[其他]同心輪

無效

• 申請號: 85106590
• 申請日: 1985-08-26
• 公開（公告）號: CN85106590A
• 公開（公告）日: 1987-04-22
• 發明（設計）人: 馬興寶
• 申請（專利權）人: 馬興寶
• 主分類號: F16H25/08
• 分類號: F16H25/08
• 代理公司: 上海專利事務所
• 代理人: 顧天華,常良寶

本發明涉及一種涉及曲軸機械的機構，更具體地涉及一種采用同心輪結構的機械換向傳動機構。

在各種動力機械和機械產品中普遍的離不開往復運動變為旋轉運動或者旋轉運動變為往復運動的機械換向傳動機構。而幾百年來人們一直習慣使用的是偏心輪這種由連桿曲柄組成的機械換向傳動機構，而這種連桿曲柄的機構換向傳動機構帶有很多致使的弱點：它的傳動效率低、有效分力較小，很大的一部份作用在缸體壁上和軸心上而且是有害的，而且當往復運動變化旋轉運動時有上下死點的存在，需要設有飛輪來儲存和釋放能量，因此結構笨重、沖擊振動也很大，有時甚至造成曲軸的斷裂。

本發明的目的就在于尋求的一種新穎的機械換向傳動機構，能有效的實現往復運動與旋轉運動之間相互轉換，而能提高效率、沒有死點、極大地減小沖擊振動，從而有效的克服了連桿曲柄機構所存在的不足之處。

本發明是這樣實現的，它包括一個殼體，殼體內有一個同心輪，它也是空心的園柱體，在同心輪內又有一個直軸。這三個部件是三個同心園柱體，具有同一條中心線。在殼體或同心輪或直軸上加工有一條或多條在部件的園周方向上連續的曲線槽，該槽的平面展開圖為近似于正弦曲線的槽。為提高傳動效率和有利槽的加工工藝，該槽的平面展開圖上下兩端是相同曲率半徑的園弧而中間是兩個園弧的切線，也即直線槽。同時在同心輪或直軸或殼體上有一嵌入此正弦槽內之能嚙合運動的稱之為正弦珠的突起物。該正弦槽的截面可以是半園形的、扇形的、或矩形的，與之配合的正弦珠也可以是球形的、錐形的或園柱形的。正弦珠的結構可以是固定在相應的殼體上、同心輪上或直軸上的突起物，突起物可以做成帶有滑動套的，或者軸承式的。

因此當有一外加力（例如內燃機的汽缸爆炸力）迫使同心輪作往復運動時，由于分別在殼體上和同心輪上的正弦槽和正弦珠的相互嚙合關系，此時同心輪就一定是沿著正弦槽的方向作既往復又旋轉的立體曲線運動，若我們需要使同心輪作往復運動轉化為旋轉運動輸出，則可在同心輪和直軸之間加工一條直槽和直槽里設置直槽珠嚙合工作，這樣往復又旋轉的同心輪就會帶動直軸作單一的旋轉運動，完成了同心輪機構使往復運動轉化為旋轉運動的使命。若在同心輪和直軸之間加工的是一條園槽和設置園槽珠嚙合工作，則同心輪就會帶動直軸作單一的可調節的往復運動，這也是某種工作機械所需要的。

若有一外力（例如電動機帶動）帶動一根直軸作旋轉運動，此直軸與同心輪之間有直槽和直槽珠嚙合工作，則此外力通過此直軸迫使同心輪也作旋轉運動，由于分別在殼體上和同心輪上的正弦槽和正弦珠的相互嚙合關系，此時同心輪也一定是沿著正弦槽的方向作既往復又旋轉的立體曲線運動，若我們需要將同心輪的旋轉運動力轉化為往復運動輸出，則可在同心輪的另一端和另一根直軸之間加工一條園槽和設置園槽珠嚙合工作，這樣同心輪就會帶動此直軸作單一的往復運動，完成了同心輪機構使旋轉運動轉化為往復運動的使命。若在同心輪和此直軸之間加工的也是一條直槽和設置直槽珠嚙合工作，則同心輪就會帶動該直軸也作單一可調的旋轉運動，這也是某種工作機械所需要的，例如作為一種減速傳動機構。

綜上所述同心輪機構由于正弦槽和正弦珠的嚙合工作再加上直槽和直槽珠或園槽和園槽珠的配合工作能有效的完成往復運動和旋轉運動的互相轉換或往復旋轉運動的變速，使同心輪成為一種新穎的機械換向傳動機構或變速機構。

從正弦槽和正弦珠的平面展開圖〔圖1〕上可以看出，峰角ω的變化范圍可以為：O＜ω＜90°，其中較常用的是ω＝30°、ω＝45°、ω＝60°，同心輪的行程計算公式：S＝ (C)/(8mtgω) （χSinω+n）同心輪的空間換向軌跡園半徑R₂與同心輪的半徑R₁的關系的計算公式：

R₂＝ (χC)/(16mtgω) ·Sinω＝ (SχSinω)/(2（χSinω+n）) ＝ (R₁πχSinω)/(8 m)

R₁＝ (4mS)/(π（χSinω+n）) 。

式中符號的涵意如下：

C為同心輪的園周長

m為峰數也即同心輪上正弦槽的數目

ω為峰角度也即正弦槽在平面展開圖上直線段與軸中心線的夾角

χ為軌跡園半徑R₂的園心位置變化量，取定χ在0～16范圍內變化，當χ取為1時χ的實際量是 (C)/(32tgω) 依此類推。

n為χ的關系數，n＝4-χ。