[发明专利]往复-旋转运动转换机构动平衡滑块及设备

说明书

本申请是申请日为2009年12月28日，申请号为200910244202.X的名为“往复-旋转运动转换机构H型机体、动平衡滑块及设备”发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及往复-旋转运动转换机构，尤其是涉及一种往复-旋转运动转换机构动平衡滑块。本发明同时涉及使用上述动平衡滑块的设备。

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”。另外，本申请人在2009年10月16日提出的申请号为200910236026.5的中国专利申请中，还提出了一种采用端轴-动轴组合形成的轴系与往复运动件配合构成的往复-旋转运动相互转换机构。

上述新型旋转-往复转换机构的共同特点，是不再使用连杆作为往复运动与旋转运动的中间过渡元件，避免了由于连杆造成的问题。首先，由于不存在连杆引入的复杂运动，使运动机构中所有元件均处于简谐运动状态，便于进行往复惯性力和旋转惯性力的平衡，并能够实现真正的完全平衡。其次，由于不存在连杆，使往复运动轨道上不再存在为布置连杆而增加的尺寸，使整个机构占据的空间尺寸得以显著减少。

上述新型旋转-往复转换机构的共同特点，是不再使用连杆作为往复运动与旋转运动的中间过渡元件，避免了由于连杆造成的问题。首先，由于不存在连杆引入的复杂运动，使运动机构中所有元件均处于简谐运动状态，便于进行往复惯性力和旋转惯性力的平衡，并能够实现真正的完全平衡。其次，由于不存在连杆，使往复运动轨道上不再存在为布置连杆而增加的尺寸，使整个机构占据的空间尺寸得以显著减少。

由于不存在连杆，上述往复-旋转运动转换机构的空间布置也与现有通常技术的曲柄连杆机构不同。尤其是对于具有三个往复运动元件的上述新型旋转-往复转换机构，不仅可以实现其往复惯性力和往复惯性力矩的完全平衡，而且可以使整个机构布置在结构紧凑的机体中。为上述三个往复运动元件提供的机体中，一种典型的形式是H型机体。

上述H型机体的结构示意图如图1、图2所示。其中，图1是该H型机体的正视方向示意图，图2是该H型机体的俯视方向示意图。该图示出的机体用于一种内燃机。该内燃机具有三个往复运动元件，分别是两个活塞和一个动平衡滑块，所述活塞可以是单作用活塞或者双作用活塞。相应的，所述机体为其提供了三个往复运动轨道，分别是为两个活塞提供的往复运动轨道，即第一气缸1（第一往复运动轨道）、第二气缸2（第三往复运动轨道），以及为动平衡滑块提供的跑道4（第二往复运动轨道）；另外，所述机体还为旋转运动件，即曲柄圆滑块机构的曲轴或端轴-动轴的轴系提供了主轴承孔3，为上述旋转运动件提供旋转支撑。其中，所述第一气缸1、第二气缸2的轴线相互平行，上述两个轴线所在的平面称为第一平面；所述主轴承孔3的轴线同样位于所述第一平面上并与所述第一气缸1、第二气缸2的轴线垂直。所述跑道4则夹在所述第一气缸1和第二气缸2的轴线之间，跑道4的轴线和所述主轴承孔3的轴线垂直相交，并构成第二平面，该第二平面垂直于所述第一平面。跑道4作为动平衡滑块的往复运动轨道，可以设计成不同的横截面形状。一般有两种选择，即圆形或者方形。