CN102182557A

CN102182557A - 对置二活塞三曲拐三连杆机构

Info

Publication number: CN102182557A
Application number: CN 201110085392
Authority: CN
Inventors: 方显忠
Original assignee: Jilin University
Current assignee: Jilin University
Priority date: 2011-04-06
Filing date: 2011-04-06
Publication date: 2011-09-14

Abstract

本发明涉及一种完全对置二活塞三曲拐三连杆机构，其目的是解决传统对置二气缸发动机的活塞不能同轴线问题。技术方案是：该机构主要由二个活塞、三个连杆和具有三个曲柄销、四个曲柄臂的曲轴组成，二个活塞对置且在同一轴线上，曲轴(6)的二个主轴颈(5、5’)之间有三个曲柄销和四个曲柄臂(10)，三个曲柄销包括一个为中间曲柄销(4″)和左右侧边曲柄销(4、4’)，左右侧边曲柄销(4、4’)同轴线，二个活塞中的上活塞(1)通过左右连杆(3、3’)和左右侧边曲柄销(4、4’)与四个曲柄臂(10)连接，下活塞(1’)通过一个连杆和一个中间曲柄销(4″)与中间的两个曲柄臂(10)连接。

Description

对置二活塞三曲拐三连杆机构

技术领域

本发明涉及一种完全对置二活塞三曲拐三连杆机构，理论上往复惯性力和惯性力转矩对外完全平衡。

背景技术

传统二气缸对置发动机上采用二个活塞、二个曲拐、二个连杆机构，但二活塞的轴线之间不能实现同轴线。在机构有一阶、二阶、三阶往复惯性力条件下，因往复惯性力产生的力矩而无法对外完全平衡。往复惯性力矩会引起机座的强烈震动，不仅加速了车用仪器和设备的损坏，影响使用发动机的人员身心健康，若发动机是车或船的动力就会降低乘坐人员的舒适性。

据中国工业报报道：2007年全国32个厂家单缸柴油机产量合计8129588台。单缸柴油机是道路车辆、农业机械、非道路移动机械、固定机组、田地灌溉、江河湖泊以及近海船的配套动力。我国是单缸柴油机的生产大国和使用大国，社会保有量极大。单缸机不平衡的多阶往复惯性力会引起强烈震动，另外720°曲轴转角做功一次其运转均匀性很差，为改善均匀性需要很大的飞轮。

随着国民经济的快速发展和人们生活水平的快速提高，功率小、震动大的单缸柴油机的性能已经不能满足经济迅速发展的需要。因此，为有效提高输出功率，运转均匀性较好的对置二气缸发动机必将得到更为广泛的应用。

发明内容

解决传统对置二气缸发动机的活塞不能同轴线问题，提供一种理论上对外完全平衡的偶数气缸发动机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案结合附图说明如下：

一种对置二活塞三曲拐三连杆机构，主要由二个活塞、三个连杆和具有三个曲柄销、四个曲柄臂的曲轴组成，所述的二个活塞对置在同一轴线上，所述曲轴6的左右主轴颈5、5’之间有三个曲柄销和四个曲柄臂10，三个曲柄销包括一个中间曲柄销4”和左右侧边曲柄销4、4’，左右侧边曲柄销4、4’同轴线布置，二个活塞中的上活塞1通过左右连杆3、3’和左右侧边曲柄销4、4’与四个曲柄臂10连接，下活塞1’通过一个连杆和一个中间曲柄销4”与中间的两个曲柄臂10连接。

所述的二个对置上下活塞1、1’结构形状相同或不同，但质量相同，二个活塞运动方向为沿同一轴线同时相对或相反运动。

所述的三个曲柄销直径

相等，其轴线为同一平面，左右侧边曲柄销4、4’长度相等，中间曲柄销4”长度为左右侧边曲柄销4、4’长度的2倍，四个曲柄臂10的结构形状相同，且两两对称布置在左右主轴颈5、5’之间。

所述的三个连杆为独立结构，其中与上活塞1连接的左右连杆3、3’和与下活塞1’连接的下连杆3”分别通过左右侧边曲柄销4、4’和中间曲柄销4”连接在曲柄臂10上，左右连杆3、3’的横截面积之和与下连杆3”对应处的横截面积相等。

所述的左右连杆3、3’与上活塞1连接处和下连杆3”与下活塞1’连接处分别通过上下横梁15、15’连接在一起，构成上下横梁式连杆14、14’组合结构，上横梁15和下横梁15’结构形状相匹配对称布置，上下横梁式连杆14、14’的质量或惯量平衡。

在曲轴轴线的上下方沿活塞轴线布置的活塞、连杆、活塞销、曲柄销和曲柄臂结构相同或不同，但对应处的质量分布相同。

本发明的技术效果：对置二活塞、三曲拐和三个连杆机构的惯性力和惯性力矩对外理论上完全平衡，二缸机将不再有多阶往复惯性力会引起强烈震动。

附图说明

图-1二种活塞三曲拐独立三连杆结构主视示意图

图-2图-1的侧视示意图

图-3图-1的俯视示意图

图-4一种活塞三曲拐横梁式三连杆结构主视示意图

图-5图-4的侧视示意图

图中：1-上活塞，1’-下活塞，2-上活塞销，2’-下活塞销，3-左连杆，3’-右连杆，3”-下连杆，4-左侧曲柄销，4’-右侧曲柄销，4”-中间曲柄销，5-左主轴颈，5’-右主轴颈，6-曲轴，7-连杆小头轴套，8-曲柄销卡环，9-左右连杆润滑油通道，9’-主轴颈润滑油通道 9″-下连杆润滑油通道 10-曲柄臂，11-连杆轴承瓦片，12-上连杆大头盖，12’-下连杆大头盖 13-连杆螺钉，14-上横梁式连杆，14’-下横梁式连杆，15-上横梁，15’-下横梁。

具体实施方式

实施例1：

本实施例为二种活塞、三曲拐、独立三个连杆结构，结合图-1、图-2、图-3说明如下：特点是连杆方便制造但活塞和连杆都要分别增加一个品种。

二个对置上下活塞1、1’的轴线与坐标Y轴线重合在一起，二个活塞的结构形状虽然不相同，但二个活塞质量相同，二个活塞运动位置在Y坐标方向对称于X坐标轴线，运动方式同时接近坐标点O或同时离开坐标点O。上活塞1与上活塞销2之间为中间支撑，左右连杆3、3’小头与上活塞销2之间为二端支撑。左右连杆3、3’的大头分别经上下连杆大头盖12、12’和四个螺钉13与左右侧曲柄销4、4’连接；下活塞1’与下活塞销2’之间为二端支撑，下活塞1’中的下活塞销2’经下连杆3”、下连杆大头盖12’、四个螺钉13和中间曲柄销4”相连接。

曲轴6的左右主轴颈5、5’之间有左右侧曲柄销4、4’、中间曲柄销4”和四个曲柄臂10构成三曲拐。其中左右侧曲柄销4、4’同轴线，三曲柄销直径相等，三曲柄销绕X坐标轴线的旋转半径r相等，三曲柄销的轴线在X、Y坐标平面，左右侧曲柄销4、4’与中间曲柄销4”之间在Y、Z坐标平面的夹角为180°。中间曲柄销4”长度为2W，左右侧曲柄销4、4’长度分别为W，左右侧曲柄销4、4’对称于Y坐标轴线，中间曲柄销4”自身对称于Y坐标轴线；每个曲柄臂10的结构形状分别对称于坐标Y、Z轴线。四个曲柄臂10在X轴方向的相对位置对称于坐标Y、Z平面。

左右连杆3、3’和下连杆3”为独立结构其长度L相同，在Y坐标方向X轴线上、下y位置的连杆截面积关系式为：左连杆3+右连杆3’＝下连杆3”，即上边y位置左右连杆3、3’的截面积之和等于下边y位置下连杆3”的截面积。

由于二个对置上下活塞1、1’的轴线于Y轴线重合且活塞组的质量相同；左右连杆3、3’和下连杆3”的截面积在上、下的y位置处相等；三曲拐在Y轴方向X轴线上、下质量分布相等，同名称零件材料均质相同和运动方式也相同。因此，当二个活塞在Y轴线中作相对或相反往复运动、连杆作复合运动而曲轴作旋转运动时，整个机构的旋转惯性力和惯性力矩以及往复惯性力和惯性力矩在内部完全相互平衡，对外界没有不平衡的惯性力和惯性力矩。主轴颈、连杆轴颈、活塞销可经左右连杆润滑油通道9、主轴颈润滑油通道9’和下连杆润滑油通道9”提供压力润滑油。

实施例2：

本实施例为一种活塞、三曲拐、横梁式三连杆结构，结合图-4、图-5说明如下：本实施例与实施例1的区别首先是二个活塞1’相同，然后是连杆为组合式连杆。上横梁式连杆14和下横梁式连杆14’上分别有上下横梁式15、15’结构，其中上横梁15为跨接左右曲柄销4、4’之间的K距离，上横梁15把二个相同的连杆14在接近小头位置跨接在一起，实现一个连杆小头连接二个连杆大头结构，横梁跨下空间允许中间曲拐转动而不能相互干涉。下横梁15’是为了与上横梁15在结构形状和位置上相匹配对称，利用下横梁15’来平衡上横梁15的质量或惯量。各连杆的长度L相同，在Y坐标方向X轴线上、下y位置的连杆截面积关系式为：上横梁式连杆14和上横梁15＝下横梁式连杆14’和下横梁15’，即上边y位置上横梁式连杆连杆14和上横梁15的截面积之和等于下面y位置上横梁式连杆14’和下横梁15’的截面积。

同理，因为二个对置上下活塞1、1’的轴线于Y轴线重合且活塞组的质量相同；上横梁式连杆14和上横梁15与下横梁式连杆14’和下横梁15’的截面积在y位置处处相等；三曲拐在Y轴方向X轴线上、下质量分布相等，同名称零件材料均质相同和运动方式也相同。整个机构惯性力和惯性力矩在内部完全相互平衡。活塞销可采用压力润滑也可以用飞溅润滑方式。

Claims

1.一种对置二活塞三曲拐三连杆机构，主要由二个活塞、三个连杆和具有三个曲柄销、四个曲柄臂的曲轴组成，其特征在于，所述的二个活塞对置在同一轴线上，所述曲轴(6)的左右主轴颈(5、5’)之间有三个曲柄销和四个曲柄臂(10)，三个曲柄销包括一个中间曲柄销(4”)和左右侧边曲柄销(4、4’)，左右侧边曲柄销(4、4’)同轴线布置，二个活塞中的上活塞(1)通过左右连杆(3、3’)和左右侧边曲柄销(4、4’)与四个曲柄臂(10)连接，下活塞(1’)通过一个连杆和一个中间曲柄销(4”)与中间的两个曲柄臂(10)连接。

2.根据权利要求1所述的一种对置二活塞三曲拐三连杆机构，其特征在于，所述的二个对置上下活塞(1、1’)结构形状相同或不同，但质量相同，二个活塞运动方向为沿同一轴线同时相对或相反运动。

3.根据权利要求1所述的一种对置二活塞三曲拐三连杆机构，其特征在于，所述的三个曲柄销直径

相等，其轴线在同一平面，左右侧边曲柄销(4、4’)长度相等，中间曲柄销(4”)长度为左右侧边曲柄销(4、4’)的长度之和，四个曲柄臂(10)的结构形状相同，且分别对称X轴线和Y轴线。

4.根据权利要求1所述的一种对置二活塞三曲拐三连杆机构，其特征在于，所述的三个连杆为独立结构，其中与上活塞(1)连接的左右连杆(3、3’)和与下活塞(1’)连接的下连杆(3”)分别通过左右侧边曲柄销(4、4’)和中间曲柄销(4”)连接在曲柄臂(10)上，左右连杆(3、3’)的横截面积之和与下连杆(3”)对应处的横截面积相等。

5.根据权利要求1所述的一种对置二活塞三曲拐三连杆机构，其特征在于，所述的左右连杆(3、3’)与上活塞(1)连接处和下连杆(3”)与下活塞(1’)连接处分别通过上下横梁(15、15’)连接在一起，构成上下横梁式连杆(14、14’)组合结构，上横梁(15)和下横梁(15’)结构形状相匹配对称布置，上下横梁式连杆(14、14’)的质量或惯量平衡。

6.根据权利要求1所述的一种对置二活塞三曲拐三连杆机构，其特征在于，在曲轴轴线的上下方沿活塞轴线布置的活塞、连杆、活塞销、曲柄销和曲柄臂结构相同或不同，但对应处的质量分布相同。