CN106382159B - 双向无连杆活塞往复运动机构 - Google Patents
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Abstract
一种“双向无连杆活塞往复运动机构”。可应用于内燃机、压缩机及其他往复式机械，实现往复运动与旋转运动的互相转换。解决曲柄连杆机构和直蚌线曲柄圆滑块机构的部分构造缺陷。方案是：固装在曲轴上连杆轴径位置的曲轴齿轮与半月形滑块嵌合成一个圆形机构安装在活塞齿轮的圆孔内，曲轴齿轮和活塞齿轮的圆孔周圈的内齿轮形成内啮合状态，随曲轴的旋转顺序啮合、转动，在曲轴齿轮、半月形滑块、活塞齿轮的共同作用下，实现活塞沿气缸套壁往复运动，反之也可将活塞的往复运动转换成曲轴的旋转运动。采用此机构的机械，将活塞、曲轴水平安置，并排安装两只活塞，可起到减轻机械摩擦、降低振动的作用，大幅提高机械效率。可替代传统内燃机、压缩机及其他往复式机械的活塞联动机构。
Description
技术领域
本发明涉及一种双向无连杆活塞往复运动机构，可用于替代使用传统的曲轴连杆机构和曲柄连杆机构的往复运动与旋转运动转换机构，目的是实现减小机械运动时产生的摩擦、振动，提高机械工作效率。本发明可被应用到往复容积式内燃机或者压缩机上，还可以应用到其他用途。
背景技术
传统的内燃机或者压缩机的曲柄连杆机构、直蚌线内燃机或者压缩机的曲柄圆滑块机构、水平对置发动机的曲柄连杆机构，使用中各有缺陷：
1：传统的内燃机或者压缩机的曲柄连杆机构：在活塞的滑动过程中，由连杆推力的反作用产生的摩擦力作用于活塞的侧向表面和缸壁之间，这样就使内燃机或者压缩机由于摩擦力产生的能量损耗而存在很大的效能下降；连杆、活塞销等旋转机件的圆周运动，产生离心惯性力，方向背离曲轴中心向外，离心力加速轴承与轴颈的磨损，也引起内燃机或者压缩机振动而传到机体外；连杆的摆动和自身的重量，会加大振动和往复惯性力；这些都会使内燃机或者压缩机效能下降。
发明内容
2：直蚌线内燃机或者压缩机的曲柄圆滑块机构：由于设计原理的原因，曲轴轴系旋转的稳定性是相对的，曲轴主轴本身的轴线就是在运动，在不断的位置改变，内燃机或者压缩机越是高速运转，曲轴和平衡装置产生的离心惯性力和振动越是难以克服；曲轴本身被分为三部分，中部像普通曲轴，两端部则是曲柄，曲柄也是主轴颈，整个曲轴是单拐双支撑，两个活塞和平衡装置全部都安装在中部，随曲轴的转动同时同向运动，产生的冲击力方向相同，难以平衡；较长的曲轴中部使曲轴的可挠性也较强；曲轴初启动时，在特殊位置，比如曲柄的轴线和圆滑块的轴线重合，还可能出现曲轴失去对活塞的驱动力，造成曲轴空转；这些都使直蚌线内燃机或者压缩机难以推广。
3：水平对置发动机的曲柄连杆机构：会使润滑油向下流动，造成润滑困难；活塞受重力影响，下部较上部磨损较快，减少发动机寿命。
如果能有一种机构，能够克服或者减少这些不利因素和缺陷对机械造成的影响，那么就可以提高内燃机或压缩机的工作效率和寿命。
本发明一个目的在于使用一种双向无连杆活塞往复运动机构，来替代传统的内燃机或者压缩机的曲柄连杆机构、直蚌线内燃机或者压缩机的曲柄圆滑块机构、水平对置发动机的曲柄连杆机构。本发明：曲轴本身不设置润滑油道；取消连杆和活塞销，减轻了机件重量、降低了机件振动和离心惯性力，同时取消连杆，减小了活塞的侧向表面和缸壁之间摩擦力产生的摩擦力造成的能量损耗、效能下降。
本发明另一个目的在于能够保持轴系旋转的优越性，采用两拐三支撑，取代连杆轴径的两个曲轴齿轮相隔180度设置，不需要另外添加配重装置，即使达到很高的转速，转动轴的振动也不会有较大增加，机构运动平顺、稳定；曲轴刚性连接，使可挠性较弱；曲轴齿轮对活塞采用齿轮驱动，驱动力输出稳定、可靠。
本发明的再一个目的在于使用一种双向无连杆活塞往复运动机构，替代水平对置发动机的曲柄连杆机构，将活塞、曲轴水平方向安置，使曲轴在曲轴齿轮和半月形滑块嵌合成的圆形机构配合下，无论处在什么转角都能对活塞产生托举、拉拽作用，保持活塞的轴线与气缸套的轴线高度重合，这样就解决了活塞受重力影响，下部较上部磨损较快问题；活塞的轴线与气缸套的轴线重合也使润滑要求不再苛刻，润滑油向下流动，造成润滑困难的问题，影响不再那么重要，活塞橫置发动机的制造条件也更理想。
本发明的最终目的在于将其应用到内燃机或压缩机上，能够克服现有技术中存在的缺陷。
发明内容
本发明通过使用一种双向无连杆活塞往复运动机构来实现：
1：减小传统内燃机或者压缩机的活塞侧向表面和缸壁之间的侧向摩擦力产生的能量损耗而存在的效能下降；
2：减小传统内燃机或者压缩机旋转机件的圆周运动和连杆的摆动而产生离心惯性力；
3：解决直蚌线内燃机或者压缩机曲轴主轴轴线不固定和需要另外加装平衡装置而引起的振动问题。
4：解决直蚌线内燃机或者压缩机的曲柄圆滑块连杆机构两个活塞和平衡装置全部都安装在曲轴中部，随曲轴的转动同时同向运动，产生的冲击力方向相同，难以平衡问题；
5：解决直蚌线内燃机或者压缩机的曲柄圆滑块连杆机构的曲轴初启动时，在曲柄的轴线和圆滑块的轴线重合时，可能出现的曲轴空转问题；
6：解决水平对置发动机的曲柄连杆机构：润滑油向下流动，造成润滑困难；活塞受重力影响，下部较上部磨损较快，减少发动机寿命问题。
该机构包括：两个曲轴曲柄（1）、半曲轴（2）、两个曲轴齿轮（3）、两个半月形滑块（4）、两个活塞齿轮（5）、四个气缸套（6）、下机体（7）、上机体（8）、曲轴轴承座及轴承组成。具体是：两个曲轴曲柄（1）的形状、大小相同，每段曲轴轴柄（1）上开有圆孔，圆孔靠近曲轴轴径位置开有键槽；一个半曲轴（2），两边轴柄上开有圆孔，圆孔靠近曲轴轴径位置开有键槽，半曲轴（2）的两边曲柄根部设止推面；两段曲轴曲柄（1）由键、键槽，分别和与曲轴齿轮（3）过盈配合连接在一起，在半曲轴（2）的两端对向呈180度和半曲轴（2）组合成曲轴（9），组合也是由键、键槽过盈配合连接，组合后，两段曲轴曲柄（1）轴线与曲轴主轴曲轴（9）轴线一致，圆孔轴线与曲轴（9）轴线平行，轴线距离是曲轴齿轮（3）齿根圆直径的二分之一；两个曲轴齿轮（3），曲轴齿轮（3）的齿轮轴两端开有键槽，与曲轴曲柄（1）和半曲轴（2）的圆孔和键槽对应，和两个曲轴曲柄（1）、一个半曲轴（2）嵌合连接组合成曲轴（9），使用时用曲轴轴承座和曲轴轴承将曲轴（9）固定在机体（7）上，形成双拐三支撑，其中半曲轴（2）曲轴轴承采用翻边轴承，与曲轴轴承座、曲轴轴柄止推面配合，限制曲轴（9）的轴向窜动，两个曲轴曲柄（1）轴径和半曲轴（2）的轴径与曲轴齿轮（3）的齿根圆直径相同，两个曲轴曲柄（1）轴径和半曲轴（2）的轴径之间距离不能过于接近，以保证活塞齿轮（5）运动时不发生干涉；曲轴齿轮（3）周圈的轮齿中间都开有一个凹槽，轮齿顶部表面粗糙度要达到Ra1.4-0.8um，硬度要达到54-60HRC；曲轴齿轮（3）和活塞齿轮（5）是一对内啮合齿轮，它们的齿轮轮齿模数相等、压力角相等，重合度要大于1，都采用直齿圆柱齿轮；活塞齿轮（5）和活塞上部、下部制造成一体，活塞上部、下部用于开活塞环槽安装活塞环，长度要保证活塞在到达如何一端的终点时，活塞环不会露出气缸套；活塞上部、下部顶圆直径大于活塞齿轮（5）的齿根圆直径，保证活塞齿轮（5）有足够的强度支撑自身运动，活塞齿轮（5）齿数是曲轴齿轮（3）齿数的2倍，活塞齿轮（5）和曲轴齿轮（3）的齿厚相同，厚度要保证活塞齿轮（5）、曲轴齿轮（3）在运动中不与气缸套（6）发生干涉，活塞齿轮（5）的轮齿顶部表面粗糙度要达到Ra1.4-0.8um，硬度要达到54-60HRC；曲轴齿轮（3）和活塞齿轮（5）定点啮合，将这个啮合点点A作为活塞齿轮（5）齿顶圆的对称轴上的一个点，相对的另一个点为点B，即点B和点A在活塞齿轮（5）齿顶圆的相对位置，点A是啮合点，位置随曲轴齿轮（3）和活塞齿轮（5）位置改变而变动，曲轴（9）转动带动曲轴齿轮（3），曲轴齿轮（3）将转动能量直接输出到活塞齿轮（5）上，使活塞齿轮（5）运动；半月形滑块（4），曲轴齿轮（3）和活塞齿轮（5）定点啮合后，活塞齿轮（5）齿顶圆内除去曲轴齿轮（3）的剩余空间，由一个半月形滑块（4）填充，半月形滑块（4）和曲轴齿轮（3）厚度相同，半月形滑块（4）上的外弧与活塞齿轮（5）的齿顶圆弧相同，半月形滑块（4）上的内弧与曲轴齿轮（3）的齿顶圆弧相同，且半月形滑块（4）内外弧面的表面粗糙度要达到Ra1.4-0.8um，硬度要达到58-64HRC；半月形滑块（4）的内弧面中间位置设计制造成线型凸起，与曲轴齿轮（3）中间的凹槽嵌合，使曲轴齿轮（3）、半月形滑块（4）、活塞齿轮（5）始终保持在同一平面上不致脱离，半月形滑块（4）与曲轴齿轮（3）嵌合时如有干涉，可将半月形滑块（4）上的干涉部分切除；半月形滑块（4）与曲轴齿轮（3）嵌合成一个圆型机构，此圆形机构安装在活塞齿轮（5）的齿顶圆内，随曲轴齿轮（3）和活塞齿轮（5）的位置变化在活塞齿轮（5）的齿顶圆内部转动；四个气缸套（6），每个气缸套（6）下方对称位置开有半圆孔，便于安装曲轴（9），两个气缸套（6）轴线一致对向安装满足一个活塞齿轮（5）在其内部运动，气缸套（6）上口设有加强凸台；一个下机体（7），下机体（7）用来承装曲轴（9）、曲轴齿轮（3）、活塞齿轮（5）、半月形滑块（4）、气缸套（6）、曲轴轴承座及轴承，与上机体（8）对合，下机体（7）内设润滑油道，润滑曲轴（9）各个轴颈；下机体（7）上设润滑油喷嘴，喷嘴向活塞齿轮（5）位置，用来为活塞齿轮（5）降温及润滑活塞齿轮（5）和曲轴齿轮（3）啮合，润滑半月形滑块（4）的运动，下机体（7）下平面开有方口，有需要时用来安装油底壳或者充当检视孔，上平面各个相应位置按需要设有螺丝孔，用来固定曲轴（9）及和上机体（8）对合；上机体（8）用来和下机体（7）对合成为一个整体，承装气缸套（6）的安装，上机体（8）内设润滑油道，润滑曲轴（9）主轴颈；上机体（8）上设润滑油喷嘴，喷嘴向活塞齿轮（5）位置，用来为活塞齿轮（5）降温及润滑活塞齿轮（5）和曲轴齿轮（3）啮合，润滑半月形滑块（4）的运动，上机体（8）的上平面开有方口，有需要时用来安装附件或者充当检视孔，和下机体（7）对应位置开有通孔用来穿螺丝紧固，对应曲轴轴承位置去掉，以免和下机体（7）干涉。
具体结构是：将两段曲轴曲柄（1）、一个半曲轴（2）、两个曲轴齿轮（3）由键、键槽，过盈配合连接在一起组合成曲轴（9）；将半月形滑块（4）的凸起位置与曲轴（9）上的曲轴齿轮（3）的凹陷位置嵌合后装入两个活塞齿轮（5），将活塞齿轮（5）分别装入四个气缸套（6），两个气缸套（6）要相对安装，将四个气缸套（6）装入分别机体下（7），缺口对曲轴方向，用曲轴轴承座、曲轴轴承将曲轴(9)的轴颈固定在机体下（7）上，活塞、曲轴都呈水平方向，将机体上（8）和下机体（7）对合，成为一个整体。
以一个活塞的往复运动来说明此双向无连杆活塞往复运动机构的运动原理，为方便说明，设曲轴齿轮（3）的轮齿数为偶数，点C、点D、点E、点F分别是活塞齿轮（5）齿顶圆上的四个等分点： 装配完成后，将曲轴齿轮（3）处于曲轴（9）右边距曲轴（9）最远端位置的原点位置，点B处于曲轴（9）右边距曲轴（9）最远端位置，啮合点点A在活塞齿轮（5）齿顶圆的相对位置上点F上，即活塞处于曲轴（9）右边距曲轴（9）最远端位置上（图1a所示）；顺时针转动曲轴（9），曲轴齿轮（3）随曲轴（9）直接带动活塞齿轮（5）从原点位置沿缸壁向左边运动，同时沿活塞齿轮（5）逆时针方向与活塞齿轮（5）顺序啮合，活塞齿轮（5）同步向左，合力驱动半月形滑块（4）绕曲轴齿轮（3）逆时针转动，由于活塞齿轮（5）的齿数是曲轴齿轮（3）齿数的2倍，啮合点点A与点C的齿轮啮合时，点A与点B处于垂直位置，点B与E点位置重合。此时曲轴齿轮（3）随曲轴（9）转动四分之一圈，带动活塞齿轮（5）向左运动的同时与活塞齿轮（5）也啮合转动四分之一圈，活塞向左运动到达气缸中部（图1b所示）； 曲轴（9）继续顺时针转动，曲轴齿轮（3）随曲轴（9）带动活塞齿轮（5）继续沿缸壁向左运动，活塞同步向左，合力驱动半月形滑块（4）继续逆时针转动，半月形滑块（4）反推活塞齿轮（5）加速向左运动，曲轴齿轮（3）沿活塞齿轮（5）逆时针方向顺序啮合到点D，此时啮合点点A与点D位置重合，点B与点F位置重合在过D点的水平线上，曲轴齿轮（3）随曲轴（9）转动了二分之一圈，带动活塞齿轮（5）向左运动的同时在活塞齿轮（5）上也啮合转动二分之一圈，活塞齿轮（5）到达左边，即活塞齿轮（5）到达曲轴（9）左边距曲轴（9）最远端位置，曲轴齿轮（3）也到达曲轴（9）左边距曲轴（9）最远端位置（图1c所示）；曲轴（9）继续顺时针转动，曲轴齿轮（3）随曲轴（9）从曲轴（9）左边距曲轴（9）最远端位置向右移动直接带动活塞齿轮（5）沿缸壁向右运动，同步驱动半月形滑块（4）继续逆时针转动，曲轴齿轮（3）沿活塞齿轮（5）逆时针方向顺序啮合到E点，此时啮合点点A与点E重合，B点与C点重合，都在一条垂线上，曲轴齿轮（3）随曲轴（9）转动四分之三圈，在活塞齿轮（5）上也啮合转动了四分之三圈，活塞右行到达气缸中部（图1d所示）；曲轴（9）继续顺时针转动，曲轴齿轮（3）随曲轴（9）向右移动直接带动活塞齿轮（5）沿缸壁向右运动，同步合力驱动半月形滑块（4）继续逆时针转动，半月形滑块（4）反推活塞加速向右运动，曲轴齿轮（3）沿活塞齿轮（5）逆时针方向顺序啮合到点F，此时啮合点点A与F点重合，点B点与D重合，点A在过B点的水平线上，活塞齿轮（5）回到曲轴（9）右边距曲轴（9）最远端位置，即活塞齿轮（5）回到原点（图1a所示）。此时曲轴（9）完成转动一圈，活塞齿轮（5）完成向左、向右往复的两个行程，曲轴齿轮（3）沿活塞齿轮（5）逆时针方向顺序啮合一圈。另外一个活塞齿轮(5)也在另一边完成相同的运动，本发明的双向无连杆活塞往复运动机构完成一个循环。
本发明的双向无连杆活塞往复运动机构采用曲轴齿轮（3）、半月形滑块（4）、活塞齿轮（5）的运动位置变化来取代曲柄连杆机构驱动活塞往复运动，曲轴齿轮（3）和活塞齿轮（5）是齿轮啮合，对活塞侧向的推力极小，实现了减小传统内燃机或者压缩机的活塞侧向表面和缸壁之间的侧向摩擦力产生的能量损耗而存在的效能下降问题；减掉了连杆、活塞销，实现了减小传统内燃机或者压缩机旋转机件的圆周运动和连杆的摆动而产生离心惯性力问题；采用曲轴（9）的轴系旋转，曲轴组合形成的两个曲拐分在曲轴轴线的两边，解决了直蚌线内燃机或者压缩机曲轴主轴轴线不固定和需要另外加装平衡装置而引起的振动问题，同时解决了直蚌线内燃机或者压缩机的曲柄圆滑块连杆机构两个活塞和平衡装置全部都安装在中部，随曲轴的转动同时上下，产生的冲击力方向相同，难以平衡问题；曲轴齿轮（3）和活塞齿轮（5）是齿轮啮合，用曲轴齿轮（3）、半月形滑块（4）、活塞齿轮（5）的运动位置变化来取代直蚌线内燃机或者压缩机的曲柄圆滑块连杆机构，解决了直蚌线内燃机或者压缩机的曲柄圆滑块连杆机构的曲轴初启动时，在曲柄的轴线和圆滑块的轴线重合时，可能出现的曲轴空转问题；将活塞、曲轴水平方向安置，使曲轴（9）在曲轴齿轮（3）和半月形滑块（4）嵌合成的圆形机构配合下，无论处在什么转角都能对活塞齿轮（5）产生托举、拉拽作用，保持活塞的轴线与气缸套的轴线接近重合，这样就解决了活塞受重力影响，下部较上部磨损较快问题；活塞的轴线与气缸套的轴线重合也使润滑要求不再苛刻，润滑油向下流动，造成润滑困难、减少发动机寿命问题不再那么重要。
附图说明
图1是本发明的工作循环示意图；其中图1a是活塞在曲轴的最右端远端，图1b是活塞向左运动到达中部，图1c是活塞向左运动到达曲轴的最左端远端 ，图1d是活塞向右运动到达中部；
图2是本发明的曲轴曲柄（1）的视图；其中图2a是曲轴曲柄（1）的主视图，图2b是曲轴曲柄（1）的左视图；
图3是本发明的半曲轴（2）的视图；其中图3a是半曲轴（2）的主视图，图3b是半曲轴（2）的左视图；
图4是本发明的曲轴（9）的视图；其中图4a是曲轴（9）的主视图，图4b是曲轴（9）的附视图；
图5是本发明的曲轴齿轮（3）的视图；其中图5a是曲轴齿轮（3）的主视图，图5b是曲轴齿轮（3）的左视图；
图6是本发明的半月形滑块（4）的视图；其中图6a是半月形滑块（4）的主视图，图6b是半月形滑块（4）的左视图；
图7是本发明的活塞齿轮（5）的视图；其中图7a是活塞齿轮（5）的主视图，图7b是活塞齿轮（5）的左视图；
图8是本发明的气缸套（6）的视图；其中图8a是气缸套（6）的主视图，图8b是气缸套（6）的附视图；
图9是本发明的下机体（7）的视图；其中图9a是下机体（7）的主视图，图9b是下机体（7）的左视图；图9c是下机体（7）的附视图；
图10是本发明的上机体（8）的视图；其中图10a是上机体（8）的主视图，图10b是上机体（8）的左视图；图10c是上机体（8）的附视图；
具体实施方式：
1：将两段曲轴曲柄（1）、一个半曲轴（2）、两个曲轴齿轮（3）由键、键槽，过盈配合连接在一起组合成曲轴（9）；
2：将半月形滑块（4）的凸起位置与曲轴（9）上的曲轴齿轮（3）的凹陷位置嵌合后装入两个活塞齿轮（5），将活塞齿轮（5）分别装入四个气缸套（6），两个气缸套（6）要相对安装；
3：将四个气缸套（6）装入分别下机体（7），缺口对曲轴方向，用曲轴轴承座、曲轴轴承将曲轴（9）的轴颈固定在下机体（7）上，活塞、曲轴都呈水平方向；
4：将上机体（8）和下机体（7）对合，成为一个整体。
此发明的双向无连杆活塞往复运动机构的优点是：
1：无连杆，不需要提供连杆的回转空间，减小了机构的体积；
2：曲轴不需要另加添加平衡装置；
3：曲轴不设置润滑油道，采用双拐三支撑，曲轴强度大大增强；
4：继承了活塞发动机良好的充气效能；
5：曲轴齿轮直接作用在活塞上，每度曲轴转角的扭矩输出效率较高，活塞换向时转换、过渡圆滑；
6：曲轴齿轮在上下运动过程中沿活塞齿轮转动，使活塞侧向压力小；
7：采用双向活塞，可提高效率；
8：活塞、曲轴采用水平安置，使曲轴（9）在曲轴齿轮（3）和半月形滑块（4）嵌合成的圆形机构配合下，无论处在什么转角都能对活塞产生托举、拉拽作用，活塞橫置发动机的制造条件也更理想。
9：结构简单，运动件少，重量轻，可大幅降低震动，提高效率。
此发明的双向无连杆活塞往复运动机构的缺点是：
由于设计原理的原因，使本机构小型化会受限制，过小会产生啮合齿轮轮齿根切现象；活塞的直径也较大，也不利于机构小型化；机构轴向空间占用较大。
Claims (4)
1.一种双向无连杆活塞往复运动机构，其特征是由两个曲轴曲柄（1）、一个半曲轴（2）、两个曲轴齿轮（3）、两个半月形滑块（4）、两个活塞齿轮（5）、四个气缸套（6）、下机体（7）、上机体（8）、曲轴轴承座及轴承组成，在曲轴齿轮、半月形滑块、活塞齿轮的共同作用下，实现活塞沿气缸套壁往复运动；具体是：两个曲轴齿轮（3），曲轴齿轮（3）的两端齿轮轴分别开有键槽，与曲轴曲柄（1）和半曲轴（2）的圆孔和键槽对应，将两段曲轴曲柄（1）、两个曲轴齿轮（3）在半曲轴（2）的两端对向呈180度由键、键槽，分别与半曲轴（2）过盈配合连接在一起，组合成曲轴（9），组合后，两段曲轴曲柄（1）轴线与曲轴主轴曲轴（9）轴线一致，半曲轴（2）的圆孔轴线与曲轴（9）轴线平行，轴线距离是曲轴齿轮（3）齿根圆的半径，将半月形滑块（4）的凸起位置与曲轴（9）上的曲轴齿轮（3）的凹陷位置嵌合后装入两个活塞齿轮（5），固装在曲轴上连杆轴径位置的曲轴齿轮与半月形滑块嵌合成一个圆形机构，此圆形机构安装在活塞齿轮（5）的齿顶圆内，随曲轴齿轮（3）和活塞齿轮（5）的位置变化在活塞齿轮（5）的齿顶圆内部转动，曲轴齿轮（3）和活塞齿轮（5）是一对内啮合齿轮，曲轴齿轮直接作用在活塞上，将活塞齿轮（5）分别装入四个气缸套（6），两个气缸套（6）轴线一致要相对安装，将四个气缸套（6）、曲轴（9）分别装入下机体（7），用曲轴轴承座、曲轴轴承将曲轴(9)的轴颈固定在下机体（7）上，形成双拐三支撑，活塞、曲轴都呈水平方向，将上机体（8）和下机体（7）对合，成为一个整体。
2.根据权利要求1所述的双向无连杆活塞往复运动机构，其特征是曲轴（9）的两个曲拐分在曲轴轴线的两边，两个曲轴齿轮（3）周圈的轮齿中间都开有一个凹槽，半曲轴（2）的两边曲柄根部设止推面，曲轴（9）固定在下机体（7）上，形成双拐三支撑，其中半曲轴（2）曲轴轴承采用翻边轴承，与曲轴轴承座、半曲轴（2）上的止推面配合，限制曲轴（9）的轴向窜动；曲轴（9）在曲轴齿轮（3）和半月形滑块（4）嵌合成的圆形机构配合下，无论处在什么转角都能对活塞齿轮（5）产生托举、拉拽作用，保持活塞的轴线与气缸套的轴线接近重合，曲轴本身不设置润滑油道，曲轴强度大大增强。
3.根据权利要求1所述的双向无连杆活塞往复运动机构，其特征是有两个相同的活塞齿轮（5），活塞齿轮（5）和活塞上部、下部制造成一体，活塞上部、下部用于开活塞环槽安装活塞环，转动曲轴（9），曲轴齿轮（3）随曲轴（9）直接带动活塞齿轮（5），曲轴（9）在曲轴齿轮（3）和半月形滑块（4）嵌合成的圆形机构配合下，无论处在什么转角都能对活塞齿轮（5）产生托举、拉拽作用，保持活塞齿轮的轴线与气缸套的轴线接近重合。
4.根据权利要求1所述的双向无连杆活塞往复运动机构，其特征是有两个半月形滑块（4），曲轴齿轮（3）和活塞齿轮（5）定点啮合后，活塞齿轮（5）齿顶圆内除去曲轴齿轮（3）的剩余空间，由一个半月形滑块（4）填充，半月形滑块（4）和曲轴齿轮（3）厚度相同，半月形滑块（4）上的外弧与活塞齿轮（5）的齿顶圆弧相同，半月形滑块（4）上的内弧与曲轴齿轮（3）的齿顶圆弧相同，半月形滑块（4）的内弧面中间位置设计制造成线型凸起，与曲轴齿轮（3）中间的凹槽嵌合，使曲轴齿轮（3）、半月形滑块（4）、活塞齿轮（5）始终保持在同一平面上不致脱离，半月形滑块（4）与曲轴齿轮（3）嵌合时如有干涉，可将半月形滑块（4）上的干涉部分切除。
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