專利名稱：外凸內(nèi)任意齒差凸輪滾子傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃?xì)鈩?dòng)力領(lǐng)域，更具體地說，是一種外凸內(nèi)任意齒差凸輪滾子傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)。
背景技術(shù)：
目前，一般的內(nèi)燃機(jī)(發(fā)動(dòng)機(jī))都由機(jī)體、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)和點(diǎn)火系統(tǒng)等組成，工作過程分吸氣、壓縮、燃燒做功、排氣四個(gè)沖程。這類內(nèi)燃機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使用的都是曲柄連桿機(jī)構(gòu)，通過連桿將活塞的動(dòng)力傳遞給曲軸，并將活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于這種內(nèi)燃機(jī)是靠活塞的直線運(yùn)動(dòng)和連桿的平面運(yùn)動(dòng)來壓迫驅(qū)使曲軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而造成各運(yùn)動(dòng)副之間存在著較大的摩擦，導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)傳動(dòng)效率低。這些現(xiàn)有曲軸連桿型內(nèi)燃機(jī)還有如下主要缺點(diǎn):體積大；連桿、曲軸上的不平衡離心力較大；沖擊大，振動(dòng)大；并由此引起較大的機(jī)械磨損，使內(nèi)燃機(jī)壽命縮短；結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工、制造、裝配等都比較困難；此外，通常內(nèi)燃機(jī)與變速裝置是兩個(gè)獨(dú)立的機(jī)器，內(nèi)燃機(jī)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(jī)存在的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、體積小、沖擊振動(dòng)小、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、功率大、壽命長(zhǎng)、效率高的低速大扭矩四沖程內(nèi)燃機(jī)一外凸內(nèi)任意齒差凸輪滾子傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)。本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:一種外凸內(nèi)任意齒差凸輪滾子傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)，主要由排氣門(I)、氣缸蓋(2)、氣缸(3)、進(jìn)氣門(4)、缸體(5)、推桿(6)、活塞(7)、彈簧(8)、滾輪(9)、輸出軸(10)、外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)、活齒(12)、活齒架(13)、中心輪(14)及起動(dòng)系統(tǒng)、配氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)等組成。其特征:在外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的周圍環(huán)形對(duì)稱均布著八個(gè)氣缸(3),外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪滾子傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鲚S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)——?dú)飧谆钊?7)通過推桿(6)直接作用于外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)上，驅(qū)使外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)旋轉(zhuǎn)，外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的內(nèi)表面輪廓推動(dòng)活齒(12)在活齒架(13)的徑向?qū)Р壑袧L動(dòng)，活齒架(13)與機(jī)架固定聯(lián)接，故活齒在活齒架的約束作用下與中心輪(14)相嚙合并迫使中心輪(14)轉(zhuǎn)動(dòng)，中心輪(14)通過鍵聯(lián)接將動(dòng)力傳遞給輸出軸(10)實(shí)現(xiàn)高速輸出。在上述技術(shù)方案中，外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪滾子傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由凸輪機(jī)構(gòu)和任意齒差內(nèi)凸輪滾子活齒傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有機(jī)的組合而成。其中，凸輪機(jī)構(gòu)由推桿(6)、滾輪(9)、外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)、缸體(5)、彈簧(8)組成，推桿(6)的一端與活塞(7)固定聯(lián)接，另一端裝有滾輪
(9)，滾輪(9)使推桿(6)與外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)之間為滾動(dòng)摩擦聯(lián)接，彈簧(8)的一端固定在活塞(7)下面，另一端固定在氣缸(3)下部的凸臺(tái)上，彈簧(8)使推桿(6)上的滾輪(9 )始終與外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)接觸，每個(gè)氣缸都配有活塞、帶滾輪的推桿及彈簧。任意齒差內(nèi)凸輪滾子活齒傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)、活齒(12)、活齒架(13)、中心輪(14)和與其鍵聯(lián)接的輸出軸(10)組成。外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的外表面是四相凸輪輪廓，內(nèi)部是多相內(nèi)凸輪，即內(nèi)部是具有三個(gè)互成120°夾角且軸心對(duì)稱的凸出部分的三相內(nèi)凸輪，其自身質(zhì)量完全平衡，其輪廓曲線為余弦曲線，故外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)既是凸輪機(jī)構(gòu)中的凸輪，又是任意齒差內(nèi)凸輪滾子活齒傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的多相內(nèi)凸輪，整個(gè)任意齒差內(nèi)凸輪滾子活齒傳動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)置于外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的內(nèi)部，夕卜凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)將內(nèi)燃機(jī)和任意齒差內(nèi)凸輪滾子活齒傳動(dòng)有機(jī)地合二為一，使燃機(jī)無需再配備減速器。上述活齒(12)可以是短圓柱滾子，也可以是鋼球。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(shí)際設(shè)計(jì)需要選定，以獲得最佳的動(dòng)力學(xué)性能，提高內(nèi)燃機(jī)的能量轉(zhuǎn)換效率。輸出軸(10)、外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪、活齒架(13)和中心輪(14)等零件的軸心線重合并由機(jī)架軸承支承?；铨X數(shù)Z12和中心輪(14)的波數(shù)Z14相差為3，活齒架(13)與機(jī)架固聯(lián)，中心輪(14)與輸出軸(10)鍵聯(lián)接，活齒(12)與外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)、中心輪(14)分別相嚙合均形成高副，活齒(12)可在活齒架(13)的徑向?qū)Р壑袧L動(dòng)，活齒與活齒架(13)形成高副。在任意齒差內(nèi)凸輪滾子活齒傳動(dòng)中，外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪的內(nèi)輪廓與活齒為多齒嚙合，故可實(shí)現(xiàn)大功率、大扭矩的傳動(dòng)。在上述技術(shù)方案中，外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的外部為具有四個(gè)互成90°夾角且軸心對(duì)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(duì)稱均布八個(gè)氣缸
(3)，其中任意兩個(gè)相隔180°對(duì)稱布置的氣缸活塞(7)工作狀態(tài)同步，將工作狀態(tài)同步的兩個(gè)氣缸活塞作為一組，四組氣缸活塞依次進(jìn)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(jìn)程對(duì)應(yīng)于外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)轉(zhuǎn)角的相位差為45。。在上述技術(shù)方案中，輸出軸轉(zhuǎn)速取決于任意齒差內(nèi)凸輪滾子活齒傳動(dòng)的傳動(dòng)比，而適當(dāng)選擇任意齒差內(nèi)凸輪滾子活齒傳動(dòng)的配齒方案，可獲得較大的傳動(dòng)比，可以實(shí)現(xiàn)低速大扭矩輸出。與已有技術(shù)相比本發(fā)明的主要發(fā)明點(diǎn)在于。 ①在外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪的周圍環(huán)形對(duì)稱均布八個(gè)氣缸，氣缸活塞通過推桿的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)驅(qū)使外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪旋轉(zhuǎn)，外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪將動(dòng)力經(jīng)任意齒差內(nèi)凸輪滾子活齒傳動(dòng)傳給與中心輪鍵聯(lián)接的輸出軸，最后動(dòng)力由輸出軸輸出。②外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪的外部為具有四個(gè)互成90°夾角凸出部分的四相凸輪，而內(nèi)部是多相內(nèi)凸輪，即內(nèi)部是具有三個(gè)互成120°夾角且軸心對(duì)稱的凸出部分的三相內(nèi)凸輪，其自身質(zhì)量完全平衡，其輪廓曲線為余弦曲線，將任意齒差內(nèi)凸輪滾子活齒傳動(dòng)機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)的凸輪中，使凸輪機(jī)構(gòu)中的凸輪和任意齒差內(nèi)凸輪滾子活齒傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的多相內(nèi)凸輪合二為一，得到外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪滾子傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，并用該新機(jī)構(gòu)取代現(xiàn)有曲軸連桿型內(nèi)燃機(jī)中的曲柄連桿機(jī)構(gòu)，將活齒傳動(dòng)技術(shù)引入內(nèi)燃機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，不但徹底去除了曲軸和連桿，而且將內(nèi)燃機(jī)與變速裝置(減速器)合二為一，得到了一種結(jié)構(gòu)緊湊、小巧的新型大功率動(dòng)力機(jī)器，與曲軸連桿型內(nèi)燃機(jī)相比，本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)軸向尺寸大大減小。③內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力輸出軸為與中心輪鍵聯(lián)接的輸出軸，任意齒差內(nèi)凸輪滾子活齒傳動(dòng)以外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪輸入動(dòng)力，活齒架固定，中心輪輸出，可以實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比，內(nèi)燃機(jī)低速大扭矩輸出動(dòng)力。
④輸出軸轉(zhuǎn)速取決于任意齒差內(nèi)凸輪滾子活齒傳動(dòng)的傳動(dòng)比，而適當(dāng)選擇任意齒差內(nèi)凸輪滾子活齒傳動(dòng)的配齒方案，可獲得較大的傳動(dòng)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(gè)機(jī)構(gòu)受力自平衡。⑤在任意齒差內(nèi)凸輪滾子活齒傳動(dòng)中，外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪與活齒為多齒嚙合，故可實(shí)現(xiàn)大功率、大扭矩的傳動(dòng)。本發(fā)明與現(xiàn)有往復(fù)式曲軸連桿型內(nèi)燃機(jī)相比，具有以下有益的技術(shù)效果。1.振動(dòng)小、沖擊小、噪聲小、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)
由于本發(fā)明采用外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪滾子傳動(dòng)機(jī)構(gòu)取代了現(xiàn)有曲軸連桿型內(nèi)燃機(jī)中的曲柄連桿機(jī)構(gòu)，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)凸輪滾子活齒傳動(dòng)機(jī)構(gòu)都是軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)，沒有偏心質(zhì)量和不平衡離心力，消除了因曲軸質(zhì)量偏心、連桿作平面運(yùn)動(dòng)引起的慣性力和傾覆力矩以及由此產(chǎn)生的沖擊振動(dòng)和噪聲，消除了連桿偏擺導(dǎo)致活塞拍擊氣缸壁造成的振動(dòng)和噪聲；在外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪的周圍環(huán)形對(duì)稱均布著八個(gè)氣缸，其中任意兩個(gè)相隔180°對(duì)稱布置的氣缸活塞工作狀態(tài)同步，即:或同時(shí)氣體燃燒做功、或同時(shí)排氣、或同時(shí)吸氣、或同時(shí)壓縮，因此，沖擊力總是成對(duì)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(dòng)較小，因而內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。2.體積小、重量輕、軸向尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊
由于取消了笨重復(fù)雜的曲軸，各氣缸環(huán)形對(duì)稱均布在外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪周圍，而且任意齒差內(nèi)凸輪滾子活齒傳動(dòng)機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)中的凸輪，又是任意齒差內(nèi)凸輪滾子活齒傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的多相內(nèi)凸輪，所以本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)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)凸輪滾子傳動(dòng)機(jī)構(gòu)輸出活塞產(chǎn)生的動(dòng)力，將內(nèi)燃機(jī)與變速裝置(減速器)合二為一，無需另配減速裝置，結(jié)構(gòu)大大減小，所以結(jié)構(gòu)緊湊、小巧。3.傳動(dòng)比較大,整機(jī)一體化預(yù)減速
本內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力輸出軸為與中心輪鍵聯(lián)接的輸出軸，任意齒差內(nèi)凸輪滾子活齒傳動(dòng)以外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪輸入動(dòng)力，活齒架固定，中心輪輸出，適當(dāng)選擇配齒方案，可以實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比，而且仍然保持結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量小、體積小等諸多優(yōu)點(diǎn)。內(nèi)燃機(jī)低速大扭矩輸出動(dòng)力，可廣泛應(yīng)用于需大功率的工程機(jī)械、軍事、國(guó)防等領(lǐng)域，諸如挖掘機(jī)、推土機(jī)、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(zhǎng)
因?yàn)榛钊尿?qū)動(dòng)力通過推桿滾輪直接傳遞給外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪后經(jīng)任意齒差內(nèi)凸輪滾子活齒傳動(dòng)傳給輸出軸輸出。活塞推桿與外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪之間為滾動(dòng)摩擦聯(lián)接，傳動(dòng)效率高，取消了磨損嚴(yán)重、摩擦功耗大的曲柄連桿機(jī)構(gòu)。任意齒差內(nèi)凸輪滾子活齒傳動(dòng)為多齒嚙合、承載能力大，又是滾動(dòng)嚙合，傳動(dòng)效率高，因多齒同時(shí)嚙合，輸出剛度大，傳動(dòng)也更加平穩(wěn)可靠。同時(shí)外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪可以實(shí)現(xiàn)并保證其自身及其內(nèi)部活齒的受力自動(dòng)平衡，在傳動(dòng)裝置中不存在一齒差活齒傳動(dòng)中需偏心安裝激波器(偏心圓凸輪)而存在的慣性力、激振力和傾覆力矩等，從傳動(dòng)原理上避免了傳動(dòng)裝置的振動(dòng)激勵(lì)，從而有利于提高傳動(dòng)的效率，其效率值可達(dá)0.95以上。機(jī)械摩擦磨損也較小，油耗低，內(nèi)燃機(jī)壽命較長(zhǎng)。5.具有良好的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性和排放指標(biāo)
由于活塞的運(yùn)動(dòng)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(dāng)?shù)幕钊\(yùn)動(dòng)規(guī)律來設(shè)計(jì)凸輪廓，而恰當(dāng)?shù)幕钊\(yùn)動(dòng)規(guī)律應(yīng)當(dāng)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(jī)具有良好的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放指標(biāo)，可達(dá)到節(jié)能環(huán)保和提高機(jī)器效率的目的。6.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好、生產(chǎn)成本低
本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)中的零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好、生產(chǎn)成本低，徹底取消了結(jié)構(gòu)復(fù)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)凸輪滾子活齒傳動(dòng)為多齒嚙合，傳動(dòng)平穩(wěn)，活齒可共同分擔(dān)載荷實(shí)現(xiàn)功率分流。故內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，抵抗沖擊和振動(dòng)的能力較強(qiáng)，承載能力大。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。但要特別指出的是，本發(fā)明的具體實(shí)施方式
不限于下面實(shí)施例所描述的形式，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的情況下，還可很容易地設(shè)計(jì)出其他的具體實(shí)施方式
，因此不應(yīng)將下面給出的具體實(shí)施方式
的實(shí)施例理解為本發(fā)明的保護(hù)范圍，將本發(fā)明的保護(hù)范圍限制在所給出的實(shí)施例。圖1是外凸內(nèi)任意齒差凸輪滾子傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪及任意齒差內(nèi)凸輪滾子活齒傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的示意圖。上述各附圖中圖識(shí)標(biāo)號(hào)的標(biāo)識(shí)對(duì)象是:1排氣門；2氣缸蓋；3氣缸；4進(jìn)氣門；5缸體；6推桿；7活塞；8彈簧；9滾輪；10輸出軸；11外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪；12活齒；13活齒架；14中心輪。
具體實(shí)施例圖1，圖2所示外凸內(nèi)任意齒差凸輪滾子傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)，由排氣門(I)、氣缸蓋(2)、氣缸(3)、進(jìn)氣門(4)、缸體(5)、推桿(6)、活塞(7)、彈簧(8)、滾輪(9)、輸出軸(10)、外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)、活齒(12)、活齒架(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(duì)稱均布八個(gè)氣缸(3)，相鄰兩個(gè)氣缸的夾角為45°。每個(gè)氣缸(3)中有一個(gè)活塞(7 )，推桿(6 )的一端與活塞(7 )固接在一起，另一端裝有滾輪(9 )，滾輪(9 )使推桿(6 )和外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)兩者之間為滾動(dòng)摩擦聯(lián)接，彈簧(8)的一端固定在活塞(7)的底部，另一端固定在氣缸(3)下部的凸臺(tái)上，彈簧(8)的作用是使推桿(6)上的滾輪(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(duì)稱的四個(gè)凸出部分的四相凸輪，內(nèi)部是多相內(nèi)凸輪，即內(nèi)部是具有三個(gè)互成120°夾角且軸心對(duì)稱的凸出部分的三相內(nèi)凸輪，其自身質(zhì)量完全平衡，其輪廓曲線為余弦曲線。由活塞(7)、推桿(6)、滾輪(9)、外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)、缸體(5)、彈簧(8)組成了凸輪機(jī)構(gòu)，由外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)、活齒(12)、活齒架(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)凸輪滾子活齒傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)將此凸輪機(jī)構(gòu)和任意齒差內(nèi)凸輪滾子活齒傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有機(jī)的結(jié)合為一體。外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)既是凸輪機(jī)構(gòu)中的凸輪，又是任意齒差內(nèi)凸輪滾子活齒傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的多相內(nèi)凸輪，整個(gè)任意齒差內(nèi)凸輪滾子活齒傳動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)嵌于外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的內(nèi)部。活齒架(13)與機(jī)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)、活齒架(13)和中心輪(14)、輸出軸(10)等零件的軸心線重合并由機(jī)架軸承支承，活齒(12)為短圓柱滾子，活齒(12)與外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)、中心輪(14)分別相嚙合形成高副，活齒(12)可在活齒架(13)的徑向?qū)Р壑袧L動(dòng)，活齒與活齒架(13)形成高副。本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)不僅有任意齒差內(nèi)凸輪滾子活齒傳動(dòng)的一系列優(yōu)點(diǎn)，而且結(jié)構(gòu)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(shí)施例按活塞(7)作余弦加速度運(yùn)動(dòng)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(dāng)外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，活塞(7)按余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)周期為外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)旋轉(zhuǎn)周期的四分之一。本實(shí)施例內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力輸出軸為與中心輪鍵聯(lián)接的輸出軸(10 )，任意齒差內(nèi)凸輪滾子活齒傳動(dòng)以外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)輸入動(dòng)力，活齒架固定，中心輪輸出，可以實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比，內(nèi)燃機(jī)可低速大扭矩輸出動(dòng)力。本發(fā)明所述內(nèi)燃機(jī)的工作原理是:當(dāng)內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)，氣體燃燒做功氣缸中的活塞
(7)，其驅(qū)動(dòng)力通過推桿(6)直接作用于外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)上，推動(dòng)外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪
(11)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，動(dòng)力由外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)經(jīng)任意齒差內(nèi)凸輪滾子活齒傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳給輸出軸(10)輸出；由于外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的旋轉(zhuǎn)，滾輪(9)在外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的輪廓上滾動(dòng)而使推桿(6)和沒有做功的活塞(7)在氣缸(3)內(nèi)滑動(dòng)，完成吸氣、或壓縮氣體、或排氣的任務(wù)。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(shè)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(jìn)程相差一個(gè)沖程，對(duì)應(yīng)于外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)轉(zhuǎn)角的相位差為45°。則當(dāng)外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)逆時(shí)針轉(zhuǎn)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(shí)針轉(zhuǎn)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(yùn)轉(zhuǎn)，外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪的內(nèi)表面推動(dòng)活齒(12)在活齒架(13)的徑向 導(dǎo)槽中滾動(dòng)，活齒(12)在活齒架(13)的約束作用下與中心輪(14 )嚙合，驅(qū)動(dòng)中心輪(14 )轉(zhuǎn)動(dòng)，并由與中心輪(14 )鍵聯(lián)接的輸出軸(10 )連續(xù)平穩(wěn)地將動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)輸出。由于每組氣缸中的兩個(gè)氣缸相隔180°對(duì)稱布置,并且工作狀態(tài)隨時(shí)相同，所以八個(gè)活塞(7)對(duì)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，而合力為零。由于外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)和任意齒差內(nèi)凸輪滾子活齒傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不僅具有結(jié)構(gòu)對(duì)稱性，而且受力也是對(duì)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(jī)的沖擊振動(dòng)小，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。為說明本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)的變速特性，設(shè)活齒(12)的齒數(shù)% = 8、中心輪(14)的波數(shù)Z14 = 11,外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的轉(zhuǎn)速為1 = 2200r/niii。
活齒架(13)固定(<%=0)，則任意齒差內(nèi)凸輪滾子活齒傳動(dòng)的傳動(dòng)比為:
- *^^ I ‘ I'
11—S ￥
故得^ =,可見，中心輪(14)、輸出軸(10)的轉(zhuǎn)向與外凸內(nèi)多相內(nèi)
凸輪(11)的相同，轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)，內(nèi)燃機(jī)減速輸出動(dòng)力，可實(shí)現(xiàn)大扭矩低速輸出。這種特性很適合需大扭矩輸出的場(chǎng)合，可廣泛應(yīng)用于需大功率大扭矩的航空、工程機(jī)械等領(lǐng)域，諸如坦克、裝甲車和挖掘機(jī)、推土機(jī)等。本實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)還設(shè)置有起動(dòng)系統(tǒng)、配氣系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、供油系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)
坐寸ο
權(quán)利要求
1.外凸內(nèi)任意齒差凸輪滾子傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī),主要由排氣門(1)、氣缸蓋(2)、氣缸(3)、進(jìn)氣門(4)、缸體(5)、推桿(6)、活塞(7)、彈簧(8)、滾輪(9)、輸出軸(10)、外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)、活齒(12)、活齒架(13)、中心輪(14)及配氣系統(tǒng)、起動(dòng)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、潤(rùn)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(duì)稱均布八個(gè)氣缸(3)，外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪滾子傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將活塞的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鲚S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)一氣缸活塞(7)通過推桿(6)的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)直接驅(qū)使外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)旋轉(zhuǎn)，外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪將動(dòng)力經(jīng)任意齒差內(nèi)凸輪滾子活齒傳動(dòng)傳給與中心輪鍵聯(lián)接的輸出軸(10)，最后動(dòng)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(jī)和任意齒差內(nèi)凸輪滾子活齒傳動(dòng)有機(jī)的融為一體，使燃機(jī)無需再配備減速器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外凸內(nèi)任意齒差凸輪滾子傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)，其特征在于:上述外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪滾子傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由凸輪機(jī)構(gòu)和任意齒差內(nèi)凸輪滾子活齒傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有機(jī)的組合而成，其中凸輪機(jī)構(gòu)由推桿(6)、外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)、缸體(5)、彈簧(8)組成，推桿(6)的一端與活塞(7)固定聯(lián)接，另一端裝有滾輪(9)，滾輪(9)使推桿(6)與外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)之間為滾動(dòng)摩擦聯(lián)接，推桿(6)上的滾輪(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)凸輪滾子活齒傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)、活齒(12)、活齒架(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)、活齒架(13)和中心輪(14)四零件的軸心線重合并由機(jī)架軸承支承，活齒數(shù)Z12和中心輪(14)的波數(shù)Z14相差為3，活齒架(13)與機(jī)架固聯(lián)，中心輪(14)與輸出軸(10)鍵聯(lián)接，活齒(12)與外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)、中心輪(14)分別相嚙合形成高副，活齒(12)可在活齒架(13)的徑向?qū)Р壑袧L動(dòng)，活齒與活齒架(13)形成高副。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的外凸內(nèi)任意齒差凸輪滾子傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)，其特征在于:3.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(duì)稱的四個(gè)凸出部分的四相凸輪，內(nèi)部是多相內(nèi)凸輪，即內(nèi)部是具有三個(gè)互成120°夾角且軸心對(duì)稱的凸出部分的三相內(nèi)凸輪，其自身質(zhì)量完全平衡，其輪廓曲線為余弦曲線，故外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)既是凸輪機(jī)構(gòu)中的凸輪，又是任意齒差內(nèi)凸輪滾子活齒傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的多相內(nèi)凸輪，整個(gè)任意齒差內(nèi)凸輪滾子活齒傳動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)置于外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的內(nèi)部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的外凸內(nèi)任意齒差凸輪滾子傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)，其特征在于:上述活齒(12)可以是短圓柱滾子，也可以是鋼球。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4所述的外凸內(nèi)任意齒差凸輪滾子傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)，其特征在于:輸出軸轉(zhuǎn)速取決于任意齒差內(nèi)凸輪滾子活齒傳動(dòng)的傳動(dòng)比，而適當(dāng)選擇任意齒差內(nèi)凸輪滾子活齒傳動(dòng)的配齒方案，可獲得較大的傳動(dòng)比，可以實(shí)現(xiàn)低速大扭矩輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5所述的外凸內(nèi)任意齒差凸輪滾子傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)，其特征在于:上述的內(nèi)燃機(jī)中，外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的周圍環(huán)形對(duì)稱均布著八個(gè)氣缸(3)，其中任意兩個(gè)相隔180度對(duì)稱布置的氣缸活塞(7)工作狀態(tài)同步，將工作狀態(tài)同步的兩個(gè)氣缸活塞作為一組，四組氣缸活塞依次進(jìn)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(jìn)程對(duì)應(yīng)于外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)轉(zhuǎn)角的相位差為45°。氣缸活塞(7)通過推桿(6)直接作用于外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)上,驅(qū)使外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)旋轉(zhuǎn)，外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的內(nèi)表面輪廓推動(dòng)活齒(12)在活齒架(13)的徑向?qū)Р壑袧L動(dòng)，而活齒架(13)與機(jī)架固定聯(lián)接，故活齒在活齒架的約束作用下與中心輪(14)相嚙合并迫使中心輪(14)轉(zhuǎn)動(dòng)，中心輪(14)通過鍵聯(lián)接將動(dòng)力傳遞給輸出軸(10)實(shí)現(xiàn)高速輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6所述的外凸內(nèi)任意齒差凸輪滾子傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)，其特征在于:在任意齒差內(nèi)凸輪滾子活齒傳動(dòng)中，外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪的內(nèi)輪廓與活齒為多齒嚙合，故可實(shí)現(xiàn)大功率、大扭 矩的傳動(dòng)。
全文摘要
外凸內(nèi)任意齒差凸輪滾子傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)，涉及燃?xì)鈩?dòng)力領(lǐng)域，屬于多缸內(nèi)燃機(jī)。本發(fā)明提供一種新型內(nèi)燃機(jī)，八個(gè)氣缸環(huán)形對(duì)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(dòng)力由外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪經(jīng)任意齒差內(nèi)凸輪滾子活齒傳動(dòng)傳給與中心輪鍵聯(lián)接的輸出軸。該內(nèi)燃機(jī)省去了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)中的連桿和曲軸，其外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪滾子傳動(dòng)機(jī)構(gòu)沒有偏心質(zhì)量、具有慣性力及工作載荷自平衡的優(yōu)點(diǎn)。輸出軸轉(zhuǎn)速取決于活齒傳動(dòng)的傳動(dòng)比，若活齒架固定，則中心輪低速大扭矩輸出，可廣泛用于需大功率的工程、軍事領(lǐng)域，諸如工程機(jī)械、裝甲車等。該內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、軸向尺寸小，受力自平衡，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。
文檔編號(hào)F02B75/40GK103147856SQ201310004029
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月7日
發(fā)明者梁尚明, 賀飛飛, 張 杰 申請(qǐng)人:四川大學(xué)