CN85108079A - 内摆曲柄连杆机构及其增压器 - Google Patents

Abstract

传动装置中的一种曲柄连杆机构，它主要包括作圆周运动的圆周曲臂，作内摆运动的内摆曲臂，及两者互相连接的曲臂销和轴承座，作直线运动的连杆及其与曲臂相连的曲柄销等部件。它能使往复直线运动与旋转运动互相转换。提高设备的运行速度和工作行程，有二阶惯性力平衡作用，可用于各类活塞式内燃机或压缩机。

用在四冲程内燃机，在活塞底部形成增压比为2∶1的增压室。密封性能好，能提高效率，降低油耗，使设备动力消耗减少。

Description

本发明涉及传动装置中曲柄连杆机构，特别涉及往复直线运动与旋转运动互相转换的曲柄连杆机构。

已有技术的曲柄连杆机构，没有能够很好地利用设备的每一部分，损耗较大。而本发明的内摆曲柄连杆机构是直至现在所提出的机构中既合理又实用的机构。在美国专利3，807，897提出的V型曲柄连杆机构，其缺点在于设备的每部分的利用是以增大设备体积和重量，减慢运行速度为代价的。

而本发明的目的就在于不增加设备体积及重量的前提下，提高设备的运动空间利用率，提高运行速度及活塞的行程，实现二阶以上平衡运动惯力的平衡。

设想二支（齿）内摆线“退速”成二条重复两次的线段。作一差动轮系，其小圆半径为大圆半径的一半。使小圆一面绕大圆圆心公转，一面以两倍于公转速度反向自转，从而将往复直线运动与旋转运动相互转换，根据这一原理，将曲轴的曲臂分成二段：带有主轴颈的作圆周运动的一段为圆周曲臂，另一端带有轴承座，并配有相应的轴承（或制成曲臂销），与曲柄销相连的那段为内摆曲臂。其另一段带有曲臂销（或制成轴承孔配有相应的轴承），曲臂销安装在相应的轴承里，成为一个完整的曲轴机构。轴承座中心到主轴颈中心的距离，即圆周曲臂的臂长和曲臂销中心到曲柄销中心的距离，即内摆曲臂的臂长相等，把工作行程看作大圆的直径，主轴颈轴心为大圆的圆心，圆周曲臂臂长加内摆曲臂臂长为大圆半径。内摆曲臂臂长为小圆半径，曲臂销中心为小圆圆心，小圆圆心运动的轨迹与曲臂轴承座中心完全重合。由于曲柄销是通过曲臂销安装在轴承中的，当有一往复直线运动通过连杆传给曲柄销时，曲柄销就一面以二倍公转的速度反向自转，一面绕主轴颈中心公转。自转时通过曲柄销将往复直线运动转换成旋转运动。运动时推动圆周曲臂把旋转力矩输出。反之亦然。

从上述机构可以看出，本发明在不增加机构体积、或重量的前提下，使连杆的摆动改变为往复直线运动，从而使机构快速、灵活，损耗降低，效率提高。

为了提高内燃机出力，目前更多的是使用涡轮增压装置。而涡轮增压装置的缺点是需增设新的较复杂的机构，占用相当大的空间，使设备重量增加，从而限止了设备的使用范围。

根据内燃机的增压原理，压缩进入气缸前的部分充气，能提高内燃机输出功率。

设想利用燃烧室膨胀时活塞下行，活塞底部空气室中气体被压缩，从而达到增压的目的。

本发明的曲柄连杆机构运用于四冲程内燃机作传动装置时，连杆的直线运动，使我们能够利用活塞底部的空间。

附图1表示曲柄连杆机构和内摆曲柄连杆机构的受力简图。

附图2表示内摆曲柄机构简图。

附图3表示内摆曲柄连杆机构作为四冲程内燃机传动部件的横剖示图。

如图1、2所示，曲柄机构是由功率输出端或称后端，自由端或称前端，曲柄与连杆相连部分-曲柄销〔1〕，圆周曲臂与内摆曲臂相连处-曲臂销〔2〕、〔2′〕，及支承在机体上的主轴承中的主轴颈〔3〕，〔3′〕等组成。为消除曲柄的前后摆动，在曲轴前后端，留有安装轴承的前端轴颈〔5〕和后端轴颈〔6〕。圆周曲臂、内摆曲臂二部分相互具有可旋转性，其由曲臂上的曲臂销轴承保证。轴向定位由主轴承的翻边和安装在曲臂销上的减磨合金制成的垫片〔4〕调整。

如图3所示，气缸〔7〕对称地布置在内燃机的两侧，活塞〔6〕通过连杆〔5〕安装在气缸内。且三者在同一中心线上。连杆可为圆形横截面，使杆件的抗拉、压强度提高。中部制成连杆大头状，采用两半吻合，内表面用相应的减磨合金轴衬，与曲柄销连接，以保证运行的灵活。由于两列气缸错开180°，从而使往复运动平衡惯量得到平衡。

对于四冲程发动机，连杆在活塞组件的限制下，只能作往复直线运动，利用气缸下部的空间，安装盖〔8〕固连在气缸底部，密封环〔9〕安装在连杆与安装盖接触处，减少漏气，进气阀〔10〕和排气阀〔11〕，在安装盖及气缸底部的侧壁上，可作打开、关闭的相对运动。组成一个增压比为2∶1的增压器。

内燃机活塞上行时，气缸下部空气室〔13〕体积增大，压强降低，当空气压力低于大气压力时，单向排气阀〔11〕关闭，单向进气阀〔10〕打开，新鲜空气进入空气室〔13〕。

内燃机活塞下行时，空气室〔13〕体积减小，压强增大，当其压力大于气道〔12〕中空气压力时，单向进气阀〔10〕关闭，单向排气阀〔11〕打开，新鲜空气经过压缩，进入气道〔12〕。

由此，曲柄每旋转一周，新鲜空气充满空气室〔13〕一次并经过预压缩进入气道〔12〕。由于四冲程内燃机每转二周才各进气、压缩、作功和排气一次，所以，气道〔12〕中贮存的具有一定压力的，体积为2倍于气缸容积的新鲜空气将在内燃机进气门打开时进入气缸。因此，四冲程内燃机就可获得一增压比为2∶1的活塞式增压器。

由于本发明的内摆曲柄连杆机构，可代替曲柄连杆机构，故可在广泛的场合下用于往复直线运动与旋转运动的相互转换。

由所发明的内摆曲柄连杆机构，用于四冲程活塞式内燃机能增大缸冲比，降低单位马力重量，且能降低单位马力油耗。提高内燃机组输出功率。

内摆曲柄连杆机构还可用于活塞式双向压缩机，用于产生振动、产生压力、拉力等的机械，将曲柄销制成偏心环，用曲臂销实现内摆曲臂与圆周曲臂的滑动连接，构成作其他曲线运动的偏心环机构。可用于往复运动与各种旋转运动的相互转换。

Claims (7)

1、传动装置中的一种曲柄连杆机构包括曲颈、曲柄、曲臂，其特征在于曲轴的曲臂分成作圆周运动的圆周曲臂[7]、[7′]，作内摆运动的内摆曲臂[2]、[2′]，两部分互相滑动连接。圆周曲臂的另一侧为曲柄通过轴承支承于机体上的主轴颈[3]、[3′]，内摆曲臂的中间为曲柄销[1]，它与作直线运动的连杆滑动连接。构成二支内摆线轨迹的曲柄连杆机构。

2、根据权利要求1所述的机构，其特征在于圆周曲臂的臂长与内摆曲臂的臂长相等。

3、根据权利要求1所述的机构，其特征在于其圆周曲臂的臂长与内摆曲臂的臂长可制成不等。曲柄销〔1〕，与圆周曲臂〔3〕、〔3′〕，通过一根曲臂销实现滑动连接，构成内摆曲臂作其他曲线运动的偏心环机构。

4、根据权利要求1、2所述的机构，其特征在于圆周曲臂与内摆曲臂的连接处，圆周曲臂侧带有曲臂销，内摆曲臂侧带有轴承座并配有相应的轴承，曲柄销安装在相应的轴承里，构成一个完整的曲轴机构。

5、根据权利要求1、2所述的机构，其特征在于圆周曲臂与内摆曲臂的连接处，圆周曲臂侧带有轴承座并配有相应的轴承，内摆曲臂侧带有曲臂销，曲臂销安装在相应的轴承里成为完整的曲轴机构。

6、根据权利要求1、2所述的机构，其特征在于连杆可制成中间为连杆大头，采用两半吻合安装在曲柄销上，构成滑动连接，活塞杆成180°错开布置，形成具有平衡惯性力功能的曲柄连杆机构。

7、内摆曲柄连杆机构的内燃增压器，包括燃烧室、其特征在于气缸的底部固定安装着安装盖〔8〕，设置在安装盖上有单向进气阀〔10〕。气缸侧壁安装有与内燃机气道〔12〕相通的单向排气阀〔11〕，单向进、排气阀由气缸内空气压强变化作开启、关闭运动，构成空气室〔13〕。

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