專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于直線發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)及功率輸出的機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于特種發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，是一種用于直線發(fā)動(dòng)機(jī)起 動(dòng)及功率輸出的機(jī)構(gòu)，是一種可將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并可將 直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的特殊機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
混合動(dòng)力汽車(chē)由于在節(jié)能和環(huán)保上具有很大優(yōu)越性，成為未來(lái)汽車(chē)產(chǎn) 業(yè)發(fā)展的主要方向之一 ，而直線發(fā)動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)系統(tǒng)是一種將直線發(fā)動(dòng)機(jī)和 直線電機(jī)集成為 一體的新型動(dòng)力系統(tǒng)。該系統(tǒng)可作為發(fā)電機(jī)組應(yīng)用在混合 動(dòng)力汽車(chē)上，為蓄電池和電動(dòng)機(jī)提供電能，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)經(jīng)常處于最佳工 況區(qū)域穩(wěn)定運(yùn)行，避免了怠速和瞬態(tài)工況，從而提高了發(fā)動(dòng)機(jī)效率，減少 了廢氣排放，達(dá)到了節(jié)能、減排的目的。另外，由于直線發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有傳統(tǒng) 發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)，活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)受到側(cè)向力作用，摩擦損失大為 減小，因此，整個(gè)系統(tǒng)的效率更高。由此可見(jiàn)，該系統(tǒng)應(yīng)用在混合動(dòng)力汽 車(chē)上，將是一種高效、節(jié)能的新型動(dòng)力源。由于直線發(fā)動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)系統(tǒng)具 有以上潛在優(yōu)勢(shì)，因此成為當(dāng)今國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)的研究熱點(diǎn)。
目前針對(duì)直線發(fā)動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的研究尚處于研究探索階段，還沒(méi)有
3成熟產(chǎn)品問(wèn)世。其中，直線發(fā)動(dòng)機(jī)是系統(tǒng)的動(dòng)力源，是系統(tǒng)的最重要組成 部分。要研究直線發(fā)動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的性能首先應(yīng)研究直線發(fā)動(dòng)機(jī)的性 能。由于直線發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸，連桿只能沿水平方向往復(fù)運(yùn)
因此，要研究直線發(fā)動(dòng)機(jī)性能需要解決以下兩個(gè)重要難題， 一是直線發(fā)動(dòng) 機(jī)的起動(dòng)問(wèn)題，二是發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作后發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種用于直線發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)及 功率輸出的機(jī)構(gòu)，該才幾構(gòu)可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線發(fā)動(dòng)才幾連桿的直線往
復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而使直線發(fā)動(dòng)才幾順利起動(dòng)；同時(shí)，也可將直線發(fā)動(dòng)機(jī)連桿的直 線往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以解決
一種用于直線發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)及功率輸出的機(jī)構(gòu)，包括起動(dòng)盤(pán)、起動(dòng)盤(pán)基 座、滑軌、滑軌基座、臺(tái)架，所述起動(dòng)盤(pán)置于起動(dòng)盤(pán)基座上并固定于臺(tái)架 上，其可繞起動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)中心自由轉(zhuǎn)動(dòng)，在所述起動(dòng)盤(pán)上開(kāi)有圓形軌道槽， 軌道槽的圓心與起動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心的偏心距是直線發(fā)動(dòng)機(jī)活塞行程的一 半；所述滑軌置于滑軌基座上并固定于臺(tái)架上， 一滑塊穿過(guò)所述滑軌，且 滑塊中心線和起動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)中心位于同一水平面； 一滾動(dòng)軸承套在固定于滑 塊中心線的軸上，并伸出一定距離嵌入所述起動(dòng)盤(pán)的軌道槽內(nèi)；滑塊的左右兩端分別與發(fā)動(dòng)機(jī)連桿連接。
作為一個(gè)本發(fā)明的實(shí)施例，本發(fā)明還包括有一安裝有起動(dòng)手柄的手輪
與齒輪通過(guò)4建固定在起動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上。
本發(fā)明所述滑塊與滑軌接觸的滑塊外表面鍍有耐磨合金層。 由于采用以上技術(shù)方案，本發(fā)明可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線發(fā)動(dòng)機(jī)連 桿的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而使直線發(fā)動(dòng)機(jī)順利起動(dòng)；同時(shí)，該機(jī)構(gòu)還可以作 為直線發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出機(jī)構(gòu)，將直線發(fā)動(dòng)機(jī)連桿的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)齒輪將該旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)輸出到測(cè)功機(jī)，從而為研究直線發(fā)動(dòng) 機(jī)的性能提供了條件，并為進(jìn)一步研究直線發(fā)動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)； 該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)筒單，制造成本低，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、可靠。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明
圖l是本發(fā)明的起動(dòng)盤(pán)部件結(jié)構(gòu)示意圖中1軌道槽；2滾動(dòng)軸承；3起動(dòng)盤(pán)；4起動(dòng)盤(pán)基座
圖2是本發(fā)明的滑塊部件結(jié)構(gòu)示意圖中2滾動(dòng)軸承；5滑塊
圖3-A、 3-B、 3-C是本發(fā)明的起動(dòng)盤(pán)工作原理圖4是本發(fā)明結(jié)構(gòu)剖視圖中2滾動(dòng)軸承；3起動(dòng)盤(pán)；5滑塊；6, 7發(fā)動(dòng)機(jī)連桿；8滑軌圖5是本發(fā)明局部剖視圖
圖中2滾動(dòng)軸承；3起動(dòng)盤(pán)；4起動(dòng)盤(pán)基座；5滑塊；8滑軌；11 起動(dòng)手柄；12齒輪；13滑軌基座
具體實(shí)施例方式
下面根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明
如圖1-5所示， 一種用于直線發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)及功率輸出的機(jī)構(gòu)，包括起 動(dòng)盤(pán)3、起動(dòng)盤(pán)基座4、滑軌8、滑軌基座13、臺(tái)架，起動(dòng)盤(pán)3置于起動(dòng)盤(pán) 基座4上并固定于臺(tái)架上，其可繞起動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)中心O自由轉(zhuǎn)動(dòng)，在起動(dòng)盤(pán)3 上開(kāi)有圓形軌道槽1,軌道槽1的圓心O'與起動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)中心O有一偏心距， 該偏心距是直線發(fā)動(dòng)機(jī)活塞行程的一半；滑軌8置于滑軌基座13上并固定 于臺(tái)架上，滑塊5穿過(guò)滑軌8,只能沿水平方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，且滑塊中心線和 起動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)中心位于同一水平面；滾動(dòng)軸承2套在固定于滑塊中心線的軸 上，并伸出一定距離嵌入起動(dòng)盤(pán)的軌道槽1內(nèi)；滑塊5的左右兩端分別與 發(fā)動(dòng)機(jī)連桿7和發(fā)動(dòng)機(jī)連桿6連接。
系統(tǒng)的起動(dòng)有兩種方式可供選擇 一種是手起動(dòng)，該方式通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)起 動(dòng)手柄來(lái)完成；另一種是電起動(dòng)，該方式是通過(guò)起動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn)。
本實(shí)施例中，釆用安裝有起動(dòng)手柄11的手輪與齒輪12通過(guò)鍵固定在 起動(dòng)盤(pán)3的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上來(lái)實(shí)現(xiàn)手起動(dòng)。如圖3-A、 3-B、 3-C所示，當(dāng)起動(dòng)盤(pán)3繞轉(zhuǎn)動(dòng)中心O旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中， 軌道槽1也繞轉(zhuǎn)動(dòng)中心O旋轉(zhuǎn)，如果將滾動(dòng)軸承2嵌在軌道槽1中，并通 過(guò)機(jī)械約束將滾動(dòng)軸承2限制在只能沿水平方向運(yùn)動(dòng)，而不能沿垂直方向 運(yùn)動(dòng)。這樣，當(dāng)軌道槽1隨起動(dòng)盤(pán)繞轉(zhuǎn)動(dòng)中心O旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，起動(dòng)盤(pán)3 通過(guò)軌道槽1對(duì)滾動(dòng)軸承2施加一作用力F'(見(jiàn)圖3-B )，在F'作用下滾動(dòng) 軸承2在軌道槽1中既滾動(dòng)又轉(zhuǎn)動(dòng)，由于滾動(dòng)軸承在垂直方向被機(jī)械約束， 水平方向的分力F會(huì)使?jié)L動(dòng)軸承2的運(yùn)動(dòng)軌跡只能沿水平方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。 由于軌道槽1的圓心O'與起動(dòng)盤(pán)3的轉(zhuǎn)動(dòng)中心O的偏心距是直線發(fā)動(dòng)機(jī)活 塞行程的一半，所以當(dāng)起動(dòng)盤(pán)3旋轉(zhuǎn)一周，滾動(dòng)軸承2在水平方向往復(fù)運(yùn) 動(dòng)的最大行程恰好是直線發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的行程。
作為以上過(guò)程的反過(guò)程，對(duì)滾動(dòng)軸承2施加一沿水平方向的作用力F, 由于軌道槽1與起動(dòng)盤(pán)3的旋轉(zhuǎn)中心有一偏心距，所以水平力F沿指向軌 道槽1的圓心O'的分力F'會(huì)^f吏起動(dòng)盤(pán)3繞轉(zhuǎn)動(dòng)中心O旋轉(zhuǎn)。當(dāng)起動(dòng)盤(pán)3轉(zhuǎn) 到軌道槽1的圓心O'與起動(dòng)盤(pán)3的轉(zhuǎn)動(dòng)中心0在一條水平線(如圖3-A、3-B、 3-C)上時(shí)，起動(dòng)盤(pán)3會(huì)利用慣性轉(zhuǎn)過(guò)這兩個(gè)死點(diǎn)。由此看來(lái)，該機(jī)構(gòu)可以 將滾動(dòng)軸承2水平方向的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為起動(dòng)盤(pán)3的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)需要起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)起動(dòng)手柄11或通過(guò)起動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)齒輪 12，如圖5所示，則如以上技術(shù)方案中所述，起動(dòng)盤(pán)3通過(guò)軌道槽1對(duì)滾 動(dòng)軸承2施加一作用力F'，如圖3-B所示，由于滑塊5在滑軌8內(nèi)只能沿水平方向運(yùn)動(dòng)，所以作用力P沿水平方向的分力F會(huì)使?jié)L動(dòng)軸承2帶動(dòng)滑塊 5在滑軌8內(nèi)沿水平方向運(yùn)動(dòng)，從而由滑塊5帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)連桿6、 7運(yùn)動(dòng)， 為了減小滑塊5與滑軌8之間的運(yùn)動(dòng)摩擦,在滑塊5與滑軌8接觸的滑塊5 外表面鍍有耐磨合金層。在設(shè)計(jì)軌道槽1時(shí)，將軌道槽1的圓心O'與起動(dòng) 盤(pán)3的轉(zhuǎn)動(dòng)中心O的偏心距設(shè)計(jì)為直線發(fā)動(dòng)機(jī)活塞行程的一半，這樣當(dāng)起 動(dòng)盤(pán)3旋轉(zhuǎn)一周的過(guò)程中，滾動(dòng)軸承2帶動(dòng)滑塊5沿水平方向運(yùn)動(dòng)的最大 行程恰好是直線發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的行程，滿足了原發(fā)動(dòng)機(jī)的行程需要。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)成功開(kāi)始正常工作后，起動(dòng)盤(pán)3由起動(dòng)時(shí)的主動(dòng)件轉(zhuǎn)為 被動(dòng)件。發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)壓力由發(fā)動(dòng)機(jī)連桿6、 7傳遞到滑塊5，通過(guò)滑塊5傳 遞到滾動(dòng)軸承2.如圖3-B中的F所示，滾動(dòng)軸承2將力F通過(guò)軌道槽1作 用到起動(dòng)盤(pán)3上，由于軌道槽1的圓心O'與起動(dòng)盤(pán)3的轉(zhuǎn)動(dòng)中心O有一偏 心距，所以水平力F沿指向軌道槽1的圓心O'的分力P會(huì)使起動(dòng)盤(pán)3繞轉(zhuǎn) 動(dòng)中心O旋轉(zhuǎn)。當(dāng)起動(dòng)盤(pán)3轉(zhuǎn)到軌道槽1的圓心O'與起動(dòng)盤(pán)3的轉(zhuǎn)動(dòng)中心O 在一條水平線上時(shí)，如圖3-A、 C所示，起動(dòng)盤(pán)3會(huì)利用慣性轉(zhuǎn)過(guò)這兩個(gè)死
轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)齒輪12,如圖5所示將該旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給測(cè)功機(jī)，從而可
以研究直線發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。
本發(fā)明在直線發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中起到以下兩個(gè)重要作用
1.作為直線發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為發(fā)動(dòng)機(jī)連桿的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)軌道槽圓心O'與起動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心O的偏心距來(lái)保
證起動(dòng)盤(pán)旋轉(zhuǎn)一周由滾動(dòng)軸承帶動(dòng)滑塊運(yùn)動(dòng)的最大行程恰好是原發(fā)動(dòng)機(jī)活
塞的行程，從而保證直線發(fā)動(dòng)機(jī)順利起動(dòng)；
2.作為直線發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出機(jī)構(gòu)，可以將直線發(fā)動(dòng)機(jī)連桿的直線往 復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)齒輪將該旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)輸出到測(cè)功機(jī)，從而可
以研究直線發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，并為進(jìn)一步研究直線發(fā)動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)系統(tǒng)奠定基 礎(chǔ)。
經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該機(jī)構(gòu)總成能夠?qū)崿F(xiàn)以上功能，且運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、可靠。 但是，上述的具體實(shí)施方式
只是示例性的，是為了更好的使本領(lǐng)域技 術(shù)人員能夠理解本專(zhuān)利，不能理解為是對(duì)本專(zhuān)利包括范圍的限制；只要是 根據(jù)本專(zhuān)利所揭示精神的所作的任何等同變更或修飾，均落入本專(zhuān)利包括
的范圍。
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權(quán)利要求
1、一種用于直線發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)及功率輸出的機(jī)構(gòu)，包括起動(dòng)盤(pán)、基座、滑軌、滑軌基座、臺(tái)架，其特征在于所述起動(dòng)盤(pán)置于基座上并固定于臺(tái)架上，其可繞起動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)中心自由轉(zhuǎn)動(dòng)，在所述起動(dòng)盤(pán)上開(kāi)有圓形軌道槽，軌道槽的圓心與起動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心的偏心距是直線發(fā)動(dòng)機(jī)活塞行程的一半；所述滑軌置于滑軌基座上并固定于臺(tái)架上，一滑塊穿過(guò)所述滑軌，且滑塊中心線和起動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)中心位于同一水平面；一滾動(dòng)軸承套在固定于滑塊中心線的軸上，并伸出一定距離嵌入所述起動(dòng)盤(pán)的軌道槽內(nèi)；滑塊的左右兩端分別與發(fā)動(dòng)機(jī)連桿連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于直線發(fā)動(dòng)機(jī)及功率輸出的機(jī)構(gòu)，其特 征在于還包括有一安裝有起動(dòng)手柄的手輪與齒輪通過(guò)鍵固定在起動(dòng) 盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于直線發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)及功率輸出的機(jī) 構(gòu)，其特征在于所述滑塊與滑軌接觸的滑塊外表面鍍有耐磨合金層。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種用于直線發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)及功率輸出的機(jī)構(gòu)，包括起動(dòng)盤(pán)、基座、滑軌、滑軌基座、臺(tái)架，起動(dòng)盤(pán)置于基座上并固定于臺(tái)架上，其可繞起動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)中心自由轉(zhuǎn)動(dòng)，在起動(dòng)盤(pán)上開(kāi)有圓形軌道槽，軌道槽的圓心與起動(dòng)盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)中心的偏心距是直線發(fā)動(dòng)機(jī)活塞行程的一半；滑軌置于滑軌基座上并固定于臺(tái)架上，一滑塊穿過(guò)滑軌，且滑塊中心線和起動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)中心位于同一水平面；一滾動(dòng)軸承套在固定于滑塊中心線的軸上，并伸出一定距離嵌入起動(dòng)盤(pán)的軌道槽內(nèi)；滑塊的左右兩端分別與發(fā)動(dòng)機(jī)連桿連接。本發(fā)明可將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為發(fā)動(dòng)機(jī)連桿的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，也可將發(fā)動(dòng)機(jī)連桿的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低。
文檔編號(hào)F02B75/00GK101576038SQ20091005225
公開(kāi)日2009年11月11日 申請(qǐng)日期2009年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月31日
發(fā)明者冰 于, 葉曉倩, 吳志軍, 李理光, 欒延龍, 哲 王, 俊 鄧 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)