一种可变压缩比发动机气缸行程演示装置的制作方法

1.本发明涉及发动机模型应用技术领域，更具体的说，涉及一种可变压缩比发动机气缸行程演示装置。


背景技术：

2.可变压缩比是一种动态调整内燃机压缩比的技术，在不同的负载情况下可变压缩比可以提高燃料效率，高负载时需要较低的压缩比，而低负载需要高的压缩比，目前在大专院校发动机教学实践中，通常采用可变压缩比的发动机模型对学员进行教学；例如专利号为cn201720192388.9专利名称为多缸发动机模型的专利，该模型虽然能够模拟发动机的运行状态，但是对于新手学员来说并不能够直观的了解到当前活塞是处于哪个冲程阶段；尤其是具有可变压缩比技术的发动机，较常规发动机来说结构较为复杂，增加学员对发动机了解的难度，不能够直观的了解到可变压缩比发动机的结构以及动态原理。


技术实现要素：

3.针对以上缺陷，本发明提供一种可变压缩比发动机气缸行程演示装置，解决上述问题。
4.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种可变压缩比发动机气缸行程演示装置，包括发动机外壳，所述发动机外壳下端设有可变压缩比演示机构，所述发动机外壳上端设有可变气门升程演示机构；所述可变压缩比演示机构包括安装在发动机外壳上端的缸筒，缸筒一侧安装有活塞筒，活塞筒下端安装有连杆一，发动机外壳两侧安装有卧式轴承一，卧式轴承一内圈安装有曲轴，曲轴中心处安装有菱形块，菱形块中心处与曲轴铰接，菱形块上端与连杆一铰接，菱形块下端安装有连杆二；所述发动机外壳两侧安装有卧式轴承二，卧式轴承二内圈安装有偏心轴，连杆二下端与偏心轴铰接，偏心轴一端安装有销轴，销轴与偏心轴固定连接，销轴一端安装有勺形杆，勺形杆一端与销轴铰接，发动机外壳一侧安装有卧式轴承三，卧式轴承三内圈安装有传动轴一，传动轴一一端安装有连动杆，连动杆一端与勺形杆铰接；传动轴一中心处安装有直齿轮一，传动轴一一端安装有直齿轮二；发动机外壳一侧安装有电机箱，电机箱侧表面安装有旋转电机，旋转电机旋转端与曲轴固定连接；所述可变压缩比演示机构还包括发动机外壳侧表面的矩形箱体，矩形箱体侧表面开有开口一，开口一一侧安装有滑槽一，滑槽一一侧安装有滑动条，滑动条两侧与滑槽一滑动连接，滑动条一侧安装有与直齿轮二互相啮合的齿条一，滑动条另一侧安装有标签；所述发动机外壳侧表面安装有立式轴承一，立式轴承一内圈安装有空心管，空心管上端安装有伞齿轮一，空心管下端安装有滑块，发动机外壳侧表面安装有限位管，限位管一侧安装有滑动杆，滑动杆上端安装有与滑块互相啮合的往复丝杠，滑动杆下端安装有与直齿轮一互相啮合的齿条二，矩形箱体和发动机外壳侧表面各安装有卧式轴承四，卧式轴承四内圈安装有传动轴二，传动轴二一端开有限位槽，限位槽一端安装有伞齿轮二，伞齿轮二与伞齿轮一
的位置相对应，伞齿轮二与传动轴二之间安装有压缩弹簧一，发动机外壳侧表面安装有电磁铁；所述传动轴二中心处安装有直齿轮三，传动轴二一端安装有转动盘，曲轴一端安装有与直齿轮三啮合的直齿轮四。
5.进一步的，所述可变气门升程演示机构包括安装在缸筒上端的缸盖，缸盖上端安装有气门，缸盖两侧安装有立式轴承二，立式轴承二内圈安装有传动轴三，传动轴三一端安装有皮带轮一，曲轴一端安装有皮带轮二，皮带轮一与皮带轮二之间安装有传动带一；所述传动轴三一侧安装有套筒，套筒与传动轴三滑动连接，套筒中心处安装有凸轮一，凸轮一一侧安装有凸轮二，套筒两端开有导向槽，导向槽设有两个；所述缸盖上表面安装有支撑杆，支撑杆上端安装有横向杆，横向杆侧表面安装有方管，方管与导向槽的位置相对应，方管内安装有滑动轴，滑动轴与方管之间安装有压缩弹簧二，支撑杆上端安装有直线电机，直线电机伸缩端安装有梯形板。
6.进一步的，所述发动机外壳侧表面安装有梯形滑道，梯形滑道一侧安装有匚形框，匚形框与梯形滑道滑动连接，匚形框一端安装有限位齿，匚形框另一端安装有滑轮，滑轮与伞齿轮二的位置相对应，匚形框与发动机外壳之间安装有拉伸弹簧。
7.进一步的，传动轴三一端安装有皮带轮三，皮带轮三设有两个，皮带轮三一侧安装有传动带二。
8.进一步的，开口一两侧安装有三角块。
9.本发明的有益效果是：通过可变压缩比演示机构的作用可使学员直观的了解可变压缩比发动机的运行原理以及结构；同时还能直观的看到汽缸的工作状态，降低学员的了解难度，增加教学质量；通过可变气门升程演示机构的作用便于学员了解可变气门升程的原理。
附图说明
10.图1是本发明所述一种可变压缩比发动机气缸行程演示装置的结构示意图；图2是可变压缩比演示机构的侧视示意图；图3是可变压缩比演示机构的局部示意图一；图4是可变压缩比演示机构的局部示意图二；图5是匚形框的俯视示意图；图6是可变气门升程演示机构的示意图；图7是可变压缩比演示机构的状态示意图；图8是开口一的放大示意图；图9是转动盘的侧视示意图；图10是滑动杆的示意图；图11是滑动条的示意图；图12是套筒的横截面示意图图中，1、发动机外壳；2、缸筒；3、活塞筒；4、连杆一；5、卧式轴承一；6、曲轴；7、菱形块；8、连杆二；9、卧式轴承二；10、偏心轴；11、销轴；12、勺形杆；13、卧式轴承三；14、传动轴一；15、连动杆；16、直齿轮一；17、直齿轮二；18、电机箱；19、旋转电机；20、矩形箱体；21、开口一；22、滑槽一；23、滑动条；24、齿条一；25、标签；26、立式轴承一；27、空心管；28、伞齿轮
一；29、滑块；30、限位管；31、滑动杆；32、往复丝杠；33、齿条二；34、卧式轴承四；35、传动轴二；36、限位槽；37、伞齿轮二；38、压缩弹簧一；39、电磁铁；40、直齿轮三；41、转动盘；42、直齿轮四；43、缸盖；44、气门；45、立式轴承二；46、传动轴三；47、皮带轮一；48、皮带轮二；49、传动带一；50、凸轮一；51、凸轮二；52、导向槽；53、支撑杆；54、横向杆；55、方管；56、滑动轴；57、压缩弹簧二；58、直线电机；59、梯形板；60、梯形滑道；61、匚形框；62、限位齿；63、滑轮；64、拉伸弹簧；65、皮带轮三；66、传动带二；67、三角块；68、套筒。
具体实施方式
11.下面结合附图对本发明进行具体描述，如图1
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12所示，一种可变压缩比发动机气缸行程演示装置，包括发动机外壳1，发动机外壳1下端设有可变压缩比演示机构，发动机外壳1上端设有可变气门升程演示机构；可变压缩比演示机构包括安装在发动机外壳1上端的缸筒2，缸筒2一侧安装有活塞筒3，活塞筒3下端安装有连杆一4，发动机外壳1两侧安装有卧式轴承一5，卧式轴承一5内圈安装有曲轴6，曲轴6中心处安装有菱形块7，菱形块7中心处与曲轴6铰接，菱形块7上端与连杆一4铰接，菱形块7下端安装有连杆二8；发动机外壳1两侧安装有卧式轴承二9，卧式轴承二9内圈安装有偏心轴10，连杆二8下端与偏心轴10铰接，偏心轴10一端安装有销轴11，销轴11与偏心轴10固定连接，销轴11一端安装有勺形杆12，勺形杆12一端与销轴11铰接，发动机外壳1一侧安装有卧式轴承三13，卧式轴承三13内圈安装有传动轴一14，传动轴一14一端安装有连动杆15，连动杆15一端与勺形杆12铰接；传动轴一14中心处安装有直齿轮一16，传动轴一14一端安装有直齿轮二17；发动机外壳1一侧安装有电机箱18，电机箱18侧表面安装有旋转电机19，旋转电机19旋转端与曲轴6固定连接；可变压缩比演示机构还包括发动机外壳1侧表面的矩形箱体20，矩形箱体20侧表面开有开口一21，开口一21一侧安装有滑槽一22，滑槽一22一侧安装有滑动条23，滑动条23两侧与滑槽一22滑动连接，滑动条23一侧安装有与直齿轮二17互相啮合的齿条一24，滑动条23另一侧安装有标签25；发动机外壳1侧表面安装有立式轴承一26，立式轴承一26内圈安装有空心管27，空心管27上端安装有伞齿轮一28，空心管27下端安装有滑块29，发动机外壳1侧表面安装有限位管30，限位管30一侧安装有滑动杆31，滑动杆31上端安装有与滑块29互相啮合的往复丝杠32，滑动杆31下端安装有与直齿轮一16互相啮合的齿条二33，矩形箱体20和发动机外壳1侧表面各安装有卧式轴承四34，卧式轴承四34内圈安装有传动轴二35，传动轴二35一端开有限位槽36，限位槽36一端安装有伞齿轮二37，伞齿轮二37与伞齿轮一28的位置相对应，伞齿轮二37与传动轴二35之间安装有压缩弹簧一38，发动机外壳1侧表面安装有电磁铁39；传动轴二35中心处安装有直齿轮三40，传动轴二35一端安装有转动盘41，曲轴6一端安装有与直齿轮三40啮合的直齿轮四42。
12.可变气门升程演示机构包括安装在缸筒2上端的缸盖43，缸盖43上端安装有气门44，缸盖43两侧安装有立式轴承二45，立式轴承二45内圈安装有传动轴三46，传动轴三46一端安装有皮带轮一47，曲轴6一端安装有皮带轮二48，皮带轮一47与皮带轮二48之间安装有传动带一49；传动轴三46一侧安装有套筒68，套筒68与传动轴三46滑动连接，套筒68中心处安装有凸轮一50，凸轮一50一侧安装有凸轮二51，套筒68两端开有导向槽52，导向槽52设有两个；缸盖43上表面安装有支撑杆53，支撑杆53上端安装有横向杆54，横向杆54侧表面安装
有方管55，方管55与导向槽52的位置相对应，方管55内安装有滑动轴56，滑动轴56与方管55之间安装有压缩弹簧二57，支撑杆53上端安装有直线电机58，直线电机58伸缩端安装有梯形板59。
13.发动机外壳1侧表面安装有梯形滑道60，梯形滑道60一侧安装有匚形框61，匚形框61与梯形滑道60滑动连接，匚形框61一端安装有限位齿62，匚形框61另一端安装有滑轮63，滑轮63与伞齿轮二37的位置相对应，匚形框61与发动机外壳1之间安装有拉伸弹簧64。
14.传动轴三46一端安装有皮带轮三65，皮带轮三65设有两个，皮带轮三65一侧安装有传动带二66。
15.开口一21两侧安装有三角块67。
16.在本实施方案中，该设备的用电器由外接控制器进行控制，运行之前需要将转动盘41弧形侧表面的部分分为四份，并注明吸气、压缩、做功、排气的字样，便于学员通过开口一21观察；需要演示时，控制器控制旋转电机19转动，旋转电机19的转动带动曲轴6转动，曲轴6一端驱动皮带轮二48转动，曲轴6中心处带动菱形块7运动，曲轴6另一端带动直齿轮四42转动；轴6中心处带动菱形块7运动时，可以使菱形块7围绕着曲轴6的圆心为圆心而运动，菱形块7的上端带动连杆一4上下移动，连杆一4的移动带动活塞筒3上下移动，实现模拟汽缸运动的目的，同时直齿轮四42带动直齿轮三40转动，直齿轮四42与直齿轮三40的传动比为2比1，使直齿轮四42转动半圈带动直齿轮三40转动四分之一圈，直齿轮三40的转动带动传动轴二35转动，传动轴二35带动转动盘41；最终实现活塞筒3每往复一次，转动盘41转动90度，使学员能够直观的了解到当前汽缸的运行状态；图2表示的是8比1的压缩比，图7表示的是14比1的压缩比，当需要改变压缩比的时候，控制器控制电磁铁39通电，电磁铁39通电产生磁场，将伞齿轮二37吸到靠近发动机外壳1的位置，此时伞齿轮二37与伞齿轮一28啮合，伞齿轮一28转动时驱动伞齿轮一28转动，通过限位槽36的作用可以使伞齿轮二37在传动的同时可以水平滑动，伞齿轮一28的转动带动空心管27转动，通过立式轴承一26的作用可以使空心管27稳定的转动，空心管27的转动带动滑块29转动，滑块29驱动往复丝杠32上下移动，往复丝杠32带动滑动杆31、齿条二33向下移动，通过限位管30的作用可以使滑动杆31稳定的滑动；利用往复丝杠32和滑块29啮合的特性，滑块29的持续转动可以带动滑动杆31往复上下移动，滑动杆31的移动带动齿条二33移动，齿条二33驱动直齿轮一16转动，直齿轮一16的转动带动传动轴一14转动，通过卧式轴承三13的作用可以使传动轴一14稳定的转动，传动轴一14带动连动杆15转动，如图2到图7所示，连动杆15带动勺形杆12移动，勺形杆12推动销轴11顺时针转动，销轴11带动偏心轴10顺时针转动，并拉动连杆二8下移，连杆二8拉动菱形块7的下端，菱形块7与曲轴6铰接，以曲轴6为支点，利用杠杆原理的作用，菱形块7的上端上移，最终使连杆一4、活塞筒3上移一定距离，使活塞筒3位于最上端时，活塞筒3与缸筒2之间的体积变小，实现改变压缩比的目的；此移动过程可以实现将活塞筒3的压缩比从8比1调整到14比1，通过控制电磁铁39的断电，可以将压缩比调整到8比1和14比1的区间内；传动轴一14的转动还带动直齿轮二17转动，直齿轮二17的转动带动齿条一24、滑动条23向上移动，通过滑槽一22的作用可以使滑动条23稳定的滑动，标签25也跟随移动，标签25侧表面标记有8比1、9比1等等的数值，从上到下依次变小，便于学员通过开口一21看到当前的压缩比数值，三角块67作为参照物；
皮带轮二48转动带动传动带一49驱动皮带轮一47转动，皮带轮一47带动传动轴三46、导向槽52转动，需要演示改变气门44升程时，控制器控制直线电机58伸长，直线电机58的伸长带动梯形板59向左侧移动，并与左侧的滑动轴56接触，使左侧的滑动轴56向下移动，左侧的滑动轴56下端插进左侧的导向槽52，通过导向槽52的作用使套筒68向左侧滑动，使凸轮一50离开气门44的位置，凸轮二51移动到气门44的位置，通过切换大小凸轮，实现改变气门44升程的目的，之后直线电机58复位，通过压缩弹簧二57的作用可以使滑动轴56上升；需要凸轮一50复位时，控制器控制直线电机58缩短，直线电机58带动梯形板59向右侧移动，使右侧的滑动轴56下移，右侧的滑动轴56插进右侧的导向槽52，通过右侧的导向槽52可以使套筒68向左右滑动，实现再次切换凸轮的目的；电磁铁39断电，通过压缩弹簧一38的作用使伞齿轮二37向右侧移动，会带动滑轮63、匚形框61向右侧移动，通过梯形滑道60的作用可以使匚形框61稳定的滑动，匚形框61带动限位齿62与伞齿轮一28啮合，防止伞齿轮一28自主转动，电磁铁39产生的力大于压缩弹簧一38的力大于拉伸弹簧64的力。
17.上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。