CN102562998A - 一种齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置，在壳体内安装一端铰接在壳体两侧内壁的轨道板，从各个轨道板的另一端分别设置轨道槽，四对轨道板之间设置变轨机构升降架。驱动架机构上安装由若干个齿块组成的齿块排列，每个齿块两侧伸出的滑动销分别置于各轨道槽中，两排齿块排列之间设置与传动轴固定安装的齿轮，升降架驱动装置驱动升降架带动轨道板上升或下降。驱动架机构的一边框与连杆一端相连接，连杆的另一端与活塞连接。本发明的转换装置实现往复直线运动与旋转运动等效转换。

Description

一种齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置

技术领域

本发明涉及一种往复直线运动与旋转运动转换装置，特别涉及一种直线往复运动与圆周运动相互转换的齿轮-齿条啮合的运动转换装置。

背景技术

在机械工程中，例如活塞式发动机、压缩机及其他一些需要进行直线往复运动与圆周运动相互转换的机械，目前普遍采用曲轴(曲柄)连杆机构。

传统的曲轴(柄)连杆机构设计和制造已经十分完善，但是，无论从理论分析，还是在实际应用方面都存在明显的缺点：

1、曲轴(柄)连杆机构转换效率较低。以活塞-连杆-曲轴(柄)机构发动机为例，活塞的燃气爆发压力经连杆传递到曲轴(柄)上，曲轴(柄)将其转换为扭矩输出旋转动力。曲轴(柄)连杆几何机构及其运动和受力状态较复杂，各个部件都处在复杂的三向应力状态。由于曲轴连杆机构有上、下止点及连杆摆动，气缸内燃气点火必须设置点火提前角，此时作用在活塞上的燃气压力被分解为沿连杆轴线方向的作用力和垂直于汽缸轴线方向作用在缸壁的侧压力，沿连杆轴向作用力作用在曲轴上，又分解为垂直曲轴半径方向切向力和沿半径方向的法向力，燃气压力经过分解后得到的切向力已远小于作用在活塞上的燃气压力。作用在缸壁的侧压力使活塞与缸壁产生很大的摩擦力，曲轴连杆机构的不平衡回转质量回转运动产生惯性力，活塞轴线方向总作用力等于作用在活塞上燃气压力与惯性力、摩擦力等代数和，而惯性力和摩擦力总是与燃气压力作用方向相反，活塞轴线方向总作用力小于作用在活塞上的燃气压力，则由活塞轴线方向总作用力产生曲轴切向作用力远小于作用在活塞上的燃气压力。发动机输出动力矩等于切向力与曲轴半径之积，因此由曲轴切向作用力输出的扭矩远小于由作用在活塞上的燃气压力直接转换的扭矩。上述分析表明曲轴连杆机构将直线往复运动转换为匀速圆周运动的转换效率较低，即燃气压力通过曲轴连杆机构输出有用功功率较低。计算表明一台发动机在点火提前角为10度时点火，此时活塞总作用力即最大作用力只有百分之二十一左右转换为产生曲轴扭矩的切向作用力；

2、曲轴连杆机构中连杆摆动使作用在活塞上的燃气压力产生垂直作用于缸壁的侧向压力，增大了使活塞和缸壁之间侧向摩擦力增大，加速汽缸壁磨损，不仅降低了活塞的做功效率，而且还会造成“卡缸”使活塞无法工作。曲轴连杆机构的不平衡回转质量回转运动产生惯性力不仅影响发动机的输出功率，而且使发动机产生振动和噪声；

3、由于曲轴上下止点与活塞上下止点一一对应，曲轴旋转直径等于活塞行程，需设置储能飞轮，使曲轴越过上止点后点火，点火时刻缸体内燃气压缩比不是处于最大状态，降低点火时刻燃气爆发膨胀压力，同时由于飞轮存在增加了启动和变速的阻力。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种齿块-齿轮啮合交替驱动的旋转运动与直线往复运动转换装置，从而实现了直线往复运动与圆周旋转运动相互转换，克服了曲柄连杆机构中存在的上述缺点。

本发明一种齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置，包括壳体和转动地安装在壳体上的传动轴，该装置还包括齿轮齿块机构、齿块升降机构、第一连杆和第一活塞，齿轮齿块机构和齿块升降机构均位于壳体内。齿轮齿块机构包括齿轮、上齿块排列、下齿块排列、驱动架机构、左轨道板组和右轨道板组；齿轮固定安装在传动轴上，左轨道板组包括第一轨道板、第二轨道板、第三轨道板和第四轨道板，右轨道板组包括第五轨道板、第六轨道板、第七轨道板和第八轨道板，左轨道板组的每个轨道板的左端、右轨道板组的每个轨道板的右端均铰接在壳体上，每个轨道板均为一长条形板，在每个轨道板上均设有一端开口的轨道槽，左轨道板组的每个轨道板的轨道槽的开口均位于轨道板的右端面上，右轨道板组的每个轨道板的轨道槽的开口均位于轨道板的左端面上，第一轨道板、第三轨道板、第五轨道板和第七轨道板位于齿轮的前侧，第二轨道板、第四轨道板、第六轨道板和第八轨道板位于齿轮的后侧，第一轨道板和第二轨道板的轨道槽相对设置，第三轨道板和第四轨道板的轨道槽相对设置，第五轨道板和第六轨道板的轨道槽相对设置，第七轨道板和第八轨道板的轨道槽相对设置；且第一、三、五、七轨道板与第二、四、六、八轨道板之间的间距等于或略大于所述齿轮的厚度。

在第一、三、五、七轨道板与第二、四、六、八轨道板之间设置驱动架机构，驱动架机构安装有与壳体底面接触的滚轮组，上齿块排列安装在驱动架机构的上部，下齿块排列安装在驱动架机构的下部，上齿块排列和下齿块排列均能够在驱动架机构上上下滑动，上齿块排列和下齿块排列均包括若干连续排布的齿块，上齿块排列的上部和下齿块排列的下部均呈齿条状，两两相临的齿块之间能够上下相对滑动，上齿块排列和下齿块排列相对设置，且分别位于齿轮的上下两侧，每个齿块的宽度、厚度、齿高与齿轮的轮齿宽度、厚度、齿高相等，上齿块排列和下齿块排列的齿距、模数分别与齿轮的齿距、模数相等，上齿块排列和下齿块排列中的每个齿块两侧设置有横向伸出的第一滑动销和第二滑动销，第一、第二滑动销直径等于或略小于各个轨道板的轨道槽宽度；齿块升降机构包括第一升降架、第二升降架、升降架驱动装置和第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八平动滑块，第一升降架和第二升降架设置在齿轮的前后两侧，第一升降架包括位于上部的第一升降杆和位于下部的第三升降杆，第二升降架包括位于上部的第二升降杆和位于下部的第四升降杆，第一升降杆和第二升降杆的上端通过第一横向连杆连接，第三升降杆和第四升降杆的下端通过第二横向连杆连接，使第一升降架和第二升降架构成框架结构，第三升降杆和第四升降杆的下端分别安装在在壳体内底面的导向槽内，当第一活塞接近其行程上止点时，升降架驱动装置驱动第三升降杆和第四升降杆在导向槽内向上滑动，当第一活塞接近其行程下止点时，升降架驱动装置驱动第三升降杆和第四升降杆在导向槽内向下滑动；第一平动滑块和第三平动滑块固定安装在第一升降杆上，第二平动滑块和第四平动滑块固定安装在第二升降杆上，第五平动滑块和第七平动滑块固定安装在第三升降杆上，第六平动滑块和第八平动滑块固定安装在第四升降杆上，安装在同一升降杆上的两个平动滑块之间的间隔等于或略大于第一滑动销和第二滑动销的直径，第一、第三、第五、第七平动滑块与第二、第四、第六、第八平动滑块之间的间距等于或略大于齿轮的厚度，；第一轨道板的轨道槽、第一平动滑块和第三平动滑块之间的间隔及第五轨道板的轨道槽形成上齿块排列的每个滑动销可在其中滑动的第一通槽，第二轨道板的轨道槽、第二平动滑块和第四平动滑块之间的间隔及第六轨道板形成上齿块排列的每个滑动销可在其中滑动的第二通槽，第三轨道板的轨道槽、第五平动滑块和第七平动滑块之间的间隔及第七轨道板的轨道槽形成下齿块排列的每个滑动销可在其中滑动的第三通槽，第四轨道板的轨道槽、第六平动滑块和第八平动滑块之间的间隔及第八轨道板的轨道槽形成下齿块排列的每个滑动销可在其中滑动的第四通槽；第一、第二、第七、第八平动滑块或第三、第四、第五、第六平动滑块的左右两端各开设有一个外端开口的滑动槽，第一轨道板和第二轨道板的右端安装有转动销钉，该转动销钉分别置于第一、第二平动滑块或第三、第四平动滑块的左端的滑动槽中，第三轨道板和第四轨道板的右端安装有转动销钉，该转动销钉分别置于第七、第八平动滑块或第五、第六平动滑块的左端的滑动槽中，第五轨道板和第六轨道板的左端安装有转动销钉，该转动销钉分别置于第一、第二平动滑块或第三、第四平动滑块的右端的滑动槽中，第七轨道板和第八轨道板的左端安装有转动销钉，该转动销钉分别置于第七、第八平动滑块或第五、第六平动滑块的右端的滑动槽中；第一连杆的一端与驱动架机构的左边框或右边框相连接，第一连杆的另一端与第一活塞连接。

本发明齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置，其中所述上齿块排列还包括位于其左右两端的第一端部齿块和第二端部齿块，第一端部齿块、第二端部齿块和与其相邻的齿块之间能够上下相对滑动；下齿块排列还包括位于其左右两端的第三端部齿块和第四端部齿块，第三端部齿块、第四端部齿块和与其相邻的齿块之间能够上下相对滑动；第一端部齿块、第二端部齿块、第三端部齿块和第四端部齿块的宽度、厚度均与每个齿块相同，齿高略大于每个齿块的齿高，第一端部齿块、第二端部齿块、第三端部齿块和第四端部齿块的两侧均设置有横向伸出的第一滑动销和第二滑动销，第一、第二滑动销置于轨道板的轨道槽或平动滑块之间的间隔内，上齿块排列与下齿块排列中齿块的数量相等。

本发明齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置，其中所述每个轨道板均为相同的等厚长条形板，在左轨道板组的每个轨道板的右端、右轨道板组的每个轨道板的左端均设置有一个第一薄端部，每个平动滑块的厚度均等于轨道板的厚度，每个平动滑块的长度不小于齿块厚度的3倍，每个平动滑块左右端均设置有一个第二薄端部，每个平动滑块的滑动槽均位于平动滑块的第二薄端部上，左轨道板组的每个轨道板右端的第一薄端部分别与对应的每个平动滑块左端的第二薄端部叠合，右轨道板组的每个轨道板左端的第一薄端部分别与对应的每个平动滑块右端的第二薄端部叠合，使每个轨道板及与其对应的每个平动滑块分别形成四条厚度相等的连续板梁。

本发明齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置，还包括第二连杆和第二活塞，第一连杆的一端与驱动架机构的左边框连接，第一连杆的另一端与第一活塞连接；第二连杆的一端与右边框相连接，第二连杆的另一端与第二活塞连接。

本发明齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置，其中所述驱动架机构是由左边框、右边框、上边框和下边框构成的长方形框架，上边框和下边框内分别设置上齿槽和下齿槽，上齿块排列安装在上齿槽内，下齿块排列安装在下齿槽内，上齿槽的长度等于上齿块排列的长度，下齿槽的长度等于下齿块排列的长度，驱动架机构的厚度等于齿块的厚度。

本发明齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置，其中所述驱动架机构是由左边框、右边框、上支承杆和下支承杆固定连接构成的一刚性支架，在上齿块排列的每个齿块及第一、第二端部齿块的顶面沿中分线开设开口的齿块槽，在下齿块排列的每个齿块及第三、第四端部齿块的底面沿中分线开设开口的齿块槽，齿块槽深度大于2倍的齿轮齿高，上支承杆滑动地安装在上齿块排列的齿块槽内，下支承杆滑动地安装在下齿块排列的齿块槽内，左边框和右边框上下两端的内侧面分别与上齿块排列和下齿块排列的两端面接触。

本发明齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置，其中所述升降架驱动装置包括凸轮，凸轮固定安装在传动轴上，且凸轮位于齿轮的前侧或后侧，第一升降架还包括第一矩形框架，第一升降杆的下端固定安装在第一矩形框架的上边框上，第三升降杆的上端固定安装在第一矩形框架的下边框上，第二升降架还包括第二矩形框架，第二升降杆的下端固定安装在第二矩形框架的上边框上，第四升降杆的上端固定安装在第二矩形框架的下边框上，第一矩形框架或第二矩形框架套在凸轮上，凸轮的凸缘为圆弧面，凸缘的半径与基圆半径之差等于齿轮齿高的2倍，凸缘的半径与基圆半径之和等于第一矩形框架或第二矩形框架的上、下边框之间的距离，凸缘两端部与基圆之间设置第一过渡曲面和第二过渡曲面，凸缘两端部与第一过渡曲面和第二过渡曲面的交线为第一棱线和第二棱线，第一过渡曲面和第二过渡曲面是以第二棱线和第一棱线为轴心，半径等于凸缘半径与基圆半径之和的圆弧面。

本发明齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置，其中所述驱动架机构的左边框和右边框的前侧面或后侧面上设置有位于同一水平面上的第一限位三角块和第二限位三角块，第一限位三角块和第二限位三角块对称设置，且均为等腰三角形，第一限位三角块和第二限位三角块的底边相对并与铅锤线平行，第一限位三角块和第二限位三角块的顶点分别对应于第一活塞的上、下止点位置，第一限位三角块和第二限位三角块的底边分别与对应的限位销直径之和等于或小于2倍的齿轮齿高，在第一升降架或第二升降架的左边框和右边框上分别固定安装有第一限位杆和第二限位杆，第一限位杆的左端固定安装有第一限位销，第二限位杆的右端固定安装有第二限位销，第一限位销和第二限位销分别垂直于第一限位杆和第二限位杆，第一限位销、第二限位销与第一、第二限位三角块在同一水平面上，第一限位三角块的底边长度与第一限位销的直径之和小于等于齿轮的齿高的2倍，第二限位三角块的底边长度与第二限位销的直径之和小于等于齿轮的齿高的2倍，在对应于第一活塞上下止点位置，第一限位销、第二限位销的水平直径内侧端点的位置与第一、第二限位三角块的顶点接触。

本发明齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置，其中所述升降架驱动装置包括升降板、第一支撑杆、第二支撑杆、第一转轴、第二转轴、第一短臂拨杆、第二短臂拨杆、第一长臂拨杆、第二长臂拨杆、第一承压柱和第二承压柱，在第一升降杆的后侧面或第二升降杆的前侧面上设置升降销，升降板固定安装在驱动架机构的上端面上，升降板的前侧面或后侧面上开设有闭合的长圆形升降槽，升降槽包括两条水平直槽和连接两条水平直槽两端的圆弧槽，水平直槽中心线之间的距离等于齿轮齿高的2倍，升降销安装在升降槽内，升降槽的宽度等于升降销的直径，第一支撑杆和第二支撑杆的上端分别固定在壳体内左半部分和右半部分的顶壁上，第一支撑杆和第二支撑杆下端分别设置有第一转轴和第二转轴，第一转轴和第二转轴到第一升降杆的距离均大于升降板的长度，第一转轴位于升降板左侧面的上方，第二转轴位于升降板右侧面的下方，第一长臂拨杆和第二长臂拨杆一端分别安装在第一转轴和第二转轴上，另一端分别从升降销上方和下方与升降销接触，第一短臂拨杆和第二短臂拨杆一端分别安装在第一转轴和第二转轴上，另一端设置横向的第一承压柱和第二承压柱，升降板的左、右边框能够交替推动第一承压柱和第二承压柱，使第一短臂拨杆和第二短臂拨杆带动第一转轴和第二转轴转动，从而使第一长臂拨杆和第二长臂拨杆交替推动升降销上升和下降。

本发明齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置，其中所述升降架驱动装置包括升降板、圆轮和横截面为矩形的凸杆，第一升降架还包括第一矩形框架，第一升降杆的下端固定安装在第一矩形框架的上边框上，第三升降杆的上端固定安装在第一矩形框架的下边框上，第二升降架还包括第二矩形框架，第二升降杆的下端固定安装在第二矩形框架的上边框上，第四升降杆的上端固定安装在第二矩形框架的下边框上，在第一升降杆的后侧面或第二升降杆的前侧面上设置升降销，升降板固定安装在驱动架机构的上端面上，升降板的前侧面或后侧面上开设有闭合的长圆形升降槽，升降槽包括两条水平直槽和连接两条水平直槽两端的圆弧槽，水平直槽中心线之间的距离等于齿轮齿高的2倍，升降销安装在升降槽内，升降槽的宽度等于升降销的直径，圆轮固定安装在传动轴上，圆轮位于齿轮前侧或后侧，在圆轮的圆周上安装所述凸杆，凸杆的厚度与圆轮厚度相等，凸杆的端面是以传动轴轴心为几何中心线的圆弧面，圆轮和凸杆均位于第一矩形框架或第二矩形框架内，凸杆的圆弧面的半径等于第一矩形框架或第二矩形框架的上、下边框之间的距离，凸杆的圆弧面能够交替地与第一矩形框架或第二矩形框架的上、下边框相接触，推动升降槽中的升降销上升或下降，使升降销对准升降槽上水平直槽或下水平直槽。

本发明齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置，由多个所述转换装置中各传动轴沿同一轴线设置成一体。

本发明提供的齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置可以替代当前普遍适用的活塞式发动机中的曲轴(曲柄)-连杆机构，提高了直线往复运动与旋转圆周运动相互转换的机械效率，动力传递和运动方式转换更为合理，克服了曲柄连杆机构中固有的缺点。本发明的转换装置具有以下优点：

1、本发明的转换机构齿块排列和连接杆与活塞轴线平行，活塞轴线方向的总作用力通过齿块排列直接传递到作用在齿轮上的扭矩切向力，活塞轴线方向总作用力等于输出扭矩的切向力，提高了直线往复运动与圆周运动相互转换的转换效率，可有效节省能源；

2、本发明的活塞轴线总作用力方向与输出扭矩的切向力方向平行，不会产生由于连杆摆动使作用在活塞上的燃气压力产生垂直作用于缸壁的侧向压力，避免了活塞和缸壁之间侧向压力产生的侧向摩擦力和由侧向摩擦力引起的汽缸壁侧向磨损及“卡缸”，增大了输出扭矩的切向力，提高了活塞的做功效率。

3、本发明的转换构机由于不需飞轮惯性力克服止点和设置点火提前角，可在活塞运行的上止点，即燃气压缩比最大时点火，以产生最大燃气压力。在输出力矩一定的情况下，可任意设计活塞行程，即直线往复运动的行程，例如活塞行程可减小，增大活塞直径以增加作用在活塞上的燃气压力，以输出更大的扭矩；

4、两台以上的本发明的转换机构对置连接组成的发动机组可不必设置飞轮，避免了启动和刹车时需克服的飞轮惯性力；

5、本发明的转换机构不会产生由于运动部件不平衡(例如曲轴连杆机构)引起的惯性力，消除了由此惯性力引起的发动机振动和噪声。

下面结合附图对本发明的实施例作进一步说明。

附图说明

图1a为本发明齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置的实施例1的主视剖视图；

图1b为本发明齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置的实施例1的俯视剖视图；

图2a为本发明齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置的正轨道板的主视图；

图2b为图2a中沿A-A方向的剖视图；

图2c为本发明齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置的反轨道板的主视图；

图2d为图2c中沿B-B方向的剖视图；

图3a为本发明齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置中的主平动滑块的主视图(有滑动槽)；

图3b为图3a中沿C-C方向的剖视图；

图3c为本发明齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置中的副平动滑块的主视图(无滑动槽)；

图3d为图3c的俯视图；

图4是本发明齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置的升降架及凸轮的主视图；

图5a是本发明齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置的驱动架机构及齿块排列的主视图；

图5b为图5a中沿D-D方向的剖视图；

图6a为本发明齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置的实施例2的主视剖视图；

图6b为本发明齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置的实施例2的俯视剖视图；

图7a是本发明齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置的驱动架机构及齿块排列的主视剖视图(有支承杆)；

图7b为图7a中沿E-E方向的剖视图；

图8a为本发明齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置的实施例3的主视剖视图；

图8b为本发明齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置的实施例3的俯视剖视图；

图9a为本发明齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置的实施例3的升降板的主视图；

图9b为图9a中沿E-E方向的剖视图；

图10a为本发明齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置的实施例3的升降架及升降销柱的主视图；

图10b为本发明齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置的实施例3的升降架及升降销柱的右视图；

图11a为本发明齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置的实施例4的主视剖视图；

图11b为本发明齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置的实施例4的俯视剖视图；

图12a为本发明齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置的实施例5的主视剖视图；

图12b为本发明齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置的实施例5的俯视剖视图；

图13a为本发明齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置的实施例5升降架及升降销柱的主视图(安装有圆轮和凸杆)；

图13b为本发明齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置的实施例5升降架及升降销柱的右视图；

图14a为本发明齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置的实施例6的主视剖视图；

图14b为本发明齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置的实施例6的俯视剖视图；

图15a为本发明齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置的实施例7的主视剖视图；

图15b为本发明齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置的实施例7的俯视剖视图；

图16为本发明齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置的实施例8的俯视剖视图。

具体实施方式

实施例1：

如图1a、图1b所示，本发明齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置包括壳体1、传动轴18、齿轮齿块机构、齿块升降机构、第一连杆20A和第一活塞21A，齿轮齿块机构和齿块升降机构均位于壳体1内。传动轴18通过轴承17安装在壳体1的前后两侧壁上。

齿轮齿块机构包括齿轮14、上齿块排列5A、下齿块排列5B、驱动架机构7、左轨道板组和右轨道板组。

左轨道板组包括第一轨道板2A、第二轨道板2A′、第三轨道板2B和第四轨道板2B′，右轨道板组包括第五轨道板2C、第六轨道板2C′、第七轨道板2D和第八轨道板2D′，每个轨道板均为一等厚的长条形板。在壳体1内左半部分的底盘22上竖直安装有第一方柱40A，第一轨道板2A和第二轨道板2A′的左端均通过转动销柱35分别与第一方柱40A上部两侧面铰接，第三轨道板2B和第四轨道板2B′的左端均通过转动销柱35分别与第一方柱40A下部两侧面铰接，在壳体1内右半部分的底盘22上竖直安装有第二方柱40B，第五轨道板2C和第六轨道板2C′的右端均通过转动销柱35分别与第二方柱40B上部的两侧面转动连接，第七轨道板2D和第八轨道板2D′的右端均通过转动销柱35分别与第二方柱40B下部的两侧面转动连接。当然，第一轨道板2A、第二轨道板2A′、第三轨道板2B和第四轨道板2B′的左端也可以通过连接板与壳体1的左侧面铰接，或者通过销轴铰接在壳体1的前后侧面上，第五轨道板2C、第六轨道板2C′、第七轨道板2D和第八轨道板2D′的右端也可以通过销轴铰接在壳体1的前后侧面上。

结合图2a、图2b、图2c、图2d所示，第一轨道板2A、第二轨道板2A′、第三轨道板2B、第四轨道板2B′的右端内侧向右延伸形成第一薄端部102，第五轨道板2C、第六轨道板2C′、第七轨道板2D和第八轨道板2D′的左端内侧向左延伸形成第一薄端部102，第一薄端部102的厚度为轨道板其他部分厚度的二分之一，在第一轨道板2A、第二轨道板2A′、第三轨道板2B、第四轨道板2B′、第五轨道板2C、第六轨道板2C′、第七轨道板2D和第八轨道板2D′的中分线开设有一端开口的轨道槽4，第一轨道板2A、第二轨道板2A′、第三轨道板2B、第四轨道板2B′的轨道槽4的开口位于第一薄端部102的右端面上，第五轨道板2C、第六轨道板2C′、第七轨道板2D和第八轨道板2D′的轨道槽4的开口位于第一薄端部102的左端面上，其中第一、第四、第六、第七轨道板2A、2B′、2C′、2D为正轨道板，在正轨道板上的第一薄端部102的上槽帮222上开设有销钉孔221。第二、第三、第五、第八轨道板2A′、2B、2C、2D′为反轨道板，在反轨道板上的第一薄端部102的下槽帮223上开设有销钉孔221。

第一轨道板2A、第二轨道板2A′、第三轨道板2B、第四轨道板2B′、第五轨道板2C、第六轨道板2C′、第七轨道板2D和第八轨道板2D′之间均互相平行，第一轨道板2A、第三轨道板2B、第五轨道板2C和第七轨道板2D均位于第一、第二方柱40A、40B的前侧，第二轨道板2A′、第四轨道板2B′、第六轨道板2C′和第八轨道板2D′均位于第一、第二方柱40A、40B的后侧。

齿轮14通过平键固定安装在传动轴18上，且齿轮14位于前侧的轨道板和后侧的轨道板之间。第一轨道板2A和第二轨道板2A′之间的距离、第三轨道板2B和第四轨道板2B′之间的距离、第五轨道板2C和第六轨道板2C′之间的距离、第七轨道板2D和第八轨道板2D′之间的距离均等于或略大于齿轮14的厚度。

在前排各个轨道板与后排各个轨道板之间设置驱动架机构7，结合图5a、图5b所示，驱动架机构7是由左边框55A和右边框55B及上边框56A和下边框56B构成的长方形框架，在驱动架机构7的下端部安装有与壳体1底面接触的滚轮组，滚轮组由滚轮8A和滚轮8A′通过轮轴23连接组成。本实施例中通过轮轴23在下边框56B的中部安装有与壳体1内壁底面接触的滚轮8A和滚轮8A′。驱动架机构7的上边框56A和下边框56B内分别开设有上齿槽29A和下齿槽29B，在上齿槽29A内安装上齿块排列5A，上齿块排列5A能够在上齿槽29A内上下滑动，在下齿槽29B内安装下齿块排列5B，下齿块排列5B也能够在下齿槽29B内上下滑动，上齿槽29A的长度等于上齿块排列5A的长度，下齿槽29B的长度等于下齿块排列5B的长度，上齿槽29A和下齿槽29B的长度也相等。上齿块排列5A包括若干连续排布的齿块6和位于上齿块排列5A左右两端的第一端部齿块6A和第二端部齿块6B，齿块6的下部呈长方体状，上齿块排列5A的下部呈齿条状，其中两两相临的齿块6之间能够上下相对滑动，第一端部齿块6A、第二端部齿块6B和与其相临的齿块6之间也能够上下相对滑动；下齿块排列5B包括若干连续排布的齿块6和位于下齿块排列5B左右两端的第三端部齿块6C和第四端部齿块6D，下齿块排列5B的上部呈齿条状，下齿块排列5B中齿块6的个数和上齿块排列5A中齿块6的个数相同，且下齿块排列5B中各个相临齿块6或第三端部齿块6C、第四端部齿块6D之间也能够上下相对滑动。

上齿块排列5A和下齿块排列5B相对设置，齿轮14位于上齿块排列5A和下齿块排列5B之间，上齿块排列5A和下齿块排列5B均能够与齿轮14啮合，上齿块排列5A和下齿块排列5B中各个齿块6及各端部齿块端部齿块6A、6B、6C和6D的宽度、厚度与齿轮14的轮齿宽度、厚度相等，上齿块排列5A和下齿块排列5B的齿距、模数与齿轮14的齿距、模数相等，每个齿块6的齿高与齿轮14的齿高相等，各端部齿块6A、6B、6C和6D的齿高略大于每个齿块6的齿高，第一端部齿块6A、第二端部齿块6B、第三端部齿块6C和第四端部齿块6D在齿轮14运行到最左端或最右端时，能够约束齿轮14，以保证齿轮14与齿块排列5A或齿块排列5B啮合。

上齿块排列5A和下齿块排列5B中的每个齿块6及各端部齿块6A、6B、6C和6D两侧设置有横向伸出的第一滑动销28A和第二滑动销28A′，第一、第二滑动销28A、28A′直径等于或略大于各个轨道板的轨道槽宽度，上齿块排列5A中的每个齿块6及第一、第二端部齿块6A、6B的第一滑动销28A和第二滑动销28A′分别在第一轨道板2A、第五轨道板2C和第二轨道板2A′、第六轨道板2C′的轨道槽中滑动，下齿块排列5B中的每个齿块6及第三、第四端部齿块6C、6D的第一滑动销28A和第二滑动销28A′分别在第三轨道板2B、第七轨道板2D和第四轨道板2B′、第八轨道板2D′的轨道槽中滑动。

本实施例中上齿槽29A和下齿槽29B的槽深均略大于齿块6的高度与齿块6齿高的2倍之和，以防止齿块在运动过程中从上齿槽29A或下齿槽29B中脱出。驱动架机构7的厚度等于齿块6的宽度。

齿块升降机构包括第一升降架15A、第二升降架15A′、升降架驱动装置和第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八平动滑块9A、9A′、9B、9B′、9C、9C′、9D、9D′。

第一轨道板2A和第五轨道板2C上的第一薄端部102的前侧设置有第一平动滑块9A和第三平动滑块9B，第二轨道板2A′和第六轨道板2C′上的第一薄端部102的后侧设置有第二平动滑块9A′和第四平动滑块9B′，第三轨道板2B和第七轨道板2D上的第一薄端部102的前侧设置有第五平动滑块9C和第七平动滑块9D，第四轨道板2B′和第八轨道板2D′上的第一薄端部102的后侧设置有第六平动滑块9C′和第八平动滑块9D′。其中第一、第二、第七、第八平动滑块9A、9A′、9D、9D′为主平动滑块，结合图3a、3b所示，主平动滑块为等厚的长圆形板，其厚度均等于轨道板的厚度，在主平动滑块的左右两端沿其中分线位置各开设有一个外端开口的滑动槽36，主平动滑块的宽度等于正轨道板宽度与轨道槽宽度之差的二分之一；第三、第四、第五、第六平动滑块9B、9B′、9C、9C′为副平动滑块，结合图3c、3d所示，副平动滑块的形状与主平动滑块相同，副平动滑块的宽度等于正轨道板宽度与轨道槽宽度之差的二分之一。每个平动滑块的长度不小于齿块6厚度的3倍，每个平动滑块左右端均设置有一个第二薄端部104，每个平动滑块的滑动槽36均位于该平动滑块的第二薄端部104上，左轨道板组的每个轨道板右端的第一薄端部102分别与对应的每个平动滑块左端的第二薄端部104叠合，右轨道板组的每个轨道板左端的第一薄端部102分别与对应的每个平动滑块右端的第二薄端部104叠合，使每个轨道板及与其对应的每个平动滑块分别形成四条厚度相等的连续板梁。

在每个轨道槽的销钉孔221上均安装一转动销钉11，第一轨道板2A和第二轨道板2A′上的第一薄端部102通过其轨道槽槽帮上的转动销钉11分别置于第一平动滑块9A和第二平动滑块9A′的左端的滑动槽36中，第三轨道板2B和第四轨道板2B′上的第一薄端部102通过其轨道槽槽帮上的转动销钉11分别置于第七平动滑块9D和第八平动滑块9D′左端的滑动槽36中，第五轨道板2C和第六轨道板2C′上的第一薄端部102通过其轨道槽槽帮上的转动销钉11分别置于第一平动滑块9A和第二平动滑块9A′的右端的滑动槽36中，第七轨道板2D和第八轨道板2D′上的第一薄端部102通过其轨道槽槽帮上的转动销钉11分别置于第七平动滑块9D和第八平动滑块9D′右端的滑动槽36中。

本实施例中升降架驱动装置为凸轮16，凸轮16固定安装在传动轴18上，且凸轮16位于齿轮14的前侧。第一升降架15A和第二升降架15A′设置在齿轮14的两侧，结合图4所示，第一升降架15A包括第一矩形框架103、第一升降杆19A和第三升降杆19B，第一升降杆19A的下端固定安装在第一矩形框架103的上边框上，第三升降杆19B的上端固定安装在第一矩形框架103的下边框上，第二升降架15A′包括第二矩形框架105、第二升降杆19A′和第四升降杆19B′，第二升降杆19A′的下端固定安装在第二矩形框架105的上边框上，第四升降杆19B′的上端固定安装在第二矩形框架105的下边框上，第一升降杆19A和第二升降杆19A′的上端通过第一横向连杆39A连接，第三升降杆19B和第四升降杆19B′的下端通过第二横向连杆39B连接，使第一升降架15A和第二升降架15A′构成框架结构，第三升降杆19B和第四升降杆19B′的下端分别置于固定在壳体1内底面的导向槽24内，并且能够在导向槽24内滑动。

第一升降架15A的第一矩形框架103套在齿轮14前侧的凸轮16上，凸轮16的凸缘31为圆弧面，凸缘31的半径与基圆30半径之差等于齿轮14齿高的2倍，凸缘31的半径与基圆30半径之和等于第一矩形框架103的上、下边框之间的距离，凸缘31两端部与基圆30之间设置第一过渡曲面32A和第二过渡曲面32B，凸缘31两端部与第一过渡曲面32A和第二过渡曲面32B交线为第一棱线33A和第二棱线33B，第一过渡曲面32A和第二过渡曲面32B是以第二棱线33B和第一棱线33A为轴心，半径等于凸缘31半径与基圆30半径之和的圆弧面。

凸轮16的凸缘31的两端边缘的第一棱线33A和第二棱线33B能够驱动第一升降架15A上升和下降，第一升降架15A带动第二升降架15A′同步上升和下降。

第一平动滑块9A和第三平动滑块9B与第一升降杆19A正交，并固定安装在第一升降杆19A上，第二平动滑块9A′和第四平动滑块9B′与第三升降杆19B正交，并固定安装在第三升降杆19B上，第五平动滑块9C和第七平动滑块9D与第二升降杆19A′正交，并固定安装在第二升降杆19A′上，第六平动滑块9C′和第八平动滑块9D′与第四升降杆19B′正交并固定在并固定安装在第四升降杆19B′上，安装在同一升降杆上的两个平动滑块之间的间隔等于或略大于第一滑动销28A和第二滑动销28A′的直径，第一、第二平动滑块9A和9A′、第三、第四平动滑块9B和9B′、第五、第六平动滑块9C和9C′、第七、第八平动滑块9D和9D′之间的距离均等于或略大于齿轮14的厚度。

第一轨道板2A的轨道槽4、第一平动滑块9A和第三平动滑块9B之间的间隔及第五轨道板2C的轨道槽形成上齿块排列5A的每个第一滑动销28A可在其中滑动的第一通槽34A；第二轨道板2A′的轨道槽4、第二平动滑块9A′和第四平动滑块9B′之间的间隔及第六轨道板2C′形成上齿块排列5A的每个第二滑动销28A′可在其中滑动的第二通槽34A′；第三轨道板2B的轨道槽4、第五平动滑块9C和第七平动滑块9D之间的间隔及第七轨道板2D的轨道槽形成下齿块排列5B的每个第一滑动销28A可在其中滑动的第三通槽34B，第四轨道板2B′的轨道槽4、第六平动滑块9C′和第八平动滑块9D′之间的间隔及第八轨道板2D′的轨道槽形成下齿块排列5B的每个第二滑动销28A′可在其中滑动的第四通槽34B′。

上齿块排列5A和下齿块排列5B中的齿块6及各端部齿块6A、6B、6C和6D通过同步提升和降低的各个平动滑块交替与齿轮14啮合。

在壳体1的右端与气缸壳体49A连接，第一连杆20A的左端与驱动架机构7的右边框55B相连接，第一连杆20A的右端穿过第二方柱40B与气缸壳体49A中的第一活塞21A连接。

在驱动架机构7的左边框55A和右边框55B的前侧面设置有位于同一水平面上的第一限位三角块53A和第二限位三角块53B，第一限位三角块53A和第二限位三角块53B对称设置，且均为等腰三角形，第一限位三角块53A和第二限位三角块53B的底边相对并与铅锤线平行，第一限位三角块53A和第二限位三角块53B的顶点分别对应于第一活塞21A上、下止点位置，第一限位三角块53A和第二限位三角块53B的底边分别与对应的限位销直径之和等于或小于2倍的齿轮14齿高。

在第一升降架15A的左边框和右边框上分别固定安装有第一限位杆54A和第二限位杆54B，第一限位杆54A的左端固定安装有第一限位销57A，第二限位杆54B的右端固定安装有第二限位销57B，第一限位销57A和第二限位销57B分别垂直于第一限位杆54A和第二限位杆54B，第一限位杆54A、第二限位杆54B、第一限位销57A、第二限位销57B与第一、第二限位三角块53A、53B在同一水平面上，第一限位三角块53A的底边长度与第一限位销57A的直径之和小于等于齿轮14的齿高的2倍，第二限位三角块53B的底边长度与第二限位销57B的直径之和小于等于齿轮14的齿高的2倍，本实施例中第一限位销57A和第二限位销57B的直径、第一限位三角块53A和第二限位三角块53B的底边长度均等于齿轮14齿高，在对应于第一活塞21A上下止点位置第一限位销57A和第二限位销57B水平直径的内侧端点的位置与限位三角块53A和53B的顶点接触，以避免齿块排列5A和齿块排列5B与齿轮14产生相对移动。

本发明往复运动与旋转运动的齿轮-齿块转换装置的实施例1运行过程为：如图1a、图1b所示，第一活塞21A通过第一连杆20A带动驱动架机构7内的上齿块排列5A和下齿块排列5B往复运动，与上齿块排列5A或下齿块排列5B啮合的齿轮14带动传动轴18及凸轮16顺时针转动。

当上齿块排列5A和下齿块排列5B的左端向右运行到接近对应于第一活塞21A行程的上止点位置时，凸轮16驱动第一升降架15A的上边框上升，第一、第三升降杆19A、19B及第二、第四升降杆19A′、19B′也随第一、第二升降架15A、15B同步上升，上升的第一、第二、第三、第四升降杆19A、19A′、19B、19B′带动第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八平动滑块9A、9A′、9B、9B′、9C、9C′、9D、9D′同步上升，第一、第二、第七、第八平动滑块9A、9A′、9D、9D′的左端的滑动槽36带动安装在第一轨道板2A、第二轨道板2A′、第三轨道板2B和第四轨道板2B′端部的转动销钉11上升，使第一轨道板2A、第二轨道板2A′、第三轨道板2B和第四轨道板2B′绕各自的左端的转动销柱35转动；第一、第二、第七、第八平动滑块9A、9A′、9D、9D′的右端的滑动槽36带动第五轨道板2C、第六轨道板2C′、第七轨道板2D和第八轨道板2D′端部的转动销钉11上升，使第五轨道板2C、第六轨道板2C′、第七轨道板2D和第八轨道板2D′绕各自的右端的转动销柱35转动，第一、二、三、四通槽34A、34A′、34B、34B′中的第一滑动销28A及第二滑动销28A′带动上齿块排列5A的齿块6、第一端部齿块6A及下齿块排列5B的齿块6和第三端部齿块6C上升，当上齿块排列5A和下齿块排列5B的左端到达对应于第一活塞21A行程的上止点位置时，第一限位杆54A及第一限位销57A随第一升降杆19A的上升的高度的等于齿轮14齿高，第一限位销57A的水平直径的右端点位置与驱动架机构7的第一限位三角块53A的顶点接触，第一限位销57A通过第一限位三角块53A限制驱动架机构7中的上齿块排列5A和下齿块排列5B向左移动，第一端部齿块6A右侧的齿块6与齿轮14脱离啮合，而第三端部齿块6C高于齿块6的部分与齿轮14相对应的轮齿接触，齿轮14与下齿块排列5B结合，此时继续转动的凸轮16使第一限位销57A随第一升降杆19A继续上升，第一限位杆54A的水平直径的右端点与第一限位三角块53A的顶点脱离接触。

顺时针转动的齿轮14推动第三端部齿块6C，上齿块排列5A和下齿块排列5B及第一活塞21A开始向左运动，第三端部齿块6C相邻的齿块6与齿轮14开始咬合，当第一限位销57A上升的高度的等于齿轮14齿高的2倍时，第三通槽34B和第四通槽34B′处于同一水平面上，上齿块排列5A中的各齿块6将依次越过齿轮14，此时下齿块排列5B中与第三端部齿块6C相邻的齿块6与齿轮14啮合，第一活塞21A通过第一连杆20A驱动下齿块排列5B继续向左运动，下齿块排列5B带动齿轮14顺时针。

在此过程中凸轮16的凸缘31将继续与第一升降架15A的上边框内侧面滚动接触，使第一升降架15A和第二升降架15A′保持上升的高度至接近第一活塞21A行程的下止点处，同时凸轮16的基圆30保持与第一升降架15A的下边框内侧面滚动接触。

当上齿块排列5A和下齿块排列5B的右端向左运行到接近对应于第一活塞21A行程的下止点位置，凸轮16A驱动第一升降架15A的下边框下降，第一、第三升降杆19A、19B及第二、第四升降杆19A′、19B′也随第一、第二升降架15A、15B同步下降，下降的第一、第二、第三、第四升降杆19A、19A′、19B、19B′带动第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八平动滑块9A、9A′、9B、9B′、9C、9C′、9D、9D′同步下降，第一、第二、第七、第八平动滑块9A、9A′、9D、9D′的左端的滑动槽36带动安装在第一轨道板2A、第二轨道板2A′、第三轨道板2B和第四轨道板2B′端部的转动销钉11下降，第一轨道板2A、第二轨道板2A′、第三轨道板2B和第四轨道板2B′绕各自的左端的转动销柱35转动；第一、第二、第七、第八平动滑块9A、9A′、9D、9D′的右端的滑动槽36带动第五轨道板2C、第六轨道板2C′、第七轨道板2D和第八轨道板2D′端部的转动销钉11下降，使第五轨道板2C、第六轨道板2C′、第七轨道板2D和第八轨道板2D′绕各自的右端的转动销柱35转动，第一、二、三、四通槽34A、34A′、34B、34B′中的第一滑动销28A及第二滑动销28A′带动上齿块排列5A的齿块6、第二端部齿块6B及下齿块排列5B的齿块6和第四端部齿块6D下降，当上齿块排列5A和下齿块排列5B的右端到达对应于第一活塞21A行程的下止点位置时，第二限位杆54B及第二限位销57B随第一升降杆19A的下降的高度的等于齿轮14齿高，第二限位销57B的水平直径的左端点位置与第二限位三角块53B的顶点接触，第二限位销57B和第二限位三角块53B限制驱动架机构7中的上齿块排列5A和下齿块排列5B向右移动，第四端部齿块6D左侧的齿块6与齿轮14脱离啮合，而上齿块排列5A中的第二端部齿块6B与齿轮14相应的轮齿接触，此时第二定位销57B随第一升降杆19A继续下降，第二定位销57B的水平直径的左端点与第二限位三角块53B的顶点脱离。

顺时针转动的齿轮14推动第二端部齿块6B，使上齿块排列5A和下齿块排列5B及第一活塞21A开始向右运动，第二端部齿块6B相邻的齿块6与齿轮14开始咬合，当第二定位销57B下降的高度的等于齿轮14齿高的2倍时，第一通槽34A和第二通槽34A′处于同一水平面上，下齿块排列5B中的各齿块6将依次越过齿轮14，上齿块排列5A中的齿块6将依次与齿轮14啮合，第一活塞21A通过第一连杆20A驱动上齿块排列5A继续向右运动，上齿块排列5A带动齿轮14顺时针。在此过程中凸轮16的凸缘31将继续与第一升降架15A的下边框内侧面滚动接触，使第一升降架15A和第二升降架15A′保持下降的高度至接近第一活塞21A行程的上止点处。

当第一活塞21A再次运行到行程的上止点并开始反向运动时，将循环重复进行上述的机械运行过程，即可将第一活塞21A的往复直线运动转换为齿轮14的单方向圆周运动。

本发明也可以将第一、第四、第六、第七轨道板2A、2B′、2C′、2D设置为反轨道板，第二、第三、第五、第八轨道板2A′、2B、2C、2D′设置为正轨道板，与此对应，将第一、第二、第七、第八平动滑块9A、9A′、9D、9D′设置为副平动滑块，第三、第四、第五、第六平动滑块9B、9B′、9C、9C′设置为主平动滑块，第二、第三、第五、第八轨道板2A′、2B、2C、2D′通过转动销钉与第三、第四、第五、第六平动滑块9B、9B′、9C、9C′连接。

本发明也可以将凸轮16设置在齿轮14的后侧，用凸轮16驱动第二升降架15A′，实现传动轴18的旋转。本发明也可以将壳体1的左端与气缸壳体49连接，第一连杆20A的右端与驱动架机构7的左边框55A相连接，第一连杆20A的左端穿过第一方柱40A与气缸壳体49中的第一活塞21A连接。本发明的第一限位三角块53A和第二限位三角块53B也可以安装在在驱动架机构7的左边框55A和右边框55B的后侧面上，与之相对应，第一限位销57A和第二限位销57B位于驱动架机构7的后侧。

为了简练地描述本发明其他形式的齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置，在以下各实施例中与第一实施例中相同机械构造的描述予以省略，仅详细阐述其中不相同的技术特征。

实施例2：

本发明提供的齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置的实施例2，其中与实施例1不同之处在于：

如图6a、6b、7a、7b所示，在上齿块排列5A的每个齿块6及第一、第二端部齿块6A、6B、的顶面沿中分线开设开口的齿块槽37，在下齿块排列5B的每个齿块6及第三、第四端部齿块6C、6D的底面沿中分线开设开口的齿块槽37，齿块槽37深度大于2倍的齿轮齿高。在上齿块排列5A的齿块槽37内安装有上支承杆38A，在下齿块排列5B的齿块槽37内安装有下支承杆38B，上支承杆38A和下支承杆38B能够在其所在的齿块槽37内滑动。本实施例中在驱动架机构7的下端部安装的与壳体1底面接触的滚轮组，为通过轮轴23A和轮轴23B在左边框55A和右边框55B下端部安装与壳体1内壁底面接触的滚轮8A和滚轮8B。

本实施例中驱动架机构7没有上边框和下边框，驱动架机构7的左边框55A和右边框55B与上支承杆38A和下支承杆38B固定连接构成一刚性支架，左边框55A和右边框55B上下两端的内侧面分别与上齿块排列5A和下齿块排列5B的两端面接触，上支承杆38A和下支承杆38B的直径等于或略小于上齿块槽37A和下齿块槽37B的宽度。

本施例运行过程与施例1的运行过程相同。

实施例3：

如图8a、图8b所示，本实施例与实施例1的不同之处在于：用升降板41代替凸轮驱动第一升降架15A，且本实施例中不设置由限位三角块及限位杆等零件组成的限位装置。结合图10a、图10b所示，在第一升降架15A的第一升降杆19A的后侧面上设置升降销44，在驱动架机构7的上边框56A上面固定安装升降板41，升降板41的前侧面上开设闭合的长圆形升降槽42，升降槽42包括两条水平直槽和连接两条水平直槽两端的圆弧槽，水平直槽中心线之间的距离等于齿轮14齿高的2倍，升降槽42的宽度等于升降销44的直径，升降销44可在升降槽42中滑动。

本实施例还包括第一支撑杆43A、第二支撑杆43B、第一转轴45A、第二转轴45B、第一短臂拨杆47A、第二短臂拨杆47B、第一长臂拨杆46A、第二长臂拨杆46B、第一承压柱48A和第二承压柱48B。

第一支撑杆43A和第二支撑杆43B上端分别固定在壳体1内左半部分和右半部分的顶壁上，第一支撑杆43A和第二支撑杆43B另一端分别设置有第一转轴45A和第二转轴45B，第一转轴45A和第二转轴45B到第一升降杆19A的距离均大于升降板41的长度，第一转轴45A位于升降板41左侧面的上方，第二转轴45B位于升降板41右侧面的下方，第一长臂拨杆46A和第二长臂拨杆46B一端分别安装在第一转轴45A和第二转轴45B上，另一端分别从升降销44上方和下方与升降销44接触，第一短臂拨杆47A和第二短臂拨杆47B一端分别安装在第一转轴45A和第二转轴45B上，另一端设置横向第一承压柱48A和第二承压柱48B，升降板41的左、右边框能够交替推动第一承压柱48A和第二承压柱48B，使第一短臂拨杆47A和第二短臂拨杆47B带动第一转轴45A和第二转轴45B转动，从而使第一长臂拨杆46A和第二长臂拨杆46B交替推动升降销44上升和下降。

实施例3运行过程如下：

当上齿块排列5A和下齿块排列5B的左端向右运行到接近对应于第一活塞21A行程的上止点位置时，升降板41的右边框推动第二承压柱48B，使第二短臂拨杆47B和第二长臂拨杆46B绕第二转轴45B转动，第二长臂拨杆46B的端部推动升降销44上升，第一升降杆19A的升降销44从升降槽42的下水平直槽进入左端的圆弧槽内，沿该圆弧槽向上滑动，与第一实施例运行过程相同，第二长臂拨杆46B驱动第一升降架15A上升，第一、第三升降杆19A、19B及第二、第四升降杆19A′、19B′也随第一、第二升降架15A、15B同步上升，上升的第一、第二、第三、第四升降杆19A、19A′、19B、19B′带动第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八平动滑块9A、9A′、9B、9B′、9C、9C′、9D、9D′同步上升，第一、第二、第七、第八平动滑块9A、9A′、9D、9D′的左端的滑动槽36带动安装在第一轨道板2A、第二轨道板2A′、第三轨道板2B和第四轨道板2B′端部的转动销钉11上升，第一轨道板2A、第二轨道板2A′、第三轨道板2B和第四轨道板2B′绕各自的左端的转动销柱35转动；第一、第二、第七、第八平动滑块9A、9A′、9D、9D′的右端的滑动槽36带动第五轨道板2C、第六轨道板2C′、第七轨道板2D和第八轨道板2D′端部的转动销钉11上升，使第五轨道板2C、第六轨道板2C′、第七轨道板2D和第八轨道板2D′绕各自的右端的转动销柱35转动，第一、二、三、四通槽34A、34A′、34B、34B′中的第一滑动销28A及第二滑动销28A′带动上齿块排列5A的齿块6、第一端部齿块6A及下齿块排列5B的齿块6和第三端部齿块6C上升，当上齿块排列5A和下齿块排列5B的左端到达对应于第一活塞21A行程的上止点位置时，顺时针转动的齿轮14推动第三端部齿块6C，上齿块排列5A和下齿块排列5B及第一活塞21A开始向左运动，第三端部齿块6C相邻的齿块6与齿轮14开始咬合，当第一限位销57A上升的高度的等于齿轮14齿高的2倍时，第三通槽34B和第四通槽34B′处于同一水平面上，上齿块排列5A中的各齿块6将依次越过齿轮14，此时下齿块排列5B中与第三端部齿块6C相邻的齿块6与齿轮14啮合，第一活塞21A通过第一连杆20A驱动下齿块排列5B继续向左运动，下齿块排列5B带动齿轮14顺时针。

在此过程中第一升降杆19A的升降销44在升降槽42的左端的圆弧槽内继续向上滑动，当升降销44进入升降槽42的上水平直槽内后，升降销44开始在升降槽42的上水平直槽中向右滑动，使第一升降架15A和第二升降架15A′保持上升的高度至接近第一活塞21A行程的下止点处。

当上齿块排列5A和下齿块排列5B的右端向左运行到接近对应于第一活塞21A行程的下止点位置，升降板41的左边框推动第一承压柱48A，使第一短臂拨杆47A和第一长臂拨杆46A绕第一转轴45A转动，第一长臂拨杆46A的端部按压升降销44下降，第一升降杆19A的升降销44进入升降槽42的上水平直槽进入右端的圆弧槽内，沿该圆弧槽向下滑动，与第一实施例运行过程相同，第一长臂拨杆46A驱动第一升降架15A的下边框下降，第一、第三升降杆19A、19B及第二、第四升降杆19A′、19B′也随第一、第二升降架15A、15B同步下降，下降的第一、第二、第三、第四升降杆19A、19A′、19B、19B′带动第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八平动滑块9A、9A′、9B、9B′、9C、9C′、9D、9D′同步下降，第一、第二、第七、第八平动滑块9A、9A′、9D、9D′的左端的滑动槽36带动安装在第一轨道板2A、第二轨道板2A′、第三轨道板2B和第四轨道板2B′端部的转动销钉11下降，第一轨道板2A、第二轨道板2A′、第三轨道板2B和第四轨道板2B′绕各自的左端的转动销柱35转动；第一、第二、第七、第八平动滑块9A、9A′、9D、9D′的右端的滑动槽36带动第五轨道板2C、第六轨道板2C′、第七轨道板2D和第八轨道板2D′端部的转动销钉11下降，使第五轨道板2C、第六轨道板2C′、第七轨道板2D和第八轨道板2D′绕各自的右端的转动销柱35转动，第一、二、三、四通槽34A、34A′、34B、34B′中的第一滑动销28A及第二滑动销28A′带动上齿块排列5A的齿块6、第二端部齿块6B及下齿块排列5B的齿块6和第四端部齿块6D下降，当上齿块排列5A和下齿块排列5B的右端到达对应于第一活塞21A行程的下止点位置时，顺时针转动的齿轮14推动第二端部齿块6B，使上齿块排列5A和下齿块排列5B及第一活塞21A开始向右运动，第二端部齿块6B相邻的齿块6与齿轮14开始咬合，当第二定位销57B下降的高度的等于齿轮14齿高的2倍时，第一通槽34A和第二通槽34A′处于同一水平面上，下齿块排列5B中的各齿块6将依次越过齿轮14，上齿块排列5A中的齿块6将依次与齿轮14啮合，第一活塞21A通过第一连杆20A驱动上齿块排列5A继续向右运动，上齿块排列5A带动齿轮14顺时针。

在此过程中第一升降杆19A的升降销44在升降槽42的右端的圆弧槽内继续向下滑动，当升降销44进入升降槽42的下水平直槽内后，升降销44开始在升降槽42的下水平直槽中向左滑动，使第一升降架15A和第二升降架15A′保持下降的高度至接近第一活塞21A行程的上止点处。

当第一活塞21A再次运行到行程的上止点并开始反向运动时，将循环重复进行上述的机械运行过程，即可将第一活塞21A的往复直线运动转换为齿轮14的单方向圆周运动。

本发明还可以在第二升降杆19A′的前侧面上设置升降销44，相应的在升降板41的后侧面上开设长圆形升降槽42。

实施例4：

如图11、图11b所示，本实施例与实施例2不同之处在于：用升降板41代替凸轮驱动第一升降架15A。升降板41安装在驱动架机构7的左边框51A和右边框51B上端面上，在第一升降架15A的第一升降杆19A上设置升降销44，升降板41的设置及第一升降架15A的第一升降杆19A的驱动方式与第三实施例相同。

本实施例运行过程如下：当第一活塞21A运行到行程的上止点并开始反向运动时，如第三实施例所述，升降板41机构使第一、第三升降杆19A、19B及第二、第四升降杆19A′、19B′同步上升和下降，带动各平动滑块同步上升和下降，与第二实施例运行过程相同，上齿块排列和下齿块排列中的齿块将交替与齿轮14啮合和脱离，将第一活塞21A的往复直线运动转换为齿轮14的单方向圆周运动。

实施例5：

如图12a、图12b所示，本实施例与实施例3不同之处在于：用圆轮58和横截面为矩形的凸杆59驱动升降板41，且本实施例中不设置第一支撑杆、第二支撑杆、第一转轴、第二转轴、第一短臂拨杆、第二短臂拨杆、第一长臂拨杆、第二长臂拨杆、第一承压柱和第二承压柱。

齿轮14前侧设置有安装在传动轴18上的圆轮58，在圆轮58的圆周上安装一凸杆59，凸杆59的厚度与圆轮58厚度相等，凸杆59的端面是以传动轴18轴心为几何中心线的圆弧面60，圆弧面60的半径等于第一升降架15A的第一矩形框架103的上、下边框之间的距离，结合图13a、13b所示，套在圆轮58和凸杆59上的第一升降架15A上、下边框交替与凸杆59的圆弧面60相接触，推动升降槽42中的升降销44上升或下降，使升降销44对准升降槽42上水平直槽或下水平直槽。

第五实施例运行过程如下：当第一活塞21A运行到接近行程的上止点时，凸杆59的圆弧面60与第一升降架15A的第一矩形框架103上边框底面接触，推动升降槽42中的升降销44上升，当第一活塞21A运行到行程的上止点并开始反向运动时，凸杆59的圆弧面60推动升降槽42中的升降销44继续上升，当凸杆59转动到最高点时，升降销44对准升降槽42上水平直槽，当凸杆59与第一升降架15A上边框底面脱离时，升降销44开始在升降槽42的上水平直槽中滑动，如第三实施例所述，上齿块排列中的齿块与齿轮14脱离，而下齿块排列与齿轮14啮合，下齿块排列向左运动驱动齿轮14顺时针转动。

当第一活塞21A运行到接近行程的下止点时，当第一活塞21A运行到行程的下止点并开始反向运动时，凸杆59的圆弧面60与第一升降架15A下边框底面接触，推动升降槽42中的升降销44下降，当第一活塞21A运行到行程的下止点并开始反向运动时，凸杆59的圆弧面60推动升降槽42中的升降销44继续下降，当凸杆59转动到最低点时，升降销44对准升降槽42的下水平直槽，当凸杆59与第一升降架15A下边框底面脱离时，升降销44开始在升降槽42的下水平直槽中滑动，如第三实施例所述，下齿块排列中的齿块与齿轮14脱离，而上齿块排列与齿轮14啮合，驱动齿轮14顺时针转动带动齿块排列向右运动。

实施例6：

如图14a、图14b所示，本实施例与实施例4的不同之处在于：用圆轮58和凸杆59驱动升降板41，且本实施例中不设置第一支撑杆、第二支撑杆、第一转轴、第二转轴、第一短臂拨杆、第二短臂拨杆、第一短臂拨杆、第二短臂拨杆、第一承压柱A和第二承压柱B。本实施例中圆轮58和凸杆59的结构及驱动方式与第五实施例相同。

实施例6运行过程与实施例5运行过程相同。

实施例7：

如图15b所示，本发明提供的种齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置实施例7中，将两套转换装置中的各传动轴18沿同一轴线设置为一体，每套转换装置两端的各连接杆连接一个活塞。当然，也可以将多套转换装置中的各传动轴18沿同一轴线设置为一体。如图15a所示，壳体1的左右两侧各对接一套第二气缸壳体49B和第一气缸壳体49A，第二连杆20B的右端与驱动架机构7的左边框相连，第二连杆20B的左端穿过第一方柱40A与第二气缸壳体49B中的第二活塞21B连接，第一连杆20A的左端与驱动架机构7的右边框相连接，第一连杆20A的右端穿过第二方柱40B与第一气缸壳体49A中的第一活塞21A连接。

第一活塞21A和第二活塞21B交替驱动上齿块排列和下齿块排列往复运动，上齿块排列和下齿块排列驱动齿轮14做单方向圆周运动。

实施例8：

传动轴18可连接旋转运动的机械装置将旋转运动转换为往复直线运动，如图16所示，本实施例中，电动机50连接第一转换装置的传动轴18并驱动传动轴18转动，通过连接杆20A和20B将电动机50的旋转运动转换为第一活塞21A和第二活塞21B的往复直线运动。

本发明的齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置，燃气压力传递和转换更为合理，制造方便，克服了曲轴(柄)连杆机构的缺点。本发明的齿块排列与活塞轴线平行，活塞的总作用力通过齿块排列直接转换为齿轮输出扭矩的切向力，提高了直线往复运动与圆周运动的扭矩转换效率，可有效地节省能源。由于不需飞轮惯性力克服止点和设置点火提前角，可在活塞运行的上止点，即燃气压缩比最大时点火，以产生最大燃气压力。在输出力矩一定的情况下，可任意设计活塞行程，即直线往复运动的行程，例如活塞行程可减小，增大活塞直径以增加作用在活塞上的燃气压力，以输出更大的扭矩。由于可不设置飞轮，避免了启动和刹车时需克服的飞轮惯性力。本发明的转换装置不产生曲轴-连杆机构引起的惯性力，有效地减小了发动机产生振动和噪声。本发明的齿块排列和连接杆与活塞轴线平行，作用在连接杆上的活塞总作用力不会产生侧压力，避免了活塞与缸壁间侧向磨损及造成“卡缸”现象。该机构可替代发动机的曲轴(曲柄)连杆转换机构，亦可用于任何形式的旋转运动转换为往复直线运动的机械，例如，活塞式油、气、水泵，压缩机等。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (11)

1.一种齿轮-齿块啮合的往复直线运动与旋转运动转换装置，包括壳体(1)和转动地安装在壳体(1)上的传动轴(18)，其特征在于：还包括齿轮齿块机构、齿块升降机构、第一连杆(20A)和第一活塞(21A)，所述齿轮齿块机构和齿块升降机构均位于壳体(1)内，

所述齿轮齿块机构包括齿轮(14)、上齿块排列(5A)、下齿块排列(5B)、驱动架机构(7)、左轨道板组和右轨道板组，

所述齿轮(14)固定安装在传动轴(18)上，所述左轨道板组包括第一轨道板(2A)、第二轨道板(2A′)、第三轨道板(2B)和第四轨道板(2B′)，所述右轨道板组包括第五轨道板(2C)、第六轨道板(2C′)、第七轨道板(2D)和第八轨道板(2D′)，所述左轨道板组的每个轨道板的左端、右轨道板组的每个轨道板的右端均铰接在壳体(1)上，所述每个轨道板均为一长条形板，在每个轨道板上均设有一端开口的轨道槽(4)，所述左轨道板组的每个轨道板的轨道槽(4)的开口均位于轨道板的右端面上，所述右轨道板组的每个轨道板的轨道槽(4)的开口均位于轨道板的左端面上，所述第一轨道板(2A)、第三轨道板(2B)、第五轨道板(2C)和第七轨道板(2D)位于所述齿轮(14)的前侧，所述第二轨道板(2A′)、第四轨道板(2B′)、第六轨道板(2C′)和第八轨道板(2D′)位于所述齿轮(14)的后侧，所述第一轨道板(2A)和第二轨道板(2A′)的轨道槽(4)相对设置，所述第三轨道板(2B)和第四轨道板(2B′)的轨道槽(4)相对设置，所述第五轨道板(2C)和第六轨道板(2C′)的轨道槽(4)相对设置，所述第七轨道板(2D)和第八轨道板(2D′)的轨道槽(4)相对设置，且所述第一、三、五、七轨道板(2A、2B、2C、2D)与第二、四、六、八轨道板(2A′、2B′、2C′、2D′)之间的间距等于或略大于所述齿轮(14)的厚度，

所述第一、三、五、七轨道板(2A、2B、2C、2D)与第二、四、六、八轨道板(2A′、2B′、2C′、2D′)之间设置驱动架机构(7)，所述驱动架机构(7)安装有与壳体(1)底面接触的滚轮组，所述上齿块排列(5A)安装在驱动架机构(7)的上部，所述下齿块排列(5B)安装在驱动架机构(7)的下部，所述上齿块排列(5A)和下齿块排列(5B)均能够在驱动架机构(7)上上下滑动，所述上齿块排列(5A)和下齿块排列(5B)均包括若干连续排布的齿块(6)，所述上齿块排列(5A)的上部和下齿块排列(5B)的下部均呈齿条状，所述两两相邻的齿块(6)之间能够上下相对滑动，所述上齿块排列(5A)和下齿块排列(5B)相对设置，且分别位于所述齿轮(14)的上下两侧，所述每个齿块(6)的宽度、厚度、齿高与齿轮(14)的轮齿宽度、厚度、齿高相等，上齿块排列(5A)和下齿块排列(5B)的齿距、模数分别与齿轮(14)的齿距、模数相等，上齿块排列(5A)和下齿块排列(5B)中的每个齿块(6)两侧设置有横向伸出的第一滑动销(28A)和第二滑动销(28A′)，第一、第二滑动销(28A、28A′)直径等于或略小于各个轨道板的轨道槽宽度，

所述齿块升降机构包括第一升降架(15A)、第二升降架(15A′)、升降架驱动装置和第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八平动滑块(9A、9A′、9B、9B′、9C、9C′、9D、9D′)，所述第一升降架(15A)和第二升降架(15A′)设置在所述齿轮(14)的前后两侧，第一升降架(15A)包括位于上部的第一升降杆(19A)和位于下部的第三升降杆(19B)，所述第二升降架(15A′)包括位于上部的第二升降杆(19A′)和位于下部的第四升降杆(19B′)，所述第一升降杆(19A)和第二升降杆(19A′)的上端通过第一横向连杆(39A)连接，所述第三升降杆(19B)和第四升降杆(19B′)的下端通过第二横向连杆(39B)连接，使第一升降架(15A)和第二升降架(15A′)构成框架结构，所述第三升降杆(19B)和第四升降杆(19B′)的下端分别安装在壳体1内底面的导向槽(24)内，当第一活塞(21A)接近其行程上止点时，所述升降架驱动装置驱动第三升降杆(19B)和第四升降杆(19B′)在导向槽(24)内向上滑动，当第一活塞(21A)接近其行程下止点时，所述升降架驱动装置驱动第三升降杆(19B)和第四升降杆(19B′)在导向槽(24)内向下滑动，

所述第一平动滑块(9A)和第三平动滑块(9B)固定安装在第一升降杆(19A)上，第二平动滑块(9A′)和第四平动滑块(9B′)固定安装在第二升降杆(19A’)上，第五平动滑块(9C)和第七平动滑块(9D)固定安装在第三升降杆(19B)上，第六平动滑块(9C′)和第八平动滑块(9D′)固定安装在第四升降杆(19B′)上，安装在同一升降杆上的两个平动滑块之间的间隔等于或略大于第一滑动销(28A)和第二滑动销(28A′)的直径，所述第一、第三、第五、第七平动滑块(9A、9B、9C、9D)与第二、第四、第六、第八平动滑块(9A′、9B′、9C′、9D′)之间的间距等于或略大于所述齿轮(14)的厚度，

所述第一轨道板(2A)的轨道槽(4)、第一平动滑块(9A)和第三平动滑块(9B)之间的间隔及第五轨道板(2C)的轨道槽形成上齿块排列(5A)的每个第一滑动销(28A)可在其中滑动的第一通槽(34A)，所述第二轨道板(2A′)的轨道槽(4)、第二平动滑块(9A′)和第四平动滑块(9B′)之间的间隔及第六轨道板(2C′)形成上齿块排列(5A)的每个第二滑动销(28A′)可在其中滑动的第二通槽(34A′)，所述第三轨道板(2B)的轨道槽(4)、第五平动滑块(9C)和第七平动滑块(9D)之间的间隔及第七轨道板(2D)的轨道槽形成下齿块排列(5B)的每个第一滑动销(28A)可在其中滑动的第三通槽(34B)，所述第四轨道板(2B′)的轨道槽(4)、第六平动滑块(9C′)和第八平动滑块(9D′)之间的间隔及第八轨道板(2D′)的轨道槽形成下齿块排列(5B)的每个第二滑动销(28A′)可在其中滑动的第四通槽(34B′)，

在所述第一、第二、第七、第八平动滑块(9A、9A′、9D、9D′)或第三、第四、第五、第六平动滑块(9B、9B′、9C、9C′)的左右两端各开设有一个外端开口的滑动槽(36)，

所述第一轨道板(2A)和第二轨道板(2A′)的右端安装有转动销钉(11)，所述转动销钉(11)分别置于第一、第二平动滑块(9A、9A′)或第三、第四平动滑块(9B、9B′)的左端的滑动槽(36)中，

所述第三轨道板(2B)和第四轨道板(2B′)的右端安装有转动销钉(11)，所述转动销钉(11)分别置于第七、第八平动滑块(9D、9D′)或第五、第六平动滑块(9C、9C′)的左端的滑动槽(36)中，

所述第五轨道板(2C)和第六轨道板(2C′)的左端安装有转动销钉(11)，所述转动销钉(11)分别置于第一、第二平动滑块(9A、9A′)或第三、第四平动滑块(9B、9B′)的右端的滑动槽(36)中，

所述第七轨道板(2D)和第八轨道板(2D′)的左端安装有转动销钉(11)，所述转动销钉(11)分别置于第七、第八平动滑块(9D、9D′)或第五、第六平动滑块(9C、9C′)的右端的滑动槽(36)中，

所述第一连杆(20A)的一端与驱动架机构(7)的左边框(55A)或右边框(55B)相连接，第一连杆(20A)的另一端与所述第一活塞(21A)连接。

2.根据权利要求1所述的转换装置，其特征在于：所述上齿块排列(5A)还包括位于其左右两端的第一端部齿块(6A)和第二端部齿块(6B)，所述第一端部齿块(6A)、第二端部齿块(6B)和与其相邻的齿块(6)之间能够上下相对滑动；所述下齿块排列(5B)还包括位于其左右两端的第三端部齿块(6C)和第四端部齿块(6D)，所述第三端部齿块(6C)、第四端部齿块(6D)和与其相邻的齿块(6)之间能够上下相对滑动；第一端部齿块(6A)、第二端部齿块(6B)、第三端部齿块(6C)和第四端部齿块(6D)的宽度、厚度均与每个齿块(6)相同，齿高略大于每个齿块(6)的齿高，所述第一端部齿块(6A)、第二端部齿块(6B)、第三端部齿块(6C)和第四端部齿块(6D)的两侧均设置有横向伸出的第一滑动销(28A)和第二滑动销(28A′)，所述第一、第二滑动销(28A、28A′)置于轨道板的轨道槽或平动滑块之间的间隔内，所述上齿块排列(5A)与下齿块排列(5B)中齿块(6)的数量相等。

3.根据权利要求1所述的转换装置，其特征在于：所述每个轨道板均为相同的等厚长条形板，在所述左轨道板组的每个轨道板的右端、右轨道板组的每个轨道板的左端均设置有一个第一薄端部(102)，所述每个平动滑块的厚度均等于轨道板的厚度，每个平动滑块的长度不小于齿块(6)厚度的3倍，每个平动滑块左右端均设置有一个第二薄端部(104)，所述每个平动滑块的滑动槽(36)均位于所述平动滑块的第二薄端部(104)上，所述左轨道板组的每个轨道板右端的第一薄端部(102)分别与对应的每个平动滑块左端的第二薄端部(104)叠合，所述右轨道板组的每个轨道板左端的第一薄端部(102)分别与对应的每个平动滑块右端的第二薄端部(104)叠合，使每个轨道板及与其对应的每个平动滑块分别形成四条厚度相等的连续板梁。

4.根据权利要求1所述的转换装置，其特征在于：还包括第二连杆(20B)和第二活塞(21B)，所述第一连杆(20A)的一端与驱动架机构(7)的左边框(55A)连接，第一连杆(20A)的另一端与所述第一活塞(21A)连接；所述第二连杆(20B)的一端与右边框(55B)相连接，第二连杆(20B)的另一端与所述第二活塞(21B)连接。

5.根据权利要求2所述的转换装置，其特征在于：所述驱动架机构(7)是由左边框(55A)、右边框(55B)、上边框(56A)和下边框(56B)构成的长方形框架，所述上边框(56A)和下边框(56B)内分别设置上齿槽(29A)和下齿槽(29B)，所述上齿块排列(5A)安放在上齿槽(29A)内，所述下齿块排列(5B)安放在下齿槽(29B)内，所述上齿槽(29A)的长度等于上齿块排列(5A)的长度，所述下齿槽(29B)的长度等于下齿块排列(5B)的长度，驱动架机构(7)的厚度等于齿块(6)的厚度。

6.根据权利要求2所述的转换装置，其特征在于：所述驱动架机构(7)是由左边框(55A)、右边框(55B)、上支承杆(38A)和下支承杆(38B)固定连接构成的一刚性支架，在上齿块排列(5A)的每个齿块(6)及第一、第二端部齿块(6A、6B)的顶面沿中分线开设开口的齿块槽(37)，在下齿块排列(5B)的每个齿块(6)及第三、第四端部齿块(6C、6D)的底面沿中分线开设开口的齿块槽(37)，齿块槽(37)深度大于2倍的齿轮齿高，所述上支承杆(38A)滑动地安装在上齿块排列(5A)的齿块槽(37)内，所述下支承杆(38B)滑动地安装在下齿块排列(5B)的齿块槽(37)内，所述左边框(55A)和右边框(55B)上下两端的内侧面分别与上齿块排列(5A)和下齿块排列(5B)的两端面接触。

7.根据权利要求5或6所述的转换装置，其特征在于：所述升降架驱动装置包括凸轮(16)，凸轮(16)固定安装在传动轴(18)上，且凸轮(16)位于齿轮(14)的前侧或后侧，所述第一升降架(15A)还包括第一矩形框架(103)，所述第一升降杆(19A)的下端固定安装在第一矩形框架(103)的上边框上，所述第三升降杆(19B)的上端固定安装在第一矩形框架(103)的下边框上，所述第二升降架(15A′)还包括第二矩形框架(105)，所述第二升降杆(19A′)的下端固定安装在第二矩形框架(105)的上边框上，所述第四升降杆(19B′)的上端固定安装在第二矩形框架(105)的下边框上，所述第一矩形框架(103)或第二矩形框架(105)套在凸轮(16)上，所述凸轮(16)的凸缘(31)为圆弧面，所述凸缘(31)的半径与基圆(30)半径之差等于齿轮(14)齿高的2倍，所述凸缘(31)的半径与基圆(30)半径之和等于第一矩形框架(103)或第二矩形框架(105)的上、下边框之间的距离，凸缘(31)两端部与基圆(30)之间设置第一过渡曲面(32A)和第二过渡曲面(32B)，凸缘(31)两端部与第一过渡曲面(32A)和第二过渡曲面(32B)的交线为第一棱线(33A)和第二棱线(33B)，第一过渡曲面(32A)和第二过渡曲面(32B)是以第二棱线(33B)和第一棱线(33A)为轴心，半径等于凸缘(31)半径与基圆(30)半径之和的圆弧面。

8.根据权利要求7所述的转换装置，其特征在于：所述驱动架机构(7)的左边框(55A)和右边框(55B)的前侧面或后侧面上设置有位于同一水平面上的第一限位三角块(53A)和第二限位三角块(53B)，所述第一限位三角块(53A)和第二限位三角块(53B)对称设置，且均为等腰三角形，所述第一限位三角块(53A)和第二限位三角块(53B)的底边相对并与铅锤线平行，所述第一限位三角块(53A)和第二限位三角块(53B)的顶点分别对应于第一活塞(21A)的上、下止点位置，所述第一限位三角块(53A)和第二限位三角块(53B)的底边分别与对应的限位销直径之和等于或小于2倍的齿轮(14)齿高，

在所述第一升降架(15A)或第二升降架(15A′)的左边框和右边框上分别固定安装有第一限位杆(54A)和第二限位杆(54B)，所述第一限位杆(54A)的左端固定安装有第一限位销(57A)，所述第二限位杆(54B)的右端固定安装有第二限位销(57B)，所述第一限位销(57A)和第二限位销(57B)分别垂直于第一限位杆(54A)和第二限位杆(54B)，所述第一限位销(57A)、第二限位销(57B)与第一、第二限位三角块(53A、53B)在同一水平面上，第一限位三角块(53A)的底边长度与第一限位销(57A)的直径之和小于等于齿轮(14)的齿高的2倍，第二限位三角块(53B)的底边长度与第二限位销(57B)的直径之和小于等于齿轮(14)的齿高的2倍，在对应于第一活塞(21A)上下止点位置，第一限位销(57A)、第二限位销(57B)的水平直径内侧端点的位置与第一、第二限位三角块(53A、53B)的顶点接触。

9.根据权利要求5或6所述的转换装置，其特征在于：所述升降架驱动装置包括升降板(41)、第一支撑杆(43A)、第二支撑杆(43B)、第一转轴(45A)、第二转轴(45B)、第一短臂拨杆(47A)、第二短臂拨杆(47B)、第一长臂拨杆(46A)、第二长臂拨杆(46B)、第一承压柱(48A)和第二承压柱(48B)，

在所述第一升降杆(19A)的后侧面或第二升降杆(19A′)的前侧面上设置升降销(44)，所述升降板(41)固定安装在所述驱动架机构(7)的上端面上，所述升降板(41)的前侧面或后侧面上开设有闭合的长圆形升降槽(42)，升降槽(42)包括两条水平直槽和连接两条水平直槽两端的圆弧槽，水平直槽中心线之间的距离等于齿轮(14)齿高的2倍，所述升降销(44)安装在升降槽(42)内，升降槽(42)的宽度等于所述升降销(44)的直径，

所述第一支撑杆(43A)和第二支撑杆(43B)上端分别固定在壳体(1)内左半部分和右半部分的顶壁上，所述第一支撑杆(43A)和第二支撑杆(43B)下端分别设置有第一转轴(45A)和第二转轴(45B)，所述第一转轴(45A)和第二转轴(45B)到第一升降杆(19A)的距离均大于升降板(41)的长度，所述第一转轴(45A)位于升降板(41)左侧面的上方，所述第二转轴(45B)位于升降板(41)右侧面的下方，所述第一长臂拨杆(46A)和第二长臂拨杆(46B)一端分别安装在第一转轴(45A)和第二转轴(45B)上，另一端分别从升降销(44)上方和下方与升降销(44)接触，所述第一短臂拨杆(47A)和第二短臂拨杆(47B)一端分别安装在第一转轴(45A)和第二转轴(45B)上，另一端设置横向的第一承压柱(48A)和第二承压柱(48B)，所述升降板(41)的左、右边框能够交替推动第一承压柱(48A)和第二承压柱(48B)，使第一短臂拨杆(47A)和第二短臂拨杆(47B)带动第一转轴(45A)和第二转轴(45B)转动，从而使第一长臂拨杆(46A)和第二长臂拨杆(46B)交替推动升降销(44)上升和下降。

10.根据权利要求5或6所述的转换装置，其特征在于：所述升降架驱动装置包括升降板(41)、圆轮(58)和横截面为矩形的凸杆(59)，

所述第一升降架(15A)还包括第一矩形框架(103)，所述第一升降杆(19A)的下端固定安装在第一矩形框架(103)的上边框上，所述第三升降杆(19B)的上端固定安装在第一矩形框架(103)的下边框上，所述第二升降架(15A′)还包括第二矩形框架(105)，所述第二升降杆(19A′)的下端固定安装在第二矩形框架(105)的上边框上，所述第四升降杆(19B′)的上端固定安装在第二矩形框架(105)的下边框上，

在所述第一升降杆(19A)的后侧面或第二升降杆(19A′)的前侧面上设置升降销(44)，所述升降板(41)固定安装在所述驱动架机构(7)的上端面上，所述升降板(41)的前侧面或后侧面上开设有闭合的长圆形升降槽(42)，升降槽(42)包括两条水平直槽和连接两条水平直槽两端的圆弧槽，水平直槽中心线之间的距离等于齿轮(14)齿高的2倍，所述升降销(44)安装在升降槽(42)内，升降槽(42)的宽度等于所述升降销(44)的直径，

所述圆轮(58)固定安装在传动轴(18)上，所述圆轮(58)位于齿轮(14)前侧或后侧，在圆轮(58)的圆周上安装所述凸杆(59)，凸杆(59)的厚度与圆轮(58)厚度相等，所述凸杆(59)的端面是以传动轴(18)轴心为几何中心线的圆弧面(60)，所述圆轮(58)和凸杆(59)均位于第一矩形框架(103)或第二矩形框架内，所述凸杆(59)的圆弧面(60)的半径等于第一矩形框架(103)或第二矩形框架的上、下边框之间的距离，所述凸杆(59)的圆弧面(60)能够交替地与第一矩形框架(103)或第二矩形框架的上、下边框相接触，推动升降槽(42)中的升降销(44)上升或下降，使升降销(44)对准升降槽(42)上水平直槽或下水平直槽。

11.根据权利要求1至6任一项所述的转换装置，其特征在于：多个所述转换装置中各传动轴(18)沿同一轴线设置成一体。

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