[发明专利]曲轴为组合式偏心轮轴结构的多支点曲柄机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种曲轴传动的曲柄机构，尤其是一种实现原动机与执行机构之间旋转与直线往复运动相互转化的曲轴传动曲柄机构的结构改进，属于机械传动技术领域。

背景技术

常见曲柄机构的典型结构如图1所示，主要由曲轴、连杆和滑块(十字头或活塞)构成。在曲柄机构中，曲轴(或称曲柄轴、曲拐轴)的作用是将原动机的运动转化成执行机构所需运动形式的重要部件之一。工作时，曲轴承受周期性交变载荷。传统的曲柄机构有两类典型结构：①当曲轴采取整体锻造(铸造)制成时，如图2所示，曲轴的曲臂、曲柄销和曲轴的支承轴部位为一整体。受结构限制，该机构中连杆大端必须采用中开式结构，即连杆大端由连杆盖、连杆体所组成，并用两只连杆螺栓连接成一体，连杆大端与曲柄配合连接只能采用剖分式轴瓦支承(参见图4)，因而连杆与曲柄销的相对运动只能是滑动，因此运动副的润滑要求较高。在整个机构中，有时需要独立的润滑系统对其进行强制润滑，而且剖分式结构的连杆制造工艺复杂，同时由于连杆大端的剖分式结构使得连杆的整体刚性受到影响。对于多曲拐(多联运动形式的曲柄机构)整体式曲轴，其曲柄销的加工、热处理、磨削等制造工艺更为复杂。由于结构限制，曲轴只能由两端轴承支承，使得曲轴的支承跨距大，易产生挠曲变形，不利于承受较大的弯矩(即由连杆直接传递的活塞力)。②当系统中曲轴采用偏心轮轴结构(参见图3)时，虽然可以在一定程度上避免因曲拐轴的曲柄销加工困难的不利因素，且当曲柄销简化为偏心轮结构时连杆大端不必采用中开式，即在偏心轮盘上安装滚动轴承作为连杆大端的轴承，这样可简化连杆的加工和装配的工艺要求，但对于多联运动形式的曲柄机构而言，由于结构限制，作为曲柄机构中偏心轮轴结构的曲轴只能采用跨距大的两端轴承支承，同样存在系统刚性差，不利于承受较大的弯矩(活塞力)之弊端。

检索发现，申请号为03136914.6的中国专利申请公开了用于大型十字头二冲程内燃机的曲轴，包含许多曲拐。每一个曲拐都是由两个被曲柄销连接在一起的曲柄臂组成。曲拐通过许多主轴颈被完整地相互连接在一起。申请号为02294651.9的中国专利申请公开开了分段偏心轴式柱塞泵曲轴，在缸体内平行等距交错设置偏心套和若干个带齿轮偏心套，主轴贯穿偏心套和带齿轮偏心套的内孔，偏心套和带齿轮偏心套平行等距交错设置在主轴上，用平键固定偏心套和带齿轮偏心套，主轴的一端部固定设置主轴轴承。此外，申请号为200510023854.2的中国专利申请公开了一种纺织机械领域的可拆卸式组合曲轴，其特征在于它包括L型带孔开槽曲轴段、内六角螺钉和Z型曲轴段。

以上专利申请分别对传统曲柄机构的曲轴进行了有益的改进，但均未针对曲轴只能采用跨距大两端轴承支承的弊端，因此依然存在系统刚性差、不利于承受较大弯矩的问题。

发明内容

本发明要解决技术问题是：针对以上现有技术存在的弊端或问题，提出一种曲轴为组合式偏心轮轴结构的多支点曲柄机构，从而获得理想的系统刚性，可以承受大弯矩。

为了解决以上技术问题，本发明的曲轴为组合式偏心轮轴结构的多支点曲柄机构包括机体，所述机体上制有至少三处让开连杆位置的连体支撑，所述连体支撑制有同心通孔，所述各通孔中分别支撑可旋转的分段同轴曲轴，所述相邻分段曲轴的相对端分别从两端支撑对应的偏心轮，并形成周向约束，所述偏心轮的外圆与连杆大端内孔形成转动副。

两种典型的完善结构：

1、所述连体支撑的各通孔中分别支撑可旋转的分段空心同轴曲轴，所述相邻分段同轴曲轴的相对孔中分别支撑对应偏心轮两端延伸出的轮轴，并形成周向约束。

2、所述连体支撑的各通孔中分别支撑可旋转的分段同轴曲轴，所述相邻分段同轴曲轴的外圆分别支撑对应偏心轮两端延伸出的轮轴内孔，并形成周向约束。

本发明的突出优点如下：

1、由于曲轴由多点支承，因此与传统大跨距的两端点支承结构相比，刚性和强度大大增强，有利于承受较大的弯矩。

2、各零部件的制造十分简单，热处理质量容易控制，摒弃了传统整体式曲轴的复杂加工工艺。

3、拆装容易，允许转动副处采用滚动轴承，润滑方便，有利于提高曲柄机构的传动性能。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1：现有典型曲轴传动曲柄连杆机构结构示意图。

图2：现有曲柄销轴结构曲轴的示意图。

图3：现有偏心轮轴结构曲轴的示意图。

图4：现有中开式连杆大端结构的示意图。

图5：本发明优选实施例的结构示意图。