一種無曲軸的發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，特別涉及一種取代曲軸連桿機(jī)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)裝置，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換效率。
【背景技術(shù)】
[0002]在機(jī)械工程中，例如活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)、壓縮機(jī)及其他一些需要進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的機(jī)械，目前普遍采用曲軸(曲柄)連桿轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。
[0003]傳統(tǒng)的曲軸(柄)連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造已經(jīng)十分完善，但是，無論從理論分析，還是在實(shí)際應(yīng)用方面都存在固有的缺陷:
1.在曲軸(柄)連桿機(jī)構(gòu)中，作用在活塞上的燃?xì)鈮毫Ρ环纸鉃檠剡B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(cè)壓力，增大了活塞與缸壁之間的側(cè)向摩擦力，加速了汽缸壁側(cè)向磨損，不僅降低了活塞的做功效率，而且還會(huì)造成“卡缸”使活塞無法工作；
2.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，在燃?xì)獗l(fā)瞬間，由于傳動(dòng)角很小，輸出的扭矩的切向作用力遠(yuǎn)小于活塞上的燃?xì)鈮毫?，有?jì)算表明傳動(dòng)角為10°時(shí)，活塞總作用力只有百分之二十左右轉(zhuǎn)換為產(chǎn)生曲軸扭矩的切向作用力；
3.曲軸連桿機(jī)構(gòu)中連桿擺動(dòng)產(chǎn)生的不平衡回轉(zhuǎn)質(zhì)量和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)引起慣性力，使活塞與汽缸壁及轉(zhuǎn)動(dòng)接觸面產(chǎn)生交變沖擊力，增大了各個(gè)部件間的不均勻摩擦和撞擊，不僅影響發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率，而且使發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生較大的振動(dòng)和噪聲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)裝置，替代傳統(tǒng)的曲軸-連桿轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，以克服曲軸-連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)存在的上述缺點(diǎn)，是一種與現(xiàn)有技術(shù)不同的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置。
[0005]本發(fā)明的一種無曲軸的發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)裝置包括:在殼體內(nèi)的主軸上設(shè)置的扇形齒輪，扇形齒輪置于由第一齒條和第二齒條兩端的延長(zhǎng)部分分別與第一齒條連板和第二齒條連板兩端部剛性連接構(gòu)成的齒條框架中，扇形齒輪兩側(cè)的主軸柱面與形狀相同的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)臂的一端部剛性連接，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)臂關(guān)于扇形齒輪的縱向中截面對(duì)稱，在兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)臂對(duì)稱的內(nèi)側(cè)面上依次開設(shè)連通的圓弧槽和轉(zhuǎn)向槽，兩個(gè)圓弧槽和兩個(gè)轉(zhuǎn)向槽形狀相同并且關(guān)于扇形齒輪的縱向中截面對(duì)稱，若設(shè)定主軸和扇形齒輪及兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)臂逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩個(gè)圓弧槽和兩個(gè)轉(zhuǎn)向槽按順時(shí)針方向排列，若設(shè)定主軸和扇形齒輪及兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)臂順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩個(gè)圓弧槽和兩個(gè)轉(zhuǎn)向槽按逆時(shí)針方向排列，兩個(gè)圓弧槽和兩個(gè)轉(zhuǎn)向槽的深度小于兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)臂的厚度，在兩個(gè)圓弧槽和兩個(gè)轉(zhuǎn)向槽銜接處的內(nèi)槽幫上分別設(shè)置同軸線的驅(qū)動(dòng)銷，并使兩個(gè)齒條反向運(yùn)動(dòng)；在第一齒條連板和第二齒條連板橫向中截面的兩側(cè)面上分別設(shè)置同軸線的兩個(gè)第一轉(zhuǎn)向銷和同軸線的兩個(gè)第二轉(zhuǎn)向銷，兩個(gè)圓弧槽和兩個(gè)轉(zhuǎn)向槽可交替在第一轉(zhuǎn)向銷和第二轉(zhuǎn)向銷上滑動(dòng)；若扇形齒輪為逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，連通的第一驅(qū)動(dòng)槽和第一引導(dǎo)槽的外槽幫、內(nèi)槽幫分別鑲嵌在第一齒條連板橫向中截面以上的兩側(cè)面上，連通的第二驅(qū)動(dòng)槽和第二引導(dǎo)槽的外槽幫、內(nèi)槽幫分別鑲嵌在第二齒條連板橫向中截面以下的兩側(cè)面上，若扇形齒輪為順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，連通的第一驅(qū)動(dòng)槽和第一引導(dǎo)槽的外槽幫、內(nèi)槽幫分別鑲嵌在第一齒條連板橫向中截面以下的兩側(cè)面上，連通的第二驅(qū)動(dòng)槽和第二引導(dǎo)槽的外槽幫、內(nèi)槽幫分別鑲嵌在第二齒條連板橫向中截面以上的兩側(cè)面上，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)銷可交替在兩個(gè)第一驅(qū)動(dòng)槽和兩個(gè)第一引導(dǎo)槽及兩個(gè)第二驅(qū)動(dòng)槽和兩個(gè)第二引導(dǎo)槽中滑動(dòng)，扇形齒輪借助兩個(gè)第一驅(qū)動(dòng)槽和兩個(gè)第二驅(qū)動(dòng)槽中的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)銷與兩個(gè)齒條聯(lián)動(dòng)；在齒條和齒條的背面分別開設(shè)的第一導(dǎo)向槽和第二導(dǎo)向槽分別置于安裝在殼體內(nèi)壁上的兩個(gè)導(dǎo)向軌上；第一齒條和第二齒條的端部分別借助連桿分別與各氣缸中的各個(gè)活塞連接構(gòu)成單缸或多缸發(fā)動(dòng)機(jī)組的傳動(dòng)裝置。
[0006]按照本發(fā)明的一種無曲軸的發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)裝置，其中，扇形齒輪與主軸同軸剛性連接，扇形齒輪的厚度與兩個(gè)齒條的厚度相等，扇形齒輪輪齒的齒頂弧面對(duì)應(yīng)的圓心角等于或大于90°并且小于180°，扇形齒輪的輪齒數(shù)量少于兩個(gè)齒條的齒數(shù)，扇形齒輪交替與兩個(gè)齒條嚙合。
[0007]按照本發(fā)明的一種無曲軸的發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)裝置，其中，第一轉(zhuǎn)向銷和第二轉(zhuǎn)向銷的一端部與第一齒條連板和第二齒條連板(6)橫向中截面上的兩側(cè)面剛性連接，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)銷為形狀相同的圓柱，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)銷的軸線與主軸的主軸線平行，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)銷伸進(jìn)各個(gè)驅(qū)動(dòng)槽和各個(gè)引導(dǎo)槽的長(zhǎng)度等于或略小于各個(gè)驅(qū)動(dòng)槽和各個(gè)引導(dǎo)槽的深度，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)銷的直徑等于各個(gè)驅(qū)動(dòng)槽和各個(gè)引導(dǎo)槽的寬度。
[0008]按照本發(fā)明的一種無曲軸的發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)裝置，其中，若扇形齒輪為逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，扇形齒輪的第一端輪齒與第二齒條的第一次端齒脫離之前，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)銷在第一齒條連板橫向中截面上方與第二齒條連板兩側(cè)面相對(duì)運(yùn)動(dòng)的軌跡與兩個(gè)第一引導(dǎo)槽的形狀相同，扇形齒輪的第一端輪齒與第一齒條的第二次端齒脫離之前，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)銷在第二齒條連板橫向中截面下方與第二齒條連板兩側(cè)面相對(duì)運(yùn)動(dòng)的軌跡與兩個(gè)第二引導(dǎo)槽的形狀相同；若扇形齒輪為順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，扇形齒輪的第二端輪齒與第一齒條的第一次端齒脫離之前，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)銷在第一齒條連板橫向中截面上方與第一齒條連板兩側(cè)面相對(duì)運(yùn)動(dòng)的軌跡與兩個(gè)第一引導(dǎo)槽的形狀相同，扇形齒輪的第二端輪齒與第二齒條的第二次端齒脫離之前，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)銷在第二齒條連板橫向中截面下方與第二齒條連板兩側(cè)面相對(duì)運(yùn)動(dòng)的軌跡與兩個(gè)第二引導(dǎo)槽的形狀相同，兩個(gè)第一引導(dǎo)槽的出槽口與兩個(gè)第一驅(qū)動(dòng)槽的進(jìn)槽口光滑銜接，兩個(gè)第二引導(dǎo)槽的出槽口與兩個(gè)第二驅(qū)動(dòng)槽的進(jìn)槽口光滑銜接，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)銷能交替在兩個(gè)第一引導(dǎo)槽和兩個(gè)第二引導(dǎo)槽中滑動(dòng)。
[0009]按照本發(fā)明的一種無曲軸的發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)裝置，其中，兩個(gè)第一驅(qū)動(dòng)槽和兩個(gè)第二驅(qū)動(dòng)槽為形狀相同的斜槽或曲線槽，兩個(gè)第一驅(qū)動(dòng)槽的進(jìn)槽口和兩個(gè)第二驅(qū)動(dòng)槽的進(jìn)槽口到主軸線之間的距離小于兩個(gè)第一驅(qū)動(dòng)槽的出槽口和兩個(gè)第二驅(qū)動(dòng)槽的出槽口到主軸線之間的距離，若扇形齒輪為逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，扇形齒輪的第一端輪齒與第二齒條的第一次端齒脫離時(shí)，在兩個(gè)第一引導(dǎo)槽中的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)銷滑動(dòng)到兩個(gè)第一驅(qū)動(dòng)槽的進(jìn)槽口，扇形齒輪的第一端輪齒與第一齒條的第二次端齒脫離時(shí)，在兩個(gè)第一引導(dǎo)槽中的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)銷滑動(dòng)到兩個(gè)第二驅(qū)動(dòng)槽的進(jìn)槽口 ；若扇形齒輪為順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，扇形齒輪的第二端輪齒與第一齒條的第一次端齒脫離時(shí)，在兩個(gè)第一引導(dǎo)槽中的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)銷滑動(dòng)到兩個(gè)第一驅(qū)動(dòng)槽的進(jìn)槽口，扇形齒輪的第二端輪齒與第二齒條的第二次端齒脫離時(shí)，在兩個(gè)第一引導(dǎo)槽中的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)銷滑動(dòng)到兩個(gè)第二驅(qū)動(dòng)槽的進(jìn)槽口。
[0010]按照本發(fā)明的一種無曲軸的發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)裝置，其中，兩個(gè)圓弧槽的內(nèi)、外槽幫內(nèi)壁是以主軸線為中心線的圓弧面，兩個(gè)轉(zhuǎn)向槽的進(jìn)槽口在過兩個(gè)驅(qū)動(dòng)銷的銷軸線和主軸的軸線的平面上，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)銷在兩個(gè)第一驅(qū)動(dòng)槽的出槽口時(shí)，兩個(gè)第一轉(zhuǎn)向銷恰好在兩個(gè)圓弧槽的進(jìn)槽口，各活塞在其行程的一止點(diǎn)；兩個(gè)驅(qū)動(dòng)銷在兩個(gè)第二驅(qū)動(dòng)槽的出槽口時(shí)，兩個(gè)第二轉(zhuǎn)向銷恰好在兩個(gè)圓弧槽的進(jìn)槽口，各活塞在其行程的另一止點(diǎn)，兩個(gè)圓弧槽的出槽口與兩個(gè)轉(zhuǎn)向槽的進(jìn)槽口光滑銜接。
[0011]按照本發(fā)明的一種無曲軸的發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)裝置，其中，兩個(gè)轉(zhuǎn)向槽是形狀相同的曲線槽或斜槽，兩個(gè)轉(zhuǎn)向槽的進(jìn)槽口到主軸線之間的距離小于兩個(gè)轉(zhuǎn)向槽的出槽口到主軸線之間的距離，在兩個(gè)圓弧槽的出槽口與兩個(gè)轉(zhuǎn)向槽的進(jìn)槽口銜接處，兩個(gè)轉(zhuǎn)向槽與兩個(gè)圓弧槽外切；若扇形齒輪為逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng):當(dāng)兩個(gè)第一轉(zhuǎn)向銷在兩個(gè)圓弧槽出槽口和兩個(gè)轉(zhuǎn)向槽進(jìn)槽口的銜接處時(shí)，扇形齒輪的第二端輪齒在齒條的第一端齒和第一次端齒之間，兩個(gè)第一轉(zhuǎn)向銷在兩個(gè)轉(zhuǎn)向槽的出槽口時(shí)，扇形齒輪的第二端輪齒與第一齒條的第一端齒和第一次端齒嚙合，當(dāng)兩個(gè)第二轉(zhuǎn)向銷在兩個(gè)圓弧槽出槽口和兩個(gè)轉(zhuǎn)向槽進(jìn)槽口的銜接處時(shí)，扇形齒輪的第二端輪齒在第二齒條的第二端齒和第二次端齒之間，兩個(gè)第二轉(zhuǎn)向銷在兩個(gè)轉(zhuǎn)向槽的出槽口時(shí)，扇形齒輪的第二端輪齒與第二齒條的第二端齒和第二次端齒嚙合；若扇形齒輪為順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng):當(dāng)兩個(gè)第一轉(zhuǎn)向銷在兩個(gè)圓弧槽出槽口和兩個(gè)轉(zhuǎn)向槽進(jìn)槽口的銜接處時(shí)，扇形齒輪的第一端輪齒在第二齒條的第一端齒和第一次端齒之間，兩個(gè)第一轉(zhuǎn)向銷在兩個(gè)轉(zhuǎn)向槽的出槽口時(shí)，扇形齒輪的第一端輪齒與第二齒條的第一端齒和第一次端齒嚙合，當(dāng)兩個(gè)第二轉(zhuǎn)向銷在兩個(gè)圓弧槽出槽口和兩個(gè)轉(zhuǎn)向槽進(jìn)槽口的銜接處時(shí)，扇形齒輪的第二端輪齒在第一齒條的第二端齒和第二端齒之間，兩個(gè)轉(zhuǎn)向銷在兩個(gè)轉(zhuǎn)向槽的出槽口時(shí)，扇形齒輪的第一端輪齒與齒條的第二端齒和第二次端齒嚙合。
[0012]按照本發(fā)明的一種無曲軸的發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)裝置，其中，兩個(gè)導(dǎo)向軌的厚度等于第一導(dǎo)向槽和第二導(dǎo)向槽的寬度，兩個(gè)導(dǎo)向軌的頂部分別置于兩個(gè)導(dǎo)向槽中，兩個(gè)圓輪軸的底部分別安裝在殼體內(nèi)壁上。
[0013]按照本發(fā)明的一種無曲軸的發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)裝置，其中，按照本發(fā)明的一種無曲軸的發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)裝置，其中，第一齒條和第二齒條的兩端部分別借助兩連桿與四個(gè)氣缸中的各活塞連接構(gòu)成四缸發(fā)動(dòng)機(jī)組。
[0014]按照本發(fā)明的一種無曲軸的發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)裝置，其中，主軸與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸相連接，可將電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。
[0015]采用本發(fā)明中提供的一種無曲軸的發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)裝置，可以實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)與旋轉(zhuǎn)圓周運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換，動(dòng)力傳遞和運(yùn)動(dòng)方式轉(zhuǎn)換更為合理，克服了曲軸(柄)-連桿機(jī)構(gòu)中固有的缺點(diǎn)。
[0016]本發(fā)明的轉(zhuǎn)換裝置具有以下優(yōu)點(diǎn):
1.本發(fā)明提供的傳動(dòng)裝置中，采用扇形齒輪與齒條嚙合的傳動(dòng)方式，使活塞軸線方向的總作用力通過齒條直接作用在扇形齒輪的切線方向，活塞軸線方向總作用力等于扇形齒輪輸出扭矩的切向力，提高了