專利名稱：外凸內(nèi)任意齒差凸輪套筒傳動內(nèi)燃機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及燃氣動力領域，更具體地說，是一種外凸內(nèi)任意齒差凸輪套筒傳動內(nèi)燃機。
背景技術：
目前，一般的內(nèi)燃機(發(fā)動機)都由機體、曲柄連桿機構、配氣機構、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)燃機的傳動機構使用的都是曲柄連桿機構，通過連桿將活塞的動力傳遞給曲軸，并將活塞的往復直線運動轉變?yōu)榍S的旋轉運動。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使曲軸作旋轉運動，從而造成各運動副之間存在著較大的摩擦，導致內(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；結構復雜、加工、制造、裝配等都比較困難；此外，通常內(nèi)燃機與變速裝置是兩個獨立的機器，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)明提供一種結構簡單緊湊、體積小、沖擊振動小、運轉平穩(wěn)、功率大、壽命長、效率高的低速大扭矩四沖程內(nèi)燃機一外凸內(nèi)任意齒差凸輪套筒傳動內(nèi)燃機。本發(fā)明為解決其技術問題所采取的技術方案是:一種外凸內(nèi)任意齒差凸輪套筒傳動內(nèi)燃機，主要由排氣門(I)、氣缸蓋(2)、氣缸(3)、進氣門(4)、缸體(5)、活塞(6)、推桿(7)、彈簧(8)、滾子(9)、輸出軸(10)、外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)、套筒活齒(12)、柱銷架
(13)、中心輪(14)及起動系統(tǒng)、配氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)等組成，其特征在于:在外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的周圍環(huán)形對稱均布著八個氣缸(3),外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪套筒傳動機構將活塞的往復直線運動轉變?yōu)檩敵鲚S的旋轉運動——氣缸活塞(6)通過推桿
(7)的直線往復運動直接驅使外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)旋轉，外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)將動力經(jīng)任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動傳給與中心輪(14)鍵聯(lián)接的輸出軸(10)，最后動力由輸出軸(10)輸出，夕卜凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)將內(nèi)燃機和任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動有機的融為一體，使內(nèi)燃機無需再配備減速器。在上述技術方案中，外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪套筒傳動機構由凸輪機構和任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動機構有機的組合而成。其中，凸輪機構由活塞(6)、推桿(7)、滾子(9)、外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)、缸體(5)、彈簧(8)組成,推桿(7)的一端與活塞(6)固定聯(lián)接,另一端裝有滾子(9)，滾子(9)使推桿(7)與外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)之間為滾動摩擦聯(lián)接，彈簧(8)的一端固定在活塞(6)下面，另一端固定在氣缸(3)下部的凸臺上,彈簧(8)使推桿(7)上的滾子(9)始終與外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)接觸，每個氣缸都配有活塞、帶滾子的推桿及彈簧。
任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動機構由外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)、套筒活齒(12)、柱銷架(13)、中心輪(14)和與其鍵聯(lián)接的輸出軸(10)組成，且輸出軸(10)、外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11 )、柱銷架(13)和中心輪(14)四零件的軸心線重合并由機架軸承支承，套筒活齒的齒數(shù)Z12和中心輪(14)的波數(shù)Z14相差為3，柱銷架(13)與機架固聯(lián)，中心輪(14)與輸出軸
(10)鍵聯(lián)接，套筒活齒(12)是圓柱形空心套筒，柱銷架(13)的周向均布并固定有若干個柱銷，套筒活齒(12)套裝在柱銷架(13)上的周向均布的柱銷上，套筒活齒(12)的內(nèi)圓柱面與柱銷架(13)上均布柱銷的外圓柱面嚙合，套筒活齒(12)的外圓柱面與外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的內(nèi)表面、中心輪(14)分別相嚙合形成高副。外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的外表面是四相凸輪輪廓，內(nèi)部是具有三個互成120°夾角且軸心對稱的凸出部分的三相內(nèi)凸輪，故外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)既是凸輪機構中的凸輪，又是任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動機構中的多相內(nèi)凸輪，整個任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動機構內(nèi)置于外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的內(nèi)部。外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的外表面凸輪輪廓曲線可以根據(jù)實際設計需要選定，以獲得最佳的動力學性能，提高內(nèi)燃機的能量轉換效率。在任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動中，外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的內(nèi)輪廓與套筒活齒(12)為多齒嚙合，故可實現(xiàn)大功率、大扭矩的傳動。在上述技術方案中，外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的外部為具有四個互成90°夾角且軸心對稱的凸出部分的四相凸輪，在外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的周圍環(huán)形對稱均布八個氣缸
(3)，其中任意兩個相隔180°對稱布置的氣缸活塞(6)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于外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)轉角的相位差為45°。氣缸活塞(6)通過推桿(7)直接作用于外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)上,驅使外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)旋轉，外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的內(nèi)表面多相內(nèi)凸輪輪廓推動套筒活齒(12)繞柱銷架(13)上均布柱銷滑轉，而柱銷架(13)與機架固定聯(lián)接，故套筒活齒在柱銷架的約束作用下與中心輪(14)相嚙合并迫使中心輪(14)轉動，中心輪(14)通過鍵聯(lián)接將動力傳遞給輸出軸(10)輸出。在上述技術方案中，輸出軸轉速取決于任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動的傳動比，而適當選擇任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動的配齒方案，可獲得較大的傳動比，可以實現(xiàn)低速大扭矩輸出。與已有技術相比本發(fā)明的主要發(fā)明點在于。①外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪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)部是具有三個互成120°夾角且軸心對稱的凸出部分的三相內(nèi)凸輪，將任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動機構內(nèi)置于外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪的內(nèi)部，即內(nèi)置于凸輪機構的凸輪中，使凸輪機構中的凸輪和任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動機構中的多相內(nèi)凸輪合二為一，得到外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪套筒傳動機構，并用該新機構取代現(xiàn)有曲軸連桿型內(nèi)燃機中的曲柄連桿機構，將活齒傳動技術引入內(nèi)燃機技術領域，不但徹底去除了曲軸和連桿，而且將內(nèi)燃機與變速裝置(減速器)合二為一，得到了一種結構緊湊、小巧的新型大功率動力機器，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。②在外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪的周圍環(huán)形對稱均布八個氣缸，氣缸活塞通過推桿的直線往復運動驅使外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪旋轉，外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪將動力經(jīng)任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動傳給與中心輪鍵聯(lián)接的輸出軸，最后動力由輸出軸輸出。③套筒活齒是圓柱形空心套筒，柱銷架的周向均布并固定有若干個柱銷，套筒活齒套裝在柱銷架上的周向均布的柱銷上，套筒活齒的內(nèi)圓柱面與柱銷架上均布柱銷的外圓柱面嚙合，套筒活齒的外圓柱面與外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪的多相內(nèi)輪廓面和中心輪分別相嚙合形成聞副。④內(nèi)燃機的動力輸出軸為與中心輪鍵聯(lián)接的輸出軸，任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動以外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪輸入動力，柱銷架固定，中心輪輸出，可以實現(xiàn)較大的傳動比，內(nèi)燃機低速大扭矩輸出動力。⑤輸出軸轉速取決于任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動的傳動比，而適當選擇任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動的配齒方案，可獲得較大的傳動比，且激波器為多相內(nèi)凸輪，活齒數(shù)Z12和中心輪的波數(shù)Z14相差為3，不需偏心安裝，整個機構受力自平衡。⑥在任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動中，外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪與套筒活齒為多齒嚙合，故可實現(xiàn)大功率、大扭矩的傳動。本發(fā)明與現(xiàn)有往復式曲軸連桿型內(nèi)燃機相比，具有以下有益的技術效果。1.振動小、沖擊小、噪聲小、運轉平穩(wěn)
由于本發(fā)明采用外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪套筒傳動機構取代了現(xiàn)有曲軸連桿型內(nèi)燃機中的曲柄連桿機構，徹底取消了曲軸和連桿，外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪和任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動機構都是軸對稱結構，沒有偏心質量和不平衡離心力，消除了因曲軸質量偏心、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，消除了連桿偏擺導致活塞拍擊氣缸壁造成的振動和噪聲；在外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪的周圍環(huán)形對稱均布著八個氣缸，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:或同時氣體燃燒做功、或同時排氣、或同時吸氣、或同時壓縮，因此，沖擊力總是成對出現(xiàn)，可以互相抵消，使外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪受合力為零，故沖擊振動較小，因而內(nèi)燃機運轉平穩(wěn)。2.體積小、重量輕、軸向尺寸小、結構緊湊
由于取消了笨重復雜的曲軸，各氣缸環(huán)形對稱均布在外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪周圍，而且任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動機構內(nèi)置于外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪中，夕卜凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪既是凸輪機構中的凸輪，又是任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動機構中的多相內(nèi)凸輪，所以本發(fā)明的內(nèi)燃機結構緊湊、軸向尺寸小、體積小、重量輕；本發(fā)明采用外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪套筒傳動機構輸出活塞產(chǎn)生的動力，將內(nèi)燃機與變速裝置(減速器)合二為一，無需另配減速裝置，結構大大減小，所以結構緊湊、小巧。3.傳動比較大,整機一體化預減速
本內(nèi)燃機的動力輸出軸為與中心輪鍵聯(lián)接的輸出軸，任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動以外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪輸入動力，柱銷架固定，中心輪輸出，適當選擇配齒方案，可以實現(xiàn)較大的傳動比，而且仍然保持結構緊湊、質量小、體積小等諸多優(yōu)點。內(nèi)燃機低速大扭矩輸出動力，可廣泛應用于需大功率的工程機械、軍事、國防等領域，諸如挖掘機、推土機、坦克、裝甲
本坐
寸O4.摩擦磨損小、受力自平衡、油耗低、效率高、壽命長
因為活塞的驅動力通過推桿滾子直接傳遞給外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪后經(jīng)任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動傳給輸出軸輸出?；钊茥U與外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪之間為滾動摩擦聯(lián)接，套筒活齒與外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪、柱銷架上的均布柱銷、中心輪間為凸凹齒形接觸和滑滾嚙合，傳動效率高，取消了磨損嚴重、摩擦功耗大的曲柄連桿機構。任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動為多齒嚙合、承載能力大，因多齒同時嚙合，輸出剛度大，傳動也更加平穩(wěn)可靠。同時外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪可以實現(xiàn)并保證其自身及其內(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0.95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)多相內(nèi)凸輪的外部輪廓曲線，所以可通過選取恰當?shù)幕钊\動規(guī)律來設計凸輪輪廓，而恰當?shù)幕钊\動規(guī)律應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)保和提高機器效率的目的。6.結構簡單、工藝性好、生產(chǎn)成本低
本發(fā)明內(nèi)燃機中的零件結構簡單、工藝性好、生產(chǎn)成本低，徹底取消了結構復雜、加工制造困難的曲軸和連桿。7.承載能力大
任意齒差內(nèi)凸輪套筒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)燃機運轉平穩(wěn)，抵抗沖擊和振動的能力較強，承載能力大。


下面結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，所屬領域的技術人員在不付出創(chuàng)造性勞動的情況下，還可很容易地設計出其他的具體實施方式
，因此不應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是外凸內(nèi)任意齒差凸輪套筒傳動內(nèi)燃機的結構示意圖。圖2是外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪及任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動機構的示意圖。上述各附圖中圖識標號的標識對象是:1排氣門；2氣缸蓋；3氣缸；4進氣門；5缸體；6活塞；7推桿；8彈簧；9滾子；10輸出軸；11外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪；12套筒活齒；13柱銷架；14中心輪。具體實施例
圖1、圖2所不外凸內(nèi)任意齒差凸輪套筒傳動內(nèi)燃機，由排氣門(I)、氣缸蓋(2)、氣缸
(3)、進氣門(4)、缸體(5)、活塞(6)、推桿(7)、彈簧(8)、滾子(9)、輸出軸(10)、外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)、套筒活齒(12)、柱銷架(13)、中心輪(14)等組成。在外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的周圍環(huán)形對稱均布八個氣缸(3)，相鄰兩個氣缸的夾角為45°。每個氣缸(3)中有一個活塞(6)，推桿(7)的一端與活塞(6)固接在一起，另一端裝有滾子(9)，滾子(9)使推桿(7)和外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)兩者之間為滾動摩擦聯(lián)接，彈簧(8)的一端固定在活塞(6)的底部，另一端固定在氣缸(3)下部的凸臺上，彈簧(8)的作用是使推桿(7)上的滾子(9)始終與外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)接觸。外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)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)部是具有三個互成120°夾角且軸心對稱的凸出部分的三相內(nèi)凸輪。由活塞(6)、推桿(7)、滾子(9)、外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)、缸體(5)、彈簧(8)組成了凸輪機構，由外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)、套筒活齒(12)、柱銷架(13)、中心輪(14)和與中心輪(14)鍵聯(lián)接的輸出軸(10)組成了任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動機構。外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)將此凸輪機構和任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動機構有機的結合為一體。外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)既是凸輪機構中的凸輪，又是任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動機構中的多相內(nèi)凸輪，整個任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動機構內(nèi)嵌于外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的內(nèi)部。柱銷架(13)與機架固聯(lián)，中心輪(14)與輸出軸(10)鍵聯(lián)接，外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)、柱銷架
(13)和中心輪(14)、輸出軸(10)等零件的軸心線重合并由機架軸承支承，套筒活齒的齒數(shù)Z12和中心輪(14)的波數(shù)Z14相差為3，套筒活齒(12)是圓柱形空心套筒，柱銷架(13)的周向均布并固定有若干個柱銷，套筒活齒(12)套裝在柱銷架(13)上的周向均布的柱銷上，套筒活齒(12)的內(nèi)圓柱面與柱銷架(13)上均布柱銷的外圓柱面嚙合，套筒活齒(12)的外圓柱面與外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的內(nèi)表面、中心輪(14)分別相嚙合形成高副。本發(fā)明內(nèi)燃機不僅有任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動的一系列優(yōu)點，而且結構非常緊湊。外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)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(6)作余弦加速度運動規(guī)律來確定外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的外表面凸輪輪廓曲線，即當外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪
(11)勻速轉動時，活塞(6)按余弦加速度運動規(guī)律作往復直線運動，其運動周期為外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)旋轉周期的四分之一。本實施例內(nèi)燃機的動力輸出軸為與中心輪鍵聯(lián)接的輸出軸(10 )，任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動以外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)輸入動力，柱銷架(13 )固定，中心輪(14)輸出，可以實現(xiàn)較大的傳動比，內(nèi)燃機可低速大扭矩輸出動力。本發(fā)明所述內(nèi)燃機的工作原理是:當內(nèi)燃機工作時，氣體燃燒做功氣缸中的活塞
(6)，其驅動力通過推桿(7)直接作用于外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)上，推動外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪
(11)逆時針旋轉，動力由外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(I I)經(jīng)任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動機構傳給輸出軸(10)輸出；由于外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的旋轉，滾子(9)在外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的外輪廓上滾動而使推桿(7)和沒有做功的活塞(6)在氣缸(3)內(nèi)滑動，完成吸氣、或壓縮氣體、或排氣的沖程。在圖1中，將氣缸a和e、b和f、c和g、d和h各作為一組,則共得四組氣缸。設氣缸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，對應于外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)轉角的相位差為45°。則當外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)逆時針轉過45°以后，氣缸b、f又開始燃燒做功，外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪再逆時針轉過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)多相內(nèi)凸輪(11)連續(xù)平穩(wěn)地運轉，外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的內(nèi)部多相內(nèi)凸輪輪廓推動套筒活齒(12)繞柱銷架(13)上均布柱銷滑轉，而柱銷架(13)與機架固定聯(lián)接，故套筒活齒(12)在柱銷架(13)的約束作用下其外圓柱面與中心輪(14)內(nèi)凹齒形面嚙合滾轉并迫使中心輪(14)轉動，最后由與中心輪(14)鍵聯(lián)接的輸出軸(10)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(6)對外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的綜合作用效果是:外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)只受純力偶的作用，受合力為零。由于外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)和任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動機構不僅具有結構對稱性，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，運轉平穩(wěn)。為說明本發(fā)明內(nèi)燃機的變速特性，設套筒活齒(12)的齒數(shù)
權利要求
1.凸內(nèi)任意齒差凸輪套筒傳動內(nèi)燃機,主要由排氣門(I)、氣缸蓋(2)、氣缸(3)、進氣門(4)、缸體(5)、活塞(6)、推桿(7)、彈簧(8)、滾子(9)、輸出軸(10)、外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)、套筒活齒(12)、柱銷架(13)、中心輪(14)及配氣系統(tǒng)、起動系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)組成，其特征在于:在外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的周圍環(huán)形對稱均布八個氣缸(3)，外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪套筒傳動機構將活塞的往復直線運動轉變?yōu)檩敵鲚S的旋轉運動一氣缸活塞(6)通過推桿(7)的直線往復運動直接驅使外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)旋轉，外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪將動力經(jīng)任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動傳給與中心輪(14)鍵聯(lián)接的輸出軸(10)，最后動力由輸出軸(10)輸出，外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)將內(nèi)燃機和任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動有機的融為一體，使內(nèi)燃機無需再配備減速器；上述外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪套筒傳動機構由凸輪機構和任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動機構有機的組合而成，其中凸輪機構由推桿(7)、活塞(6)、滾子(9)、外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)、缸體(5)、彈簧(8)組成，推桿(7)的一端與活塞(6)固定聯(lián)接，另一端裝有滾子(9)，滾子(9)使推桿(7)與外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)之間為滾動摩擦聯(lián)接，推桿(7)上的滾子(9)因彈簧(8)的作用而始終與外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)接觸；任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動機構由外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)、套筒活齒(12)、柱銷架(13)、中心輪(14)和與其鍵聯(lián)接的輸出軸(10)組成，且輸出軸(10)、外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11 )、柱銷架(13)和中心輪(14)四零件的軸心線重合并由機架軸承支承，套筒活齒的齒數(shù)Z12和中心輪(14)的波數(shù)Z14相差為3，柱銷架(13)與機架固聯(lián)，中心輪(14)與輸出軸(10)鍵聯(lián)接，套筒活齒(12)是圓柱形空心套筒，柱銷架(13)的周向均布并固定有若干個柱銷，套筒活齒(12)套裝在柱銷架(13)上的周向均布的柱銷上，套筒活齒(12)的內(nèi)圓柱面與柱銷架(13)上均布柱銷的外圓柱面嚙合，套筒活齒(12)的外圓柱面與外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的內(nèi)表面、中心輪(14)分別相嚙合形成高副；上述外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)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)部是具有三個互成120°夾角且軸心對稱的凸出部分的三相內(nèi)凸輪，故外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)既是凸輪機構中的凸輪，又是任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動機構中的多相內(nèi)凸輪，整個任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動機構內(nèi)置于外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的內(nèi)部。
2.據(jù)權利要求1所述的外凸內(nèi)任意齒差凸輪套筒傳動內(nèi)燃機，其特征在于:輸出軸轉速取決于任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動的傳動比，而適當選擇任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動的配齒方案，可獲得較大的傳動比，可以實現(xiàn)低速大扭矩輸出。
3.據(jù)權利要求1、2所述的外凸內(nèi)任意齒差凸輪套筒傳動內(nèi)燃機，其特征在于:上述的內(nèi)燃機中，外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的周圍環(huán)形對稱均布著八個氣缸(3)，其中任意兩個相隔180°對稱布置的氣缸活塞(6)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于外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)轉角的相位差為45° ;氣缸活塞(6)通過推桿(7)直接作用于外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)上,驅使外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)旋轉，夕卜凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的內(nèi)表面多相內(nèi)凸輪輪廓推動套筒活齒(12)繞柱銷架(13)上均布柱銷滑轉，而柱銷架(13)與機架固定聯(lián)接，故套筒活齒在柱銷架的約束作用下與中心輪(14)相嚙合并迫使中心輪(14)轉動，中心輪(14)通過鍵聯(lián)接將動力傳遞給輸出軸(10)輸出。
4.據(jù)權利要求1至2所述的 外凸內(nèi)任意齒差凸輪套筒傳動內(nèi)燃機，其特征在于:在任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動中，外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪的內(nèi)輪廓與套筒活齒為多齒嚙合，故可實現(xiàn)大功率、大 扭矩的傳動。
全文摘要
外凸內(nèi)任意齒差凸輪套筒傳動內(nèi)燃機，涉及燃氣動力領域，屬于多缸內(nèi)燃機。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)多相內(nèi)凸輪周圍，使外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪受合力為零，氣缸活塞通過推桿直接作用于外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪上，動力由外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪經(jīng)任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動傳給與中心輪鍵聯(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)多相內(nèi)凸輪套筒傳動機構沒有偏心質量、具有慣性力及工作載荷自平衡的特點。輸出軸轉速取決于活齒傳動的傳動比，若柱銷架固定，則中心輪低速大扭矩輸出，可廣泛用于需大功率的工程機械、裝甲車等。該內(nèi)燃機結構簡單緊湊、軸向尺寸小，受力自平衡，運轉平穩(wěn)。
文檔編號F02B75/32GK103089426SQ20131001919
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月21日 優(yōu)先權日2013年1月21日
發(fā)明者梁尚明, 賀飛飛, 黎磊 申請人:四川大學