[实用新型]凸轮共轴的正弦运动机构及采用其的设备

说明书

本申请公开了一种凸轮共轴的正弦运动机构及采用其的设备，该机构通过偏心圆凸轮轴与往复运动杆的配合实现往复直线运动与旋转运动的转换，该机构包括偏心圆凸轮轴，往复运动杆，运动约束机体，曲轴。本机构的运动合理，只有旋转离心力，没有高阶抖动，极易平衡，无振动，机械效率及容积效率高，能耗利用率高，减少排放，节能效果好。

技术领域

本实用新型涉及共轭的正弦往复旋转运动机构，具体为一种凸轮共轴的正弦运动机构，同时，本实用新型还涉及采用凸轮共轴的正弦运动机构的设备。

背景技术

现有技术中，旋转与往复直线运动的转换机构通常为曲柄连杆机构，但曲柄连杆机构缺点明显，由于曲柄连杆的结构特点，连杆运动过程中存在侧压力，机械效率和容积效率低，对于曲柄连杆机构的改进研究已获得诸多进展，但现有的改进机构仍然存在如下问题：机构运动过程中震动难以平衡，存在高阶抖动，平衡机构复杂；高速运动时气缸高低压回流现象严重。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种共轭的正弦往复旋转运动机构，旋转往复转换侧压合力为零，在往复运动机构的两端没有侧压，机械效率高。

为实现上述目的，本实用新型采取下述方案：

凸轮共轴的正弦运动机构包括：偏心圆凸轮轴，往复运动杆，运动约束机体，曲轴。所述偏心圆凸轮轴由3个偏心圆凸轮在一个旋转轴上均布成120°构成，该凸轮轴可以是独立零件，也可以是组合部件。所述往复运动杆被设置为：每一个凸轮对应一个往复运动杆，杆中部具有与偏心圆凸轮配合的孔，该杆可以是滑块结构，也可以是滑塞结构，也可以与不同的功能及用途所需求的部件组成组件及部件，往复运动杆能够在运动约束机体内作往复直线运动。所述运动约束机体由与杆数量对应的限制往复运动杆运动轨迹及位置、用于限制旋转主轴位置和其它不同功能附件安装所形成的机体构成，运动约束机体可以是机架形式的开放结构，也可以是曲轴箱形式的六柱塞或活塞星型60°布局封闭结构。所述曲轴包括输入-输出轴、曲柄、曲柄轴和同步轴，曲轴为整体零件或组合部件。输入-输出轴和曲柄轴上分别设置曲柄，同步轴设置于两曲柄之间且与曲柄固定连接。运动约束机体与曲柄轴、输入-输出轴间活动连接，曲轴能够在运动约束机体内旋转。由偏心圆凸轮轴，往复运动杆，运动约束机体及曲轴组成完整的共轭运动机构。

凸轮共轴的正弦运动机构的组合方式为：偏心圆凸轮轴套在输入-输出轴的同步轴上与同步轴同轴，偏心圆凸轮轴直接与曲柄间产生作用力；曲柄与偏心圆凸轮轴、输入-输出轴、曲柄、往复运动杆组成组合式曲柄凸轮轴部件，偏心圆凸轮轴与曲柄活动连接，例如通过轴承连接，组合式曲柄凸轮轴部件的传力链为：输入-输出轴→曲柄→偏心圆凸轮轴→往复运动杆或反向。3个往复运动杆中部的孔径与偏心圆凸轮轴的3个偏心圆凸轮的直径配合，偏心圆凸轮能够在往复运动杆中部的孔内作旋转运动。运动约束机体与曲柄轴、输入-输出轴间活动连接，曲轴能够在运动约束机体内旋转。偏心圆凸轮轴、曲柄、同步轴、往复运动杆组合后与运动约束机体相配合于相应的运动约束及其他功能配件、部件组成完整的共轭运动结构。

本实用新型机构可制成不同的设备，如：空压机、水泵、内燃机等等需要往复运动与旋转运动的相互转换的运动机构及设备。

本实用新型机构的工作方式为：运动约束机体设计成发动机机体结构时往复运动杆的两端为活塞，燃料爆燃气体压力作用到活塞上在气缸体的约束下推动活塞运动，活塞往复运动的受力传递到偏心圆凸轮轴的偏心凸轮，套在同步轴上的偏心圆凸轮轴在随活塞往复运动的同时在活塞杆中部的孔和曲柄轴孔的共同约束下做旋转运动。偏心圆凸轮轴来自活塞的推力作用到曲柄上推动曲轴旋转做功，曲轴旋转方向与凸轮轴旋转方向相反，运动方向唯一。当该结构应用于空压机等类似工作原理的设备时，偏心圆凸轮轴机构的工作方式与上述工作方式互逆，即由曲轴的旋转带动活塞的往复运动。

本实用新型机构的运动关系：