[实用新型]无曲轴活塞往复直线运动与旋转运动的相互变换装置

说明书

本实用新型涉及一种活塞式机械的直线运动与旋转运动的传动变换装置。

现有的发动机、空气压缩机等机器的活塞往复直线运动与旋转运动的变换机构，都是采用曲轴变换机构，由曲轴运动转为偏心旋转，曲轴运动使活塞对气缸产生很大的侧压力，磨损也大，使气缸磨损成椭圆状。另外，这种运动的转换方式产生的机械震动可以引起噪音、机械上的紧固件松脱、焊口破裂等现象，大大缩短了机械的使用寿命。

本实用新型的目的是为了提供一种没有曲轴偏心旋转运动的无曲轴活塞往复直线运动与旋转运动的相互变换装置。

本实用新型的无曲轴活塞往复直线运动与旋转运动的相互变换装置由外壳11、变换轴7和连杆3组成。变换轴7的外圆上开设有变换槽8，槽呈V形，槽的左上侧开有安装槽10，便于安装时用。变换轴中心有向外伸出的轴径6、9。连杆3的一端右侧有换力柱5，它放入变换轴的变换槽由，并可沿槽滑动，通过它将活塞的往复直线运动传递给变换轴，使之旋转。左侧有定位轴12，对连杆起定位作用。连杆3的另一端通过销钉2与活塞1牢固连接。整个装置用外壳11罩起来，在外壳的内壁装有与连杆平行的直线轴承，连杆上的定位轴12装入直线轴承里，既保证连杆的往复直线运动又起到定位作用。

变换轴的V形槽夹角为120°-150°，槽宽等于换力柱的直径，槽深为槽宽的3/5，而安装槽的大小、槽深与变换槽一样。

连杆直线运动做功时，换力柱在变换槽内运动，把活塞的力传给变换轴，使之旋转。当活塞位于上止点位置向下止点运动时，换力柱传递到变换轴的力使它作顺时针旋转，活塞运动到下止点位置时，变换轴正好旋转180°。反之，活塞从下止点运动到上止点，变换轴则从180°转至360°。完成了从直线运动到转动的转换。如果将上述装置用于空气压缩机时，电动机通过安装在轴径6、9上的皮带轮带动变换轴7转动，使连杆做往复直线运动，活塞则做进、排气的功。

附图1是本实用新型的无曲轴活塞往复直线运动与旋转运动的相互变换装置的示意图，附图2是变换轴外圆展开图，其中1是活塞、2是活塞销、3是连杆、4是直线轴承、5是换力柱、6、9是轴径、7是变换轴、8是变换槽、10是安装槽、11是外壳、12是定位轴。

参照附图说明本实用新型的实施例。以单缸空气压缩机为例，其活塞行程为35mm、活塞直径64mm、连杆直径φ10mm。用45号钢做变换轴，轴的直径φ66mm，长51mm，变换轴中心轴径9为φ12mm长10mm，另一轴径6为φ15长50mm。在变换轴外圆平面展开图(ABCD矩形)在其上作出以活塞行程与变换轴圆周长组成的矩形abcd，ab＝207.24mm，ad＝35mm，作矩形中心线ef，定ef中点i，以if的中点O为圆心，of为半径作弧与cd得切点f，再以O为圆心of＋10mm为半径作弧。在ad、bc边以同样的方法求得a、b两点的弧以及of-10mm为半径的弧，用直线将弧连接(即作弧的切线)使可得出V形变换槽。在距离Aa边40mm处，作出与Aa平行的安装槽9，将此平面图贴到变换轴上进行加工，槽深为8mm，此时即得到宽度为10mm的V形槽。用铸钢铸成连杆3，其直径为φ10mm，长98mm，两端直径加大，一端开有φ14mm的销钉孔。用轴承钢加工换力柱5定位轴12，换力柱直径φ12mm，长8mm。定位轴直径φ12mm，长16mm。用铸铁做成φ140mm、长100mm的圆柱体外壳，并在壳的内壁上安装与连杆平行的201型直线轴承(本人已申请专利)连杆的定位轴可放入直线轴承中作往复滑动。参照附图，将上述零件组装，即得到本实用新型的无曲轴活塞往复直线运动与旋转运动的相互变换装置。