[其他]曲柄連桿機構的改革

無效

• 申請號: 87107662
• 申請日: 1987-11-04
• 公開（公告）號: CN87107662A
• 公開（公告）日: 1988-08-03
• 發明（設計）人: 李成吉
• 申請（專利權）人: 李成吉
• 主分類號: F16H37/12
• 分類號: F16H37/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及了內燃機的曲柄連桿機構、壓縮機的曲柄連桿機構和一些機械設備用曲柄連桿機構等。

通常，內燃機、壓縮機等曲柄連桿機構，主要由曲軸、連桿、活塞組和活塞銷等零附件所組成。這種機構要完成活塞組的直線運動轉換成曲軸的旋轉運動，或者曲軸的旋轉運動轉換成活塞組的直線運動。其動力來源是燃料在燃燒室中燃燒后得到的熱能作功而得，或者外來的因素，如人工或電動機等而得到的。

活塞組的直線運動（或曲軸的旋轉運動）要轉換成曲軸的旋轉運動（或活塞組的直線運動），要通過活塞銷、連桿等才能實現。在這種機構中擺動著的連桿運動通過活塞銷導致活塞組對氣缸壁的側壓力，而側壓力的存在帶來對氣缸壁上的沖擊、磨損、密封和潤滑等方面帶來問題。

為了解決上述問題，本發明中提出了取消活塞銷和擺動著的連桿這一中間介質，而一種新的途徑來保證徹底消除活塞組對氣缸壁上的側壓力。

因此，本發明的目的是通過下面將要說明的特定結構來試圖做到活塞組在氣缸中的運動，就象醫用注射器那樣直上直下運動，而并不產生側壓力;同時試圖做到根據某些機械設備的要求，能夠滿足曲軸保持連續旋轉運動狀態下，活塞在其行程過程中的上、下止點停滯一定時間;除此之外，這種新型機構不僅提供了取消活塞環的可能性，而且不用活塞組和氣缸壁上用潤滑油的可能性，進而采用一種特殊絕熱材料（如工業用陶瓷等）來實現熱效率相當高的絕熱發動機創造有利條件。眾人所知，要實現絕熱發動機并不是輕而易舉的事情。由于很多不利因素阻礙著，其中最關鍵問題在于內燃機的運動件的沖擊問題，比如活塞組對氣缸壁上的沖擊、氣門對氣門座的沖擊。在本機構中要解決活塞組對氣缸壁的沖擊問題，因此實現二沖程絕熱發動機創造有利條件，而已公開的“四沖程內燃機配氣機構的改革”的專利申請（申請號85107147A，公開日87.1.31，國際分類號FOILI/04）已解決氣門對氣門座的沖擊問題，因此實現四沖程絕熱發動機創造有利條件。筆者試圖不久將來（即有足夠經濟來源時）研制出二沖程和四沖程絕熱發動機來。

本機構主要由（見圖1）一對曲軸1、導板2、活塞組3、一對齒輪4和固定銷、連接桿、基體（氣缸體）等零附件所組成。

導板2通過固定銷、連接桿與活塞組3剛性連接，因此導板2和活塞組3視為一體，也可以說導板2是活塞組3的一部分。

一對曲軸1前端有直接嚙合著的一對齒輪4使曲軸1的旋轉方向相反又同步運轉。一對曲軸1的連桿軸頸放入導板2槽內，并保證任何時候曲軸1的兩個連桿軸頸與導板2槽內接觸點A和B，始終與對稱中心線O-O對稱的。

活塞組3的數量根據需要而定。

本機構一般對置臥式布置的。

當活塞組3直接受到定時壓力時（如內燃機的燃燒壓力），其力直接作用在導板2上，導板2要做向左直線運動，而導板2槽內曲軸1的二個連桿軸頸沿導板2槽上下（向外）移動，由于接觸點A和B的旋轉中心在曲軸1的主軸頸上，因此這樣導板2的直線運動，連桿軸頸沿槽移動以及接觸點的偏心，形成曲軸1的旋轉運動。反之，當一對曲軸1受外力（如人工、電動機等）的作用下旋轉時，曲軸1的二個連桿軸頸在導板2槽內，沿導板2槽對稱移動。由于一對齒輪4正好直接嚙合，形成二個連桿軸頸進行反方向旋轉運動，接觸點A和B的受力情況相同，其內力互相抵消，因此導板2只能做往復直線運動，這導致活塞組3的往復直線運動，并消除了活塞組3對氣缸壁上的側壓力。

當希望曲軸連續運轉條件下，活塞在氣缸中往復直線運動過程中上、下止點停滯一定時間問題，由如下工作過程中不難看出。

在圖2中可見導板2槽內形狀，其中a-b曲線段的曲率半徑中心選擇在曲軸1主軸頸中心O上，就是說以曲軸1主軸頸中心O為圓心，半徑為R的圓周上選取a-b段，因此a-b段為圓的弧。

曲軸1的連桿軸頸呈雞蛋性，其形狀的形成是連桿軸頸在沿導板2槽內移動時接觸點的包絡線。曲軸1在旋轉過程中，活塞組3做無側壓力的往復直線運動，當曲軸1的連桿軸頸上的接觸點正好與導板2槽內a點重合時，活塞組3正好在上止點上，曲軸1仍保持旋轉，連桿軸頸接觸點由a點移到b點，在a-b段內活塞組3仍在上止點，因此活塞組3仍停滯不動狀態，當曲軸1連桿軸頸的接觸點偏離b點時，活塞組3才開始作直線運動。

從這種機構的工作過程和結構特點來看，它不僅運轉自如，而且滿足如上提到的目的。

下面要談一下這種機構的壽命問題。

從理論分析來看，這種機構的壽命主要取決于導板槽與曲軸連桿軸頸之間接觸強度問題。