[发明专利]滑动式连杆曲轴传动机构

说明书

一、技术领域    本发明属原曲轴连杆机构的改进技术。

二、背景技术    目前广泛用于压缩机、汽油机、柴油机的曲轴连杆传动机构，因连杆大头和曲轴芯以轴套方式紧密配合，连杆在曲轴的旋转运动和活塞的直线往复运动的互换过程中，起传递双方作用力的作用。因曲轴芯随中心的旋转而做圆周运动，连杆大头便随曲轴芯的转动而做圆周运动。这一运动方式可分解为水平方向的前后往复运动和上下方向的往复运动，即跳动。做为一端固定做往复运动的连杆来说，又可称为上下跳动。因为这种跳动和活塞的运动方向相偏离和垂直，也是力的消耗方式，造成力的浪费，危及机械安全，给人的操纵造成不适。

另一方面，由于圆周运动中力的作用方向和圆周半径相垂直为最佳方式，背景技术中曲轴和活塞的相互作用虽然不符合这一要求。如图1所示，当柴油机连杆和曲柄垂直时，连杆和汽缸中心线的夹角达14°，即偏离最佳方式14°，这是曲轴连杆传动效率实际能够达到的最大值，而不是理论上的最大值。其差别就在于连杆和汽缸中心线出现最大偏角14°，占最佳方式90°的15.5％。因为在上下止点时扭距为零，偏离角14°是从0°开始逐渐达到的，那么其平均值应当是其最大值的一半，即7°，约占90°的7.7％。这就是背景技术因连杆上下跳动出现的偏角造成的这种运动方式互相转换中不可避免的主要浪费。如果能够将这一跳动消除，使两种运动方式互换中力的方向相一致，那么不仅能减少约8％的能源损失，还能消除因此造成的机械震动，使操纵和使用更加舒适。

三、发明内容    为了解决背景技术存在的问题，本发明改连杆大头的上下跳动方式为仅在滑道内前后滑动，使连杆运动方向和活塞运动方向完全一致，曲轴芯仅自身做旋转运动，而不带动连杆上下跳动。曲轴芯和连杆配合位置的变化改为在上下长方框滑道内变位配合完成，从而实现消除连杆偏角造成的浪费和震动，达到节能舒适耐用的目的。

本发明解决背景技术的缺点所采用的技术方案，如图2所示，改变背景技术中连杆大头和曲轴芯的配合形式，将原连杆大头的圆形内套改为上下长方形框；将原圆形内套改为内圆外方形，并将外方平面磨光，独立和曲轴芯配合；将机体内曲轴的上下方各固定一个光洁面相对的滑道块，使构成一个能和曲轴垂直方向的前后滑道；使连杆后端的长方形框上下外平面能在此滑道内前后滑动；曲轴芯上的内圆外方配合件的两个外平面能在连杆的长方形框内上下滑动；框的内高度应能够满足曲轴芯上内圆外方配合件顺利实现旋转运动而无任何障碍，即能满足曲轴芯任意行程；机内的上下滑块构成的前后滑道应能满足连杆框的前后行程。这样，曲轴旋转时，曲轴芯带动内圆外方配合件转动，配合件内圆和曲轴芯配合，外方平面和连杆框内平面配合，仍保持原面对面配合方式随曲轴转动，将随曲轴的圆周运动分解为连杆框内的上下往复运动和机体滑道内的前后往复运动，连杆同样能起到曲轴和活塞两种运动方式的转换和作用力的传递作用。而没有不良作用。

本发明和背景技术相比所具有的优点是：1、依靠机体内上下滑道条构成的前后滑道的约束力和框材料的挺力，使连杆始终以和活塞运动方向相一致的方式传递双方作用力；使背景技术中连杆上下跳动产生的偏角造成的能量损失得以利用，使用曲轴连杆传动的互换效率达到最大值，可节省约8％的油耗；2、消除了连杆的摆动造成的震动，减轻了机内的应力，增加了机械安全系数和操纵使用的舒适度。

四、附图说明：本发明专利申请共有两幅附图。其中图1是背景技术示意图，图中1为活塞到达上止点位置；2为连杆和曲轴相垂直时活塞位置；3为曲柄和汽缸中心线垂直时活塞位置；4为活塞到达下止点时位置；5为连杆；6为曲柄。14°是连杆和曲柄垂直时和汽缸中心线形成的偏角，17°是曲柄和汽缸中心线垂直即行程一半时连杆和汽缸中心线形成的偏角，另一端的内错角相等。

图2是本发明技术方案示意图，图中1为活塞；2为活塞销孔；3为汽缸；4为连杆；5为旋转线；6为连杆框；7为曲轴芯；8为配合件；9为上滑道条；10为下滑道条；11为曲柄。ABCD是活塞处于上止点，上半周中间位置，下止点，下半周中间位置；A¹B¹C¹D¹是连杆框和活塞的对应位置，体现着本发明技术方案中活塞和曲轴两种运动方式的互相转换过程。

五、具体实施方式    本发明技术方案的实施比较简单。在机体内和活塞运动方向相一致，和曲轴中心相垂直的对称位置，预设固定滑道的底座，分别相对固定一滑道条；在曲轴芯上装上和原连杆大头相同作用的内圆外方配合件，可以是连体的(如摩托车曲轴)，也可以是组合的(如柴油机曲轴)，使内圆和曲轴芯配合转运，方形外平面和连杆框内上下两平面配合滑动；连杆的后端改圆形为上下长方形框，与连杆垂直的两个长形框内平面应能容下曲轴芯上的配合件顺利滑动，上下两个外平面应平滑，能在机体内设滑道内顺利滑动，其长方形空间应使曲柄和汽缸中心线垂直时配合件的滑动无障碍，保证配合件在框内的活动达到所设计的行程。这样，曲轴转动时，曲轴芯在配合件内转动，配合件在连杆框内上下滑动，带动连杆框在机体内的滑道内前后滑动，同样实现两种运动方式的互换，连杆既能最大限度地传递双方的作用力，又不随曲轴芯的转动而跳动，偏角和震动及造成的能耗和汽缸偏磨也避免了。