專利名稱：無連桿往復(fù)與旋轉(zhuǎn)運動相互轉(zhuǎn)換的機構(gòu)、應(yīng)用該機構(gòu)的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)，具體涉及一種無連桿往復(fù)運動與旋轉(zhuǎn)運動相互轉(zhuǎn)換的 機構(gòu)。本發(fā)明同時涉及一種應(yīng)用所述無連桿往復(fù)運動與旋轉(zhuǎn)運動相互轉(zhuǎn)換的機構(gòu)的設(shè)備。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的內(nèi)燃機和壓縮機中，通過曲柄連桿機構(gòu)實現(xiàn)活塞的往復(fù)運動與曲軸的旋 轉(zhuǎn)運動之間的轉(zhuǎn)換。然而，由于連桿的存在，曲柄連桿機構(gòu)的內(nèi)燃機和壓縮機具有體積龐 大、笨重、平衡性能差等缺點。授權(quán)公告日為2001年6月27日、授權(quán)公告號為CN1067741C的中國專利公開了 一種“曲柄雙圓滑塊往復(fù)活塞式內(nèi)燃機”。授權(quán)公告日為2001年6月27日、授權(quán)公告號為 CN1067742C的中國專利公開了一種“曲柄多圓滑塊往復(fù)活塞式內(nèi)燃機”。在申請?zhí)枮?00910210785.4的中國專利申請文件中，公開了一種往復(fù)運動和旋 轉(zhuǎn)運動相互轉(zhuǎn)換的機構(gòu)(也稱為端軸_動軸機構(gòu))。曲柄圓滑塊機構(gòu)和端軸_動軸機構(gòu)可以克服曲柄連桿機構(gòu)的缺點，從而可以取代 傳統(tǒng)的曲柄連桿機構(gòu)，作為往復(fù)運動與旋轉(zhuǎn)運動相互轉(zhuǎn)換的機構(gòu)，應(yīng)用于內(nèi)燃機和壓縮機 等機器中。然而采用曲柄圓滑塊機構(gòu)和端軸-動軸機構(gòu)的機器(包括內(nèi)燃機和壓縮機)，取消 了連桿，不同于傳統(tǒng)的曲柄連桿機構(gòu)，傳統(tǒng)的用于曲柄連桿機構(gòu)的平衡方法和結(jié)構(gòu)均無法 應(yīng)用于上述的無連桿往復(fù)運動與旋轉(zhuǎn)運動相互轉(zhuǎn)換的機構(gòu)中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種無連桿往復(fù)運動與旋轉(zhuǎn)運動相互轉(zhuǎn)換的機構(gòu)，本發(fā)明的機構(gòu)具有 很好的平衡性能。本發(fā)明另外提供一種應(yīng)用該無連桿往復(fù)運動與旋轉(zhuǎn)運動相互轉(zhuǎn)換的機構(gòu) 設(shè)備。本發(fā)明提供一種無連桿往復(fù)與旋轉(zhuǎn)運動相互轉(zhuǎn)換的機構(gòu)，該機構(gòu)為曲柄圓滑塊機 構(gòu)，包括圓滑塊、往復(fù)運動件、曲軸以及支撐該機構(gòu)的機架；所述曲軸包括位于兩端的曲柄以及設(shè)置于兩曲柄之間并與兩曲柄固定連接曲柄 銷，所述曲柄具有共同的旋轉(zhuǎn)軸，該旋轉(zhuǎn)軸即為曲軸旋轉(zhuǎn)軸，所述曲柄可旋轉(zhuǎn)的支撐于機架 上；所述的曲柄銷具有平行于所述曲軸旋轉(zhuǎn)軸的軸線，且該軸線偏離所述曲軸旋轉(zhuǎn)軸的距 離為e ；所述圓滑塊具有偏心距為e的偏心圓孔，用于曲柄銷穿過所述圓滑塊的偏心圓 孔，使圓滑塊可旋轉(zhuǎn)的套接于曲柄銷上；在每一曲柄銷上套接有至少兩個固為一體的圓滑 塊，相鄰圓滑塊相位差呈180度設(shè)置；往復(fù)運動件設(shè)置于機架上的往復(fù)運動導(dǎo)軌中；往復(fù)運動件上設(shè)置有圓滑塊容置孔，用于容置所述的圓滑塊；每一圓滑塊均可旋轉(zhuǎn)的設(shè)置于一往復(fù)運動件的圓滑塊容置孔 中；相位相同的圓滑塊對應(yīng)的往復(fù)運動件的往復(fù)運動導(dǎo)軌平行；相位差呈180度的圓滑塊 對應(yīng)的往復(fù)運動件的往復(fù)運動導(dǎo)軌相互垂直；
其中，在所述曲軸的兩端分別固定裝配有第一平衡配重和第二平衡配重，用于平 衡相互垂直的往復(fù)運動件轉(zhuǎn)化至曲柄銷的離心力和曲柄銷及其上的部件的旋轉(zhuǎn)離心力。
可選的，所述兩平衡配重的質(zhì)心位于所述曲柄銷中心軸線和曲軸旋轉(zhuǎn)軸線所在平 面，并與曲柄銷中心軸線分設(shè)于曲軸旋轉(zhuǎn)軸線的兩側(cè)?？蛇x的，在所述曲軸曲柄銷上設(shè)置有兩個圓滑塊，每一圓滑塊設(shè)置于一個往復(fù)運 動件中；所述兩圓滑塊組成的圓滑塊組質(zhì)量為Mp質(zhì)心位于其偏心圓孔的中心軸線上；所述兩往復(fù)運動件的質(zhì)量相同，分別為M，質(zhì)心落在各自的中心軸線上；所述第一平衡配重和第二平衡配重的質(zhì)量分別為，
權(quán)利要求
一種無連桿往復(fù)與旋轉(zhuǎn)運動相互轉(zhuǎn)換的機構(gòu)，該機構(gòu)為曲柄圓滑塊機構(gòu)，包括圓滑塊、往復(fù)運動件、曲軸以及支撐該機構(gòu)的機架；所述曲軸包括位于兩端的曲柄以及設(shè)置于兩曲柄之間并與兩曲柄固定連接曲柄銷，所述曲柄具有共同的旋轉(zhuǎn)軸，該旋轉(zhuǎn)軸即為曲軸旋轉(zhuǎn)軸，所述曲柄可旋轉(zhuǎn)的支撐于機架上；所述的曲柄銷具有平行于所述曲軸旋轉(zhuǎn)軸的軸線，且該軸線偏離所述曲軸旋轉(zhuǎn)軸的距離為e；所述圓滑塊具有偏心距為e的偏心圓孔，用于曲柄銷穿過所述圓滑塊的偏心圓孔，使圓滑塊可旋轉(zhuǎn)的套接于曲柄銷上；在每一曲柄銷上套接有至少兩個固為一體的圓滑塊，相鄰圓滑塊相位差呈180度設(shè)置；往復(fù)運動件設(shè)置于機架上的往復(fù)運動導(dǎo)軌中；往復(fù)運動件上設(shè)置有圓滑塊容置孔，用于容置所述的圓滑塊；每一圓滑塊均可旋轉(zhuǎn)的設(shè)置于一往復(fù)運動件的圓滑塊容置孔中；相位相同的圓滑塊對應(yīng)的往復(fù)運動件的往復(fù)運動導(dǎo)軌平行；相位差呈180度的圓滑塊對應(yīng)的往復(fù)運動件的往復(fù)運動導(dǎo)軌相互垂直；其中，在所述曲軸的兩端分別固定裝配有第一平衡配重和第二平衡配重，用于平衡相互垂直的往復(fù)運動件轉(zhuǎn)化至曲柄銷的離心力和曲柄銷及其上的部件的旋轉(zhuǎn)離心力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無連桿往復(fù)運動與旋轉(zhuǎn)運動相互轉(zhuǎn)換的機構(gòu)，其特征在于 所述兩平衡配重的質(zhì)心位于所述曲柄銷中心軸線和曲軸旋轉(zhuǎn)軸線所在平面，并與曲柄銷中 心軸線分設(shè)于曲軸旋轉(zhuǎn)軸線的兩側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無連桿往復(fù)運動與旋轉(zhuǎn)運動相互轉(zhuǎn)換的機構(gòu)，其特征在于 在所述曲軸曲柄銷上設(shè)置有兩個圓滑塊，每一圓滑塊設(shè)置于一個往復(fù)運動件中；所述兩圓滑塊組成的圓滑塊組質(zhì)量為Mp質(zhì)心位于其偏心圓孔的中心軸線上；所述兩往復(fù)運動件的質(zhì)量相同，分別為M，質(zhì)心落在各自的中心軸線上；所述第一平衡配重和第二平衡配重的質(zhì)量分別為， eTM1 =-2-——(2M + MX +Mr)C1CL1 + L2)eLM2 - ~-(2M + MX +Mr) e2(Lj + L2)其中，所述虬為曲柄銷的質(zhì)量；Li為曲柄銷沿其軸向的中心與質(zhì)量為M1的部件的質(zhì)心 分別在曲軸旋轉(zhuǎn)軸線上的投影點之間的距離，L2為曲柄銷沿其軸向的中心與質(zhì)量為M2的部 件的質(zhì)心分別在曲軸旋轉(zhuǎn)軸線上的投影點之間的距離；所述^為質(zhì)量為M1的部件的質(zhì)心和 曲軸旋轉(zhuǎn)軸線之間的距離，e2為質(zhì)量為M2的部件的質(zhì)心和曲軸旋轉(zhuǎn)軸線之間的距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無連桿往復(fù)運動與旋轉(zhuǎn)運動相互轉(zhuǎn)換的機構(gòu)，其特征在于 所述兩往復(fù)運動件一為活塞，另一為動平衡滑塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無連桿往復(fù)運動與旋轉(zhuǎn)運動相互轉(zhuǎn)換的機構(gòu)，其特征在于 所述曲軸曲柄銷設(shè)置有三個圓滑塊，每一圓滑塊設(shè)置于一個往復(fù)運動件中；所述三圓滑塊組成圓滑塊組的質(zhì)量為虬，質(zhì)心位于其偏心圓孔的中心軸線上；所述位 于兩端的圓滑塊對應(yīng)的兩往復(fù)運動件的質(zhì)量相同，分別為M，位于中間的圓滑塊對應(yīng)的往復(fù) 運動件的質(zhì)量為2M，每一往復(fù)運動件的質(zhì)心落在各自的中心軸線上；所述第一平衡配重和第二平衡配重的質(zhì)量分別為，
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無連桿往復(fù)運動與旋轉(zhuǎn)運動相互轉(zhuǎn)換的機構(gòu)，其特征在于 所述質(zhì)量為M的往復(fù)運動件為活塞，質(zhì)量為2M的往復(fù)運動件為動平衡滑塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一所述的無連桿往復(fù)與旋轉(zhuǎn)運動相互轉(zhuǎn)換的機構(gòu)，其特征在于所述第一平衡配重為質(zhì)心偏離其中心的飛輪，和/或所述第二平衡配重為質(zhì)心偏離其中心的皮帶輪；
8.—種無連桿往復(fù)與旋轉(zhuǎn)運動相互轉(zhuǎn)換的機構(gòu)，該機構(gòu)包括端軸_動軸機構(gòu)，包括至少兩個往復(fù)運動件、旋轉(zhuǎn)運動件以及支撐該機構(gòu)的機架；所述旋轉(zhuǎn)運動件包括兩個端軸和連接在兩個端軸之間的動軸，其中，所述端軸可旋轉(zhuǎn)地支撐在機架上，并且兩個端軸的旋轉(zhuǎn)軸位于同一直線上，所述端軸 上開設(shè)有動軸頸容置孔，該動軸頸容置孔的軸線與端軸的旋轉(zhuǎn)軸平行，并且距離該旋轉(zhuǎn)軸 的距離為e ；所述動軸包括動軸頸、動軸銷以及動軸臂，所述動軸頸為位于動軸端頭的軸段，該動軸 的兩端各有一個動軸頸，兩端的動軸頸的軸線位于同一條直線上；所述動軸銷為一段軸段， 該動軸共有兩個或者兩個以上的動軸銷，各個動軸銷的軸線均平行于所述動軸頸的軸線， 并且動軸銷軸線距離動軸頸軸線的距離也為e，并且相鄰的動軸銷在空間上具有180度相 位差；動軸頸和動軸銷之間以及相鄰的動軸銷之間通過所述動軸臂連接；與所述端軸組成 所述旋轉(zhuǎn)運動件時，動軸兩端的動軸頸分別插入相應(yīng)的端軸的動軸頸容置孔，并與動軸頸 容置孔可旋轉(zhuǎn)地連接；所述往復(fù)運動件可旋轉(zhuǎn)地與相應(yīng)的動軸銷連接，并且置于機架的往復(fù)運動導(dǎo)軌中，每 個動軸銷至少對應(yīng)一個往復(fù)運動件，所述往復(fù)運動件具有能夠使其在往復(fù)運動軌道中進行 直線運動的輪廓，其中相鄰動軸銷對應(yīng)的往復(fù)運動件的往復(fù)運動導(dǎo)軌在空間上具有90度 相位差；其中，在所述兩端軸的外端或兩端軸上還分別固定裝配有第一平衡配重和第二平衡配 重，用于平衡相互垂直的往復(fù)運動件轉(zhuǎn)化至動軸的離心力和動軸的旋轉(zhuǎn)離心力。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無連桿往復(fù)與旋轉(zhuǎn)運動相互轉(zhuǎn)換的機構(gòu)，其特征在于所述 兩平衡配重的質(zhì)心位于所述端軸旋轉(zhuǎn)軸線和端軸的動軸頸容置孔的軸線所在平面，并與所 述動軸頸容置孔的軸線分設(shè)于端軸旋轉(zhuǎn)軸線的兩側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無連桿往復(fù)與旋轉(zhuǎn)運動相互轉(zhuǎn)換的機構(gòu)，其特征在于所述 動軸為具有兩個動軸銷的兩拐動軸；所述動軸的質(zhì)量為MD，質(zhì)心位于其動軸頸的軸線所在直線上；
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無連桿往復(fù)與旋轉(zhuǎn)運動相互轉(zhuǎn)換的機構(gòu)，其特征在于所述 動軸為具有三個動軸銷的三拐動軸；所述動軸的質(zhì)量為MD，質(zhì)心位于其動軸頸的軸線所在 直線上；所述端軸的質(zhì)心位于其旋轉(zhuǎn)軸線上；所述位于兩端的動軸銷對應(yīng)的往復(fù)運動件的質(zhì)量相同，分別為Mh，位于中間的動軸銷 對應(yīng)的往復(fù)運動件的質(zhì)量為2MH，每一往復(fù)運動件的質(zhì)心落在各自的中心軸線上；所述第一平衡配重和第二平衡配重的質(zhì)量分別為， eL
12.根據(jù)權(quán)利要求8至11任一所述的無連桿往復(fù)與旋轉(zhuǎn)運動相互轉(zhuǎn)換的機構(gòu)，其特征 在于所述第一平衡配重為質(zhì)心偏離其中心的飛輪，和/或所述第二平衡配重為質(zhì)心偏離其中心的皮帶輪；
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無連桿往復(fù)與旋轉(zhuǎn)運動相互轉(zhuǎn)換的機構(gòu)，其特征在于在所 述每一端軸上還分別設(shè)置有第三和第四平衡配重結(jié)構(gòu)；所述第三和第四平衡配重結(jié)構(gòu)設(shè)置 于與相應(yīng)端軸的動軸頸容置孔成180°相位差的位置。
14.一種設(shè)備，該設(shè)備為內(nèi)燃機，其特征在于包括上述權(quán)利要求1至13任一所述的無連 桿往復(fù)運動件與旋轉(zhuǎn)運動相互轉(zhuǎn)換的機構(gòu)。
15. 一種設(shè)備，該設(shè)備為壓縮機，其特征在于包括上述權(quán)利要求1至13任一所述的無連 桿往復(fù)運動件與旋轉(zhuǎn)運動相互轉(zhuǎn)換的機構(gòu)。
全文摘要
一種無連桿往復(fù)運動與旋轉(zhuǎn)運動相互轉(zhuǎn)換的機構(gòu)；該機構(gòu)為曲柄圓滑塊機構(gòu)時；在所述曲軸的兩端固定裝配有第一平衡配重和第二平衡配重，所述飛輪和皮帶輪的質(zhì)心偏離所述曲軸旋轉(zhuǎn)軸線；在所述機構(gòu)為端軸-動軸機構(gòu)時，在其兩端軸的外端或兩端軸上第一平衡配重和第二平衡配重。本發(fā)明無連桿往復(fù)運動與旋轉(zhuǎn)運動相互轉(zhuǎn)換的機構(gòu)不但可以使其旋轉(zhuǎn)慣性力得以平衡，而且還可以平衡往復(fù)運動件的往復(fù)慣性力以及力矩，具有很好的平衡性能。本發(fā)明另外提供一種應(yīng)用該無連桿往復(fù)運動與旋轉(zhuǎn)運動相互轉(zhuǎn)換的機構(gòu)的內(nèi)燃機和壓縮機。
文檔編號F16H21/18GK101936373SQ201010237549
公開日2011年1月5日 申請日期2010年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月23日
發(fā)明者黎明, 黎正中 申請人:中清能(北京)科技有限公司