gòu)有機的結(jié)合為一體。外凸內(nèi)齒圈(10)既是凸輪機構(gòu)中的凸輪，又是多相激波滾子活齒傳動機構(gòu)中的內(nèi)齒圈，整個多相激波滾子活齒傳動機構(gòu)內(nèi)嵌于外凸內(nèi)齒圈(10)的內(nèi)部。多相外凸輪(13)是具有三個互成120°夾角且軸心對稱的凸出部分的三相凸輪，自身質(zhì)量完全平衡，本實施例中選用余弦曲線為多相外凸輪(13)的輪廓曲線。多相激波滾子活齒傳動機構(gòu)由外凸內(nèi)齒圈(10)、活齒(11)、活齒架(12)、多相外凸輪(13)和與多相外凸輪(13)鍵聯(lián)接的輸出軸(14)組成?；铨X架(12)與機架固聯(lián)，活齒(11)與外凸內(nèi)齒圈(10)、多相外凸輪(13)分別相嚙合形成高副，活齒(11)可在活齒架(12)的徑向?qū)Р壑袧L動而與活齒架(12)形成高副?；铨X(11)是短圓柱滾子。輸出軸(14)、外凸內(nèi)齒圈(10)、活齒架(12)和多相外凸輪(13)等零件的軸心線重合并由機架軸承支承。因此本發(fā)明內(nèi)燃機不僅有多相激波滾子活齒傳動的一系列優(yōu)點，而且結(jié)構(gòu)非常緊湊。外凸內(nèi)齒圈(10)的外表面凸輪輪廓曲線可按需要選取不同的曲線。本實施例按活塞(7)作余弦加速度運動規(guī)律來確定凸輪輪廓曲線，即當外凸內(nèi)齒圈(10)勻速轉(zhuǎn)動時，活塞(7)按余弦加速度運動規(guī)律作往復(fù)直線運動，其運動周期為外凸內(nèi)齒圈(10)旋轉(zhuǎn)周期的四分之一。本實施例內(nèi)燃機的動力輸出軸為與多相外凸輪鍵聯(lián)接的輸出軸(14),多相激波滾子活齒傳動以外凸內(nèi)齒圈輸入動力，活齒架固定，多相外凸輪輸出，可以實現(xiàn)較大的傳動比，內(nèi)燃機可高速輸出動力。本發(fā)明所述內(nèi)燃機的工作原理是當內(nèi)燃機工作時，氣體燃燒做功汽缸中的活塞
(7)，其驅(qū)動力通過推桿(6)及滾輪(9)作用于外凸內(nèi)齒圈(10)上，推動外凸內(nèi)齒圈(10)逆時針旋轉(zhuǎn)，動力由外凸內(nèi)齒圈(10)經(jīng)多相激波滾子活齒傳動機構(gòu)傳給輸出軸(14)輸出；由于外凸內(nèi)齒圈(10 )的旋轉(zhuǎn)，滾輪(9 )沿著外凸內(nèi)齒圈(10 )的輪廓滾動而使推桿(6 )和沒有做功的活塞(7)在氣缸(4)內(nèi)滑動，完成吸氣、或壓縮氣體、或排氣的任務(wù)。在圖1中，將氣缸a和e、b和f、c和g、d和h各作為一組,則可分為四組氣缸。設(shè)氣缸a、e中的活塞處于吸氣沖程的開始位置，氣缸b、f中的活塞處于壓縮沖程的開始位置，氣缸c、g中的活塞處于氣體燃燒做功沖程的開始位置，氣缸d、h中的活塞處于排氣沖程的開始位置，相鄰兩組氣缸活塞的沖程進程相差一個沖程，對應(yīng)于外凸內(nèi)齒圈(10)轉(zhuǎn)角的相位差為45° ;則外凸內(nèi)齒圈(10)逆時針轉(zhuǎn)過45°以后，氣缸b、f又開始燃燒做功，外凸內(nèi)齒圈再逆時針轉(zhuǎn)過45°之后,氣缸a、e又開始燃燒做功,氣缸a、e燃燒做功完成以后接著是氣缸d、h開始燃燒做功，之后又輪到氣缸c和g燃燒做功，如此循環(huán)下去，使外凸內(nèi)齒圈(10)連續(xù)平穩(wěn)地運轉(zhuǎn)，外凸內(nèi)齒圈的內(nèi)齒形面推動活齒(11)在活齒架(12)的徑向?qū)Р壑袧L動，在活齒架(12)的約束作用下迫使活齒(11)與多相外凸輪(13)嚙合，驅(qū)動多相外凸輪(13)轉(zhuǎn)動，并由與多相外凸輪(13)鍵聯(lián)接的輸出軸(14)連續(xù)平穩(wěn)地將動力和運動輸出。由于每組氣缸中的兩個氣缸相隔180°對稱布置，并且工作狀態(tài)隨時相同，所以八個活塞(7)對外凸內(nèi)齒圈(10)的綜合作用效果是外凸內(nèi)齒圈(10)只受純力偶的作用，而合力為零。由于外凸內(nèi)齒圈(10)和多相激波滾子活齒傳動機構(gòu)不僅具有結(jié)構(gòu)對稱性，而且受力也是對稱的，故它們所受合力為零，只受力偶作用。因此本發(fā)明內(nèi)燃機的沖擊振動小，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。該任意齒差數(shù)滾動式高轉(zhuǎn)速內(nèi)燃機的變速原理實施例設(shè)活齒(11)的齒數(shù)為Zn=8 ;外凸內(nèi)齒圈(10)的波數(shù)為Z1 0=Il,外凸內(nèi)齒圈(10)的轉(zhuǎn)速為n10=300r/min。活齒架
(12)與機架固定連接( b = 0),則多相激波滾子活齒傳動的傳動比為
zVO — zIi 11-8 3
> == "1Γ = Π
所以得n14= n13=1100r/min，可見多相外凸輪(13)、輸出軸(14)的轉(zhuǎn)向與外凸內(nèi)齒圈
(10)的相同，但輸出軸(14)的轉(zhuǎn)速相對于外凸內(nèi)齒圈(10)的轉(zhuǎn)速有很大程度的提高，內(nèi)燃機不需要額外添加變速器就可實現(xiàn)高速輸出動力。這種特性可廣泛應(yīng)用于需高轉(zhuǎn)速的領(lǐng)域，諸如直升機發(fā)動機、小型發(fā)電機等，輸出轉(zhuǎn)速一定時，可減少有害氣體的排放，達到節(jié)能減排的目的。本實施例的內(nèi)燃機還設(shè)置有起動系統(tǒng)、配氣系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、供油系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)等。
權(quán)利要求
1.任意齒差數(shù)滾動式高轉(zhuǎn)速內(nèi)燃機，主要由氣缸蓋(I)、排氣門(2)、進氣門(3)、氣缸(4)、缸體(5)、推桿(6)、活塞(7)、彈簧(8)、滾輪(9)、外凸內(nèi)齒圈(10)、活齒(11)、活齒架(12)、多相外凸輪(13)、輸出軸(14)及供油系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、起動系統(tǒng)、配氣系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)組成，其特征在于八個氣缸(4)環(huán)形對稱均布在外凸內(nèi)齒圈(10 )的周圍，外凸內(nèi)多相激波滾子傳動機構(gòu)將活塞(7)的往復(fù)直線運動轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鲚S(14)的旋轉(zhuǎn)運動——氣缸活塞(7)通過推桿(6)直接作用于外凸內(nèi)齒圈(10)上,推動外凸內(nèi)齒圈(10)旋轉(zhuǎn)，動力由外凸內(nèi)齒圈經(jīng)多相激波滾子活齒傳動傳給與多相外凸輪鍵聯(lián)接的輸出軸(14)高速輸出，外凸內(nèi)齒圈(10)將內(nèi)燃機和多相激波滾子活齒傳動有機地融為一體，使內(nèi)燃機無需再配備變速器，高速輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的任意齒差數(shù)滾動式高轉(zhuǎn)速內(nèi)燃機，其特征在于上述外凸內(nèi)多相激波滾子傳動機構(gòu)由凸輪機構(gòu)和多相激波滾子活齒傳動機構(gòu)有機的組合而成；其中，凸輪機構(gòu)由缸體(5)、彈簧(8)、推桿(6)、外凸內(nèi)齒圈(10)組成,推桿(6)的一端與活塞(7)固定聯(lián)接，另一端安裝滾輪(9)，滾輪(9)使推桿(6)與外凸內(nèi)齒圈(10)之間為滾動摩擦聯(lián)接，彈簧(8)使推桿(6)上的滾輪(9)始終與外凸內(nèi)齒圈(10)接觸；多相激波滾子活齒傳動機構(gòu)由外凸內(nèi)齒圈(10)、活齒(11)、活齒架(12)、多相外凸輪(13)和與其鍵聯(lián)接的輸出軸(14)組成，且外凸內(nèi)齒圈(10)、活齒架(12)、多相外凸輪(13)、輸出軸(14)的軸心線重合并由機架軸承支承，活齒架(12)與機架固聯(lián),外凸內(nèi)齒圈(10)的波數(shù)Zltl和活齒數(shù)Z11相差為3,多相外凸輪(13)與輸出軸(14)鍵聯(lián)接,活齒(11)與外凸內(nèi)齒圈(10)、多相外凸輪(13)分別相嚙合形成高副，活齒(11)可在活齒架的徑向?qū)Р壑袧L動，活齒與活齒架(12)形成高副。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的任意齒差數(shù)滾動式高轉(zhuǎn)速內(nèi)燃機，其特征在于上述外凸內(nèi)齒圈(10)的外部是具有四個互成90°夾角且軸心對稱的凸出部分的四相凸輪，內(nèi)部是多相激波滾子活齒傳動中的內(nèi)齒圈齒形面，所以外凸內(nèi)齒圈(10)既是凸輪機構(gòu)中的凸輪，又是多相激波滾子活齒傳動機構(gòu)中的內(nèi)齒圈，整個多相激波滾子活齒傳動機構(gòu)內(nèi)嵌于外凸內(nèi)齒圈(10)的內(nèi)部，多相外凸輪(13)是具有三個互成120°夾角且軸心對稱的凸出部分的三相凸輪，自身質(zhì)量完全平衡，其輪廓曲線為余弦曲線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的任意齒差數(shù)滾動式高轉(zhuǎn)速內(nèi)燃機，其特征在于上述活齒(11)可以是短圓柱滾子，也可以是鋼球。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4所述的任意齒差數(shù)滾動式高轉(zhuǎn)速內(nèi)燃機，其特征在于輸出軸的轉(zhuǎn)速取決于外凸內(nèi)齒圈的轉(zhuǎn)速和多相激波滾子活齒傳動的傳動比，而適當選擇多相激波滾子活齒傳動的配齒方案，可獲得較小的傳動比，可以實現(xiàn)高速輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5所述的任意齒差數(shù)滾動式高轉(zhuǎn)速內(nèi)燃機，其特征在于上述的內(nèi)燃機，其八個氣缸(4)環(huán)形對稱均布在外凸內(nèi)齒圈(10)的周圍，其中任意兩個相隔180°對稱布置的氣缸活塞(7)工作狀態(tài)同步，將工作狀態(tài)同步的兩個氣缸活塞作為一組，四組氣缸活塞依次進行吸氣沖程、壓縮沖程、氣體燃燒做功沖程和排氣沖程，相鄰兩組氣缸的活塞沖程進程對應(yīng)于外凸內(nèi)齒圈(10 )轉(zhuǎn)角的相位差為45 ° ;氣缸活塞(7 )通過推桿(6 )直接作用于外凸內(nèi)齒圈(10)上,推動外凸內(nèi)齒圈(10)旋轉(zhuǎn),外凸內(nèi)齒圈(10)的齒形面推動活齒(11)在活齒架(12)的徑向?qū)Р壑袧L動，而活齒架(12)與機架固定聯(lián)接，故活齒在活齒架的約束作用下迫使多相外凸輪(13)高速轉(zhuǎn)動，多相外凸輪(13)通過鍵聯(lián)接將動力傳遞給輸出軸(14)輸出，實現(xiàn)高速輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6所述的任意齒差數(shù)滾動式高轉(zhuǎn)速內(nèi)燃機，其特征在于多相激波滾子活齒傳動中，外凸內(nèi)齒圈與活齒為多齒嚙合，故可實現(xiàn)較大功率，平穩(wěn)傳動。
全文摘要
任意齒差數(shù)滾動式高轉(zhuǎn)速內(nèi)燃機，涉及燃氣動力領(lǐng)域。本發(fā)明提供一種新型內(nèi)燃機，八個氣缸環(huán)形對稱均布在外凸內(nèi)齒圈周圍，使外凸內(nèi)齒圈受合力為零，氣缸活塞通過推桿直接作用于外凸內(nèi)齒圈上，動力由外凸內(nèi)齒圈經(jīng)多相激波滾子活齒傳動傳給與多相外凸輪鍵聯(lián)接的輸出軸。該內(nèi)燃機省去了傳統(tǒng)內(nèi)燃機中的連桿和曲軸，其外凸內(nèi)多相激波滾子傳動機構(gòu)沒有偏心質(zhì)量、具有慣性力及工作載荷自平衡的特點，輸出軸轉(zhuǎn)速取決于活齒傳動的傳動比，若活齒架固定，則多相外凸輪高速輸出，可廣泛應(yīng)用于需高轉(zhuǎn)速的領(lǐng)域，諸如直升機發(fā)動機、小型發(fā)電機等，輸出轉(zhuǎn)速一定時，可減少有害氣體的排放。該內(nèi)燃機結(jié)構(gòu)簡單緊湊、軸向尺寸小，受力自平衡，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。
文檔編號F02B75/40GK103061877SQ201310002800
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月6日
發(fā)明者梁尚明, 賀飛飛 申請人:四川大學