[实用新型]旋转连杆机构

说明书

本实用新型涉及一种将机械的往复直线运动转变为旋转运动的机械结构。

目前将机械的往复直线运动转变为旋转运动的机构，系英国人瓦特发明蒸气机时，为了将蒸气的热能转换为机械能，设计了曲柄连杆机构，其工作原理系：当活塞在蒸气的压力推动下，推动连杆带动曲柄旋转，从而输出机械能。由于该机构制造简单，传递扭矩大，使用可靠等优点，是机械产品的精典结构，在全世界得到了广泛的应用。当发明内燃式发动机时，也原封不动地采用了曲柄连杆机构，应用于摩托车、汽车、火车、轮船、飞机等发动机制造。

该机构在内燃式发动机中的应用原理如图1．曲柄连杆机构内燃式发动机示意图，资料来源于《汽车构造》第二页，由吉林工业大学汽车教研室编，人民交通出版社1978年出版。其工作过程如下：在气缸3上部安装进气门1、排气门2，当活塞4在可燃气体压力作用下，由上止点a向下止点b移动，推动连杆5带动曲柄6旋转，活塞4往复直线运动四次，曲柄6旋转二周，产生可燃气体的进气、压缩、工作、排气四个工作循环。其中一个工作循环作功，其余三个工作循环为作功的准备过程。为四行程内燃式发动机。

根据曲柄连杆机构的逆向运动规律，当通过外部动力带动曲柄6旋转，活塞4也将作往复直线运动。设计空气压缩机时，从进气门1吸入空气，将空气压缩从排气门2排气；设计液压油泵时，从进气门1吸入液压油，将液压油压缩，从排气门2排出。曲柄6旋转一周，活塞4往复二次，实现一个工作循环。

进入20世纪后，随着科学技术的进步，人类为了获取高转速、大功率的发动机，对轿车发动机进行了重大改革，采用全世界最先进的技术手段。如：电脑控制直喷燃烧、增大气缸压缩比，并同时采用防爆震装置、设计多气门进排气、利用废气增压等方法，效果并不显著，其主要原因是曲柄连杆机构的缺陷，严重地阻碍了内燃式发动机设计上的进一步发展。表现为：

1．为了获取发动机的高转速，却因活塞直线运动方向与曲柄旋转中心轴线交角为90°，无法避免所增大的不平衡惯性力。

2．曲柄旋转二周，仅一次作功行程的固有原理限制了发动机功率的提高，指四行程发动机。

3．活塞行程与曲柄旋转直径相等，相互依存，并相互制约。在发动机设计中，既要提高输出扭矩，又要提高转速而达到提高功率的理想匹配，是不可能实现的。

4．运用曲柄连杆机构制造多缸发动机、空气压缩机、液压油泵时，采用一根曲柄上加工多个曲拐，气缸为多缸整体，其曲柄、气缸制造复杂，成本高，其使用可靠性与经济性差表现为：当一个曲拐或一个气缸损坏时，需整体更换曲柄和气缸；当一个曲拐或气缸磨损需要修理时，需将整台发动机或设备解体维修，其维修复杂；当一个曲拐或气缸出现故障时，若因操作者判断失误，带病运行，其严重后果为损坏整个曲柄或气缸。

在改进传统的曲柄连杆机构的过程中，20世纪50年代德国人汪克尔氏发明了三角转子活塞发动机是具有较高创意的成果。其工作原理如图2．三角转子活塞发动机示意图，资料来源于《汽车构造》第207页，吉林工业大学汽车教研室编，人民交通出版社1978年出版。其技术特点为：输出轴10旋转方向与三角转子活塞8旋转方向一致。三角转子活塞8将八字型气缸7分成三个燃烧室，当三角转子活塞8受可燃性气体压力推动下旋转，通过外齿圈9、内齿圈11带动输出轴10旋转，输出机械能。三角转子活塞8旋转一周，从进气口13吸入可燃气体，由火花塞12点火，使三个燃烧室产生进气、压缩、工作、排气四个工作循环，废气从排气口14排出，相当于三个气缸工作，带动输出轴旋转三周。其发动机特点为转速高、马力大、扭矩小，其原因是输出轴偏心矩小。该发明曾经轰动全世界，很多国家都引进专利进行试制。1969-1970年间本人曾主持过三角转子发动机的试制工作，不仅制出样机，而且成功地装车路试，但终因材料等诸多原因，一直无法解决密封性差、磨损快、使用寿命短等缺陷，而告失败。目前全世界仅有日本马自达公司在部份轿车上装有该机型，但一直未能大规模商品化。

本实用新型的目的在于提供一种将机械的往复直线运动转变为旋转运动的旋转连杆机构。

本实用新型的目的是这样实现的：即：这种旋转连杆机构，包括气缸、活塞和连杆，其关键在于：在缸体左、右腔内装有旋转套和螺旋转换套，旋转套通过轴承支承在缸体内由后盖固定，其伸出端装有飞轮，螺旋转换套分别与缸体、气缸联为一体，气缸内腔装有活塞，活塞通过轴承与连杆一端相联接，在连杆中部固接有传力套，传力销则插在传力套中，其端部嵌在螺旋转换套槽中，在连杆的另一端周面上，装有钢球，钢球的凸出部则位于旋转套的槽中。

可述的活塞其中心线与轴承中心线偏心布置，其目的在于确保活塞不能旋转，只能作往复直线运动。