一种无曲柄连杆机构的往复活塞式内燃机制造技术

本发明专利技术公开一种无曲柄连杆机构的往复活塞式内燃机装置，属于内燃机领域。针对传统内燃机的曲柄结构复杂，对材料要求高，加工难度高，同时连杆同样受力和运动状态复杂，带来的复杂惯性效应和噪音等弊端，本发明专利技术利用无保持架曲沟球轴承能够以较大摆幅实现往复运动的功能，设计了一个每回转一周有两个循环、四个往返行程的无保持架曲沟球轴承，将其两个推程分别用作压缩和排气，两个返程分别用作燃烧做功和进气行程。与传统曲柄连杆机构组成的内燃机相比较，本发明专利技术公开的无曲柄连杆机构的往复活塞式内燃机具有以下优点：1.运动部件全部为轴对称的回转型零件，结构简单；2.运动形式简单，只有回转运动和往复运动，产生的噪音小；3.零件加工要求低，容易制造。

A reciprocating piston internal combustion engine without crank and connecting rod mechanism

The invention discloses a reciprocating piston type internal combustion engine device without crank connecting rod mechanism, which belongs to the field of internal combustion engine. In view of the disadvantages of complex crank structure, high material requirement and high processing difficulty of traditional internal combustion engine, as well as the complicated inertia effect and noise caused by the same force and motion state of connecting rod, the present invention utilizes the non-cage curved groove ball bearing to realize the function of reciprocating motion with large swing amplitude, and designs an uninsured system with two cycles and four reciprocating journeys per cycle. The rack curved groove ball bearing is used for compression and exhaust respectively, and the two return cycles are used for combustion work and air intake respectively. Compared with the internal combustion engine composed of traditional crank-connecting rod mechanism, the reciprocating piston internal combustion engine without crank-connecting rod mechanism disclosed in the present invention has the following advantages: 1. All the moving parts are axially symmetrical parts with a simple structure; 2. The motion form is simple, with only rotary motion and reciprocating motion, resulting in less noise; 3. The processing requirements of the parts are low and easy to manufacture.

【技术实现步骤摘要】
一种无曲柄连杆机构的往复活塞式内燃机
本专利技术涉及一种内燃机装置，属于动力机械领域。具体来说涉及一种无曲柄连杆机构的往复活塞式内燃机装置。
技术介绍
内燃机是通过使液体或气体燃料在气缸内燃烧，并将其放出的热能直接转换为机械动力的动力机械。常见的往复活塞式内燃机主要由气缸、活塞、曲柄和连杆等组成。气缸是一个实现工作循环、产生动力的空间；活塞可在气缸套内往复运动，燃料在气缸内燃烧，产生的动力推动活塞往复运动，经过连杆推动曲轴作旋转运动，再从飞轮端将动力输出。工作时，连杆小头端随活塞作往复运动，连杆大头端随曲柄销绕曲轴轴线作旋转运动，连杆大小头间的杆身作复杂的摇摆运动。曲轴的作用是将活塞的往复运动转换为旋转运动，并将膨胀行程所作的功传递出去驱动车辆或机械设备。基于曲柄连杆机构的往复活塞式内燃机自被专利技术以来，推动了工业革命和交通运输技术的发展，也给人们带来了舒适快捷的出行方便，对人们生活质量的提高具有重要影响。但是，曲柄结构复杂，对材料要求高，加工难度高是绕不开弊端，同时连杆同样受力和运动状态复杂，由此带来的复杂惯性效应和噪音，是发动机行业需要不断改进历史命题。为了克服基于曲柄连杆机构往复活塞式内燃机的上述弊端，本专利技术公开一种无曲柄连杆机构的往复活塞式内燃机。基于无保持架曲沟球轴承（专利申请号：CN201910024162.1）结构的无曲柄连杆机构的往复活塞式内燃机，由活塞、无保持架曲沟球轴承、飞轮和进排气系统等组成。本专利技术公开的无曲柄连杆机构的往复活塞式内燃机的运动部件全部为轴对称型回转零件，能够克服曲柄连杆机构的诸多弊端。
技术实现思路
实现上述专利技术目的的无曲柄连杆机构的往复活塞式内燃机，利用无保持架曲沟球轴承能够以较大摆幅实现往复运动的功能。本专利技术设计了一个内外圈每回转一周有两个完整循环、四个往返行程的无保持架曲沟球轴承，将其两个推程分别用作压缩和排气行程，两个返程分别用作燃烧做功和进气行程。其中，推程是利用曲沟球轴承的上升斜面推动活塞向上运动；返程的燃烧做功行程利用燃气膨胀推动活塞向下运动；返程的吸气行程缺少原动力；因此，在活塞内设置一柱塞缸，利用推程时的向上运动，在柱塞缸内行成负压，该负压可以用作吸气行程活塞向下运动的原动力，实现返程使活塞向下运动；为了消除柱塞缸内的气体泄漏，使负压减弱，在柱塞缸下部设置一单向排气阀，利用做功行程的燃气膨胀推动活塞和柱塞向下运动，排出泄漏气体，保证吸气行程所需的负压动力。实现上述专利技术目的的技术方案是：一种无曲柄连杆机构的往复活塞式内燃机，由主轴1、轴承2、飞轮3、排气推杆4、进气推杆5、外圈6、内圈7、柱塞8、活塞9、气缸10、气缸盖11、进气杠杆12、排气杠杆13、进气阀14、排气阀15、火花塞（喷油嘴）16、气孔17、钢珠18、缓冲弹簧19、单向阀20、机座21、泄漏孔22和齿轮23构成，其特征是：所述的外圈6和内圈7有两个峰和两个谷；所述的外圈6与活塞9固连，且外圈6和活塞9及气缸10的轴线不同心，设置一偏心距；外圈6的中心轴线上固连柱塞8，上部位开设气孔17；所述的内圈7下部与飞轮3固连，并在中心轴线上设置一柱塞缸，柱塞缸的底部设置一缓冲弹簧19、单向阀20和泄漏孔22；所述的飞轮3与主轴1固连，飞轮3上面的固定相位设置点火（喷油）、排气和进气圆弧凸起，并随主轴1和内圈7一起经过动平衡；所述的气缸10镶嵌在机座21上，气缸10外设置排气推杆4和进气推杆5的导向套，顶部密封用气缸盖11；所述的主轴1上安装一个齿轮23，用齿轮23和一个中心齿轮可以将4个无曲柄连杆机构的往复活塞式内燃机连接成一个机组，机组的做功行程相互错开90°相位；也可以将2个无曲柄连杆机构的往复活塞式内燃机连接成一个机组或者将1个无曲柄连杆机构的往复活塞式内燃机作为动力源独立使用；所述的外圈6和内圈7的曲沟的循环周期相同；所述的外圈6和内圈7的曲线形状可以相同（同为正弦或余弦曲线），也可以不相同（一个为正弦或余弦，另一个为非正弦或余弦的其他曲线）所述的外圈6和内圈7的曲沟的循环周期可以为2个及2个以上；所述的活塞9和气缸10的断面形状有两种形式，一种形状是圆形，另一种形状是非圆形；活塞9和气缸10是圆形断面时，外圈6和内圈7及柱塞8的轴线与活塞9和气缸10的轴线位置不同心（偏心距不为0）；活塞9和气缸10是非圆形断面时，外圈6和内圈7及柱塞8的轴线与活塞9和气缸10的轴线位置有两种形式：一种是不同心（偏心距不为0），另一种是同心（偏心距为0）。与传统曲柄连杆机构组成的内燃机相比较，本专利技术公开的无曲柄连杆机构的往复活塞式内燃机具有以下优点：1.运动部件全部为轴对称的回转型零件，结构简单；2.运动形式简单，只有回转运动和往复运动，产生的噪音小；3.零件加工要求低，容易制造。附图说明图1为无曲柄连杆机构的往复活塞式内燃机结构示意图：图2为外圈结构和展开示意图；图3为内圈结构和展开示意图；图4为飞轮和主轴结构示意图；图中各图例标记分别表示的意义如下：1-主轴，2-轴承，3-飞轮，4-排气推杆，5-进气推杆，6-外圈，7-内圈，8-柱塞，9-活塞，10-气缸，11-气缸盖，12-进气杠杆，13-排气杠杆，14-进气阀，15-排气阀，16-火花塞（喷油嘴），17-气孔，18-钢珠，19-缓冲弹簧，20-单向阀，21-机座，22-泄漏孔，23-齿轮。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。如图1，本专利技术的无曲柄连杆机构的往复活塞式内燃机，由无保持架曲沟球轴承的内圈7、钢珠18和外圈6滚道形成每回转一周有两个循环、四个行程的机构，将其两个推程分别用作压缩和排气，两个返程分别用作燃烧做功和进气；其中，推程是利用曲沟的上升斜面推动活塞9向上运动；返程的燃烧做功行程利用燃气膨胀推动活塞9向下运动；返程的吸气行程缺少动力；因此，在活塞内设置一柱塞缸，利用推程时的向上运动，在柱塞缸内行成负压，该负压可以用作吸气行程活塞9向下运动的动力，实现返程使活塞9向下运动的动力；为了消除柱塞缸内的气体泄漏，使负压减弱，在柱塞缸下部设置一单向阀20，利用做功行程的燃气膨胀推动活塞9和柱塞向下运动，排出泄漏气体，保证吸气行程所需的负压动力；外圈6和活塞9及气缸10的轴线不同心，设置一偏心距；外圈6的中心轴线上固连柱塞8，上部位开设气孔17；内圈7下部与飞轮3固连，并在中心轴线上设置一柱塞缸，柱塞缸的底部设置一缓冲弹簧19、单向阀20和泄漏孔22；飞轮3与主轴1固连，上面设置排气和进气圆弧凸起，并随主轴1和内圈7一起经过动平衡；气缸10镶嵌在机座21上，外部设置排气推杆4和进气推杆5的导向套，顶部密封气缸盖11；柱塞缸的底部设置的缓冲弹簧19的长度正好保证柱塞8在曲沟的谷底之前与柱塞8接触，缓解活塞9和外圈6向下运动的冲击力；所述的主轴1上安装一个齿轮23，用齿轮23和一个中心齿轮可以将4个无曲柄连杆机构的往复活塞式内燃机连接成一个机组，机组的做功行程相互错开90°相位，形成每个时刻都有做功行程；也可以用一个中心齿轮将2个以上无曲柄连杆机构的往复活塞式内燃机连接成一个机组使用，或者将1个无曲柄连杆机构的往复活塞式内燃机作为动力源独立使用。本专利技术公开了一种利用无保持架曲沟球轴承实现往复运动，利用柱塞缸的负压解决吸气行程本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无曲柄连杆机构的往复活塞式内燃机，由主轴1、 轴承2、飞轮3、排气推杆4、进气推杆5、外圈6、内圈7、柱塞8、活塞9、气缸10、气缸盖11、进气杠杆12、排气杠杆13、进气阀14、排气阀15、火花塞（喷油嘴）16、气孔17、钢珠18、缓冲弹簧19、单向阀20、机座21、泄漏孔22和齿轮23构成，其特征是：所述的外圈6和内圈7有两个峰和两个谷；所述的外圈6与活塞9固连，且外圈6和活塞9及气缸10的轴线不同心，设置一偏心距；外圈6的中心轴线上固连柱塞8，上部位开设气孔17；所述的内圈7下部与飞轮3固连，并在中心轴线上设置一柱塞缸，柱塞缸的底部设置一缓冲弹簧19、单向阀20和泄漏孔22；所述的飞轮3与主轴1固连，上面设置排气和进气圆弧凸起，并随主轴1和内圈7一起经过动平衡；所述的气缸10镶嵌在机座21上，外部设置排气推杆4和进气推杆5的导向套，顶部密封气缸盖11。

【技术特征摘要】
1.一种无曲柄连杆机构的往复活塞式内燃机，由主轴1、轴承2、飞轮3、排气推杆4、进气推杆5、外圈6、内圈7、柱塞8、活塞9、气缸10、气缸盖11、进气杠杆12、排气杠杆13、进气阀14、排气阀15、火花塞（喷油嘴）16、气孔17、钢珠18、缓冲弹簧19、单向阀20、机座21、泄漏孔22和齿轮23构成，其特征是：所述的外圈6和内圈7有两个峰和两个谷；所述的外圈6与活塞9固连，且外圈6和活塞9及气缸10的轴线不同心，设置一偏心距；外圈6的中心轴线上固连柱塞8，上部位开设气孔17；所述的内圈7下部与飞轮3固连，并在中心轴线上设置一柱塞缸，柱塞缸的底部设置一缓冲弹簧19、单向阀20和泄漏孔22；所述的飞轮3与主轴1固连，上面设置排气和进气圆弧凸起，并随主轴1和内圈7一起经过动平衡；所述的气缸10镶嵌在机座21上，外部设置排气推杆4和进气推杆5的导向套，顶部密封气缸盖11。2.根据权力要求1所述的无曲柄连杆机构的往复活塞式内燃机，其特征是：柱塞缸的底部设置的缓冲弹簧19的长度正好保证柱塞8在曲沟的谷底之前与柱塞8接触，缓解活塞9和外圈6向下运动的冲击力。3.根据权力要求1所述的无曲柄连杆机构的往复活塞式内燃机，其特征是：所述的主轴1上安装一个齿轮23，用齿轮23和一个中心齿轮，可以将4个无曲柄连杆机构的往复活塞式内燃机连接成一...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭康权，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61