專利名稱：一種曲柄圓滑塊機構(gòu)及零件、內(nèi)燃機、壓縮機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種往復-旋轉(zhuǎn)運動相互轉(zhuǎn)換機構(gòu)，具體是一種曲柄圓滑塊機 構(gòu)。本實用新型同時涉及一種用于該曲柄圓滑塊機構(gòu)的零件。本實用新型還提供使用該曲 柄圓滑塊機構(gòu)的內(nèi)燃機和壓縮機。
背景技術(shù)：
往復式內(nèi)燃機或者壓縮機都需要實現(xiàn)活塞的往復運動和曲軸的旋轉(zhuǎn)運動之間的 轉(zhuǎn)換，其中，往復式內(nèi)燃機是將活塞的往復運動轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運動，而往復式壓縮機則 是將曲軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為活塞的往復運動。目前的通用技術(shù)下，上述轉(zhuǎn)換過程均需要使 用曲柄連桿機構(gòu)。由于曲柄連桿機構(gòu)中連桿的存在，使機器龐大、笨重，無法完全平衡.為了解決上述問題，中國專利文獻CN85100358A公開了一種“曲柄圓滑塊往復 活塞式內(nèi)燃機”，中國專利文獻CN85100359A公開“一種曲柄圓滑塊往復活塞式壓縮機”， 中國專利文獻CN1144879A公開了一種“曲柄雙圓滑塊往復活塞式內(nèi)燃機”，中國專利文獻 CN1144880A公開了一種“曲柄多圓滑塊往復活塞式內(nèi)燃機”。上述內(nèi)燃機的共同特點是對通 用技術(shù)下內(nèi)燃機的曲柄連桿機構(gòu)進行了徹底改進，采用具有偏心圓孔的圓滑塊代替連桿。 所述偏心圓滑塊呈圓柱形，并且開有平行于圓柱體軸線的偏心圓孔，該偏心圓孔用于穿過 曲軸的曲柄銷。該內(nèi)燃機的活塞包括兩端的冠部和連接兩冠部的導向部，其中導向部上開 有圓孔，該圓孔的內(nèi)徑面和上述圓滑塊的外徑面相配合，所述圓滑塊即安置在活塞導向部 上與其外周相配合的圓孔中。當所述活塞受到氣缸中燃燒氣體的推動而在氣缸中往復運動 時，所述圓滑塊繞其自身的圓心轉(zhuǎn)動，并進而帶動曲軸轉(zhuǎn)動，從而將活塞的往復運動轉(zhuǎn)化為 曲軸的旋轉(zhuǎn)運動，再通過與曲軸連接的旋轉(zhuǎn)部件向外傳遞功率。上述專利的思想也可以方 便的轉(zhuǎn)用到壓縮機中，獲得曲柄圓滑塊壓縮機。在上述中國專利文獻CN1144879A公開的“曲柄雙圓滑塊往復活塞式內(nèi)燃機”，以 及中國專利文獻CN1144880A公開的“曲柄多圓滑塊往復活塞式內(nèi)燃機”中，一個重要的優(yōu) 點是通過往復運動的動平衡滑塊實現(xiàn)較好的動平衡效果。但是，上述采用動平衡滑塊的技 術(shù)方案，需要機體為動平衡滑塊提供往復運動的導軌，在許多情況下，增加的往復運動導軌 會造成機體加工困難，以及削弱機體的強度或者剛度，使其難以實施。并且，動平衡滑塊與 往復運動導軌之間會產(chǎn)生滑動摩擦，使整個機體的能量轉(zhuǎn)換效率降低。尤其在采用單缸機結(jié)構(gòu)時，設計者的主要考慮就是單缸機結(jié)構(gòu)形式比較簡單輕 巧，如果采用動平衡滑塊作為動平衡元件，需要增加一套往復運動機構(gòu)，則這種往復-旋轉(zhuǎn) 運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)就很難稱之為單缸機結(jié)構(gòu)，也完全喪失了單缸機簡單輕巧的優(yōu)勢。
實用新型內(nèi)容本實用新型提供一種曲柄圓滑塊機構(gòu)，該曲柄圓滑塊機構(gòu)能夠在不設置動平衡滑 塊的情況下，改善整個機構(gòu)的運動平衡情況，從而降低曲柄圓滑塊機構(gòu)的機體設計難度，提 高機體的剛度和強度。本實用新型所提供的上述曲柄圓滑塊機構(gòu)，在選擇合適的參數(shù)同時 配合以位于飛輪或者皮帶輪等位置的平衡配重的情況下，可以使該曲柄圓滑塊機構(gòu)達到完 全平衡的效果。尤其是在將該種曲柄圓滑塊機構(gòu)用于單缸機時，可以在保持整個機構(gòu)簡單輕巧的情況下，使機構(gòu)獲得完全的運動平衡。本實用新型同時提供一種用于上述曲柄圓滑塊機構(gòu)的零件，以及使用該曲柄圓滑 塊機構(gòu)的內(nèi)燃機、壓縮機。本實用新型提供一種曲柄圓滑塊機構(gòu)，該曲柄圓滑塊機構(gòu)包括曲軸、至少一個圓 滑塊、對應上述圓滑塊的往復運動件以及至少一個動平衡旋塊；所述動平衡旋塊是通過偏 心孔與上述圓滑塊套在曲軸的同一個曲柄銷上，未與任何往復運動元件直接連接、并與上 述圓滑塊中的一個或者兩個相互固定的質(zhì)量部件。優(yōu)選的，所述動平衡旋塊的質(zhì)心位置滿足下述要求將所述圓滑塊的軸心、所述動 平衡旋塊的質(zhì)心以及曲柄銷的軸心均投影在垂直于曲軸軸線的平面上，投影點依次為A、B、 C，則Z ACB在90°到270°之間。優(yōu)選的，所述Z ACB = 180° ；并且AC = BC = e ；所述e為所述曲軸的曲柄半徑， 也是所述圓滑塊的偏心距。優(yōu)選的，所述圓滑塊只有一個，所述動平衡旋塊的質(zhì)量為所述圓滑塊所在的往復 運動件的質(zhì)量。優(yōu)選的，所述圓滑塊有兩個，分別在所述動平衡旋塊的左右兩側(cè)和動平衡旋塊鄰 接，并且兩個圓滑塊的軸心在垂直于曲軸軸線平面上的投影重合；所述動平衡旋塊的質(zhì)量 是兩個圓滑塊所在的往復運動元件的質(zhì)量之和。優(yōu)選的，所述圓滑塊有一個，所述動平衡旋塊有兩個，分別在所述圓滑塊的左右 兩側(cè)和圓滑塊鄰接，并且兩個動平衡旋塊的軸心在垂直于曲軸軸線平面上的投影重合；所 述兩個動平衡旋塊的質(zhì)量相同，均等于所述圓滑塊所在的往復運動元件的質(zhì)量的二分之一。優(yōu)選的，所述圓滑塊和所述動平衡旋塊之間通過定位銷實現(xiàn)相互定位。優(yōu)選的，該曲柄圓滑塊機構(gòu)設置有克服活點的齒輪機構(gòu)。本實用新型同時提供一種用于上述任意一項技術(shù)方案所述的曲柄圓滑塊機構(gòu)的 零件，該零件具體是所述動平衡旋塊，該動平衡旋塊為開有偏心通孔的質(zhì)量部件。優(yōu)選的，所述動平衡旋塊的質(zhì)心距離其偏心孔圓心的距離為e。優(yōu)選的，所述動平衡旋塊為扁圓柱體。優(yōu)選的，所述動平衡旋塊的質(zhì)量滿足下述要求若與其固定連接的圓滑塊為一個 時，該動平衡旋塊的質(zhì)量為與其固定連接的圓滑塊所在的往復運動元件質(zhì)量；若與其固定 連接的圓滑塊為兩個時，該動平衡旋塊的質(zhì)量為與其固定連接的兩個圓滑塊所在的往復運 動元件的質(zhì)量之和；若采用兩個同樣的動平衡旋塊與一個圓滑塊固定時，該動平衡旋塊的 質(zhì)量為圓滑塊所在的往復運動元件的質(zhì)量的二分之一。本實用新型同時提供一種內(nèi)燃機，該內(nèi)燃機使用前述任意一項技術(shù)方案所述的曲 柄圓滑塊機構(gòu)。本實用新型同時提供一種壓縮機，該壓縮機使用前述任意一項技術(shù)方案所述的曲 柄圓滑塊機構(gòu)。本實用新型提供的曲柄圓滑塊機構(gòu)中，包括至少一個圓滑塊以及至少一個動平衡 旋塊；所述動平衡旋塊是通過偏心孔與所述圓滑塊套在同一個曲柄銷上，并且與所述圓滑 塊固定連接的質(zhì)量部件。該動平衡旋塊的設置為調(diào)整該曲柄圓滑塊機構(gòu)的整體平衡提供了一種可行的技術(shù)手段。在本實用新型的優(yōu)選實施方案中，通過適當選擇動平衡旋塊的安裝位置和質(zhì)量， 可以使該動平衡旋塊起到動平衡滑塊相同的作用。具體而言，對動平衡旋塊的安裝位置作 如下設置將所述動平衡旋塊設置為和圓滑塊的相位呈180°相位差，即將所述圓滑塊的 軸心、所述動平衡旋塊的質(zhì)心以及曲柄銷的軸心均投影在垂直于曲軸軸線的平面上，投影 點依次為A、B、C，則ZACB = 180° ；同時，設置AC = BC = e，所述e為所述曲軸的曲柄半 徑，也是所述圓滑塊的偏心距。對動平衡旋塊的質(zhì)量(或者質(zhì)量之和)設置為等于動平衡滑 塊所在的往復運動元件的質(zhì)量(或者質(zhì)量之和)。在進行上述設置后，動平衡旋塊的質(zhì)心點 的運動為往復直線運動，在分析機構(gòu)的運動平衡時，可以將該動平衡旋塊等效為位于質(zhì)心 的一個質(zhì)量點，則該動平衡旋塊的運動就轉(zhuǎn)化為往復直線運動，也就是該動平衡旋塊對整 個運動機構(gòu)的平衡體系中的作用和中國專利文獻CN1144879A公開的“曲柄雙圓滑塊往復 活塞式內(nèi)燃機”，以及中國專利文獻CN1144880A公開的“曲柄多圓滑塊往復活塞式內(nèi)燃機” 中的動平衡滑塊完全相同。因此，該動平衡旋塊的運動和與其固定的圓滑塊所在的往復運 動元件的往復運動合成，可以轉(zhuǎn)化為從曲軸中心指向曲柄銷的離心力，這樣，就有可能通過 在皮帶輪或者飛輪上設置平衡配重等方式，非常方便的使整個機構(gòu)獲得完全的平衡。上述 往復運動合成轉(zhuǎn)化為離心力的具體分析過程，在上述提及的兩個專利文獻中已經(jīng)公開，在 此不再贅述?？梢钥闯?，采用所述動平衡旋塊在機構(gòu)平衡上具有和采用動平衡滑塊相同的 效果，但是，采用動平衡滑塊時，需要在機體上設置往復運動導軌，使機體的結(jié)構(gòu)過于復雜， 而采用該動平衡旋塊的方式，機體只需要為該動平衡旋塊預留足夠的旋轉(zhuǎn)空間，以避免出 現(xiàn)運動干涉即可。因此，采用動平衡旋塊的方式降低了機體的設計難度，同時也避免了往復 運動導軌對機體剛度或者強度的影響。另外，在采用動平衡滑塊的機構(gòu)中，動平衡滑塊與往 復運動導軌之間會產(chǎn)生很大的摩擦力，采用該動平衡旋塊的結(jié)構(gòu)后，該往復運動的摩擦力 也不復存在，機構(gòu)的能量轉(zhuǎn)化效率得到提高。采用該機構(gòu)后，只要根據(jù)動平衡試驗的結(jié)果，適當?shù)膶悠胶庑龎K的質(zhì)量進行增 減，即可以調(diào)整整個曲柄圓滑塊機構(gòu)慣性力平衡情況。因此，該結(jié)構(gòu)還具有便于調(diào)整動平衡 的優(yōu)點。
圖1是本實用新型第一實施例提供的曲柄圓滑塊機構(gòu)簡圖；圖2是圖1中使用的動平衡旋塊的正視圖；圖3是圖1中使用的動平衡旋塊的俯視圖；圖4是本實用新型第二實施例提供的曲柄圓滑塊機構(gòu)簡圖。
具體實施方式
圖1為本實用新型第一實施例提供的一種曲柄圓滑塊往復活塞式內(nèi)燃機的運動 機構(gòu)部分，即曲柄圓滑塊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡圖。該圖可以看出該內(nèi)燃機內(nèi)部的曲柄圓滑塊機構(gòu) 的主要運動部件及其相互關(guān)系，為了說明其中一些具體部位，該圖中若干位置進行了局部 剖。請同時參看圖2和圖3，圖2示出該機構(gòu)使用的動平衡旋塊的正視圖；圖3示出該動 平衡旋塊的俯視圖。[0032]該內(nèi)燃機為采用級差式活塞的二沖程柴油機，反映在圖1所示的運動機構(gòu)上，可 以看出其活塞5為一個兩個活塞頭具有不同直徑的雙作用活塞。以下結(jié)合圖1對其進行詳 細的介紹。如圖1所示，該曲柄圓滑塊機構(gòu)包括共同組成曲軸的單拐1和曲柄2，以及圓滑決 3、動平衡旋塊4和活塞5。所述單拐1從圖1的右側(cè)到左側(cè)包括軸線相互平行并且依次連接的單拐主軸頸 1-1、曲柄臂1-2、曲柄銷1-3三部分，三部分均為圓柱形，其中單拐主軸頸1-1與所述曲柄 臂1-2同軸，所述曲柄臂1-2的直徑稍大，軸向長度較短，形成單拐主軸頸1-1內(nèi)側(cè)端的凸 緣部位。所述曲柄銷1-3的軸線偏置于所述單拐主軸頸1-1的一側(cè)，其軸線與單拐主軸頸 的軸線之間距離為e，其直徑小于單拐主軸頸；該曲柄銷1-3的末端為錐端1-3-1。該錐端 1-3-1的端面還設置有螺紋孔作為定位結(jié)構(gòu)，另外，沿所述錐端1-3-1的錐面表面設置有兩 個分別布置在兩側(cè)并在端面開口的第一半圓銷孔1-3-2(圖中只示出一側(cè)的第一半圓銷孔1-3-2)。在曲柄銷1-3的根部還設置有外齒段1-3-3，該外齒段1-3-3用于與活塞腰部上設 置的內(nèi)齒段配合以克服活點。所述曲柄2為圓柱體，并設置有軸線和曲柄2主軸線平行的偏心距為e的錐孔2-1，該錐孔2-1偏心設置，其錐度和所述曲柄銷1-3末端的錐形端錐度相匹配，其大徑端開 口在朝向所述曲柄銷1-3的曲柄內(nèi)側(cè)端面，其小徑端則在曲柄2內(nèi)形成一個底面。所述曲 柄2的外側(cè)端面上，與所述錐孔2-1同軸的位置設置有曲柄螺栓孔2-2，該曲柄螺栓孔2-2 的底面用于為曲柄螺栓6提供定位面；該曲柄螺栓孔2-2的底面和所述錐孔2-1的底面通 過位于兩者共同軸線位置的連接通孔相通。所述錐孔2-1的內(nèi)徑面上，還對應所述第一半 圓銷孔1-3-2設置有兩個第二半圓銷孔。上述曲柄2與所述單拐1組合成曲軸時，按照下述步驟連接。將所述曲柄2通過 所述錐孔2-1套在所述曲柄銷1-3末端的錐端1-3-1上；接著，將相互對應的所述第一半圓 銷孔1-3-2和第二半圓銷孔對準，形成完整的定位銷孔，在定位銷孔中插入定位銷。最后， 將曲柄螺栓6通過所述曲柄螺栓孔2-2擰入所述曲柄銷1-3末端端面的螺紋孔，使所述曲 柄2和單拐1成為一個完整的曲軸。此時，所述曲柄2與單拐1的單拐主軸頸1-1同軸，該 共同軸即為該曲軸的旋轉(zhuǎn)軸，或者稱為曲軸的軸線；該曲軸的曲柄半徑為e。所述曲柄半徑 即曲軸旋轉(zhuǎn)軸和曲柄銷軸線之間的距離。當然，在組合前曲柄銷上已經(jīng)套上了活塞、圓滑 塊、動平衡旋塊等零件。事實上采用上述組合式曲軸的主要原因就是便于在曲柄銷上安裝 上述零件。該具有一個單拐的分離式曲軸本申請人已經(jīng)申請相關(guān)專利，在此不再贅述?？?之，曲柄2和單拐1最終會組合形成一個完整的曲軸。所述圓滑塊3為具有偏心孔3-1的扁圓柱體，該偏心孔3-1的偏心距為e，該圓滑 塊3通過所述偏心孔3-1套在所述單拐1的曲柄銷1-3上。該圓滑塊3需要質(zhì)量較輕，因 此，其上開設有若干去重槽3-2。該圓滑塊3的質(zhì)心要求落在所述偏心孔3-1的圓心上，為 了實現(xiàn)這一點，偏心孔3-1的周緣較厚，以增加該部位重量。該圓滑塊3以可旋轉(zhuǎn)方式安裝 在所述活塞5的圓滑塊容置孔5-4中。所述活塞5為一個雙作用活塞。其上端為第一活塞頭5-1，該第一活塞頭5-1的結(jié) 構(gòu)和功能與現(xiàn)有曲柄連桿機構(gòu)的活塞類似，具有頂部5-1-1、頭部5-1-2和裙部5-1-3等部 位，其功能為用于與氣缸形成燃燒室，以及承受可燃混合氣的爆發(fā)壓力，形成往復運動。該活塞5的另一端為第二活塞頭5-2，由于該內(nèi)燃機采用的是級差式活塞，因此，該第二活塞 頭5-2的直徑明顯大于所述第一活塞頭5-1，但該第二活塞頭5-2厚度較薄。該第二活塞頭 5-2的作用是作為掃氣活塞，通過與機體的掃氣氣缸的配合，為該二沖程內(nèi)燃機提供較大氣 壓的掃氣氣流。在所述第一活塞頭5-1和所述第二活塞頭5-2之間，設置有連接第一活塞 頭5-1和第二活塞頭5-2的連接部5-3，該連接部5-3為比較薄的片狀體，其上設置所述圓 滑塊容置孔5-4。該活塞5的結(jié)構(gòu)使其能夠同時起到內(nèi)燃機活塞和壓縮機活塞的作用，特別 適合用于二沖程內(nèi)燃機。所述動平衡旋塊4為一個扁圓柱體，其上開有第二偏心圓孔4-1 ；通過該第二偏心 圓孔4-1，該動平衡旋塊4插在所述曲柄銷1-3上。該動平衡旋塊4和所述圓滑塊3之間固 定連接，具體連接方式可以在現(xiàn)有技術(shù)下選擇任何合適的方案，例如采用兩個軸向布置的 固定銷(圖1未示出)將動平衡旋塊4和圓滑塊3連接為一體，采用此種方式時，所述動平 衡旋塊4和所述圓滑塊3需要設置相對應的銷孔。動平衡旋塊4的質(zhì)心和所述第二偏心圓 孔4-1的圓心的距離為e。為了獲得理想的動平衡效果，即將所述圓滑塊3以及活塞5的往復慣性力轉(zhuǎn)化為 旋轉(zhuǎn)慣性力，需要對動平衡旋塊4與圓滑塊3的位置關(guān)系以及動平衡旋塊的質(zhì)量進行合適 的選擇。上述位置關(guān)系的選擇，具體是使動平衡旋塊4與所述圓滑塊3之間呈180°相位 差，所謂180°相位差，可以作如下解釋將圓滑塊3的軸心、動平衡旋塊4的質(zhì)心、曲柄銷 的軸心等均投影在垂直于曲軸軸線的平面上，投影點依次為A、B、C，則Z ACB= 180°。由 于圓滑塊3和動平衡旋塊4的偏心距均為e，因此，C點恰好在A、B兩點的中點位置，A、C之 間和B、C之間的距離均為曲柄半徑e。對動平衡旋塊4的質(zhì)量設定為等于活塞5的質(zhì)量。在采用該質(zhì)量和上述位置關(guān)系 以后，所述動平衡旋塊4相當于完全代替了背景技術(shù)中提到的中國專利文獻CN1144879A公 開的“曲柄雙圓滑塊往復活塞式內(nèi)燃機”中的動平衡滑塊，其對整個機構(gòu)的動平衡所起到的 作用也完全相同。即動平衡旋塊的質(zhì)心在所述活塞5總成的運動方向垂直的直線軌道上往 復運動，兩者慣性力合成為由曲軸中心指向曲柄銷中心的離心力。在這種情況下，可以在飛 輪或者皮帶輪等零件上根據(jù)需要設置平衡配重，方便地實現(xiàn)整個機構(gòu)的完全平衡。由于所述動平衡旋塊4的質(zhì)量等于活塞5的質(zhì)量，故該動平衡旋塊4的質(zhì)量比較 大，圖1中示出該動平衡旋塊非常厚實，沒有如圓滑塊3那樣設置去重槽。這樣可以在動平 衡旋塊的體積比較小的情況下，獲得較大的質(zhì)量。盡管采用上述動平衡旋塊結(jié)構(gòu)能夠獲得與設置動平衡滑塊相同的平衡效果，但 是，該結(jié)構(gòu)無法解決曲柄圓滑塊機構(gòu)運動過程中的活點問題，所以，在單獨采用動平衡旋塊 作為平衡元件時，需要增加克服活點的齒輪結(jié)構(gòu)。所謂活點，是指當圓滑塊處于90°或者 270°相位上，則曲軸的旋轉(zhuǎn)軸和圓滑塊的圓心完全重合，有可能使圓滑塊繞旋轉(zhuǎn)軸作旋轉(zhuǎn) 運動，而不作往復運動，使活塞的運動方向出現(xiàn)不確定性。上述問題一般在啟動時容易出 現(xiàn)，造成內(nèi)燃機或者壓縮機無法正常啟動。一旦啟動后，依靠活塞的往復慣性力，通?？梢?使機構(gòu)迅速通過活點位置，避免機構(gòu)運動的不確定性。在采用動平衡滑塊結(jié)構(gòu)時，由于兩個 相互固定的圓滑塊不可能同時處于活點位置，使處于活點位置的圓滑塊可以依賴另一個圓 滑塊的運動克服活點，解決了活點問題。采用本實施例的動平衡旋塊機構(gòu)以后，上述機制不再存在，就有必要設置專門的克服活點機構(gòu)。圖1中示出的曲柄銷根部設置的外齒段1-3-3即為克服活點機構(gòu)的一部分，該外 齒段至少設置兩個齒。對應該外齒段1-3-3，在活塞腰部的位置設置有與上述外齒段嚙合 的內(nèi)齒段，該內(nèi)齒段至少設置三個齒。上述內(nèi)外齒段共同構(gòu)成克服活點的機構(gòu)。通過該機 構(gòu)，在圓滑塊處于90°或者270°相位時，以上述內(nèi)外齒段的配合撥動活塞通過活點位置， 即可克服上述活點問題。上述實施例是一個優(yōu)選的實施例，采用上述位置和質(zhì)量的動平衡旋塊后，理論上 可以使整個曲柄圓滑塊機構(gòu)的往復和旋轉(zhuǎn)慣性力轉(zhuǎn)化為由曲軸中心指向曲柄銷中心的離 心力，便于設置平衡配重，最終獲得良好的動平衡效果。如果僅僅希望通過動平衡旋塊改善機構(gòu)的動平衡，而并不要求強求一定要達到最 佳效果，則上述對動平衡旋塊的位置和質(zhì)量的要求可以放寬。例如，可以將位置關(guān)系放寬為 ZACB在90°到270°之間。在這種狀態(tài)下，選擇合適的質(zhì)量，都有可能獲得局部改善平衡 的效果。此時需要根據(jù)動平衡試驗或者理論計算，選取合適的動平衡旋塊質(zhì)量。在一般情 況下，既然設置了動平衡旋塊，就希望獲得較好的動平衡效果，所以應當采用上述優(yōu)選實施 例中提到的位置和質(zhì)量要求。另外，在上述實施例中設置了克服活點的機構(gòu)，由于在活點位置出現(xiàn)錯誤運動狀 態(tài)僅僅是一種較小的可能性，一般在啟動時發(fā)生，并且可以在啟動時通過搖動曲軸等方式 克服，所以也可以不設置克服活點的機構(gòu)。當然，一般情況下，應當設置上述機構(gòu)。原則上，動平衡旋塊只要使其質(zhì)心位置和質(zhì)量符合上述要求即可獲得上述較佳的 平衡效果，其外形輪廓可以任意設置，只要不和曲柄圓滑塊機構(gòu)的其他部位發(fā)生運動干涉 即可。實際中，考慮到制造方便，動平衡旋塊一般和圓滑塊的外形輪廓相似，但一般不設置 去重槽等結(jié)構(gòu)，以在較小尺寸下獲得滿足需要的質(zhì)量。以上第一實施例是對應雙圓滑塊機構(gòu)的例子，實際上，對應于中國專利文獻 CN1144880A公開的“曲柄多圓滑塊往復活塞式內(nèi)燃機”，也可以將其中位于兩個圓滑塊中間 的動平衡滑塊總成置換為上述動平衡旋塊，獲得具有動平衡旋塊結(jié)構(gòu)的曲柄圓滑塊機構(gòu)； 在此種情況下，根據(jù)活塞選擇雙作用活塞或者單作用活塞的不同情況，獲得雙缸到四缸的 內(nèi)燃機。此時，兩個圓滑塊的軸心在垂直于曲軸軸線平面上的投影重合，動平衡旋塊的質(zhì)量 是兩個圓滑塊所在的活塞的質(zhì)量之和。采用此種方案時，仍然需要設置解決活點的結(jié)構(gòu)。另 外一個方案是，使用動平衡旋塊置換左右兩個活塞總成，而在中間圓滑塊位置設置活塞總 成，構(gòu)成一個具有一個活塞的內(nèi)燃機。本實用新型第二實施例即提供一種用于二沖程內(nèi)燃 機的該種曲柄圓滑塊機構(gòu)。請參看圖4，該圖示出一種采用曲柄圓滑塊機構(gòu)。該機構(gòu)包括第一動平衡旋塊 14-1、第二動平衡旋塊14-2、活塞15、圓滑塊13、單拐11和曲柄12組成的組合式曲軸。其 特點是，圓滑塊13以及活塞15安裝于機構(gòu)的中間位置，所述第一動平衡旋塊14-1和第二 動平衡旋塊14-2從左右兩側(cè)與所述圓滑塊13固連為一體。在該機構(gòu)中，將曲柄銷上用于 克服活點的外齒段11-1轉(zhuǎn)移到曲柄銷的中部，使其在安裝后能夠位于圓滑塊13的端面的 位置。所述圓滑塊13或者動平衡旋塊可以采用從偏心孔位置剖分為上下兩部分的分體式 形式，避免被外齒段擋住無法裝入。在采用該實施例的形式時，所述第一動平衡旋塊14-1和所述第二動平衡旋塊14-2為完全相同的動平衡旋塊，并且，其質(zhì)量分別為所述活塞15的二分之一，質(zhì)心與其偏 心孔中心的距離為e。這樣，所述第一動平衡旋塊14-1和所述第二動平衡旋塊14-2的運動 就可以和所述活塞15的往復直線運動合成為從曲軸中心指向曲柄銷中心的旋轉(zhuǎn)離心力， 使對活塞15的往復運動慣性力的平衡轉(zhuǎn)化為對一個旋轉(zhuǎn)離心力的平衡，使機構(gòu)平衡非常 容易實現(xiàn)。該機構(gòu)的其它方面和第一實施例相仿，在此不再說明。 本實用新型雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本實用新型，任何 本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實用新型的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改，因 此本實用新型的保護范圍應當以本實用新型權(quán)利要求所界定的范圍為準。
權(quán)利要求1.一種曲柄圓滑塊機構(gòu)，其特征在于，該曲柄圓滑塊機構(gòu)包括曲軸、至少一個圓滑塊、 對應上述圓滑塊的往復運動件以及至少一個動平衡旋塊；所述動平衡旋塊是通過偏心孔與 上述圓滑塊套在曲軸的同一個曲柄銷上，未與任何往復運動元件直接連接、并和與其相鄰 的上述圓滑塊相互固定的質(zhì)量部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的曲柄圓滑塊機構(gòu)，其特征在于，所述動平衡旋塊的質(zhì)心位置 滿足下述要求將所述圓滑塊的軸心、所述動平衡旋塊的質(zhì)心以及曲柄銷的軸心均投影在 垂直于曲軸軸線的平面上，投影點依次為A、B、C，則ZACB在90°到270°之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的曲柄圓滑塊機構(gòu)，其特征在于，所述ZACB= 180° ；并且AC =BC = e ；所述e為所述曲軸的曲柄半徑，也是所述圓滑塊的偏心距。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的曲柄圓滑塊機構(gòu)，其特征在于，所述圓滑塊只有一個，所述動 平衡旋塊的質(zhì)量為容置該圓滑塊的往復運動件的質(zhì)量。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的曲柄圓滑塊機構(gòu)，其特征在于，所述圓滑塊有兩個，分別在所 述動平衡旋塊的左右兩側(cè)和動平衡旋塊鄰接，并且兩個圓滑塊的軸心在垂直于曲軸軸線平 面上的投影重合；所述動平衡旋塊的質(zhì)量是容置兩個圓滑塊的往復運動元件的質(zhì)量之和。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的曲柄圓滑塊機構(gòu)，其特征在于，所述圓滑塊有一個，所述動平 衡旋塊有兩個，分別在所述圓滑塊的左右兩側(cè)和圓滑塊鄰接，并且兩個動平衡旋塊的軸心 在垂直于曲軸軸線平面上的投影重合；所述兩個動平衡旋塊的質(zhì)量相同，均等于所述圓滑 塊所在的往復運動元件的質(zhì)量的二分之一。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任意一項所述的曲柄圓滑塊機構(gòu)，其特征在于，所述圓滑塊和所 述動平衡旋塊之間通過定位銷實現(xiàn)相互定位。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6任意一項所述的曲柄圓滑塊機構(gòu)，其特征在于，該曲柄圓滑塊機 構(gòu)設置有克服活點的齒輪機構(gòu)。
9.一種用于權(quán)利要求1-8任意一項所述的曲柄圓滑塊機構(gòu)的零件，其特征在于，該零 件具體是所述動平衡旋塊，該動平衡旋塊為開有偏心通孔的質(zhì)量部件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于權(quán)利要求1-8任意一項所述的曲柄圓滑塊機構(gòu)的零件， 其特征在于，該動平衡旋塊的質(zhì)心距離其偏心孔圓心的距離為e。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或者10所述的用于權(quán)利要求1-8任意一項所述的曲柄圓滑塊機 構(gòu)的零件，其特征在于，該動平衡旋塊為扁圓柱體。
12.根據(jù)權(quán)利要求9或者10所述的用于權(quán)利要求1-8任意一項所述的曲柄圓滑塊機 構(gòu)的零件，其特征在于，該動平衡旋塊的質(zhì)量滿足下述要求與其固定連接的圓滑塊為一個 時，該動平衡旋塊的質(zhì)量為與其固定連接的圓滑塊所在的往復運動元件質(zhì)量。
13.根據(jù)權(quán)利要求9或者10所述的用于權(quán)利要求1-8任意一項所述的曲柄圓滑塊機構(gòu) 的零件，其特征在于，與其固定連接的圓滑塊為兩個時，該動平衡旋塊的質(zhì)量為與其固定連 接的兩個圓滑塊所在的往復運動元件的質(zhì)量之和。
14.根據(jù)權(quán)利要求9或者10所述的用于權(quán)利要求1-8任意一項所述的曲柄圓滑塊機構(gòu) 的零件，其特征在于，采用兩個同樣的動平衡旋塊與一個圓滑塊固定時，該動平衡旋塊的質(zhì) 量為圓滑塊所在的往復運動元件的質(zhì)量的二分之一。
15.一種內(nèi)燃機，其特征在于，該內(nèi)燃機使用上述權(quán)項1-8任意一項所述的曲柄圓滑塊 機構(gòu)。
16. 一種壓縮機，其特征在于，該壓縮機使用上述權(quán)項1-8任意一項所述的曲柄圓滑塊 機構(gòu)。
專利摘要本實用新型公開了一種曲柄圓滑塊機構(gòu)，該曲柄圓滑塊機構(gòu)包括曲軸、至少一個圓滑塊、對應上述圓滑塊的往復運動件以及至少一個動平衡旋塊；所述動平衡旋塊是通過偏心孔與上述圓滑塊套在曲軸的同一個曲柄銷上，未與任何往復運動元件直接連接、并與上述圓滑塊中的一個或者兩個相互固定的質(zhì)量部件。通過適當選擇動平衡旋塊的安裝位置和質(zhì)量，可以使該動平衡旋塊起到動平衡滑塊相同的作用，即將往復運動元件的往復慣性力轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)慣性力，獲得便于對其進行平衡的效果。本實用新型同時提供用于上述曲柄圓滑塊機構(gòu)的零件，以及使用上述曲柄圓滑塊機構(gòu)的內(nèi)燃機和壓縮機。
文檔編號F16F15/28GK201836317SQ20102024536
公開日2011年5月18日 申請日期2010年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月2日
發(fā)明者黎明, 黎正中 申請人:北京中清能發(fā)動機技術(shù)有限公司