專利名稱：連桿直線運動的新穎發(fā)動機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種連桿直線運動的新穎發(fā)動機，屬于發(fā)動機的技術領域。
現(xiàn)有的活塞式發(fā)動機，其連桿常作擺動運動，受力不勻，尤其是在連桿運動至上下死點時；另外活塞、曲柄等機件是單件的組合，不是對稱的配置，因而尺寸較大；曲柄的回轉半徑也較大，連桿的擺動也受汽缸體的限制，連桿不能直接進入缸體，使連桿的尺寸較大。
本實用新型的目的是要提供一種連桿直線運動的新穎發(fā)動機，采用連桿與雙活塞組合成一體的結構。連桿由曲柄的外齒齒形弧與內齒弧嚙合時單純滾動，使連桿始終作直線運動而不擺動，因而受力均勻，使機件的尺寸都較小。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的連桿(1)兩端分別連接一活塞(6)和(8)，活塞(6)和(8)均在汽缸(9)內。連桿(1)以螺釘(10)固定一曲柄(2)，連桿(1)另一端的孔與主軸(5)的偏心軸頭(4)相配合。發(fā)動機內固定設置2內圓齒弧(3)、(7)，而曲柄(2)的一端也具有外齒齒形弧(11)，該外齒齒形弧(11)與內齒弧(3)、(7)嚙合。外齒齒形弧(11)的節(jié)圓半徑等于1／2內圓齒弧(3)、(7)的節(jié)圓半徑。


圖1．連桿直線運動的原理圖圖2．本發(fā)動機的示意圖圖3．圖2的C—C剖視圖茲結合附圖對連桿直線運動的新穎發(fā)動機的結構和原理詳細敘述由
圖1，本發(fā)動機的新穎性在于其連桿不作擺動，只作直線運動，而且?guī)又鬏S(5)旋轉。其原理是根據(jù)小齒輪(1)在大于它自身齒數(shù)2倍的內齒輪(2)中互相嚙合而作純滾動時，其A點始終沿直線a運動。
發(fā)動機的這種機構不但連桿不擺動，而且還具有對稱的特點，其對稱是把直線a看作是發(fā)動機的連桿(1)和兩個活塞(6)和(8)組成的一個構件組體。曲柄的偏心距AB等于主軸偏心距OB，兩主軸所中心線b交叉并通過活塞連桿的中心線a，即兩中心線在同一平面上并相互垂直。由圖2、3，可看出主軸(5)以O為圓心帶動偏心軸頭(4)作旋轉，小曲柄(2)由于機構所置，在軸頭(4)上也作旋轉，但與主軸旋轉的方向相反，另一端在連桿孔內轉動而又隨連桿、活塞左右平移。
假如左活塞(8)在上死點(即右活塞6在下死點)時，AB和OB在O點的左端一直線上，AB+OB=AO，左活塞位移為零，隨著主軸的旋轉AO的距離逐漸縮小，左活塞(8)向右移動，位移逐漸增大；當AB和OB重合在一起即A點與O點交為一點時(AO等于零)，活塞(8)位移為AB+OB，此時活塞在整個行程中移動了半個行程，由主軸繼續(xù)旋轉，AB在OB的作用下A點離開O點向右逐漸增大，活塞也聚蓄跟隨連桿向右移動(移動方向與原移動方向一致)。當AB和OB在O點的右端又處于一直線時，活塞(8)又移動了半個行程，此時左活塞(8)由上死點移到了下死點，完成了整個行程。由于主軸不停地轉動，活塞(6)和(8)也就周而復始的左右運動，其運動的速度規(guī)律也是和現(xiàn)在發(fā)動機活塞運動速度規(guī)律完全一樣呈勻加速和勻減速動作。
內圓齒弧(3)、(7)與外齒齒形弧(11)之間的數(shù)值關系為外圓齒節(jié)圓半徑等于1／2內圓齒弧的節(jié)圓半徑并且等于AB和OB，設置此種機構是為了防止在主軸轉動為主動力而活塞連桿(即小曲柄AB)為被動時，在AB與OB重合的一瞬間被卡死而專門設置的。
主軸(5)帶動軸頭(4)(即B點)為主動力時，活塞的動力呈(阻力)被動，A、B過垂直于水平線的直線時，A落后于B，活塞必定卡死停止不前，使得下移環(huán)節(jié)無法進行。由于設置了此機構，使外齒齒形弧(11)與內齒弧(3)、(7)提前進入嚙合，這時A點的被動完全由外齒齒形弧(11)在內齒弧(3)、(7)的面上作純粹的滾動來接替，即軸頭(4)在主軸(5)的作用下帶動外齒在內齒上作滾動。此時，在越過中線時，A點在此機構的作用下與B點保持同步運行既不超越也不拖后，因此保證了機構的正常運轉。
內圓齒弧(3)、(7)和外齒齒形弧(11)未做成整圓齒輪，其目的是為了縮小機體的體積，在制造過程中也便于裝配。至于兩內外圓弧剛進入嚙合的瞬間是否會發(fā)生撞擊而發(fā)出響聲損壞機件，這是不會的。由于機構所置和數(shù)值關系表明，軸頭(4)不論在任何情況下始終是作同步等同的速度旋轉，即在嚙合的瞬間，因為活塞和主軸之間在機構運轉中是相互制約的，所以嚙合時也是同步的，既不超越也不拖后。
此種發(fā)動機結構獨特，由于兩個活塞和連桿三個組成一體，活塞的長度尺寸只要條件允許可大為縮短。兩個活塞的長度雖縮短，但兩個活塞又在同一軸心線上組成一體，而且又拉長了距離，所以它的總體裙部尺寸要比單個活塞的尺寸長得多。但是它的導向性和剛性都優(yōu)于單個活塞，即他們之間的關系使互相依賴，且摩擦接觸面大為減小。連桿不擺動可以不受缸體的限制直接進入缸體，一個曲柄改為兩個曲柄即象肘關節(jié)一樣的連接，其功能和性能不變，但縮小了用一個曲柄時的回轉半徑，由此盡可能地縮短連桿的長度尺寸。從圖上看，不難想象出兩活塞和連桿組為一體的機構，其總體長度與單活塞單連桿機構的長度基本相當，但動力卻增加了一倍。如向主軸方向再合并一組汽缸就可得到四缸發(fā)動機的效用。發(fā)動機的功率增加了，但體積卻增加不多，可是曲軸卻縮短了近一半；由于汽缸體水平放置，重量輕，重心高度也大為降低；兩個活塞合為一體尺寸小，其強度增大，導向性好；連桿的不擺動使活塞對缸壁互相間摩擦力也減輕。由于兩缸對稱布置，使得配氣機構的凸輪可合用一組，也就是說只需一組凸輪即可滿足兩缸的需求。
與現(xiàn)有技術相比，連桿直線運動的新穎發(fā)動機具有下列優(yōu)點1．外齒齒形弧和內齒弧制成非整圓的齒輪，可縮小機體體積，也使裝配簡易。2．兩圓弧齒嚙合時小會發(fā)生撞擊而增加噪音甚至損壞機件。3．采用雙活塞結構，活塞與連桿組合一體，使活塞尺寸減小，但總體尺寸又大于單體活塞，其導向性和剛性部勝過單個活塞。4．使用兩個曲柄的結構，其優(yōu)點是縮小、了使用單曲柄的回轉半徑，因而可以縮短連桿的長度。5．汽缸缸體水平放置，重量輕且重心低，兩活塞合為一體強度大，尺寸小，導向性能好，連桿不擺動受力均勻。
權利要求1．一種連桿直線運動的新穎發(fā)動機，其特征在于連桿(1)兩端分別連接一活塞(6)和(8)，活塞(6)和(8)均在汽缸(9)內，連桿(1)以螺釘(10)固定一曲柄(2)，連桿(1)另一端的孔與主軸(5)的偏心軸頭(4)相配合，發(fā)動機內固定設置2內圓齒弧(3)、(7)，而曲柄(2)的一端也具有外齒齒形弧(11)，該外齒齒形弧(11)與內齒弧(3)、(7)嚙合。
2．根據(jù)權利要求1所述的發(fā)動機，其特征在于外齒齒形弧(11)的節(jié)圓半徑等于1／2內圓齒弧(3)、(7)的節(jié)圓半徑。
專利摘要一種連桿直線運動的新穎發(fā)動機,其連桿兩端分別連接一活塞且組合成一體,活塞裝在汽缸缸體內,連桿一端連接一曲柄,另一端的孔與主軸的偏心軸頭相配合,發(fā)動機機體內設置2內圓齒弧,而曲柄的一端具有外齒齒形弧且與內圓齒弧相嚙合。由于內圓齒弧是固定不動,所以外齒齒形弧僅作滾動,使曲柄帶動連桿作直線運動,本發(fā)動機尺寸小而功率大。
文檔編號F02B75/32GK2413033SQ00206310
公開日2001年1月3日 申請日期2000年3月16日 優(yōu)先權日2000年3月16日
發(fā)明者許國新, 谷志達 申請人:許國新