CN201606487U - 一种用于往复-旋转运动相互转换机构的机体及其设备 - Google Patents

Abstract

一种用于往复-旋转运动相互转换机构的机体，该机体具有第一到第三三个往复运动轨道，和一个主轴承孔；其中，第一往复运动轨道和第三往复运动轨道的轴线相互平行，上述两个轴线所在的平面称为第一平面；所述主轴承孔中心轴线位于该第一平面上，并和上述两轴线垂直相交；第二往复运动轨道夹在所述第一往复运动轨道轴线和第三往复运动轨道轴线之间，其轴线和所述主轴承孔的轴线垂直相交构成第二平面，该第二平面垂直于所述第一平面。本实用新型提供的机体，可用于安置具有三个或者三组往复运动元件的H型结构的曲柄圆滑块机构或者端轴-动轴机构。该机体的结构紧凑，符合曲柄圆滑块机构三圆滑块结构或者端轴-动轴机构对三动轴销结构的要求。

Description

一种用于往复-旋转运动相互转换机构的机体及其设备

技术领域

本实用新型涉及往复-旋转运动相互转换的机构，尤其是涉及一种用于往复-旋转运动相互转换机构的机体；本实用新型同时提供使用上述机体的设备。

背景技术

在机械设备中，在很多场合下需要实现往复运动和旋转运动之间的相互转换。例如，往复式内燃机需要将活塞在可燃混合气体的爆发压力推动下产生的往复直线运动转换为曲轴的旋转运动；与之相反，压缩机需要将外接电动机带动的曲轴旋转转运动换为活塞的往复直线运动。上述两种转换除了主动件不同外，对机构的运动学要求是一致的，因此，可以实现往复直线运动转换为旋转运动的机构，一般也可以逆向使用，用于实现旋转运动转换为往复直线运动。

现有技术下已经提供了若干往复直线运动和旋转运动相互转换的机构。最通常的技术是采用曲柄连杆机构实现上述转换。目前大多数内燃机、压缩机均使用曲柄连杆机构。该机构的特点是，往复直线运动件与旋转运动件之间需要通过来回摆动的连杆连接，由于连杆的运动是来回摆动，该运动是一种复杂运动，难以进行惯性力的平衡，并且连杆的摆动会增加活塞对运动导轨侧壁的侧压力，造成摩擦力的增加，另外，连杆的存在还使该机构在往复运动方向上需要具备一定的长度，使其尺寸难以进一步缩小。

为了解决上述问题，中国专利文献CN85100358B公开了一种“曲柄圆滑块往复活塞式内燃机”，中国专利文献CN1067741C公开了一种“曲柄双圆滑块往复活塞式内燃机”，中国专利文献CN1144880A公开了一种“曲柄多圆滑块往复活塞式内燃机”。另外，本申请人在2009年10月16日提出的申请号为200910236026.5的中国专利申请中，还提出了一种采用端轴-动轴组合形成的轴系与往复运动件配合构成的往复-旋转运动相互转换机构。

上述新型往复-旋转运动相互转换机构的共同特点，是不再使用连杆作为往复运动与旋转运动的中间过渡元件，避免了由于连杆造成的问题。首先，由于不存在连杆引入的复杂运动，使运动机构中所有元件均处于简谐运动状态，便于进行往复惯性力和旋转惯性力的平衡，并能够实现真正的完全平衡。其次，不存在连杆摆动形成的对运动导轨壁的侧向力。最后，由于不存在连杆，使往复运动轨道上不再存在为布置连杆而增加的尺寸，使整个机构占据的空间尺寸得以显著减少。

由于不存在连杆，上述往复-旋转运动相互转换机构的空间布置也与现有通常技术的曲柄连杆机构不同。现有技术并未公开适合上述新型往复-旋转运动相互转换机构的机体，尤其是适用于具有三个往复运动件的H型往复-旋转运动相互转换机构的机体。若使用现有技术的机体，则无法发挥上述新型往复-旋转运动相互转换机构结构紧凑的优点。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型解决的技术问题在于，提供一种用于往复-旋转运动相互转换机构的机体，该机体适用于曲柄圆滑块机构、端轴-动轴机构等不包含连杆的往复-旋转运动相互转换机构。

本实用新型提供的用于往复-旋转运动相互转换机构的机体，该机体具有第一到第三三个往复运动轨道，和一个主轴承孔；其中，第一往复运动轨道和第三往复运动轨道的轴线相互平行，上述两个轴线所在的平面称为第一平面；所述主轴承孔中心轴线位于该第一平面上，并和上述两轴线垂直相交；第二往复运动轨道夹在所述第一往复运动轨道轴线和第三往复运动轨道轴线之间，其轴线和所述主轴承孔的轴线垂直相交构成第二平面，该第二平面垂直于所述第一平面。

优选的，所述主轴承孔与各个往复运动轨道相交位置形成截圆，这些截圆均位于这些轨道横截面的径向中间位置。

优选的，相邻的往复运动轨道之间具有相叠合的部位。

优选的，所述第二往复运动轨道的横截面为矩形。

优选的，所述第二往复运动轨道的横截面至少具有一对相对的边为对称外凸的弧形边。

优选的，所述第二平面将所述第一往复运动轨道和第三往复运动轨道分隔为两段。

优选的，所述第一往复运动轨道和第三往复运动轨道的横截面为圆形。

优选的，所述主轴承孔的至少一个开口设置有可分离的轴承座。

优选的，所述轴承座上设置有安装孔，使其可以通过螺钉等连接件安装在机体的主体上；所述机体的主体上设置有与轴承座上的安装孔相对应的螺纹孔等连接结构；上述各个安装孔和各个螺纹孔均为非对称布置。

优选的，所述机体为分体结构，包括被分开的两个部分。

本实用新型同时提供一种内燃机，该内燃机使用上述任意一项技术方案所述的机体。

本实用新型同时提供一种压缩机，该压缩机使用上述任意一项技术方案所述的机体。

本实用新型提供的机体，可以用于安置具有三个或者三组往复运动元件的H型结构的曲柄圆滑块机构或者端轴-动轴机构。该机体的结构紧凑，符合曲柄圆滑块机构三圆滑块结构或者端轴-动轴机构对三动轴销结构的要求，便于布置往复运动元件。

在本实用新型的优选实施方式中，各个往复运动轨道之间相互具有叠合部位，该叠合部位可以减少各个轨道之间的轴间距，使整个机构的紧凑性进一步提高。

在本实用新型的另一个优选实施方式中，第二往复运动轨道的横截面为矩形，该第二往复运动轨道适用于安置动平衡滑块，采用横截面为矩形的轨道可以使机体比采用圆形横截面轨道具有更大的整体刚度，适用于较大功率的内燃机使用。

在本实用新型的另一个优选实施方式中，为主轴承孔的至少一个开口设置了可分离的轴承座，该可分离的轴承座使安装时可以通过口径较大的轴承孔开口进行安装，使安装比较方便；在安装完成后，将所述可分离的轴承座安装到位即可，该结构有效的解决了结构紧凑的情况下，机构安装不便的困难。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的内燃机机体的立体图；

图2是本实用新型实施例提供的内燃机机体的各个往复运动轨道和主轴承孔之间的几何关系的示意图；

图3是图2的俯视图。

具体实施方式

请参看图1，该图为本实用新型实施例提供的一种内燃机机体的立体图。该内燃机采用曲柄圆滑块机构或者端轴-动轴机构，上述两种机构的共同特点都是没有连杆，不用在机体上设置连杆的运动空间，减小机体的体积。

请同时参看图2，该图示出本实用新型实施例提供的内燃机机体的各个往复运动轨道和主轴承孔之间的几何关系的示意图。请同时参看图3，该图为图2的俯视图。

图1示出的机体整体为立方体。为说明方便，图中标出上下维度I、前后维度II和左右维度III。图1中示出的分别为上下维度I的顶面，前后维度II的前端面，左右维度III的右侧面。

沿所述机体的左右维度III，设置有在机体的左侧面和右侧面开口的两个相互平行的直圆柱形通孔，分别为第一气缸1和第二气缸2，这两个气缸的内径相同，轴线相互平行，并且两个轴线在上下维度I上处于同一个水平面。第一气缸1的轴线和第二气缸2的轴线所在的平面称为第一平面。上述气缸可以是用于单作用活塞的气缸，也可以是用于双作用活塞的气缸。所述单作用活塞是指活塞的一头设置有活塞头部；所述双作用活塞，是指活塞的两头均设置有活塞头部，活塞的两端各自作为左右两个燃烧室的底面。双作用活塞是采用曲柄连杆机构或者端轴-动轴机构时特有的活塞。在授权公告号为CN1067741C的有关曲柄圆滑块机构的专利文献中已经说明。

沿该机体前后维度II，开设有一个直圆柱形通孔，为主轴承孔3，该主轴承孔3在机体前端面、后端面上均有开口。该主轴承孔3的轴线在所述第一平面上并垂直于所述第一气缸1和第二气缸2两者的轴线。该主轴承孔3用于安装往复-旋转运动转换机构的旋转轴，具体到本实施例即为安装曲柄圆滑块机构的曲轴或者是端轴-动轴机构的端轴动轴轴系。该主轴承孔3的开口处设置有轴承座4，该轴承座4可与机体分离，在其内径面上可安置旋转轴的轴承。轴承座4在其端部以耳孔方式设置有安装孔4-1，机体上对应这些安装孔4-1设置有螺纹孔，通过螺钉既可以将所述轴承座4固定在主轴承孔3的一端开口处。为了装配时便于确定安装配合方向，所述各个安装孔4-1和机体上对应这些安装孔4-1的各个螺纹孔均采用非对称布置方式设置。该轴承座4可以采用适于安置轴承的材料制作，使其更适于作为轴承的支撑。设置该轴承座4的另一个更为重要的原因是，在曲柄圆滑块机构中，需要圆滑块通过该轴承孔安装到活塞中部位置，或者在端轴-动轴机构中，与传统曲轴类似的动轴需要通过轴承孔装入机体。如果不设置轴承座4，则主轴承孔3的开口仅仅是机构工作状态时的尺寸，该尺寸过于狭小，对于安装者非常不便。设置轴承座4后，可以在轴承座4安装前，进行所述旋转轴的安装，此时主轴承孔3的开口比机构工作状态时大，使安装工作易于进行。旋转轴与活塞的配合结构安装完成后，可以再安装所述轴承座4。所述主轴承孔3在机体后端面上的开口是否设置可分离的轴承座，可以视情况而定。总之，该主轴承孔3的至少一个端口设置轴承座4，可以获得上述有益效果。

沿该机体的上下维度I，开设有一个横截面大致为矩形、在机体顶面具有开口的柱状孔，该孔为动平衡滑块提供往复运动轨道，称为跑道5。该跑道5的中轴线和所述主轴承孔3的轴线垂直相交，并与该轴线构成第二平面，该第二平面与所述第一平面垂直，并且两个平面的交线为主轴承孔3的轴线，所述第一气缸1和第二气缸2被该第二平面分为两段。

该跑道5的轴线夹在所述第一气缸1和第二气缸2的轴线的正中间位置，该跑道5与所述第一气缸1和第二气缸2均具有相叠合的部位，跑道5和第一气缸1和第二气缸2的相叠合部位的叠合厚度相同。由于该叠合部位的存在，使第一气缸1、跑道5、第二气缸2之间的轴间距缩小，使整个往复-旋转运动转换机构的尺寸得以减小。存在该叠合部位的原因是活塞在与动平衡滑块的运动重叠部位为导向部，该导向部为具有一定厚度的薄形块，在主轴承孔3的轴线位置的厚度较薄，使所述跑道5中运动的动平衡滑块可以和活塞导向部相贴近，而不会发生动平衡滑块和活塞的运动干涉。

所述跑道5的横截面大致为矩形，其两个长边为直边，并且平行于所述第一气缸1和第二气缸2的轴线；其两个短边为对称的具有外凸弧度的弧形边。采用该弧形边的优点在于使跑道5易于加工，整个机体具有更好的刚度，避免跑道5在内燃机工作时产生变形，造成动平衡滑块往复运动发生困难。该跑道5在轴向上延伸到机体下部，其下部开口位置在上下维度I上的位置视不同机体的设计情况而定，但至少低于气缸缸径的最底端位置。总之，该跑道5在上下维度I的延伸长度满足动平衡滑块在该方向上的运动长度的需要。

在该机体中，所述主轴承孔3与第一气缸1、第二气缸2、跑道5等各个往复运动轨道的相交位置形成截圆，这些截圆均位于这些轨道横截面的径向上的中间位置，即第一汽缸1、第二气缸2的横截面上下方向的中间位置，跑道5的横截面在左右方向上的中间位置。

上述实施例中的机体采用了整体式结构，整个机体一体制成。为了装配的方便，也可以将该机体剖分为几个部分，分别制成，然后通过连接结构连接为一个整体。例如，可以将该机体以所述第二平面为分界分为两个部分，分别制成。这样，在装配时，可以方便的将曲轴的曲柄销穿过圆滑块偏心孔，或者将动轴穿过活塞的动轴销孔后，再装入机体，然后将上下机体连接为一体。便于进行装配是这种分体式机体的显著优点。

上述实施例提供的机体用于内燃机，实际上，该机体的基本形式也适用于采用曲柄圆滑块机构或者端轴动轴机构的压缩机或者其它需要实现往复-旋转运动的设备。

另外，在该机体中的第一气缸1、第二气缸2、跑道5本质上均为往复运动轨道，可以根据机构设计的情况安置不同的往复运动元件。例如，所述跑道5中的动平衡滑块实际上也可以安置另一个活塞，或者安置抽气泵等。

将上述机体用于内燃机，即获得使用该机体的内燃机的实施例。

将上述机体用于压缩机，即获得使用该机体的压缩机的实施例。

上述机体还可以作一些可能的变形。例如，两个气缸均竖直设置，并且为上述实施例中气缸长度的一半，所述动平衡滑块所在的第二往复运动轨道则水平设置，主轴承孔则垂直于所述第二往复运动轨道水平设置。这种结构中，各个往复运动轨道相互之间的空间关系基本保持不变，可以用于安置两个气缸中的往复运动元件为单作用活塞的机构。类似这些变形形式，同样在本实用新型的保护范围之内。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型基本原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (12)

1.一种用于往复-旋转运动相互转换机构的机体，其特征在于，该机体具有第一到第三三个往复运动轨道，和一个主轴承孔；其中，第一往复运动轨道和第三往复运动轨道的轴线相互平行，上述两个轴线所在的平面称为第一平面；所述主轴承孔中心轴线位于该第一平面上，并和上述两轴线垂直相交；第二往复运动轨道夹在所述第一往复运动轨道轴线和第三往复运动轨道轴线之间，其轴线和所述主轴承孔的轴线垂直相交构成第二平面，该第二平面垂直于所述第一平面。

2.根据权利要求1所述的用于往复-旋转运动相互转换机构的机体，其特征在于，所述主轴承孔与各个往复运动轨道相交位置形成截圆，这些截圆均位于这些轨道横截面的径向中间位置。

3.根据权利要求1所述的用于往复-旋转运动相互转换机构的机体，其特征在于，相邻的往复运动轨道之间具有相叠合的部位。

4.根据权利要求1所述的用于往复-旋转运动相互转换机构的机体，其特征在于，所述第二往复运动轨道的横截面为矩形。

5.根据权利要求1所述的用于往复-旋转运动相互转换机构的机体，其特征在于，所述第二往复运动轨道的横截面至少具有一对相对的边为对称外凸的弧形边。

6.根据权利要求1所述的用于往复-旋转运动相互转换机构的机体，其特征在于，所述第二平面将所述第一往复运动轨道和第三往复运动轨道分隔为两段。

7.根据权利要求1所述的用于往复-旋转运动相互转换机构的机体，其特征在于，所述第一往复运动轨道和第三往复运动轨道的横截面为圆形。

8.根据权利要求1所述的用于往复-旋转运动相互转换机构的机体，其特征在于，所述主轴承孔的至少一个开口设置有可分离的轴承座。

9.根据权利要求8所述的用于往复-旋转运动相互转换机构的机体，其特征在于，所述轴承座上设置有安装孔，使其可以通过螺钉等连接件安装在机体的主体上；所述机体的主体上设置有与轴承座上的安装孔相对应的螺纹孔等连接结构；上述各个安装孔和各个螺纹孔均为非对称布置。

10.根据权利要求1-权利要求9任意一项所述的用于往复-旋转运动相互转换机构的机体，其特征在于，所述机体为分体结构，包括被分开的两个部分。

11.一种内燃机，其特征在于，使用上述权利要求1-权利要求9任意一项所述的机体。

12.一种压缩机，其特征在于，使用上述权利要求1-权利要求9任意一项所述的机体。

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