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凸轮活齿架端齿轮输出式内燃机制造技术

技术编号:16376725 阅读:84 留言:0更新日期:2017-10-15 06:57
凸轮活齿架端齿轮输出式内燃机,涉及燃气动力领域,属于多缸内燃机。本发明专利技术提供一种新型内燃机,活塞通过推杆和万向球组件作用于凸轮活齿架上,动力由凸轮活齿架经槽式两相摆盘活齿传动机构传给与端齿轮键联接的输出轴输出。凸轮活齿架将内燃机和凸轮活齿架摆盘机构合二为一,使内燃机无需再额外配备变速装置。并省去了曲轴连杆型内燃机中的曲轴连杆机构,内燃机中无偏心质量、各内力自动平衡,钢球活齿与左盖两相摆盘激波器、凸轮活齿架和端齿轮之间均为多齿啮合,所有气缸均轴向布置。故该内燃机结构简单紧凑、体积小、重合度大、承载力强,可广泛用于需大功率的领域,诸如小型发电机、直升机发动机、挖掘机、装甲车等。

Cam type movable tooth rack end gear output internal combustion engine

The cam type movable tooth rack end gear type internal combustion engine relates to the field of gas power, belonging to a multi cylinder internal combustion engine. The present invention provides a new type of internal combustion engine, the piston push rod and ball assembly on the cam movable tooth frame, powered by a cam movable tooth frame output by the groove type two-phase swing tooth drive mechanism is transferred to revitalize the output shaft end gear linkage. The cam movable tooth rack combines the internal combustion engine with the cam movable rack wobble mechanism, so that the internal combustion engine does not need to be equipped with a gear change device. And eliminating the crankshaft and connecting rod mechanism of crankshaft connecting rod type internal combustion engine, internal combustion engine, the quality of no eccentric force automatic balance ball live are meshing between the teeth and the left cover plate two-phase shock device, cam sliding tooth rack and gear on the end, all the cylinders are arranged axially. Therefore, the internal combustion engine has the advantages of simple structure, compact size, large overlap ratio and strong bearing capacity, and can be widely used in fields requiring high power, such as small generators, helicopter engines, excavators, armored vehicles, etc..

【技术实现步骤摘要】
凸轮活齿架端齿轮输出式内燃机
本专利技术涉及燃气动力领域,更具体地说,是一种凸轮活齿架端齿轮输出式内燃机。
技术介绍
目前使用较普遍的内燃机是往复式四冲程曲轴连杆型内燃机,这种内燃机的传动结构都采用曲轴连杆机构,通过连杆带动曲轴,从而将活塞的直线运动转化为曲轴的旋转运动。由于这种内燃机是靠活塞的直线运动和连杆的平面运动来驱使曲轴作旋转运动,从而造成各运动副之间存在着较大的摩擦,导致内燃机传动效率低。曲轴连杆型内燃机还有如下主要缺陷:体积大;连杆、曲轴上的不平衡离心力较大;冲击大,振动大;并由此引起较大的机械磨损,使内燃机寿命缩短;结构复杂、加工、制造、装配等都比较困难。另外,通常内燃机与变速装置是两个独立的机器,内燃机需另外安装减速器用于后续变速,造成体积庞大。
技术实现思路
本专利技术的目的是:为克服现有往复式四冲程曲轴连杆型内燃机存在的上述缺陷,本专利技术提供一种结构简单紧凑、体积小、运转平稳、功率大、寿命长、效率高的高速四冲程内燃机——凸轮活齿架端齿轮输出式内燃机。本专利技术为解决其技术问题所采取的技术方案是:一种凸轮活齿架端齿轮输出式内燃机,主要由气缸盖(1)、进气门(2)、排气门(3)、气缸(4)、缸体(5)、推杆(6)、活塞(7)、弹簧(8)、万向球组件(9)、端齿轮(10)、钢球活齿(11)、凸轮活齿架(12)、左盖两相摆盘激波器(13)、输出轴(14)、密封圈(15)、输出端轴承盖(16)、深沟球轴承(17)、保持架(18)、支撑钢球(19)、螺钉(20)、键(21)、气缸端轴承盖(22)、深沟球轴承(23)、万向钢球(24)、推力球轴承(25)及起动系统、配气系统、冷却系统、供油系统、润滑系统组成,其特征在于:用凸轮活齿架摆盘机构取代现有曲轴连杆型内燃机中的曲轴连杆机构,在凸轮活齿架(12)的右边设置八个气缸(4),八个气缸(4)的顶端位于垂直于输出轴(14)的轴线的同一平面内,所有气缸(4)的轴心线都平行于输出轴(14)的轴线,并与输出轴(14)的轴线等距周向均布,八个活塞(7)分别放入八个气缸(4)中,活塞(7)的轴向左右往复直线运动经凸轮活齿架摆盘机构转变为输出轴(14)的旋转运动,凸轮活齿架(12)将内燃机和凸轮活齿架摆盘机构有机的融为一体,使内燃机无需再额外配备变速器;上述凸轮活齿架摆盘机构由万向球槽式四相凸轮机构和槽式两相摆盘活齿传动机构及支撑钢球(19)有机的组合而成;其中,万向球槽式四相凸轮机构由凸轮活齿架(12)、万向球组件(9)、推杆(6)、活塞(7)、弹簧(8)、缸体(5)组成,推杆(6)的一端与活塞(7)固定联接,另一端通过螺纹联接装有万向球组件(9),万向球组件(9)使推杆(6)与凸轮活齿架(12)的外部右端槽式四相凸轮之间的联接为滚动摩擦联接,去掉了现有往复式内燃机中连杆与活塞及连杆与曲轴之间的铰链联接关系,从而可大大提高功率传递效率,弹簧(8)的一端与活塞(7)联接,另一端与缸体(5)的底部联接,弹簧(8)使推杆(6)上的万向球组件(9)始终与凸轮活齿架(12)的外部右端槽式四相凸轮保持接触,凸轮活齿架(12)通过深沟球轴承(23)支撑于输出轴(14)上;槽式两相摆盘活齿传动机构由凸轮活齿架(12)、钢球活齿(11)、端齿轮(10)、左盖两相摆盘激波器(13)、输出轴(14)组成,其中左盖两相摆盘激波器(13)通过螺钉(20)与缸体(5)固定联接,左盖两相摆盘激波器(13)的左边是本专利技术内燃机的左边壳体,右端是槽式两相摆盘活齿传动机构的激波器,即是说左盖两相摆盘激波器(13)将内燃机的左边壳体和槽式两相摆盘活齿传动机构的激波器合二为一,内燃机的左边壳体和槽式两相摆盘活齿传动机构的两相摆盘激波器也可以分别制造后再刚性连接成一个整体;在左盖两相摆盘激波器(13)上激波器的外围和凸轮活齿架(12)的左端都沿周向开有圆形导槽,若干个支撑钢球(19)在该两圆形导槽中可周向滚动,这些支撑钢球(19)用以支撑凸轮活齿架(12)、承受万向钢球(24)作用在凸轮活齿架(12)上的轴向力;端齿轮(10)与输出轴(14)之间通过键(21)联接,输出轴(14)的两端通过一对深沟球轴承(17)和一个推力球轴承(25)分别支撑于左盖两相摆盘激波器(13)和缸体(5)中,推力球轴承(25)对输出轴(14)进行了轴向固定,输出轴(14)、端齿轮(10)、凸轮活齿架(12)和左盖两相摆盘激波器(13)四个零件的轴心线重合;凸轮活齿架(12)的内部开有Z11个与凸轮活齿架(12)的轴心线等距且周向均布的轴向通孔,Z11个钢球活齿(11)分别装在凸轮活齿架(12)的Z11个半径与钢球活齿(11)半径相同的轴向通孔内并可自由轴向运动,所以凸轮活齿架(12)的内部是槽式两相摆盘活齿传动机构的活齿架,凸轮活齿架(12)既是万向球槽式四相凸轮机构中的凸轮又是槽式两相摆盘活齿传动机构的活齿架;钢球活齿(11)的个数Z11和端齿轮(10)的齿数(或叫波数)Z10相差为2,钢球活齿(11)与左盖两相摆盘激波器(13)、端齿轮(10)和凸轮活齿架(12)同时保持啮合接触;在槽式两相摆盘活齿传动机构中,钢球活齿(11)几何中心的轨迹是一圆柱面曲线,该曲线所在的圆柱面称为槽式两相摆盘活齿传动机构的分度圆柱面,也是端齿轮(10)的分度圆柱面和左盖两相摆盘激波器(13)的分度圆柱面,这些圆柱面的轴心线都与输出轴(14)的轴线重合;在左盖两相摆盘激波器(13)的右端面上和端齿轮(10)的左端面上均沿周向开有轴心对称周向均匀分布的导槽,该两周向导槽分别是左盖两相摆盘激波器(13)的激波部分和端齿轮(10)的轮齿部分,该两周向导槽是钢球活齿(11)随凸轮活齿架(12)转动并在凸轮活齿架(12)的轴向通孔中运动时所处一系列位置的包络曲面,该两周向导槽在轴截面内的形状都是圆弧,圆弧的半径与钢球活齿(11)的半径相同,该两周向导槽的轨迹是余弦函数曲线沿圆柱面的分布,其中左盖两相摆盘激波器(13)的导槽轨迹的余弦函数周期数等于左盖两相摆盘激波器(13)的波幅数2,而端齿轮(10)的左端导槽轨迹的余弦函数周期数等于端齿轮(10)的齿数Z10,即是说左盖两相摆盘激波器(13)的右端是槽式两相凸轮,该槽式两相凸轮的轮廓在上述分度圆柱面上的形状是两个相同的轴向凸出部分,每个轴向凸出部分对应的圆心角为180o;八个气缸(4)的轴心线都在通过所有万向钢球中心的圆柱面上并沿周向均布;通过所有支撑钢球(19)的圆柱面与通过所有万向钢球中心的圆柱面重合;凸轮活齿架(12)的外部右端槽式四相凸轮是轴心对称周向均匀分布的圆筒形槽式四相凸轮,该四相凸轮的轮廓在通过所有万向钢球中心的圆柱面上的形状是四个相同的轴向凸出部分,每个凸出部分对应的圆心角为90°,该四相凸轮的导槽截面为半径与万向球组件(9)中的万向钢球(24)的半径相同的圆弧,可通过选取恰当的活塞(7)轴向运动规律来确定该四相凸轮的轴向轮廓曲线,以使内燃机得到最佳的动力性、经济性和排放指标;上述八个气缸(4)中任意两个相隔180°对称布置的活塞(7)工作状态同步,将工作状态同步的两个活塞(7)作为一组,四组活塞(7)依次进行吸气冲程、压缩冲程、气体燃烧做功冲程和排气冲程,相邻两组气缸(4)相差一个冲程本文档来自技高网...
凸轮活齿架端齿轮输出式内燃机

【技术保护点】
凸轮活齿架端齿轮输出式内燃机,主要由气缸盖(1)、进气门(2)、排气门(3)、气缸(4)、缸体(5)、推杆(6)、活塞(7)、弹簧(8)、万向球组件(9)、端齿轮(10)、钢球活齿(11)、凸轮活齿架(12)、左盖两相摆盘激波器(13)、输出轴(14)、密封圈(15)、输出端轴承盖(16)、深沟球轴承(17)、保持架(18)、支撑钢球(19)、螺钉(20)、键(21)、气缸端轴承盖(22)、深沟球轴承(23)、万向钢球(24)、推力球轴承(25)及起动系统、配气系统、冷却系统、供油系统、润滑系统组成,其特征在于:用凸轮活齿架摆盘机构取代现有曲轴连杆型内燃机中的曲轴连杆机构,在凸轮活齿架(12)的右边设置八个气缸(4),八个气缸(4)的顶端位于垂直于输出轴(14)的轴线的同一平面内,所有气缸(4)的轴心线都平行于输出轴(14)的轴线,并与输出轴(14)的轴线等距周向均布,八个活塞(7)分别放入八个气缸(4)中,活塞(7)的轴向左右往复直线运动经凸轮活齿架摆盘机构转变为输出轴(14)的旋转运动,凸轮活齿架(12)将内燃机和凸轮活齿架摆盘机构有机的融为一体,使内燃机无需再额外配备变速器;上述凸轮活齿架摆盘机构由万向球槽式四相凸轮机构和槽式两相摆盘活齿传动机构及支撑钢球(19)有机的组合而成;其中,万向球槽式四相凸轮机构由凸轮活齿架(12)、万向球组件(9)、推杆(6)、活塞(7)、弹簧(8)、缸体(5)组成,推杆(6)的一端与活塞(7)固定联接,另一端通过螺纹联接装有万向球组件(9),万向球组件(9)使推杆(6)与凸轮活齿架(12)的外部右端槽式四相凸轮之间的联接为滚动摩擦联接,去掉了现有往复式内燃机中连杆与活塞及连杆与曲轴之间的铰链联接关系,从而可大大提高功率传递效率,弹簧(8)的一端与活塞(7)联接,另一端与缸体(5)的底部联接,弹簧(8)使推杆(6)上的万向球组件(9)始终与凸轮活齿架(12)的外部右端槽式四相凸轮保持接触,凸轮活齿架(12)通过深沟球轴承(23)支撑于输出轴(14)上;槽式两相摆盘活齿传动机构由凸轮活齿架(12)、钢球活齿(11)、端齿轮(10)、左盖两相摆盘激波器(13)、输出轴(14)组成,其中左盖两相摆盘激波器(13)通过螺钉(20)与缸体(5)固定联接,左盖两相摆盘激波器(13)的左边是本专利技术内燃机的左边壳体,右端是槽式两相摆盘活齿传动机构的激波器,即是说左盖两相摆盘激波器(13)将内燃机的左边壳体和槽式两相摆盘活齿传动机构的激波器合二为一,内燃机的左边壳体和槽式两相摆盘活齿传动机构的两相摆盘激波器也可以分别制造后再刚性连接成一个整体;在左盖两相摆盘激波器(13)上激波器的外围和凸轮活齿架(12)的左端都沿周向开有圆形导槽,若干个支撑钢球(19)在该两圆形导槽中可周向滚动,这些支撑钢球(19)用以支撑凸轮活齿架(12)、承受万向钢球(24)作用在凸轮活齿架(12)上的轴向力;端齿轮(10)与输出轴(14)之间通过键(21)联接,输出轴(14)的两端通过一对深沟球轴承(17)和一个推力球轴承(25)分别支撑于左盖两相摆盘激波器(13)和缸体(5)中,推力球轴承(25)对输出轴(14)进行了轴向固定,输出轴(14)、端齿轮(10)、凸轮活齿架(12)和左盖两相摆盘激波器(13)四个零件的轴心线重合;凸轮活齿架(12)的内部开有Z11个与凸轮活齿架(12)的轴心线等距且周向均布的轴向通孔,Z11个钢球活齿(11)分别装在凸轮活齿架(12)的Z11个半径与钢球活齿(11)半径相同的轴向通孔内并可自由轴向运动,所以凸轮活齿架(12)的内部是槽式两相摆盘活齿传动机构的活齿架,凸轮活齿架(12)既是万向球槽式四相凸轮机构中的凸轮又是槽式两相摆盘活齿传动机构的活齿架;钢球活齿(11)的个数Z11和端齿轮(10)的齿数(或叫波数)Z10相差为2,钢球活齿(11)与左盖两相摆盘激波器(13)、端齿轮(10)和凸轮活齿架(12)同时保持啮合接触;在槽式两相摆盘活齿传动机构中,钢球活齿(11)几何中心的轨迹是一圆柱面曲线,该曲线所在的圆柱面称为槽式两相摆盘活齿传动机构的分度圆柱面,也是端齿轮(10)的分度圆柱面和左盖两相摆盘激波器(13)的分度圆柱面,这些圆柱面的轴心线都与输出轴(14)的轴线重合;在左盖两相摆盘激波器(13)的右端面上和端齿轮(10)的左端面上均沿周向开有轴心对称周向均匀分布的导槽,该两周向导槽分别是左盖两相摆盘激波器(13)的激波部分和端齿轮(10)的轮齿部分,该两周向导槽是钢球活齿(11)随凸轮活齿架(12)转动并在凸轮活齿架(12)的轴向通孔中运动时所处一系列位置的包络曲面,该两周向导槽在轴截面内的形状都是圆弧,圆弧的半径与钢球活齿(11)的半径相同,该两周向导槽的轨迹是余弦函数曲线沿圆柱面的分布,其...

【技术特征摘要】
1.凸轮活齿架端齿轮输出式内燃机,主要由气缸盖(1)、进气门(2)、排气门(3)、气缸(4)、缸体(5)、推杆(6)、活塞(7)、弹簧(8)、万向球组件(9)、端齿轮(10)、钢球活齿(11)、凸轮活齿架(12)、左盖两相摆盘激波器(13)、输出轴(14)、密封圈(15)、输出端轴承盖(16)、深沟球轴承(17)、保持架(18)、支撑钢球(19)、螺钉(20)、键(21)、气缸端轴承盖(22)、深沟球轴承(23)、万向钢球(24)、推力球轴承(25)及起动系统、配气系统、冷却系统、供油系统、润滑系统组成,其特征在于:用凸轮活齿架摆盘机构取代现有曲轴连杆型内燃机中的曲轴连杆机构,在凸轮活齿架(12)的右边设置八个气缸(4),八个气缸(4)的顶端位于垂直于输出轴(14)的轴线的同一平面内,所有气缸(4)的轴心线都平行于输出轴(14)的轴线,并与输出轴(14)的轴线等距周向均布,八个活塞(7)分别放入八个气缸(4)中,活塞(7)的轴向左右往复直线运动经凸轮活齿架摆盘机构转变为输出轴(14)的旋转运动,凸轮活齿架(12)将内燃机和凸轮活齿架摆盘机构有机的融为一体,使内燃机无需再额外配备变速器;上述凸轮活齿架摆盘机构由万向球槽式四相凸轮机构和槽式两相摆盘活齿传动机构及支撑钢球(19)有机的组合而成;其中,万向球槽式四相凸轮机构由凸轮活齿架(12)、万向球组件(9)、推杆(6)、活塞(7)、弹簧(8)、缸体(5)组成,推杆(6)的一端与活塞(7)固定联接,另一端通过螺纹联接装有万向球组件(9),万向球组件(9)使推杆(6)与凸轮活齿架(12)的外部右端槽式四相凸轮之间的联接为滚动摩擦联接,去掉了现有往复式内燃机中连杆与活塞及连杆与曲轴之间的铰链联接关系,从而可大大提高功率传递效率,弹簧(8)的一端与活塞(7)联接,另一端与缸体(5)的底部联接,弹簧(8)使推杆(6)上的万向球组件(9)始终与凸轮活齿架(12)的外部右端槽式四相凸轮保持接触,凸轮活齿架(12)通过深沟球轴承(23)支撑于输出轴(14)上;槽式两相摆盘活齿传动机构由凸轮活齿架(12)、钢球活齿(11)、端齿轮(10)、左盖两相摆盘激波器(13)、输出轴(14)组成,其中左盖两相摆盘激波器(13)通过螺钉(20)与缸体(5)固定联接,左盖两相摆盘激波器(13)的左边是本发明内燃机的左边壳体,右端是槽式两相摆盘活齿传动机构的激波器,即是说左盖两相摆盘激波器(13)将内燃机的左边壳体和槽式两相摆盘活齿传动机构的激波器合二为一,内燃机的左边壳体和槽式两相摆盘活齿传动机构的两相摆盘激波器也可以分别制造后再刚性连接成一个整体;在左盖两相摆盘激波器(13)上激波器的外围和凸轮活齿架(12)的左端都沿周向开有圆形导槽,若干个支撑钢球(19)在该两圆形导槽中可周向滚动,这些支撑钢球(19)用以支撑凸轮活齿架(12)、承受万向钢球(24)作用在凸轮活齿架(12)上的轴向力;端齿轮(10)与输出轴(14)之间通过键(21)联接,输出轴(14)的两端通过一对深沟球轴承(17)和一个推力球轴承(25)分别支撑于左盖两相摆盘激波器(13)和缸体(5)中,推力球轴承(25)对输出轴(14)进行了轴向固定,输出轴(14)、端齿轮(10)、凸轮活齿架(12)和左盖两相摆盘激波器(13)四个零件的轴心线重合;凸轮活...

【专利技术属性】
技术研发人员:梁尚明晏晓飞屈九洲
申请(专利权)人:四川大学
类型:发明
国别省市:四川,51

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