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

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種無(wú)連桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的機(jī)構(gòu)，本發(fā)明的機(jī)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(wú)連桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的機(jī)構(gòu) 設(shè)備。本發(fā)明提供一種無(wú)連桿往復(fù)與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)為曲柄圓滑塊機(jī) 構(gòu)，包括圓滑塊、往復(fù)運(yùn)動(dòng)件、曲軸以及支撐該機(jī)構(gòu)的機(jī)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(jī)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(guò)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(gè)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(yùn)動(dòng)件設(shè)置于機(jī)架上的往復(fù)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌中；往復(fù)運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)件的圓滑塊容置孔 中；相位相同的圓滑塊對(duì)應(yīng)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)件的往復(fù)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌平行；相位差呈180度的圓滑塊 對(duì)應(yīng)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)件的往復(fù)運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(gè)圓滑塊，每一圓滑塊設(shè)置于一個(gè)往復(fù)運(yùn) 動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(wú)連桿往復(fù)與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)為曲柄圓滑塊機(jī)構(gòu)，包括圓滑塊、往復(fù)運(yùn)動(dòng)件、曲軸以及支撐該機(jī)構(gòu)的機(jī)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(jī)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(guò)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(gè)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(yùn)動(dòng)件設(shè)置于機(jī)架上的往復(fù)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌中；往復(fù)運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)件的圓滑塊容置孔中；相位相同的圓滑塊對(duì)應(yīng)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)件的往復(fù)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌平行；相位差呈180度的圓滑塊對(duì)應(yīng)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)件的往復(fù)運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(wú)連桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的機(jī)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(wú)連桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的機(jī)構(gòu)，其特征在于 在所述曲軸曲柄銷上設(shè)置有兩個(gè)圓滑塊，每一圓滑塊設(shè)置于一個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(diǎn)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(diǎn)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(wú)連桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的機(jī)構(gòu)，其特征在于 所述兩往復(fù)運(yùn)動(dòng)件一為活塞，另一為動(dòng)平衡滑塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)連桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的機(jī)構(gòu)，其特征在于 所述曲軸曲柄銷設(shè)置有三個(gè)圓滑塊，每一圓滑塊設(shè)置于一個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)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(duì)應(yīng)的兩往復(fù)運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量相同，分別為M，位于中間的圓滑塊對(duì)應(yīng)的往復(fù) 運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量為2M，每一往復(fù)運(yùn)動(dòng)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(wú)連桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的機(jī)構(gòu)，其特征在于 所述質(zhì)量為M的往復(fù)運(yùn)動(dòng)件為活塞，質(zhì)量為2M的往復(fù)運(yùn)動(dòng)件為動(dòng)平衡滑塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一所述的無(wú)連桿往復(fù)與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的機(jī)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(wú)連桿往復(fù)與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)包括端軸_動(dòng)軸機(jī)構(gòu)，包括至少兩個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)件、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)件以及支撐該機(jī)構(gòu)的機(jī)架；所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)件包括兩個(gè)端軸和連接在兩個(gè)端軸之間的動(dòng)軸，其中，所述端軸可旋轉(zhuǎn)地支撐在機(jī)架上，并且兩個(gè)端軸的旋轉(zhuǎn)軸位于同一直線上，所述端軸 上開設(shè)有動(dòng)軸頸容置孔，該動(dòng)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(dòng)軸包括動(dòng)軸頸、動(dòng)軸銷以及動(dòng)軸臂，所述動(dòng)軸頸為位于動(dòng)軸端頭的軸段，該動(dòng)軸 的兩端各有一個(gè)動(dòng)軸頸，兩端的動(dòng)軸頸的軸線位于同一條直線上；所述動(dòng)軸銷為一段軸段， 該動(dòng)軸共有兩個(gè)或者兩個(gè)以上的動(dòng)軸銷，各個(gè)動(dòng)軸銷的軸線均平行于所述動(dòng)軸頸的軸線， 并且動(dòng)軸銷軸線距離動(dòng)軸頸軸線的距離也為e，并且相鄰的動(dòng)軸銷在空間上具有180度相 位差；動(dòng)軸頸和動(dòng)軸銷之間以及相鄰的動(dòng)軸銷之間通過(guò)所述動(dòng)軸臂連接；與所述端軸組成 所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)件時(shí)，動(dòng)軸兩端的動(dòng)軸頸分別插入相應(yīng)的端軸的動(dòng)軸頸容置孔，并與動(dòng)軸頸 容置孔可旋轉(zhuǎn)地連接；所述往復(fù)運(yùn)動(dòng)件可旋轉(zhuǎn)地與相應(yīng)的動(dòng)軸銷連接，并且置于機(jī)架的往復(fù)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌中，每 個(gè)動(dòng)軸銷至少對(duì)應(yīng)一個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)件，所述往復(fù)運(yùn)動(dòng)件具有能夠使其在往復(fù)運(yùn)動(dòng)軌道中進(jìn)行 直線運(yùn)動(dòng)的輪廓，其中相鄰動(dòng)軸銷對(duì)應(yīng)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)件的往復(fù)運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)件轉(zhuǎn)化至動(dòng)軸的離心力和動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)離心力。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無(wú)連桿往復(fù)與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的機(jī)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(dòng)軸頸容置孔的軸線所在平面，并與所 述動(dòng)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(wú)連桿往復(fù)與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的機(jī)構(gòu)，其特征在于所述 動(dòng)軸為具有兩個(gè)動(dòng)軸銷的兩拐動(dòng)軸；所述動(dòng)軸的質(zhì)量為MD，質(zhì)心位于其動(dòng)軸頸的軸線所在直線上；
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無(wú)連桿往復(fù)與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的機(jī)構(gòu)，其特征在于所述 動(dòng)軸為具有三個(gè)動(dòng)軸銷的三拐動(dòng)軸；所述動(dòng)軸的質(zhì)量為MD，質(zhì)心位于其動(dòng)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(dòng)軸銷對(duì)應(yīng)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量相同，分別為Mh，位于中間的動(dòng)軸銷 對(duì)應(yīng)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量為2MH，每一往復(fù)運(yùn)動(dòng)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(wú)連桿往復(fù)與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的機(jī)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(wú)連桿往復(fù)與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的機(jī)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(dòng)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(jī)，其特征在于包括上述權(quán)利要求1至13任一所述的無(wú)連 桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)件與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的機(jī)構(gòu)。
15. 一種設(shè)備，該設(shè)備為壓縮機(jī)，其特征在于包括上述權(quán)利要求1至13任一所述的無(wú)連 桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)件與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的機(jī)構(gòu)。
全文摘要
一種無(wú)連桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的機(jī)構(gòu)；該機(jī)構(gòu)為曲柄圓滑塊機(jī)構(gòu)時(shí)；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(jī)構(gòu)為端軸-動(dòng)軸機(jī)構(gòu)時(shí)，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(wú)連桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的機(jī)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(yùn)動(dòng)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(wú)連桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)和壓縮機(jī)。
文檔編號(hào)F16H21/18GK101936373SQ201010237549
公開日2011年1月5日 申請(qǐng)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(qǐng)人:中清能(北京)科技有限公司