[发明专利]往复运动和旋转运动相互转换的机构及其部件、设备

说明书

本申请要求申请人于2009年10月16日提交的申请号为200910236026.5的中国专利申请的优先权。 

技术领域

本发明涉及一种运动转换机构，具体是涉及一种往复运动和旋转运动相互转换的机构。本发明同时涉及组成上述机构的部件，以及使用上述机构获得的设备。 

背景技术

在机械设备中，在很多场合下需要实现往复运动和旋转运动之间的相互转换。例如，往复式内燃机需要将活塞在可燃混合气体的爆发压力推动下产生的往复直线运动转换为曲轴的旋转运动；与之相反，压缩机需要将外接电动机带动的曲轴旋转转换为活塞的往复直线运动。上述两种转换除了主动件不同外，对机构的运动学要求是一致的，因此，可以实现往复直线运动转换为旋转运动的机构，一般也可以用于实现旋转运动转换为往复直线运动。 

现有技术下已经提供了若干往复直线运动和旋转运动相互转换的机构。通常技术下，采用曲柄连杆机构实现上述转换。目前大多数内燃机、压缩机均使用曲柄连杆机构。该机构的特点是，往复直线运动件与旋转运动件之间需要通过来回摆动的连杆连接，由于连杆的运动是来回摆动，该运动是一种复杂运动，难以进行惯性力的平衡，并且连杆的摆动会增加活塞对运动导轨侧壁的侧压力，造成摩擦力的增加，另外，连杆的存在还使该机构在往复运动方向上需要具备一定的长度，使其尺寸难以进一步缩小。 

为了解决上述问题，中国专利文献CN85100358B公开了一种“曲柄圆滑块往复活塞式内燃机”，中国专利文献CN1067741C公开了一种“曲柄双圆滑块往复活塞式内燃机”，中国专利文献CN1144880A公开了一种“曲柄多圆滑块往复活塞式内燃机”。上述内燃机的共同特点，是对通用技术下内燃机的曲柄连杆机构进行了彻底改进，采用具有偏心圆孔的圆滑块代替连杆。所述偏心圆滑块呈圆柱形，并且开有平行于圆柱体轴线的偏心圆孔，该偏心圆孔用于穿过曲轴的曲柄销。该内燃机的活塞包括两端的冠部和连接两冠部的导向部，其中导向部上开有圆孔，该圆孔的内径面和上述圆滑块的外径面相配合，称为圆滑块容 置孔；所述圆滑块即安置在活塞导向部上与其外周相配合的圆滑块容置孔中。当所述活塞受到气缸中燃烧气体的推动而在气缸中往复运动时，所述偏心圆滑块绕其自身的圆心转动，并进而带动曲轴反向转动，从而将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动，再通过与曲轴连接的旋转部件向外传递功率。上述专利的思想也可以方便的转用到压缩机或者抽真空机中，获得曲柄圆滑块压缩机或者曲柄圆滑块抽真空机。 

由于取消了连杆，其复杂的往复摆动也就被取消，使上述曲柄圆滑块机构能够方便地实现惯性力的完全平衡；同样，由于连杆的摆动而形成的对活塞往复运动的导轨侧壁的侧压力也会消失，使活塞往复运动时的摩擦力显著降低；另外，取消连杆后，可以显著缩小往复运动方向的尺寸，整个机构的尺寸得以显著缩小。 

但是，上述运动机构仍然存在一些显著的缺点，限制了曲柄圆滑块机构的运用。首先，该机构中圆滑块设置在活塞的圆滑块容置孔中，曲柄销又需要穿过圆滑块上的偏心孔，使该位置各个零件交汇过于集中，曲柄销尺寸受到限制，不能进行大负荷传力。其次，运动时，圆滑块和曲柄销的轴承线速度高，而且处于机构深处，不易散热；另一个问题是，该机构的行程缸径比受到圆滑块尺寸的影响，不能很高，有可能使可燃混合气体每次点燃后产生的爆发压力无法充分释放，造成燃油经济性下降。 

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种往复运动和旋转运动相互转换的机构，该机构无需使用圆滑块，从而解决了曲柄圆滑块机构中由于圆滑块的存在而带来的种种问题，同时，还可以继续保留曲柄圆滑块机构中取消连杆带来的各种优点。本发明同时提供使用于上述往复运动和旋转运动相互转换的机构的部件，以及使用上述往复运动和旋转运动相互转换的机构的内燃机和压缩机。 

本发明提供的一种往复运动和旋转运动相互转换的机构，包括：往复运动件、旋转运动件以及支撑该机构的机架，所述旋转运动件包括两个端轴和连接在两个端轴之间的动轴，其中， 

所述端轴可旋转地支撑在机架上，并且两个端轴的旋转轴位于同一直线上，所述端轴上开设有动轴颈容置孔，该动轴颈容置孔的轴线与端轴的旋转轴平行，并且距离该旋转轴的距离为e；