[发明专利]一种共轭式偏心圆曲柄机构

说明书

本发明涉及一种共轭式偏心圆曲柄机构。它属于往复活塞式机器或发动机，其特点为活塞与主轴的连接类。

《现代机构百科》上册第384～385页（李宗良、林永立编译全华科技图书股份有限公司印行，世界图书出版公司重印，1990年6月第1版），公开了一种双气缸发动机活塞一曲柄机构，如附图1、附图2所示那样，一对活塞5通过活塞杆1和2固连接，经由连杆4因曲柄3而作往复运动，反之亦然。机构中连杆4的长度与曲柄3的长度相等，曲柄转轴7的轴线9与连杆销轴8的轴线10平行，且均位于过活塞5轴线11的平面内，故活塞5的运动行程为：

S＝2r（1-cosωt）

运动速度为：

V＝2rsinωt

式中r为连杆4和曲柄3的长度，ω为曲柄3旋转角速度。

可以看出，这种运动机构其活塞5运动为简谐运动，无高次部分，活塞5惯性力平衡较好实现，但这种机构在发动机上应用还存在一定的问题，一是曲柄销轴6必须悬臂设置。否则曲柄3的运动如附图2所示的那样，将受到活塞杆的干涉;二是必须是对置双活塞，或者一边活塞一边滑块，否则活塞杆及其与之一体的活塞将受到极大偏心力矩的作用，因此不太适合于单缸以及其它多缸发动机的情况，故有进一步改进的必要。

本发明的目的在于提供一种共轭式偏心圆曲柄机构，其保有前述的现有技术活塞的运动规律，但其曲柄销轴6无须悬臂设置，同时活塞杆1受一对平衡的侧向力作用。机构可仅有单边活塞，故较适合用于单缸和多缸发动机。

本发明的一种共轭式偏心圆曲柄机构，包括活塞5、与活塞5固连接的活塞杆1，以及由曲柄、曲柄销轴、曲柄转轴构成的曲轴，其技术要点在于活塞杆1下部固接有一腰形膨涨毂16，所述腰形膨涨毂16内相对活塞5轴线11共轭分布有两个环腔，环腔内分别设有偏心圆121、122，所述偏心圆121、122可分别绕其几何中心141以及142转动，一对曲轴亦相对活塞5轴线11共轭分布在其左右两侧，其中，曲柄转轴71、72的轴线91、92分别与相对应的偏心圆121、122的轴线131、132平行，且轴线91、轴线131以及轴线92、轴线132决定的两个平面亦相互平行，并共轭分布。曲柄销轴61、62分别与相对应的偏心圆121、122在偏心圆121、122的偏心151、152处绞接，曲柄31、32的长度等于偏心圆121、122的偏心距，既等于偏心圆偏心131（132）到其几何中心141（142）的距离。

这样一来，由于曲柄31、32的长度等于偏心圆121、122的偏心距，相当于现有技术中连杆4长度等于曲柄3的长度，故本发明的运动机构其运动规律与现有技术同。同时，本发明用偏心圆机构代替了现有技术中的连杆4以及其与活塞杆1之间的回转副，从而由于偏心圆121、122绕其几何中心141、142的转动是在环腔内完成的，如附图3所示那样，曲柄销轴61、62分别随相对应的偏心圆121、122绕其几何中心141、142的转动，亦是在环腔内完成的，从而克服了活塞杆1对曲柄销轴转动的干涉，曲柄销轴不必再设置成悬臂状态。另外，由于本发明采用了一对共轭分布的偏心圆机构，从而活塞5作动时，因曲柄、偏心圆作用形成的对活塞杆1的侧向力是相互平衡的，故作用在活塞杆1上的总的侧向力为“0”，这样一来就为采用单边活塞创造了条件，同时，由于侧压力没有，活塞对气缸壁的磨损也大大降低。

附图1是现有的一种双气缸发动机活塞一曲柄机构结构简图;

附图2是附图1所示的运动机构在其曲柄销轴非悬臂设置情况下曲柄转动受到活塞杆干涉的状况图;

附图3是本发明一种实施例的结构图。

以下将结合实施例及其附图对本发明作进一步说明。

实施例：

本实施例是一种符合本发明技术特征的单活塞共轭式偏心圆曲柄机构，如附图3所示，活塞5与活塞杆1固连接，活塞杆1下端固接有一腰形膨涨毂16，其内相对活塞5轴线11共轭分布有两个环腔，环腔内分别设有偏心圆121、122，所述偏心圆121、122在在环腔内绕其自己的几何中心141、142转动，由曲柄转轴71、曲柄31、曲柄销轴61构成的曲轴和由曲柄转轴72、曲柄32、曲柄销轴62构成的曲轴亦相对于活塞5轴线11共轭分布在其左右两侧，曲柄转轴71的轴线91与偏心圆121的轴线131平行，曲柄转轴72的轴线92与偏心圆122的轴线132平行，同时，轴线91、轴线131，轴线92、轴线132所决定的两个平面相互平行，并共轭分布，曲柄销轴61与偏心圆121在偏心圆121的偏心151处绞接，曲柄销轴62与偏心圆122在偏心圆122的偏心152处绞接，偏心圆的偏心距为其偏心至其几何中心的距离，在本发明中两个偏心圆的偏心距相等，两个曲轴的曲柄长度相等，且曲柄长度等于偏心圆的偏心距，本实施例的活塞运动机构，可用于构成单缸发动机或多缸发动机。