[其他]双重曲柄往复活塞式机型

说明书

本实用新型涉及往复啮合行星旋转机型，也涉及无连杆往复活塞式机型。

已有的传统往复活塞式机型，其往复运动与旋转运动的转变是通过曲柄连杆机构来实现的。采用曲柄连杆机构来实现上述转变的缺点在于曲柄连杆机构会产生较大的往复惯性力、旋转机件不平衡部份的离心惯性力以及活塞对气缸的侧压力。为了平衡上述惯性力和侧压力，迫使机器结构复杂，最终导致体积庞大。为了寻求较为合理的机型结构，从十九世纪初就有许多科学工作者研究旋转活塞式机型，如：威蒂、帕森斯和汪克尔等提出的机型方案多达上百种（见科学出版社1973年出版的《旋转活塞发动机》一书），试制成功的也不下十余种，但都不实用。到本世纪六十年代，许多国家研制三角活塞旋转机型并投入了实用。可是，由于结构、材料和性能等方面的问题未能得到妥善解决，与具有相当水平的传统的往复活塞式机型相比，仍为逊色。此外，日本工业大学研制了无连杆的园滑块机构的内燃机（见《内燃机关》1981年第8期），由于结构方面的不合理，也不实用。

本实用新型的任务是从运动学的观点出发设计一种比传统的往复活塞式机型更为合理的机型结构，以克服前段所述的惯性力和侧压力，达到简化结构、缩小体积、减轻重量、延长使用寿命和提高机器工作效率的目的。

本实用新型主要由气缸（1）、缸盖（32）、曲轴箱（4）、轴套（25）大曲轴（10）、小曲轴（8）、飞轮（19）、内齿轮（15）、小齿轮（28）活塞（3）以及润滑系统、冷却系统、进排气系统等组成。若用于内燃机则需增设配气机构，供给与点火系统等装置。本实用新型是采用双重曲柄和内齿轮副组成的转换机构，将活塞的往复运动与曲轴的旋转运动相互转换。本实用新型最突出的特点是：具有曲柄半径e相等的大曲轴和小曲轴以及控制这两根曲轴相对位置的分度圆直径等于2倍曲柄半径e和分度圆直径等于4倍曲柄半径e的内齿轮副，其活塞行程等于曲柄半径e的4倍。

本机型的工作原理是：由曲柄半径e相等的大曲轴（10）和小曲轴（8）以及分度圆直径等于4e的内齿轮（15）和分度圆，直径等于2e的小齿轮（28）所组成的转换机构来实现活塞（3）的往复运动与大曲轴（10）的旋转运动的相互转换。如附图1所示，当大曲轴（10）按逆时针方向转α角时，小曲轴（8）的轴颈中心线就以大曲轴（10）的轴颈中心线为中心转动e·α的弧长。与此同时，小曲轴（8）的曲柄销以小曲轴（8）的轴颈中心线为中心按顺时针方向转2α角。在此期间，活塞（3）又以小曲轴（8）的曲轴销中心线为中心按反时针转α角，参见附图1（a）和（b）；当大曲轴（10）转到α＝90°时，为附图1（c）所示的情况；当大曲轴（10）分别依次转到如附图1（d）、（e）和（f），然后回到附图1（a）的情况，就构成了所述转换机构的一次动作，往后便周而复始。从附图1可知本机型的活塞（3）位移按X＝2e（1－Cosα）的规律作直线往复运动，其活塞（3）的往复行程为X＝4e。

由本实用新型的工作原理可归纳如下：

1.小曲轴（8）的轴颈中心线以大曲轴的轴颈中心线为中心旋转，其旋转半径正是大曲轴（10）的曲柄半径e；

2.小曲轴（8）的曲柄销又以小曲轴（8）的轴颈中心线为中心旋转，其转向与大曲轴（10）相反，转速为大曲轴（10）转速的两倍，小曲轴（8）的曲柄半径必须等于大曲轴（10）的曲柄半径；

3.活塞（3）以小曲轴（8）的曲柄销中心线为中心旋转，其转向与转速都与大曲轴（10）相同；

4.所述的大曲轴（10）与小曲轴（8）的转向、转速是用一对内齿轮副来控制的；而活塞（3）要以小曲轴（8）的曲柄销中心线旋转是由气缸（1）对活塞（3）起导向作用来控制的；

5.所述旋转机构的旋转，只要有一个是匀速旋转时，其余的两个也一定是匀速旋转。

本机型可用于单缸或多缸的二冲程及四冲程的汽油机或柴油机，亦可用于单缸或多缸的空压机。

本实用新型的实质及优点是：用双重曲柄机构取代传统的往复活塞式机型的曲柄连杆机构，基本消除了活塞对气缸的侧压力，降低了活塞与气缸的磨损，解决传统的往复活塞式内燃机极难解决的润滑油大量窜到活塞顶部参与燃烧的“老、大、难”问题。同时结构简单、体积小、重量轻，本机型的气缸与行程的比值基本不受自身结构上的限制，从而增大了适用范围。由于省掉了连杆，使机体的高度降低，曲轴箱容积缩小，若制造曲轴箱扫气的二冲程柴油机，可获得较高的扫气压力，达到良好的扫气效果，从而提高内燃机的功率和效率。

附图说明：

附图1为一种双重曲柄往复式机型工作原理简图；