行星輪系發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及的是一種行星輪系發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，發(fā)動(dòng)機(jī)的作用就是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，即通過燃料燃燒增大汽缸內(nèi)壓力并推動(dòng)活塞做直線運(yùn)動(dòng)，公知的往復(fù)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)是利用連桿曲軸機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的(如圖1-1?圖1-6)所示)。20世紀(jì)90年代以來，汽車行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)已從單一的性能競(jìng)爭(zhēng)轉(zhuǎn)向性能、環(huán)保、節(jié)能等多元綜合競(jìng)爭(zhēng)。僅就汽車發(fā)動(dòng)機(jī)而言，為應(yīng)對(duì)能源危機(jī)和減少對(duì)環(huán)境污染，其研究開發(fā)工作已側(cè)重于降低油耗、減少排放、輕質(zhì)及減少磨損等方面。由于受連桿曲軸傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的制約，如圖2所示，活塞受到來自燃燒氣體膨脹的力Fp，由于曲軸連桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)不是在一條直線上的運(yùn)動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生對(duì)氣缸壁分力Fp2，而活塞連桿傳遞來的力Fpl和曲軸運(yùn)動(dòng)不在同一條直線上，所以真正推動(dòng)曲軸的力只有力S，而在發(fā)動(dòng)機(jī)做壓縮做工過程中，曲軸旋轉(zhuǎn)推動(dòng)連桿使活塞壓縮氣體，曲軸的力V與向心力W合成FpP，再傳遞至活塞，分解出壓縮氣體的力Fp'和摩擦力Fp2'，正是因此原因，活塞組摩擦和曲軸連桿機(jī)構(gòu)造成的機(jī)械能損失很大，只能在相比較下減少汽缸壁與活塞的磨損和連桿曲軸的震動(dòng)。另一方面，早在19世紀(jì)80年代就存在一種高壓縮比，長(zhǎng)膨脹行程的內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)一一阿特金森循環(huán)，阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)是使燃燒在氣缸中的油/氣混合物的體積膨脹得更大，也就是讓膨脹比大于壓縮比，借此讓動(dòng)力裝置能更高效地利用燃油。如圖3，1-2-3-4為傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的PV圖，6-2-3-5為阿特金森循環(huán)PV圖，圖中陰影部分可以理解為阿特金森額外的活塞行程及其利用的能量，但是因?yàn)檫@種循環(huán)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所以目前大多選用了奧拓循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)(即傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī))，但是，這種發(fā)動(dòng)機(jī)受連桿曲軸傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的制約，活塞連桿不能在同一直線上完成往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活塞和汽缸間仍然存在較大的摩擦，損失一部分機(jī)械能，同時(shí)連桿的往復(fù)擺動(dòng)產(chǎn)生較大的震動(dòng)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的由此產(chǎn)生，提出一種行星輪系發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過使活塞連桿在同一條直線上完成往復(fù)運(yùn)動(dòng)，提高發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)動(dòng)平衡性，減小振動(dòng)，增加活塞行程，改變進(jìn)氣門開閉時(shí)間，從而達(dá)到一種高壓縮比，長(zhǎng)膨脹行程，高效率的阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)。同時(shí)，減少了加工步驟、縮短了生產(chǎn)周期、降低了制造成本。
[0004]本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)上述目的采取的技術(shù)方案是:一種行星輪系發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括活塞、內(nèi)齒圈、行星架、曲柄連桿、行星齒輪、平衡行星齒輪、發(fā)動(dòng)機(jī)主軸和輸出傳動(dòng)齒輪組，所述活塞的連桿與曲柄連桿的一端轉(zhuǎn)動(dòng)副鏈接，曲柄連桿另一端與行星齒輪固定連接，所述內(nèi)齒圈固定在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體內(nèi)，行星齒輪的外齒與內(nèi)齒圈的內(nèi)齒嚙合連接、行星齒輪的內(nèi)齒與平衡行星齒輪的外齒嚙合連接，行星齒輪和平衡行星齒輪通過軸固定在行星架上，且行星齒輪和平衡行星齒輪在行星架同側(cè)，行星架另一側(cè)與輸出傳動(dòng)齒輪組固定連接，輸出傳動(dòng)齒輪組連接發(fā)動(dòng)機(jī)主軸，發(fā)動(dòng)機(jī)主軸一端連接飛輪，另一端連接正時(shí)帶輪，通過正時(shí)皮帶驅(qū)動(dòng)進(jìn)排氣門的凸輪軸帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0005]本實(shí)用新型所述的曲柄連桿與行星齒輪以梅花鍵槽配合連接。
[0006]本實(shí)用新型所述的內(nèi)齒圈的內(nèi)齒模數(shù)是行星齒輪模數(shù)的二倍。
[0007]本實(shí)用新型行星輪設(shè)計(jì)的創(chuàng)新之處就在于不利用連桿曲軸機(jī)構(gòu)，而是使用一個(gè)是外殼半徑一半的連桿代替曲軸，連桿一端沿直線運(yùn)動(dòng)，另一端沿圓周運(yùn)動(dòng)，同樣實(shí)現(xiàn)了將往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)借助行星輪系機(jī)構(gòu)來解決發(fā)動(dòng)機(jī)在高速運(yùn)行時(shí)動(dòng)平衡性，從而避免了使用單一偏心輪振動(dòng)大的問題，還提高了活塞的行程，另外配合一套進(jìn)氣門延時(shí)關(guān)閉的凸輪機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)膨脹比大于壓縮比。
[0008]本實(shí)用新型在動(dòng)力性能與曲軸連桿機(jī)構(gòu)相比有大副提升，由于曲軸連桿機(jī)構(gòu)的偏心輪外緣與發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)壁嚙合，在運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)與發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)壁形成杠桿，從而使理論扭矩輸出提高一倍，第二方面，由于活塞在汽缸內(nèi)高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，與缸套間有很大的摩擦力，非增壓發(fā)動(dòng)機(jī)活塞組摩擦損失約占發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械損失的45%?65%。而本實(shí)用新型的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連桿部分沒有左右擺動(dòng)，活塞對(duì)汽缸壁的壓力變的很小，這樣防止活塞與汽缸壁因摩擦而損失的機(jī)械效率，同時(shí)潤(rùn)滑更簡(jiǎn)單，也使的潤(rùn)滑效果更好，與經(jīng)典連桿曲軸機(jī)構(gòu)在機(jī)械效率上也會(huì)有較大提高。另外，在相同的曲軸回轉(zhuǎn)直徑時(shí)新型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的活塞行程是曲軸連桿機(jī)構(gòu)的兩倍，行程的增大可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率和功率，同時(shí)長(zhǎng)行程也帶來了另一個(gè)問題一一超高壓縮比(此處的壓縮比是與相同曲軸回轉(zhuǎn)直徑的傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)比較，壓縮比提高近一倍)，但是由于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)按照不同燃料分為兩大類:一類是以柴油為主要燃料的壓燃式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(即柴油發(fā)動(dòng)機(jī))，這一類發(fā)動(dòng)機(jī)是靠活塞壓縮空氣，使空氣的溫度和壓力達(dá)到柴油的燃點(diǎn)后，由氣缸上方的噴油嘴噴射燃料，燃燒做工，此類發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比很高，一般在12-22，所以高壓縮比對(duì)壓燃式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)是有利的，所以本實(shí)用新型可以在不做其他修改即可適應(yīng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的工作條件；另一類是以汽油為主要燃料的點(diǎn)燃式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(即汽油發(fā)動(dòng)機(jī))，這一類發(fā)動(dòng)機(jī)特點(diǎn)是燃料和空氣同時(shí)進(jìn)入氣缸，進(jìn)氣門關(guān)閉(如圖4所示)，活塞對(duì)氣缸內(nèi)可燃?xì)怏w壓縮，使燃料與空氣充分混合，最后由氣缸上方的火花塞打火點(diǎn)燃，燃燒做工。由于汽油自身的一些物理性質(zhì)，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比不能太高，一般情況壓縮比在9-12，所以為適應(yīng)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)，本實(shí)用新型在參考阿特金森循環(huán)的基礎(chǔ)上，采用一種進(jìn)氣門延時(shí)關(guān)閉的凸輪機(jī)構(gòu)與之配合，而進(jìn)氣門依然保持開啟狀態(tài)，活塞運(yùn)動(dòng)的同時(shí)將一部分氣體從進(jìn)氣門排出，等活塞運(yùn)動(dòng)到合適的位置時(shí)再關(guān)閉進(jìn)氣門(圖5所示陰影部分即為延時(shí)關(guān)閉進(jìn)氣門排出的氣體量)，這樣活塞壓縮的混合氣體的體積就會(huì)減小，達(dá)到降低壓縮比的目的