[发明专利]容积式机器的功率传输装置

说明书

技术领域

本发明主要涉及到容积式机器的功率传输装置领域，特指一种可应用于高功率密度双转子活塞发动机上的功率传输装置。

背景技术

容积式机器包含活塞发动机、压缩机、泵等机械设备。本发明具体涉及发动机功率传输部分的改进，所涉及的方法与结构稍作修改也适合气动机、压缩机、泵等设备的改进。

活塞式发动机主要有往复活塞式发动机和旋转活塞式发动机两类。大多数往复活塞式发动机上都利用曲柄连杆机构进行功率传输。100多年来科研人员围绕曲柄连杆机构展开了广泛的研究，同时致力于通过添置一些辅助机构来减小惯性负荷和侧压力、克服运动死点、提高发动机传动效率。这些研究虽然在一定程度上使得往复活塞式发动机的动力性能得到改善，但由于功率传输部分的固有缺陷，未能从根本上改变发动机功率密度低的现状。旋转活塞式发动机研制并应用成功的是1957年由德国人汪克尔(Wankel)发明的三角转子旋转活塞发动机，此发动机功率密度相对较大，应用前景可观，但由于转子形状复杂导致制造成本高昂，并且存在密封困难、低速时动力性能差、燃油经济性差等难以解决的问题，使得旋转活塞式发动机理论上的优越性到目前为止未能得到充分发挥。

较低的功率密度不仅制约着活塞式发动机性能的进一步提高，而且限制了活塞式发动机在许多场合的应用。上述两类活塞式发动机受功率传输部分固有缺陷的限制，功率密度很难达到1(Kw/Kg)。动力源功率密度低已经成为一些装备技术发展的瓶颈。

为了改善传统活塞式发动机的特性，人们提出了多种解决方案，其中双转子活塞发动机是一个非常热门的研究方向，多年来，国内外进行了大量的研究，这些研究都力图在双转子活塞发动机上取得突破，但现有的双转子活塞发动机研究存在如下两个问题难以解决。

首先，约束转子运动的差速驱动组件较复杂。在已查到的文献里，一部分人利用椭圆齿轮、变速齿轮、非圆齿轮、卵圆齿轮等难加工零部件实现差速驱动转子，这些方案不仅成本高，而且可靠性较差，尤其是为了实现发动机的高功率密度而要求动力轴每转作功次数较多时，这些特型部件的形状会变得十分复杂，加工难度太大；另一部分人采用单向器、棘轮、弹簧等非常规部件实现差速驱动转子，众所周知，这些部件作发动机功率传输用的部件时不具备实用价值，在转子作非匀速转动时会有很大冲击，而且运行噪声很大；也有一部分人采用的是齿轮、连杆等常规部件实现差速驱动转子，但机构方案中有的过于复杂、可靠性不够、难以实施，有的零部件数目较多、结构也不紧凑，有的结构不对称、整机难以平衡，有的可调参数少、难以产生符合发动机热动力学要求的差速规律。其次，难以实现动力轴每转一圈的作功次数在10次以上，保证不了发动机的高功率密度。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于：针对现有技术存在的技术问题，提供一种结构简单、传动平稳、可靠、高效、燃料利用率高、功率密度大的容积式机器的功率传输装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种容积式机器的功率传输装置，包括动力缸组件以及与动力缸组件相连的差速驱动组件，所述动力缸组件包括转子I、转子II、动力轴和缸体，所述转子I和转子II同轴且呈交错状安装于缸体内，并绕动力轴转动，其特征在于：所述差速驱动组件包括行星齿轮系和两套四杆机构，所述行星齿轮系和两套四杆机构组合形成自由度为1的驱动组件，所述驱动组件包括两个输入端和一个输出端，所述驱动组件的两个输入端分别与发动机的转子I、转子II连接，所述驱动组件的输出端与所述动力轴连接。

作为本发明的进一步改进：

所述行星齿轮系中的行星齿轮与太阳轮间为内啮合连接关系，所述四杆机构在用“反转行星架法”将所述行星齿轮系转化为定轴轮系后形成两套曲柄摇杆机构。

所述差速驱动组件包括齿圈壳体、第一行星齿轮、第二行星齿轮、第一输入杆件、第二输入杆件、第一连接件、第二接件和输出杆件，所述输出杆件与动力轴固定连接，并与第一行星齿轮、第二行星齿轮和齿圈壳体组成行星齿轮系，所述第一输入杆件和第二输入杆件分别与发动机的转子I、转子II固定连接，所述第一连接件的一端与所述第一输入杆件铰接，另一端与所述第一行星齿轮铰接，所述第二连接件的一端与所述第二输入杆件铰接，另一端与所述第二行星齿轮铰接。

所述两套曲柄摇杆机构以动力轴为中心呈对称布置。

所述两套曲柄摇杆机构的曲柄成相互平行设置。

与现有技术相比，本发明的优点在于：