專利名稱：外凸內(nèi)任意齒差凸輪套筒傳動內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃?xì)鈩鹰I(lǐng)域，更具體地說，是ー種外凸內(nèi)任意齒差凸輪套筒傳動內(nèi)燃機(jī)。
背景技術(shù)：
目前，一般的內(nèi)燃機(jī)(發(fā)動機(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、排氣四個沖程。這類內(nèi)燃機(jī)的傳動機(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カ傳遞給曲軸，并將活塞的往復(fù)直線運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)榍S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。由于這種內(nèi)燃機(jī)是靠活塞的直線運(yùn)動和連桿的平面運(yùn)動來壓迫驅(qū)使曲軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，從而造成各運(yùn)動副之間存在著較大的摩擦，導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)傳動效率低。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カ較大；沖擊大，振動大；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)簡單緊湊、體積小、沖擊振動小、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、功率大、壽命長、效率高的低速大扭矩四沖程內(nèi)燃機(jī)——外凸內(nèi)任意齒差凸輪套筒傳動內(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)任意齒差凸輪套筒傳動內(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)、活塞(6)、推桿(7)、彈簧(8)、滾子(9)、輸出軸(10)、外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)、套筒活齒(12)、柱銷架
(13)、中心輪(14)及起動系統(tǒng)、配氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)等組成，其特征在于:在外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的周圍環(huán)形對稱均布著八個氣缸(3),外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪套筒傳動機(jī)構(gòu)將活塞的往復(fù)直線運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鲚S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動——?dú)飧谆钊?6)通過推桿
(7)的直線往復(fù)運(yùn)動直接驅(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(11)將動カ經(jīng)任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動傳給與中心輪(14)鍵聯(lián)接的輸出軸(10)，最后動カ由輸出軸(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)凸輪套筒活齒傳動有機(jī)的融為一體，使內(nèi)燃機(jī)無需再配備減速器。在上述技術(shù)方案中，外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪套筒傳動機(jī)構(gòu)由凸輪機(jī)構(gòu)和任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動機(jī)構(gòu)有機(jī)的組合而成。其中，凸輪機(jī)構(gòu)由活塞(6)、推桿(7)、滾子(9)、外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)、缸體(5)、彈簧(8)組成,推桿(7)的一端與活塞(6)固定聯(lián)接,另一端裝有滾子(9)，滾子(9)使推桿(7)與外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)之間為滾動摩擦聯(lián)接，彈簧(8)的一端固定在活塞(6)下面，另一端固定在氣缸(3)下部的凸臺上,彈簧(8)使推桿(7)上的滾子(9)始終與外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)接觸，每個氣缸都配有活塞、帶滾子的推桿及彈簧。
任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動機(jī)構(gòu)由外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)、套筒活齒(12)、柱銷架(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 )、柱銷架(13)和中心輪(14)四零件的軸心線重合并由機(jī)架軸承支承，套筒活齒的齒數(shù)Z12和中心輪(14)的波數(shù)Z14相差為3，柱銷架(13)與機(jī)架固聯(lián)，中心輪(14)與輸出軸(10)鍵聯(lián)接，套筒活齒(12)是圓柱形空心套筒，柱銷架(13)的周向均布并固定有若干個柱銷，套筒活齒(12)套裝在柱銷架(13)上的周向均布的柱銷上，套筒活齒(12)的內(nèi)圓柱面與柱銷架(13)上均布柱銷的外圓柱面嚙合，套筒活齒(12)的外圓柱面與外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的內(nèi)表面、中心輪(14)分別相嚙合形成高副。外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的外表面是四相凸輪輪廓，內(nèi)部是具有三個互成120°夾角且軸心對稱的凸出部分的三相內(nèi)凸輪，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)凸輪套筒活齒傳動機(jī)構(gòu)中的多相內(nèi)凸輪，整個任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動機(jī)構(gòu)內(nèi)置于外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的內(nèi)部。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)計需要選定，以獲得最佳的動力學(xué)性能，提高內(nèi)燃機(jī)的能量轉(zhuǎn)換效率。在任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動中，外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的內(nèi)輪廓與套筒活齒(12)為多齒嚙合，故可實(shí)現(xiàn)大功率、大扭矩的傳動。在上述技術(shù)方案中，外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的外部為具有四個互成90°夾角且軸心對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)形對稱均布八個氣缸(3)，其中任意兩個相隔180°對稱布置的氣缸活塞(6)工作狀態(tài)同步，將工作狀態(tài)同步的兩個氣缸活塞作為ー組，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(6)通過推桿(7)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)表面多相內(nèi)凸輪輪廓推動套筒活齒(12)繞柱銷架(13)上均布柱銷滑轉(zhuǎn)，而柱銷架(13)與機(jī)架固定聯(lián)接，故套筒活齒在柱銷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，中心輪(14)通過鍵聯(lián)接將動カ傳遞給輸出軸(10)輸出。在上述技術(shù)方案中，輸出軸轉(zhuǎn)速取決于任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動的傳動比，而適當(dāng)選擇任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動的配齒方案，可獲得較大的傳動比，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)在干。①外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪的外部為具有四個互成90°夾角凸出部分的四相凸輪，而內(nèi)部是具有三個互成120°夾角且軸心對稱的凸出部分的三相內(nèi)凸輪，將任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動機(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)凸輪套筒活齒傳動機(jī)構(gòu)中的多相內(nèi)凸輪合ニ為一，得到外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪套筒傳動機(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)合ニ為一，得到了ー種結(jié)構(gòu)緊湊、小巧的新型大功率動カ機(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。②在外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪的周圍環(huán)形對稱均布八個氣缸，氣缸活塞通過推桿的直線往復(fù)運(yùn)動驅(qū)使外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪旋轉(zhuǎn)，外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪將動カ經(jīng)任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動傳給與中心輪鍵聯(lián)接的輸出軸，最后動カ由輸出軸輸出。③套筒活齒是圓柱形空心套筒，柱銷架的周向均布并固定有若干個柱銷，套筒活齒套裝在柱銷架上的周向均布的柱銷上，套筒活齒的內(nèi)圓柱面與柱銷架上均布柱銷的外圓柱面嚙合，套筒活齒的外圓柱面與外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪的多相內(nèi)輪廓面和中心輪分別相嚙合形成聞副。④內(nèi)燃機(jī)的動カ輸出軸為與中心輪鍵聯(lián)接的輸出軸，任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動以外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪輸入動力，柱銷架固定，中心輪輸出，可以實(shí)現(xiàn)較大的傳動比，內(nèi)燃機(jī)低速大扭矩輸出動力。⑤輸出軸轉(zhuǎn)速取決于任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動的傳動比，而適當(dāng)選擇任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動的配齒方案，可獲得較大的傳動比，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，整個機(jī)構(gòu)受カ自平衡。⑥在任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動中，外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪與套筒活齒為多齒嚙合，故可實(shí)現(xiàn)大功率、大扭矩的 傳動。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)凸輪套筒傳動機(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)凸輪套筒活齒傳動機(jī)構(gòu)都是軸對稱結(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)動引起的慣性カ和傾覆カ矩以及由此產(chǎn)生的沖擊振動和噪聲，消除了連桿偏擺導(dǎo)致活塞拍擊氣缸壁造成的振動和噪聲；在外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪的周圍環(huán)形對稱均布著八個氣缸，其中任意兩個相隔180°對稱布置的氣缸活塞工作狀態(tài)同步，即:或同時氣體燃燒做功、或同時排氣、或同時吸氣、或同時壓縮，因此，沖擊力總是成對出現(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)凸輪套筒活齒傳動機(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)凸輪套筒活齒傳動機(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)凸輪套筒傳動機(jī)構(gòu)輸出活塞產(chǎn)生的動力，將內(nèi)燃機(jī)與變速裝置(減速器)合ニ為一，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.傳動比較大,整機(jī)一體化預(yù)減速
本內(nèi)燃機(jī)的動カ輸出軸為與中心輪鍵聯(lián)接的輸出軸，任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動以外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪輸入動力，柱銷架固定，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)低速大扭矩輸出動力，可廣泛應(yīng)用于需大功率的工程機(jī)械、軍事、國防等領(lǐng)域，諸如挖掘機(jī)、推土機(jī)、坦克、裝甲車等。4.摩擦磨損小、受カ自平衡、油耗低、效率高、壽命長
因?yàn)榛钊尿?qū)動カ通過推桿滾子直接傳遞給外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪后經(jīng)任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動傳給輸出軸輸出?；钊茥U與外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪之間為滾動摩擦聯(lián)接，套筒活齒與外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪、柱銷架上的均布柱銷、中心輪間為凸凹齒形接觸和滑滾嚙合，傳動效率高，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)凸輪套筒活齒傳動為多齒嚙合、承載能力大，因多齒同時嚙合，輸出剛度大，傳動也更加平穩(wěn)可靠。同時外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪可以實(shí)現(xiàn)并保證其自身及其內(nèi)部活齒的受カ自動平衡，在傳動裝置中不存在ー齒差活齒傳動中因偏心安裝激波器而存在的慣性力、激振カ和傾覆カ矩等，從傳動原理上避免了傳動裝置的振動激勵，從而有利于提高傳動的效率，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。5.具有良好的經(jīng)濟(jì)性、動カ性和排放指標(biāo)
由于活塞的運(yùn)動規(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)動規(guī)律來設(shè)計凸輪輪廓，而恰當(dāng)?shù)幕钊\(yùn)動規(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)具有良好的動カ性、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)簡單、エ藝性好、生產(chǎn)成本低
本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)中的零件結(jié)構(gòu)簡單、エ藝性好、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)凸輪套筒活齒傳動為多齒嚙合，傳動平穩(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)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，抵抗沖擊和振動的能力較強(qiáng)，承載能力大。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)ー步說明。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)造性勞動的情況下，還可很容易地設(shè)計出其他的具體實(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)任意齒差凸輪套筒傳動內(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)凸輪套筒活齒傳動機(jī)構(gòu)的示意圖。上述各附圖中圖識標(biāo)號的標(biāo)識對象是:1排氣門；2氣缸蓋；3氣缸；4進(jìn)氣門；5缸體；6活塞；7推桿；8彈簧；9滾子；10輸出軸；11外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪；12套筒活齒；13柱銷架；14中心輪。具體實(shí)施例
圖1、圖2所不外凸內(nèi)任意齒差凸輪套筒傳動內(nèi)燃機(jī)，由排氣門(I)、氣缸蓋(2)、氣缸
(3)、進(jìn)氣門(4)、缸體(5)、活塞(6)、推桿(7)、彈簧(8)、滾子(9)、輸出軸(10)、外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)、套筒活齒(12)、柱銷架(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)形對稱均布八個氣缸(3)，相鄰兩個氣缸的夾角為45°。每個氣缸(3)中有ー個活塞(6)，推桿(7)的一端與活塞(6)固接在一起，另一端裝有滾子(9)，滾子(9)使推桿(7)和外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)兩者之間為滾動摩擦聯(lián)接，彈簧(8)的一端固定在活塞(6)的底部，另一端固定在氣缸(3)下部的凸臺上，彈簧(8)的作用是使推桿(7)上的滾子(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°夾角且軸心對稱的四個凸出部分的四相凸輪，內(nèi)部是具有三個互成120°夾角且軸心對稱的凸出部分的三相內(nèi)凸輪。由活塞(6)、推桿(7)、滾子(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)、套筒活齒(12)、柱銷架(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)凸輪套筒活齒傳動機(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)凸輪套筒活齒傳動機(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)凸輪套筒活齒傳動機(jī)構(gòu)中的多相內(nèi)凸輪，整個任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動機(jī)構(gòu)內(nèi)嵌于外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的內(nèi)部。柱銷架(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)、柱銷架(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，套筒活齒的齒數(shù)Z12和中心輪(14)的波數(shù)Z14相差為3，套筒活齒(12)是圓柱形空心套筒，柱銷架(13)的周向均布并固定有若干個柱銷，套筒活齒(12)套裝在柱銷架(13)上的周向均布的柱銷上，套筒活齒(12)的內(nèi)圓柱面與柱銷架(13)上均布柱銷的外圓柱面嚙合，套筒活齒(12)的外圓柱面與外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的內(nèi)表面、中心輪(14)分別相嚙合形成高副。本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)不僅有任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動的一系列優(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(6)作余弦加速度運(yùn)動規(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)動時，活塞(6)按余弦加速度運(yùn)動規(guī)律作往復(fù)直線運(yùn)動，其運(yùn)動周期為外凸內(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)的動カ輸出軸為與中心輪鍵聯(lián)接的輸出軸(10 )，任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動以外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)輸入動力，柱銷架(13 )固定，中心輪(14)輸出，可以實(shí)現(xiàn)較大的傳動比，內(nèi)燃機(jī)可低速大扭矩輸出動力。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，氣體燃燒做功氣缸中的活塞
(6)，其驅(qū)動カ通過推桿(7)直接作用于外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)上，推動外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪
(11)逆時針旋轉(zhuǎn)，動カ由外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(I I)經(jīng)任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動機(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)，滾子(9)在外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的外輪廓上滾動而使推桿(7)和沒有做功的活塞(6)在氣缸(3)內(nèi)滑動，完成吸氣、或壓縮氣體、或排氣的沖程。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)程相差ー個沖程，對應(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(11)的內(nèi)部多相內(nèi)凸輪輪廓推動套筒活齒(12)繞柱銷架(13)上均布柱銷滑轉(zhuǎn)，而柱銷架(13)與機(jī)架固定聯(lián)接，故套筒活齒( 12)在柱銷架(13)的約束作用下其外圓柱面與中心輪(14)內(nèi)凹齒形面嚙合滾轉(zhuǎn)并迫使中心輪(14)轉(zhuǎn)動，最后由與中心輪(14)鍵聯(lián)接的輸出軸(10)連續(xù)平穩(wěn)地將動カ和運(yùn)動輸出。由于每組氣缸中的兩個氣缸相隔180°對稱布置，并且工作狀態(tài)隨時相同，所以八個活塞(6)對外凸內(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)只受純カ偶的作用，受合力為零。由于外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)和任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動機(jī)構(gòu)不僅具有結(jié)構(gòu)對稱性，而且受力也是對稱的，故它們所受合力為零，只受カ偶作用。因此本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)的沖擊振動小，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。為說明本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)的變速特性，設(shè)套筒活齒(12)的齒數(shù)
權(quán)利要求
1.凸內(nèi)任意齒差凸輪套筒傳動內(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)、活塞(6)、推桿(7)、彈簧(8)、滾子(9)、輸出軸(10)、外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)、套筒活齒(12)、柱銷架(13)、中心輪(14)及配氣系統(tǒng)、起動系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、潤滑系統(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)形對稱均布八個氣缸(3)，外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪套筒傳動機(jī)構(gòu)將活塞的往復(fù)直線運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鲚S的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動——?dú)飧谆钊?6)通過推桿(7)的直線往復(fù)運(yùn)動直接驅(qū)使外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)旋轉(zhuǎn)，外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪將動カ經(jīng)任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動傳給與中心輪(14)鍵聯(lián)接的輸出軸(10)，最后動力由輸出軸(10)輸出，外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)將內(nèi)燃機(jī)和任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動有機(jī)的融為一體，使內(nèi)燃機(jī)無需再配備減速器；上述外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪套筒傳動機(jī)構(gòu)由凸輪機(jī)構(gòu)和任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動機(jī)構(gòu)有機(jī)的組合而成，其中凸輪機(jī)構(gòu)由推桿(7)、活塞(6)、滾子(9)、外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)、缸體(5)、彈簧(8)組成，推桿(7)的一端與活塞(6)固定聯(lián)接，另一端裝有滾子(9)，滾子(9)使推桿(7)與外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)之間為滾動摩擦聯(lián)接，推桿(7)上的滾子(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)凸輪套筒活齒傳動機(jī)構(gòu)由外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)、套筒活齒(12)、柱銷架(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 )、柱銷架(13)和中心輪(14)四零件的軸心線重合并由機(jī)架軸承支承，套筒活齒的齒數(shù)rLvi和中心輪(14)的波數(shù)も4相差為3，柱銷架(13)與機(jī)架固聯(lián)，中心輪(14)與輸出軸(10)鍵聯(lián)接，套筒活齒(12)是圓柱形空心套筒，柱銷架(13)的周向均布并固定有若干個柱銷，套筒活齒(12)套裝在柱銷架(13)上的周向均布的柱銷上，套筒活齒(12)的內(nèi)圓柱面與柱銷架 (13)上均布柱銷的外圓柱面嚙合，套筒活齒(12)的外圓柱面與外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的內(nèi)表面、中心輪(14)分別相嚙合形成高副；上述外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的外部是具有互成90°夾角且軸心對稱的四個凸出部分的四相凸輪，內(nèi)部是具有三個互成120°夾角且軸心對稱的凸出部分的三相內(nèi)凸輪，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)凸輪套筒活齒傳動機(jī)構(gòu)中的多相內(nèi)凸輪，整個任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動機(jī)構(gòu)內(nèi)置于外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的內(nèi)部。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的外凸內(nèi)任意齒差凸輪套筒傳動內(nèi)燃機(jī)，其特征在于:輸出軸轉(zhuǎn)速取決于任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動的傳動比，而適當(dāng)選擇任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動的配齒方案，可獲得較大的傳動比，可以實(shí)現(xiàn)低速大扭矩輸出。
3.據(jù)權(quán)利要求1、2所述的外凸內(nèi)任意齒差凸輪套筒傳動內(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)形對稱均布著八個氣缸(3)，其中任意兩個相隔180°對稱布置的氣缸活塞(6)工作狀態(tài)同步，將工作狀態(tài)同步的兩個氣缸活塞作為ー組，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(6)通過推桿(7)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)，夕卜凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪(11)的內(nèi)表面多相內(nèi)凸輪輪廓推動套筒活齒(12)繞柱銷架(13)上均布柱銷滑轉(zhuǎn)，而柱銷架(13)與機(jī)架固定聯(lián)接，故套筒活齒在柱銷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，中心輪(14)通過鍵聯(lián)接將動カ傳遞給輸出軸(10)輸出。
4.據(jù)權(quán)利要求1至2所述的外凸內(nèi)任意齒差凸輪套筒傳動內(nèi)燃機(jī)，其特征在于:在任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動中，外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪的內(nèi)輪廓與套筒活齒為多齒嚙合，故可實(shí)現(xiàn)大功率、大扭矩的傳 動。
全文摘要
外凸內(nèi)任意齒差凸輪套筒傳動內(nèi)燃機(jī)，涉及燃?xì)鈩恿︻I(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)，八個氣缸環(huán)形對稱均布在外凸內(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，動力由外凸內(nèi)多相內(nèi)凸輪經(jīng)任意齒差內(nèi)凸輪套筒活齒傳動傳給與中心輪鍵聯(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)凸輪套筒傳動機(jī)構(gòu)沒有偏心質(zhì)量、具有慣性力及工作載荷自平衡的特點(diǎn)。輸出軸轉(zhuǎn)速取決于活齒傳動的傳動比，若柱銷架固定，則中心輪低速大扭矩輸出，可廣泛用于需大功率的工程機(jī)械、裝甲車等。該內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)簡單緊湊、軸向尺寸小，受力自平衡，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。
文檔編號F02B75/32GK103089428SQ20131003225
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月29日
發(fā)明者梁尚明, 賀飛飛, 黎磊 申請人:四川大學(xué)