CN217683099U - 一种组合连杆-曲轴的传动机构 - Google Patents

Abstract

本发明的一种组合连杆‑曲轴的传动机构，是一种将活塞往复直线运动转换为曲轴圆周运动的机械传动机构，其结构特征为：曲轴的A主轴颈和B主轴颈安装在曲轴箱两侧壁上，曲轴的两个曲拐之间的连杆轴颈置于组合连杆的轴颈滑槽中，轴颈滑槽的两个长槽帮的内壁平行，两个长槽帮的两端部各自与两个短槽帮的两端部刚性连接，一个长槽帮的外壁的中部与驱动连杆的一端部刚性连接，在驱动连杆上设置有导向机构，驱动连杆的另一端部与曲轴箱上的缸体中的活塞连接，构成一种组合连杆‑曲轴的传动机构。

Description

一种组合连杆-曲轴的传动机构

技术领域

本发明涉及一种将活塞的往复直线运动转换为曲轴的圆周运动的机械传动机构，特别涉及一种组合连杆-曲轴的传动机构，以替代现有的曲轴(柄)-连杆传动机构。

背景技术

目前，活塞式内燃机(发动机)普遍采用曲轴-连杆机构将活塞的往复直线运动转换为圆周运动，但是，在传统曲轴-连杆机构中，连杆的大头是安装在连杆轴颈上，旋转运动的连杆轴颈带动连杆高速摆动，因此产生了难以克服的缺陷：

1、传统的曲轴连杆机构中，作用在活塞上动力需通过连杆传递到连杆轴颈上，由于连杆高速摆动，作用在活塞上动力经过多次分解才能转换为驱动曲拐(曲柄) 旋转的切向力，理论分析和实际应用测试表明，作用在活塞上的最大作用力只有百分之二十左右分解为驱动曲轴曲柄旋转的切向力，即只有约五分之一的最大作用力驱动曲轴输出最大扭矩，反之，曲轴的最大转动惯性力也只有五分之一左右转换为驱动活塞往复运动的作用力，因此，传统的曲轴连杆机构将活塞的往复直线运动转换为圆周运动的转换效率很低；

2、传统的曲轴(柄)连杆机构中，活塞上的作用力被分解为沿连杆轴线方向的作用力和作用在缸壁上的侧压力，作用在缸壁的侧压力增大了活塞与缸壁之间的侧向摩擦力，加速了汽缸壁侧向磨损，会造成“卡缸”使活塞无法工作，缩短了汽缸的使用寿命；

3、传统的曲轴连杆机构中，由于连杆高速摆动产生的不平衡回转质量和回转运动，使传动机构产生交变冲击力，增大了各个部件间的不均匀摩擦和撞击，不仅影响发动机的输出功率，而且使发动机产生较大的振动和噪声。

为了克服传统曲轴-连杆机构上述的缺陷，本发明提供了一种组合连杆-曲轴的传动机构。

发明内容

本发明提供的一种组合连杆-曲轴的传动机构主要传动机件包括曲轴以及由轴颈滑槽和驱动连杆构成的组合连杆，曲轴的A主轴颈和B主轴颈安装在曲轴箱两侧壁上，曲轴的两个曲拐之间的连杆轴颈置于组合连杆的轴颈滑槽中，轴颈滑槽由A短槽帮和B短槽帮以及A长槽帮和B长槽帮组成，A长槽帮和B长槽帮的一端部分别与A短槽帮的两端部刚性连接，A长槽帮和B长槽帮的另一端部分别与B短槽帮的两端部刚性连接，A长槽帮和B长槽帮的内壁平行，轴颈滑槽的槽内宽度等于连杆轴颈的直径，轴颈滑槽的槽内长度等于或大于连杆轴颈的旋转直径与连杆轴颈的直径之和，当曲轴做圆周运动时，连杆轴颈可在组合连杆的轴颈滑槽中自由旋转滑动，轴颈滑槽的A长槽帮外侧壁的中部或B长槽帮外侧壁的中部与驱动连杆的一端部刚性连接，驱动连杆与轴颈滑槽可以正交连接，也可以斜交连接；在驱动连杆上设置有导向机构，驱动连杆的另一端部与曲轴箱上的缸体中的活塞连接，构成单缸体的发动机，将活塞的往复直线运动转换为曲轴的圆周运动。

本发明提供的一种组合连杆-曲轴的传动机构，其中，连接活塞和轴颈滑槽带动的驱动连杆有多种形状，其中的一种驱动连杆是由上翼板和下翼板以及腹板构成的工字杆。

本发明提供的一种组合连杆-曲轴的传动机构，其中，导向机构由导向套筒和定位杆构成，对驱动连杆的往复直线运动起导向约束作用的导向机构的导向套筒的结构有多种形式，其中的一种导向套筒是由A侧帮和B侧帮以及A顶帮和 B顶帮构成的方形套筒，在A顶帮和B顶帮的内壁各设置两个短滚柱；驱动连杆的上翼板的上表面和下翼板的下表面能分别在A顶帮和B顶帮的两个滚柱上往复滑动，驱动连杆的上翼板和下翼板的侧面分别在A侧帮和B侧帮之间往复滑动，导向套筒外壁通过定位杆固定安装在曲轴箱的内壁上。

本发明提供的一种组合连杆-曲轴的传动机构，其中，在驱动连杆两侧的A 长槽帮外侧壁或B长槽帮外侧壁上可设置数个连杆，每个连杆的一端部与A长槽帮外侧壁或B长槽帮外侧壁连接，每根连杆的另一端部和驱动连杆的另一端部各自与压缩机械的缸体中的活塞连接，A主轴颈或B主轴颈与动力输出机械连接。

本发明提供的一种组合连杆-曲轴的传动机构，其中，若一种动力输出机械为电动机，一种压缩机械为液压机，即可构成由电动机驱动多个缸体中的活塞的液压机机组。

本发明提供的一种组合连杆-曲轴的传动机构，连杆轴颈置于轴颈滑槽中，旋转的连杆轴颈在轴颈滑槽中往复滑动并带动驱动连杆往复直线运动，实现活塞的直线往复运动与曲轴的旋转运动相互转换，作用在活塞上的动力传递方式更为合理，消除了传统曲轴连杆机构中连杆轴颈带动连杆摆动产生缺陷，本发明的传动机构具有以下主要优点：

1、本发明的组合连杆-曲轴的传动机构，活塞上的作用力借助驱动连杆和轴颈滑槽不需分解直接传递到连杆轴颈上并驱动曲轴输出扭矩，本发明的传动机构输出的扭矩大于传统曲轴-连杆机构输出的扭矩；

2、本发明的传动机构中，活塞和驱动连杆皆为往复直线运动，彻底消除了传统曲轴-连杆机构中由于连杆摆动引起的活塞与缸壁之间产生的侧向压力，消除了由侧向压力引起的汽缸壁磨损，不仅可有效地延长汽缸的使用寿命，而且也进一步提高了传动机构的动力转换效率；

3、本发明的传动机构中，由于组合连杆为往复直线运动，避免传统的曲轴连杆机构中连杆摆动引起的不平衡回转运动和交变冲击力，不仅消除了各个部件间的不均匀摩擦和撞击，也减小了发动机产生较大的振动和噪声，使发动机运行更平稳；

4.本发明的传动机构中的驱动连杆和各传动连杆皆可与缸体中的活塞连接，构成只有一付曲拐(曲柄)的多缸体的机械设备，不仅可节省多付曲拐(曲柄)材料，而且也节省了驱动曲轴转动的能量，提高了动力转换效率；

5.本发明的传动机构，亦可用于任何形式的将旋转运动转换为往复直线运动的机械设备，例如，柱塞式油、气、水泵及压缩机等。

综上，本发明的一种组合连杆-曲轴的传动机构满足专利法中授予专利权的条件，故提出专利申请。

附图说明

图1是本发明的传动机构曲轴箱A-A剖面正视示意图；

图2是本发明的传动机构左视B-B剖面示意图；

图3是本发明的传动机构俯视C-C剖面示意图；

图4(a)是本发明组合连杆正视示意图；

图4(b)是图4(a)左视示意图；

图4(c)是图4(a)俯视示意图；

图5(a)是本发明导向机构D-D剖面示意图；

图5(b)是本发明导向机构F-F剖面示意图；

图5(c)是本发明导向机构G-G剖面示意图；

图5(d)是本发明导向机构E-E剖面示意图；

图6是本发明活塞及组合连杆位于上止点时示意图；

图7是本发明活塞及组合连杆刚越过上止点时示意图；

图8是本发明活塞及组合连杆位于下止点时示意图；

图9是本发明活塞及组合连杆刚越过下止点时示意图；

图10是本发明的三缸体传动机构示意图；

图11是图10左视N-N剖面示意图。

具体实施方式

下面参照说明书附图详细描述本发明提供的一种组合连杆-曲轴的传动机构的具体实施方式。

如图1、2、3、4、5所示，本发明第一实施例如下：

主要传动机件包括曲轴1以及由轴颈滑槽201和驱动连杆204构成的组合连杆2，曲轴1的A主轴颈101和B主轴颈101'安装在曲轴箱10两侧壁上，曲轴 1的两个曲拐102之间的连杆轴颈103置于组合连杆2的轴颈滑槽201中，轴颈滑槽201包括A短槽帮203和B短槽帮203'以及A长槽帮202和B长槽帮202'， A长槽帮202和B长槽帮202'的一端部与A短槽帮203的两端部刚性连接，A 长槽帮202和B长槽帮202'的另一端部与B短槽帮203'的两端部刚性连接，A 长槽帮202和B长槽帮202'的内壁平行，轴颈滑槽201的槽内宽度等于连杆轴颈 103的直径，轴颈滑槽201的槽内长度至少等于连杆轴颈103的旋转直径与连杆轴颈103的直径之和，当曲轴1做圆周运动时，连杆轴颈103可在组合连杆2 的轴颈滑槽201中自由旋转滑动，轴颈滑槽201的A长槽帮202外侧壁的中部与驱动连杆204的一端部刚性连接，在驱动连杆204上设置有导向机构3的导向套筒301，驱动连杆204的另一端部与曲轴箱10上的缸体6中的活塞5连接，构成单缸体6的发动机，将活塞5的往复直线运动转换为曲轴1的圆周运动。

如图4所示，驱动连杆204的是由上翼板205、下翼板205'和腹板206构成的工字截面杆。

如图5所示，导向机构3的导向套筒301的横截面为方形，横截面为方形的导向套筒301由A侧帮303和B侧帮303'以及A顶帮304和B顶帮304'构成，在A顶帮304和B顶帮304'的内壁各设置两个短滚柱4；驱动连杆204的上翼板205的上表面和下翼板205'的下表面能分别在A顶帮304的两个滚柱4和B 顶帮304'的两个滚柱4上往复滑动，驱动连杆204的上翼板205和下翼板205' 的侧面分别在A侧帮303和B侧帮303'之间往复滑动，导向套筒301外壁与定位杆302的一端部刚性连接，定位杆302的另一端部安装在曲轴箱10的内壁上。

如图1所示，驱动连杆204的另一端部与曲轴箱10上的缸体6中的活塞5 连接，构成单缸体6的发动机。

本发明第一实施例的运行过程如下：

第一步，如图1所示，若曲轴1的连杆轴颈103为顺时针旋转，轴颈滑槽 201中的连杆轴颈103带动驱动连杆204的端部的活塞5向上止点运动。

第二步，如图6所示，当连杆轴颈103在轴颈滑槽201中滑动至轴颈滑槽 201中部时，活塞5运动达到上止点。

第三步，如图7所示，当继续顺时针旋转的连杆轴颈103带动活塞5越过上止点时，缸体6中燃气爆发力驱动活塞5开始向下止点运动。

第四步，如图8所示，当连杆轴颈103在轴颈滑槽201中再次滑动至轴颈滑槽201中部时，活塞5运动达到下止点。

第五步，如图9所示，当继续顺时针旋转的连杆轴颈103带动活塞5越过下止点时，活塞5开始向上止点运动。

第六步，如图1所示，曲轴1继续顺时针旋转的连杆轴颈103带动活塞5 再次到达上止点，本发明的一种组合连杆-曲轴的传动机构的各个运动机件周而复始重复上述运行过程将活塞5的往复直线运动转换为曲轴1的转动。

本发明的第二实施例与第一实施例不同之处在于：

如图10、11所示，在驱动连杆204两侧的A长槽帮202外侧壁或B长槽帮 202'外侧壁上分别设置连杆7，两个连杆7的一端部分别与驱动连杆204两侧的 A长槽帮202外侧壁连接，两个连杆7的另一端部和驱动连杆204的另一端部各自与压缩机械的缸体6中的活塞5连接，A主轴颈101与电动机7连接。构成由电动机8驱动三个缸体6中的活塞5的液压机9机组。

本发明的第二实施例的运行过程与本发明的第一实施例的运行过程相反。

以上本发明的传动机构的实施方式并非对本发明的传动机构的实用范围进行限定，在不脱离本发明设计的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种组合连杆-曲轴的传动机构，主要传动机件包括曲轴（1）以及由轴颈滑槽（201）和驱动连杆（204）构成的组合连杆（2），其特征在于：曲轴（1）的A主轴颈（101）和B主轴颈（101'）安装在曲轴箱（10）两侧壁上，曲轴（1）的两个曲拐（102）之间的连杆轴颈（103）置于组合连杆（2）的轴颈滑槽（201）中，轴颈滑槽（201）包括A短槽帮（203）和B短槽帮（203'）以及A长槽帮（202）和B长槽帮（202'），A长槽帮（202）和B长槽帮（202'）的一端部分别与A短槽帮（203）的两端部刚性连接， A长槽帮（202）和B长槽帮（202'）另一端部分别与B短槽帮（203'）的两端部刚性连接，A长槽帮（202）和B长槽帮（202'）的内壁平行，所述轴颈滑槽（201）的槽内宽度等于连杆轴颈（103）的直径，轴颈滑槽（201）的槽内长度至少等于连杆轴颈（103）的旋转直径与连杆轴颈（103）的直径之和，A长槽帮（202）或B长槽帮（202'）外侧壁的中部与所述驱动连杆（204）的一端部刚性连接，驱动连杆（204）与轴颈滑槽（201）正交或斜交；在所述驱动连杆（204）上设置有导向机构（3）；所述驱动连杆（204）的另一端部与曲轴箱（10）上的缸体（6）中的活塞（5）连接，构成单缸体（6）的发动机，将活塞（5）的往复直线运动转换为曲轴（1）的圆周运动。

2.根据权利要求1所述的一种组合连杆-曲轴的传动机构，其特征在于：所述的驱动连杆（204）有多种形状，其中的一种驱动连杆（204）是由上翼板（205）和下翼板（205'）以及腹板（206）构成的工字杆。

3. 根据权利要求1所述的一种组合连杆-曲轴的传动机构，其特征在于：所述的导向机构（3）有多种结构形式，其中的一种导向机构（3）是由导向套筒（301）及其外侧壁上的定位杆（302）构成的，导向套筒（301）是由A侧帮（303）和B侧帮（303'）以及A 顶帮（304）和B顶帮（304'）构成的方形套筒，在A 顶帮（304）和B顶帮（304'）的内壁各设置两个短滚柱（4）；导向套筒（301）套在所述驱动连杆（204）上，驱动连杆（204）的上翼板（205）的上表面和下翼板（205'）下表面分别在A 顶帮（304）的两个滚柱（4）和B顶帮（304'）的两个滚柱（4）上往复滑动，所述定位杆（302）的一端部与导向套筒（301）外壁刚性连接，定位杆（302）的另一端部安装在曲轴箱（10）的内壁上。

4.根据权利要求1所述的一种组合连杆-曲轴的传动机构，其特征在于：在所述驱动连杆（204）两侧的A长槽帮（202）外侧壁或B长槽帮（202'）外侧壁上可设置数个连杆（7），每个连杆（7）的一端部与A长槽帮（202）外侧壁或B长槽帮（202'）外侧壁连接，每根连杆（7）的另一端部和驱动连杆（204）的另一端部各自与压缩机械的缸体（6）中的活塞（5）连接，A主轴颈（101）或B主轴颈（101'）与动力输出机械连接。

5.根据权利要求4所述的一种组合连杆-曲轴的传动机构，其特征在于：若一种动力输出机械为电动机（8），一种压缩机械为液压机（9），即可构成由电动机（8）驱动多个缸体（6）中的活塞（5）的液压机（9）机组。

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