一种多直杆活塞传动机构的制作方法

1.本发明涉及直杆活塞的发动机和压缩机，具体涉及到一种多直杆活塞传动机构。


背景技术：

2.现有的发动机和压缩机所用的曲轴连杆活塞传动机构，活塞有侧推力，必须有活塞裙部和活塞销，使得活塞的质量大、惯性力大、密封不严。。活塞的摩擦损失为轴输出功的12％，连杆同时承受上下推力和惯性力，在连杆摆动平面内，受到连杆本身运动惯性力引起的附加弯曲力的作用，使制造质量加大，必须耐疲劳，抗冲击，具有足够的强度和刚度，尤其是抗弯曲度。连杆长度不能太长，以抗弯曲度。
3.连杆大小头和输出轴轴承的摩擦损失达输出轴功率的18％，曲轴承受连杆的单向推力，拉力，往复惯性力和离心力，油孔周围产生严重的应力集中现象；在径向力、切向力和扭距的作用下会产生扭转、横向、纵向振动。当曲轴的自振频率较低时，在发动机工作转速内可能出现共振，使振幅大大增加，产生很大的负应力。
4.扭振将引起传动齿轮的噪声和疲劳，导致工作过程恶化，横向振动，会因曲轴弯曲过大，使轴颈与轴承磨损加剧，因此不能使用长行程和长时间高转速工作。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种多直杆活塞传动机构，所述多直杆活塞传动机构包括有齿轮箱和活塞机构：
6.所述齿轮箱内固定有内齿圈，内齿圈中在轴向方向上设有前后两组行星齿轮传动机构，每组行星齿轮传动机构均由轴臂以及转动连接在轴臂上的母齿轮、子齿轮传动机构组成，母齿轮、子齿轮传动机构的轴心在同一直线上，母齿轮与内齿圈啮合且母齿轮直径为内齿圈的直径的1/2，在子齿轮传动机构的作用下母齿轮在内齿圈中公转一周过程中同时自转两周，两个轴臂各自固定连接有一根主轴，在两个母齿轮的外径之间固定连接有活塞杆销，活塞杆销的轴线与母齿轮的圆周线相交；
7.所述活塞机构包含有活塞臂以及垂直固定在活塞臂上的至少一个活塞杆，所述活塞臂与活塞杆销转动连接，各活塞杆远离活塞臂的另一端设有活塞头，在每个活塞头内均设有冷却油道；
8.所述活塞机构带动所述活塞杆销沿内齿圈上下直径方向做往复直线运动，以带动所述行星齿轮传动机构以及轴臂在内齿圈中做圆周运动，进而带动主轴转动。
9.一种多直杆活塞传动机构，所述多直杆活塞传动机构包括有齿轮箱和活塞机构：
10.所述齿轮箱内固定有内齿圈，内齿圈中在轴向方向上设有前后两组齿轮传动机构，每组齿轮传动机构均由轴臂以及安装在轴臂上的母齿轮、平衡块组成，母齿轮转动安装在轴臂上且平衡块固定安装在轴臂上，母齿轮的轴心在平衡块的中心对称线上，在平衡块的作用下母齿轮在内齿圈中公转一周过程中同时自转两周，两个轴臂各自固定连接有一根主轴，在两个母齿轮的外径之间固定连接有活塞杆销，活塞杆销的轴线与母齿轮的圆周线
相交；
11.所述活塞机构包含有活塞臂以及垂直固定在活塞臂上的至少一个活塞杆，所述活塞臂与活塞杆销转动连接，各活塞杆远离活塞臂的另一端设有活塞头；
12.所述活塞机构带动所述活塞杆销沿内齿圈上下直径方向做往复直线运动，以带动所述齿轮传动机构以及轴臂在内齿圈中做圆周运动，进而带动主轴转动。
13.进一步的，子齿轮传动机构由第一子齿轮和第二子齿轮组成，第一子齿轮、第二子齿轮、母齿轮在轴臂上沿长度直线依次排列，且第一子齿轮、第二子齿轮、母齿轮的轴心在同一直线上；
14.第一子齿轮、第二子齿轮直径均为母齿轮直径的1/2，母齿轮和第一子齿轮分别啮合在第二子齿轮两端且第一子齿轮与内齿圈啮合。
15.进一步的，活塞臂相对于活塞杆的另一侧固定连接有活塞臂盖，活塞臂盖两端通过活塞臂螺栓与活塞臂固定连接；
16.活塞臂盖与活塞臂的相对侧分别设有开口相对且直径相等的半圆活塞臂盖孔和半圆活塞臂孔，活塞杆销穿过半圆活塞臂盖孔、半圆活塞臂孔。
17.进一步的，每个活塞头分别滑动设于活塞气缸内，并且每个活塞头的外径设有多道活塞气环和一道活塞油环。
18.进一步的，活塞臂上的至少一个活塞杆关于活塞杆销左右对称。
19.进一步的，活塞臂的一侧设有至少一个活塞杆，或者
20.在活塞臂上下两侧均设有至少一个且数量相同且大小相等的活塞杆。
21.进一步的，齿轮箱的上端或者上下两端设有供活塞杆和活塞臂上下滑动的通道。
22.借助本发明提供的装置，将一个或者一个以上任意个数的直杆活塞与齿轮箱转动相连，通过齿轮箱内的行星齿轮机构，可以将主轴的转动转化为直杆活塞的上下往复移动，也可以将直杆活塞的上下往复移动转化为主轴的转动。将本发明应用到发动机或者压缩机中，可以大功率平稳高效的传输动力。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为实施例一中，本发明提供的一种多直杆活塞传动机构原理图；
25.图2为图1中a-a方向的剖视图；
26.图3为齿轮箱的内部结构图；
27.图4为其中一组行星齿轮传动机构用于连接三个齿轮的轴臂示意图；
28.图5为两个母齿轮之间固定连接的活塞杆销示意图；
29.图6为在示出了齿轮箱内前后两侧轴臂及各自上面三个齿轮轴和主轴的位置示意图；
30.图7为一实施例中，在活塞臂的上下两侧均连接有多个直杆活塞的示意图；
31.图8为一实施例中，将本发明应用到气缸发动机的结构示意图；
32.图9为一实施例中，将本发明应用到对置气缸发动机的结构示意图；
33.图10为一实施例中，将本发明应用到另一种对置气缸发动机的结构示意图；
34.图11为实施例二中，本发明提供的一种多直杆活塞传动机构原理图。
35.附图标记说明：
36.活塞头1、活塞气环2、活塞杆4，活塞臂5、活塞臂盖6、活塞臂螺栓7、活塞油环8、半圆活塞臂孔9、冷却油道11、半圆活塞臂盖孔12、活塞杆销14、活塞杆销轴线14-1、主轴16、气缸18、进气门19、排气门20，齿轮箱21、内齿圈22、轴臂23、母齿轮25、母齿轮轴25-1、母齿轮圆周线25-2、第一子齿轮26、第一子齿轮轴26-1、第二子齿轮27、第二子齿轮轴27-1、平衡块28、喷油嘴29。
具体实施方式
37.在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
38.为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
39.实施例一
40.参照图1-6所示，本发明提供了一种多直杆活塞传动机构，所述多直杆活塞传动机构包括有齿轮箱21和活塞机构。齿轮箱21和活塞机构的结构说明如下：
41.齿轮箱21：
42.齿轮箱21内固定有内齿圈22，内齿圈22中在轴向方向上设有前后两组行星齿轮传动机构，每组行星齿轮传动机构均由轴臂23以及转动连接在轴臂23上的母齿轮25、子齿轮传动机构组成，母齿轮25、子齿轮传动机构的轴心在同一直线上，母齿轮25与内齿圈22啮合且母齿轮25直径为内齿圈22的直径的1/2，母齿轮25在内齿圈22做自转和公转并在子齿轮传动机构共同作用下，使活塞杆销14沿内齿圈22的上下直径方向做上下往复滑动，两个轴臂23外侧各自连接有一根主轴16，在两个母齿轮25的外径之间固定连接有活塞杆销14，活塞杆销轴线14-1与母齿轮25圆周线25-2相交。
43.活塞机构：
44.活塞机构包含有活塞臂5以及垂直固定在活塞臂5上的至少一个活塞杆4，活塞臂5与活塞杆销14转动连接，各活塞杆4远离活塞臂5的另一端设有活塞头1，在每个活塞头1内均设有冷却油道11。其中，每个活塞头1分别滑动设于活塞气缸18内，并且每个活塞头1的外径设有多道活塞气环2和一道活塞油环8。
45.本发明的工作原理简述为：
46.1)当主轴16作为动力输入轴时，其他机构驱动主轴旋转，以带动轴臂23转动，由于轴臂23固定在主轴上并且两个轴臂23上均安装有一套行星齿轮传动机构，因此行星齿轮传动机构会在内齿圈22内做旋转运动。在此过程中，母齿轮25在内齿圈22做自转和公转并在子齿轮传动机构共同作用下使活塞杆销14沿内齿圈22上下直径方向做上下往复滑动，以带
动活塞机构上下往复滑动；
47.2)当主轴16作为动力输出轴时，活塞机构带动活塞杆销14沿内齿圈22上下直径方向做上下的往复直线运动，以带动行星齿轮传动机构以及轴臂23在内齿圈22中做圆周运动，进而带动主轴16旋转，进而可以驱动与主轴16相连的机构转动。
48.优选的，子齿轮传动机构由第一子齿轮26和第二子齿轮27组成，第一子齿轮轴26-1、第二子齿轮轴27-1、母齿轮轴25-1在轴臂23上沿长度直线依次排列，且第一子齿轮26、第二子齿轮27、母齿轮25的轴心在同一直线上；第一子齿轮26、第二子齿轮27直径均为母齿轮25直径的1/2，母齿轮25和第一子齿轮26分别啮合在第二子齿轮27两端且第一子齿轮26与内齿圈22啮合。
49.1.主轴旋转的力传递到直杆活塞往复直线运动做功的过程：
50.当外加动力作用在主轴16上时，主轴16产生转距，主轴16与第一子齿轮轴26-1、第二子齿轮轴27-1、母齿轮轴25-1通过轴臂23连为一体，主轴16转动带动轴臂23转动，母齿轮25与内齿圈22啮合，母齿轮25直径是内齿圈22直径的二分之一，因此母齿轮25在内齿圈22公转一周的同时会自转两周，使母齿轮25边上固定连接的活塞杆销14上下往复直线运动两个行程，活塞杆销14与活塞杆4通过活塞臂5转动相连，活塞杆销14推动直杆活塞杆4往复运动两个行程，活塞头往外输出动力做功。
51.母齿轮25和第一子齿轮26分别啮合在第二子齿轮27两端且第一子齿轮26与内齿圈22啮合，主轴16转动时，通过轴臂23带动第一子齿轮26、第二子齿轮27转动，由于第一子齿轮26、第二子齿轮27的齿轮直径等于内齿圈直径的四分之一，因此第一子齿轮26、第二子齿轮27在内齿圈22公转一周的同时会自转四周。第二子齿轮27转动带动母齿轮25转动，母齿轮自转两周公转一周，母齿轮带动活塞杆销往复运动两个行程，活塞杆销通过活塞杆4带动活塞头往复运动两个行程，向外输出动力做功，即实现了把旋转运动变为直线往复直线运动。
52.2.直杆活塞往复直线运动的力传递到主轴16旋转向外做功的过程：
53.直杆活塞推动活塞杆销14将压力传递到母齿轮25圆周线上，使母齿轮25旋转产生转距，母齿轮25与内齿圈22啮合，因为母齿轮25轴与轴臂23、第一子齿轮轴26-1、第二子齿轮轴27-1、主轴16为一体，这样母齿轮25的自转的同时会在内齿圈22内做公转，推动轴臂23转动产生转距使得主轴16旋转对外做功。
54.在一可选的实施例中，活塞臂5相对于活塞杆4的另一侧固定连接有活塞臂盖6，活塞臂盖6两端通过活塞臂螺栓7与活塞臂5固定连接；活塞臂盖6与活塞臂5的相对侧分别设有开口相对且直径相等的半圆活塞臂盖孔12和半圆活塞臂孔9，活塞杆销14穿过半圆活塞臂盖孔12、半圆活塞臂孔9。
55.在一可选的实施例中，齿轮箱21的上下两端设有供活塞杆4和活塞臂5上下穿过的通道，如图3所示。
56.图6-9示出了，基于本发明的几种多气缸发动机的示意图，其中，为了保证稳定性，活塞臂5上的多个活塞杆4关于活塞杆销14左右对称，以保证多直杆活塞在上下移动过程中的稳定性，避免左右重心不稳导致发动机不稳定的问题。此外，活塞臂5的一侧设有至少一个活塞杆4，或者在活塞臂5长度方向上的两侧(即图示的上下两侧)均设有至少一个且数量相同且大小相等的活塞杆4。如图7所示，在活塞臂5的上下两侧同时连接有多个直杆活塞。
57.图8为一实施例中，将本发明应用到气缸发动机的结构示意，每个活塞头1均位于气缸18中，在发动机怠速时，只有一个气缸的进气门19、喷油嘴29、排气门20正常工作，使得主轴具有较慢的转速。当发动机需要提高转速时，多个气缸的进气门19、喷油嘴29、排气门20同时工作，可以提高主轴转速。图9为在图8基础上，绘制出气缸以及进气门19、喷油嘴29、排气门20的示意图，形成水平对置多气缸发动机。
58.实施例二
59.如图11所示，在本实施例中，结构与实施例一的结构基本相同，区别在于，取消了实施例一中行星齿轮传动机构每个轴臂23的两个子齿轮，将第一子齿轮26、和第二子齿轮27替换为扇形平衡块28，该平衡块28固定安装在轴臂23上，用于平衡传动机构，使母齿轮25在内齿圈22自转和公转更加稳定。该结构同样可以实现：活塞机构带动活塞杆销14沿内齿圈22上下直径方向做往复直线运动，以带动齿轮传动机构以及轴臂23在内齿圈22中做圆周运动，进而带动主轴16转动。
60.以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。