一種取代曲軸-連桿機構的發動機傳動裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種往復直線運動轉換為圓周運動的傳動機構，特別涉及一種取代曲軸連桿機構的發動機傳動裝置，以提高發動機的往復直線運動與旋轉運動相互轉換效率，消除活塞與汽缸壁之間的側向壓力。
【背景技術】
[0002]在機械工程中，例如活塞式發動機、壓縮機及其他一些需要進行直線往復運動與圓周運動相互轉換的機械，目前普遍采用的曲軸(曲柄)連桿轉換機構，但是，無論從理論分析，還是在實際應用方面傳統的曲軸(柄)連桿機構設都存在固有的缺陷:
1、在曲軸(柄)連桿機構中，作用在活塞上的燃氣壓力被分解為沿連桿軸線方向的作用力和垂直于汽缸軸線方向作用在缸壁的側壓力，增大了活塞與缸壁之間的側向摩擦力，加速了汽缸壁側向磨損，不僅降低了活塞的做功效率，而且還會造成“卡缸”使活塞無法工作；
2、作用在曲軸(柄)上的沿連桿軸線方向的作用力再次分解為垂直曲軸半徑方向的切向力和沿半徑方向的法向力，在燃氣爆發瞬間，由于傳動角很小，輸出的扭矩的切向作用力遠小于活塞上的燃氣壓力，有計算表明傳動角為10度時，活塞總作用力只有百分之二十左右轉換為產生曲軸扭矩的切向作用力；
3、曲軸連桿機構中連桿擺動產生的不平衡回轉質量和回轉運動引起慣性力，使活塞與汽缸壁及轉動接觸面產生交變沖擊力，增大了各個部件間的不均勻摩擦和撞擊，不僅影響發動機的輸出功率，而且使發動機產生較大的振動和噪聲。
【發明內容】
[0003]本發明要解決的技術問題是提供一種扇形齒輪和轉動臂聯合驅動齒條的轉換機構替代傳統的曲軸(柄)連桿機構，以克服曲軸-連桿傳動機構固有的上述缺陷，是一種與現有技術不同的直線往復運動與圓周運動轉換裝置。
[0004]本發明的一種取代曲軸-連桿機構的發動機傳動裝置結構如下所述:
在殼體內的主軸上設置的扇形齒輪置于由第一齒條和第二齒條與第一齒條連板和第二齒條連板構成的齒條框架中，扇形齒輪兩側的主軸柱面與形狀相同的兩個轉動臂的一端部剛性連接，兩個轉動臂關于扇形齒輪的縱向中截面對稱，若設定主軸和扇形齒輪及兩個轉動臂逆時針轉動時，在兩個轉動臂對稱的內側面上分別沿順時針方向依次開設連通的引導短槽和驅動槽及轉向槽，若設定主軸和扇形齒輪及兩個轉動臂順時針轉動時，在兩個轉動臂對稱的內側面上分別沿逆時針方向依次開設連通的引導短槽和驅動槽及轉向槽，兩個引導短槽、兩個驅動槽、兩個轉向槽的形狀相同，并且關于扇形齒輪的縱向中截面對稱，兩個引導短槽、兩個驅動槽及兩個轉向槽的槽深度小于兩個轉動臂的厚度，在第一齒條連板和第二齒條連板的兩側面上分別設置同軸線的第一驅動銷和同軸線的第二驅動銷，第一驅動銷和第二驅動銷的軸線位于第一齒條連板和第二齒條連板的橫向中截面上，引導短槽和兩個驅動槽及兩個轉向槽的兩槽幫內壁能交替在兩個第一驅動銷和兩個第二驅動銷的柱面上滑動，使兩個轉動臂與第一齒條和第二齒條聯動;在第一齒條和第二齒條的背面開設的第一導向槽和第二導向槽分別置于兩個導向軌上;第一齒條和第二齒條的一端部分別借助連桿分別與各氣缸中的活塞連接構成單缸或多缸發動機組。
[0005]本發明的發動機傳動裝置中，扇形齒輪與主軸柱面同軸剛性連接，扇形齒輪的厚度與兩個齒條的厚度相等，扇形齒輪輪齒的齒頂弧面對應的圓心角大于或等于90°小于180°，扇形齒輪的輪齒數量少于兩個齒條的齒數，扇形齒輪能交替與第一齒條和第二齒條嚙合。
[0006]本發明的發動機傳動裝置中，第一導向槽和第二導向槽的寬度等于兩個導向軌厚度，兩個導向軌的頂部分別置于第一導向槽和第二導向槽中，兩個導向軌的底部分別安裝在殼體的內壁上。
[0007]本發明的發動機傳動裝置中，兩個第一轉向銷和兩個第二轉向銷為形狀相同的圓柱，兩個第一轉向銷和兩個第二轉向銷的軸線與主軸的主軸線平行，兩個第一轉向銷和兩個第二轉向銷的直徑等于兩個引導短槽和兩個驅動槽及兩個轉向槽的寬度，兩個第一驅動銷及兩個第二驅動銷的高度等于兩個引導短槽和兩個驅動槽及兩個轉向槽的槽深。
[0008]本發明的發動機傳動裝置中，兩個引導短槽的形狀如下所述:若扇形齒輪為順時針轉動時，在扇形齒輪的第二端輪齒及與其嚙合的第一齒條的第一次端齒脫離之前，平動的兩個第一轉向銷與轉動的兩個轉動臂的內側面做復合運動，兩個第一轉向銷在兩個轉動臂內側面運動的軌跡與兩個引導短槽的形狀相同，兩個引導短槽及其進槽口能交替在兩個第一轉向銷的柱面上滑動，在扇形齒輪的第二端輪齒與第二齒條的第二次端齒脫離之前，平動的兩個第二轉向銷與轉動的兩個轉動臂的內側面做復合運動，兩個第二轉向銷在兩個轉動臂內側面運動的軌跡與兩個引導短槽的形狀相同，兩個引導短槽及其進槽口能交替在兩個第二轉向銷柱面上相對滑動;若扇形齒輪為逆時針轉動時，在扇形齒輪的第一端輪齒與第二齒條的第一次端齒脫離之前，平動的兩個第一轉向銷與轉動的兩個轉動臂的內側面做復合運動，兩個第一轉向銷在兩個轉動臂內側面運動的軌跡與兩個引導短槽的形狀相同，兩個引導短槽及其進槽口能交替在兩個第一轉向銷柱面相對滑動，在扇形齒輪的第一端輪齒與第一齒條的第二次端齒脫離之前，平動的兩個第二轉向銷與轉動的兩個轉動臂的內側面做復合運動，兩個第二轉向銷在兩個轉動臂內側面運動的軌跡與兩個引導短槽的形狀相同，兩個引導短槽及其進槽口能交替在兩個第二轉向銷柱面相對滑動。
[0009]本發明的發動機傳動裝置中，兩個驅動槽可為曲線槽或斜槽，兩個引導短槽的出槽口與兩個驅動槽的進槽口光滑銜接處為第一銜接端口，兩個驅動槽的出槽口與兩個轉向槽的進槽口光滑接銜處為第二銜接端口，兩個第一銜接端口到主軸的主軸線之間的距離大于第二銜接端口到主軸的主軸線之間距離;若扇形齒輪為逆時針轉動，扇形齒輪的第二端輪齒與第二齒條的第一次端齒脫離時，兩個第一驅動銷在第一銜接端口，扇形齒輪的第二端輪齒與第一齒條的第二次端齒脫離時，兩個第二驅動銷在第二銜接端口；若扇形齒輪為順時針轉動，扇形齒輪的第一端輪齒與第一齒條的第一次端齒脫離時，兩個第一驅動銷在兩個第一銜接端口，扇形齒輪的第一端輪齒與第二齒條的第二次端齒脫離時，驅動銷在兩個第二銜接端口。
[0010]本發明的發動機傳動裝置中，兩個轉向槽為曲線槽，在兩個驅動槽的出槽口與兩個轉向槽的進槽口的第二銜接端口，驅動槽的端部與兩個轉向槽的端部外切，兩個轉向槽的曲率半徑大于兩個驅動銷和兩個驅動銷的半徑，兩個轉向槽的進槽口到主軸線之間的距離小于兩個轉向槽的出槽口主軸線之間的距離;若扇形齒輪為逆時針轉動:兩個第一兩個驅動銷在兩個驅動槽與兩個轉向槽的兩個第二銜接端口時，扇形齒輪的第一端輪齒在第一齒條的第一端齒和第一次端齒之間，兩個轉向槽的出槽口與兩個第一驅動銷脫離時，扇形齒輪的第一端輪齒與第一齒條的第一端齒和第二次端齒嚙合;兩個第二驅動銷在兩個第二銜接端口時，扇形齒輪的第一端輪齒在第二齒條的第二端齒和第二次端齒之間，兩個轉向槽的出槽口與兩個第二驅動銷脫離時，扇形齒輪的第一端輪齒與第二齒條的第二端齒和第二次端齒嚙合;若設定扇形齒輪為順時針轉動:兩個第一兩個驅動銷在第二銜接端口時，扇形齒輪的第一端輪齒在第二齒條的第一端齒和第一次端齒之間，兩個轉向槽的出槽口與兩個第一驅動銷脫離時，扇形齒輪的第一端輪齒與第二齒條的第一端齒和次第一端齒嗤合，兩個第二驅動銷在兩個第二銜接端口時，扇形齒輪的第一端輪齒在第一齒條的第二端齒和第二次端齒之間，兩個轉向槽的出槽口與兩個第二驅動銷脫離時，扇形齒輪的第一端輪齒與第一齒條的第二端齒和第二次端齒嚙合。
[0011]本發明的發動機傳動裝置中，齒條和齒條兩端的延長部分分別與第一齒條連板和第二齒條