專利名稱：雙缸單活塞傳動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種雙缸單活塞傳動裝置，屬機械傳動技術(shù)領(lǐng)域。
一種已有的、性能較好的、能使往復(fù)運動和旋轉(zhuǎn)運動互相轉(zhuǎn)換的機械裝置是本發(fā)明人設(shè)計發(fā)明的、中國專利申請?zhí)枮?3226574.X的雙活塞傳動裝置。該裝置雖有不含偏心的轉(zhuǎn)動另件(如曲柄)，運行時無離心慣性力，機振小，噪音低，輸出轉(zhuǎn)矩均勻，另件少，外形尺寸小，造價低，摩擦功耗小，傳動效率高，壽命長和能用多個該裝置組成多缸雙活塞傳動裝置等優(yōu)點，但由于活塞封套在缸體內(nèi)，所以該裝置有難以實現(xiàn)活塞潤滑、散熱和冷卻，導(dǎo)致難以進一步提高轉(zhuǎn)速的缺點。此外，該裝置還有另件數(shù)量不夠少，外形尺寸不夠小的缺點。
本實用新型的發(fā)明目的是提供一種有已有技術(shù)全部優(yōu)點，而沒有已有技術(shù)缺點，即易于實現(xiàn)活塞潤滑、散熱和冷卻，另件少，外形尺寸小和轉(zhuǎn)速高的雙缸單活塞傳動裝置。


圖1是雙缸單活塞傳動裝置結(jié)構(gòu)示意圖，其中1是缸體，2是活塞，3是定位凸緣，4是調(diào)整螺栓，5是機座，6是軸承，7是傳動輪，8是支承凸緣，9是缸體定位槽，10是活塞定位槽，11是封閉曲線溝槽，A－A是AA處的截面圖。圖中未示出位于缸體1左端和右端的二只缸體蓋。
圖2是活塞定位槽10和一種封閉曲線溝槽11的中心線展開圖，其中s為活塞2的行程，ω表示活塞2的旋轉(zhuǎn)方向。
圖3是缸體1中安裝有定位凸緣3和壓緊螺栓15的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是安裝在機座5的軸承座孔上的軸承6和二端外徑為軸頸的傳動輪7的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是四個(雙缸單活塞傳動裝置組成四組八缸單活塞傳動裝置的簡圖，其中B－B是BB處的截面，12是中心輪軸，13是中心輪軸承，14是中心輪。
現(xiàn)結(jié)合
本實用新型的技術(shù)內(nèi)容。
雙缸單活塞傳動裝置主要包括缸體1，活塞2，定位凸緣3，調(diào)整螺栓4，機座5，軸承6，傳動輪7，支承凸緣8，缸體定位槽9，活塞定位槽10和封閉曲線溝槽11。雙缸指缸體1，共二只。二只缸體1的形狀和大小相同。二只缸體1分別固定在機座5的二側(cè)的缸體安裝孔中，左邊右邊各一只。單活塞指活塞2?；钊?的柱面上刻有活塞定位槽10，其橫截面形狀為半圓形，數(shù)量為不小于二的偶數(shù)，均勻分布在活塞2的柱面上，奇數(shù)槽偏于活塞2的一端，偶數(shù)槽偏于活塞2的另一端，二個端分別安裝在二缸體1中。缸體1的內(nèi)壁柱面上刻有缸體定位槽9，其橫截面形狀與活塞定位槽10的形狀相匹配，也為半圓形；數(shù)量與位于各缸體1內(nèi)的活塞2的一端上的活塞定位槽10的數(shù)量相等；并分別與各自對應(yīng)的活塞定位槽10對齊。圖1示出二只缸體1的內(nèi)壁柱面上各刻有二個橫截面為半圓形的缸體定位槽9，活塞2的柱面上刻有四個橫截面為半圓形的活塞定位槽10，分別與二只缸體1上的各自對應(yīng)的缸體定位槽9對齊，活塞定位槽10的形狀及大小與缸體定位槽9的相同，缸體1上的二個缸體定位槽9均勻分布在缸體1內(nèi)壁的同一段柱面上，四個活塞定位槽10分成奇、偶數(shù)槽二組，均勻分布在活塞2二端的柱面上，如圖2的展開圖所示。偏上和偏下的活塞定位槽10分別是奇數(shù)槽和偶數(shù)槽。定位凸緣3的形狀及大小與缸體定位槽9和活塞定位槽10的相匹配。定位凸緣3是球體或圓柱體。圖1示出了定位凸緣3采用球體的例子，其數(shù)量與活塞定位槽10的數(shù)量相同。定位凸緣3安裝在缸體定位槽9和活塞定位槽10中，缸體定位槽9、活塞定位槽10和定位凸緣3構(gòu)成使定位凸緣3落在活塞定位槽10和缸體定位槽9內(nèi)和使活塞2在二只缸體1中只能作往復(fù)運動的約束機構(gòu)。上述約束機構(gòu)也可以改用圖3所示的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)取消缸體定位槽9，加長活塞定位槽10，在缸體1中安裝定位凸緣3和壓緊螺栓15，它們均勻地分布在缸體1的同一個橫截面上，并分別與各自對應(yīng)的活塞定位槽10對齊，定位凸緣3和壓緊螺栓15構(gòu)成使定位凸緣3落在活塞定位槽10內(nèi)的約束機構(gòu)；定位凸緣3和活塞定位槽10構(gòu)成使活塞2在二只缸體1中只能作往復(fù)運動的約束機構(gòu)。傳動輪7位于二只缸體1的末端之間，是一個二端內(nèi)孔分別安裝有軸承6的軸套，二只軸承6的內(nèi)孔分別裝在二只缸體1的末端的外圓圓周上。在圖1中，軸承6是滾動軸承，可改用滑動軸承；傳動輪7是齒輪，可改用鏈輪、帶輪、或摩擦輪。軸承6與傳動輪7構(gòu)成使傳動輪7只能在軸承6上作旋轉(zhuǎn)運動的約束機構(gòu)。上述的約束機構(gòu)也可改用圖4所示的結(jié)構(gòu)來完成傳動輪7二端外圓圓周是支承在軸承6上的軸頸，軸承6是帶止推面的滑動軸承，也可改用滾動軸承。軸承6固定在機座5的內(nèi)側(cè)壁的軸承座孔上。傳動輪7中部制有容納支承凸緣8的孔和安裝調(diào)整螺栓4的螺紋孔。傳動輪7套在活塞2上，活塞2柱面上刻有封閉曲線溝槽11，支承凸緣8與調(diào)整螺栓4構(gòu)成使支承凸緣8落在封閉曲線溝槽11中的約束機構(gòu)。支承凸緣8的橫截面的形狀和大小與封閉曲線溝槽11的橫截面的形狀和大小相匹配。支承凸緣8的形狀是球體、圓柱體或圓臺體，封閉曲線溝槽11對應(yīng)的橫截面的形狀是半圓形、矩形或梯形。支承凸緣8的個數(shù)為一個或一個以上。一個以上時，支承凸緣8均勻地分布在傳動輪7的同一橫截面上。調(diào)整螺栓4的個數(shù)與支承凸緣8的個數(shù)同。圖1的A－A截面示出了二個支承凸緣8均勻分布在傳動輪7的同一橫截面上的結(jié)構(gòu)。圖2示出一種封閉曲線溝槽11的中心線的展開圖，封閉曲線溝槽11包含二段形狀完全相同的曲線段。曲線段的段數(shù)為大于等于1的正整數(shù)，可與支承凸緣8的個數(shù)相等，也可是支承凸緣8個數(shù)的整數(shù)倍。曲線段的段數(shù)和形狀與傳動力、活塞行程、傳動速比等因素有關(guān)，可根據(jù)凸輪設(shè)計原則進行設(shè)計。封閉曲線溝槽11與支承凸緣8構(gòu)成使活塞2在二只缸體1中作往復(fù)運動和旋轉(zhuǎn)運動的約束機構(gòu)。
把轉(zhuǎn)矩傳至傳動輪7，傳動輪7與軸承6構(gòu)成的約束機構(gòu)使傳動輪7只能在軸承6上作旋轉(zhuǎn)運動，支承凸緣8隨之旋轉(zhuǎn)。支承凸緣8與封閉曲線溝槽11構(gòu)成的約束機構(gòu)使活塞2在二只缸體1中作往復(fù)運動和旋轉(zhuǎn)運動的復(fù)合運動。活塞定位槽10，缸體定位槽9與定位凸緣3構(gòu)成的約束機構(gòu)，或定位凸緣3與活塞定位槽10構(gòu)成的約束機構(gòu)使活塞2在二只缸體1中不能作旋轉(zhuǎn)運動，只能作往復(fù)運動。上述三個約束機構(gòu)使活塞2只能在缸體1中作單一的往復(fù)運動。傳動輪7旋轉(zhuǎn)一周，活塞2往復(fù)的次數(shù)與封閉曲線溝槽11包含的形狀完全相同的曲線段的段數(shù)相等。圖1和圖2示出的曲線段的段數(shù)為二，傳動輪7每旋轉(zhuǎn)一周，活塞2往復(fù)二次?；钊?運動規(guī)律取決于封閉曲線溝槽11的形狀。這種工作方式使本實用新型的雙缸單活塞傳動裝置適于作壓縮機和液壓泵之類機器。
在活塞2的二端輪流施加推力，活塞2在推力驅(qū)動下和在支承凸緣8與封閉曲線溝槽11構(gòu)成的約束機構(gòu)作用下，在缸體1中作往復(fù)運動和旋轉(zhuǎn)運動的復(fù)合運動。在缸體定位槽9，活塞定位槽10與定位凸緣3構(gòu)成的約束機構(gòu)或定位凸緣3與定位槽10構(gòu)成的約束機構(gòu)作用下，活塞2在二只缸體1中不能作旋轉(zhuǎn)運動，只能作往復(fù)運動。在上述二機構(gòu)的聯(lián)合約束下，封閉曲線溝槽11隨活塞2一起作往復(fù)運動，輪流作用在活塞2上的推力，通過封閉曲線溝槽11，傳給支承凸緣8，繼而傳給傳動輪7，傳動輪7與軸承6構(gòu)成的約束機構(gòu)使傳動輪7只能在軸承6上作旋轉(zhuǎn)運動，不能作往復(fù)運動。因此輪流作用在活塞2的二端的推力只能使傳動輪7作旋轉(zhuǎn)運動?；钊?往復(fù)次數(shù)等于封閉曲線溝槽11包含的形狀完全相同的曲線段的段數(shù)時，傳動輪7旋轉(zhuǎn)一周。圖1和圖2示出的曲線段的段數(shù)為二，活塞2往復(fù)二次，即活塞2二端依次受到四次推力的驅(qū)動，傳動輪7旋轉(zhuǎn)一周。這種工作方式使本實用新型的雙缸單活塞傳動裝置適于作內(nèi)燃機之類機器。輸出的轉(zhuǎn)矩是均勻的。
本實用新型的雙缸單活塞傳動裝置的活塞2在全部工作行程中，其中部始終有一段暴露在二只缸體1末端的空隙間。這給活塞2的潤滑、冷卻、散熱帶來極大的方便，為提高轉(zhuǎn)速創(chuàng)造了極為有利的條件，這是已有技術(shù)所不具備的。
本實用新型的雙缸單活塞傳動裝置通過位于活塞2中部的傳動輪7輸出或輸入轉(zhuǎn)矩，活塞2既承受軸向力，又直接傳遞轉(zhuǎn)矩，活塞2粗大堅實，得到分別安裝在二只缸體1內(nèi)的活塞2的二個端的支撐，加載后活塞2幾乎沒有變形和幾乎沒有偏離設(shè)計軸線的方向，所以本實用新型的雙缸單活塞傳動裝置特別適于用來組合成多組多缸單活塞傳動裝置，以成倍增大裝置的總排量，改善轉(zhuǎn)矩的均勻性，減小機振，降低噪聲和實現(xiàn)產(chǎn)品的通用化和系列化。多組多缸單活塞傳動裝置的組數(shù)與缸數(shù)之比為12，組數(shù)為大于1的正整數(shù)。組合時需加中心輪軸12，中心輪軸軸承13和中心輪14及擴大了的機座5。多個雙缸單活塞傳動裝置均勻地分布在中心輪軸12的四周，固定在擴大了的機座5上，多個雙缸單活塞傳動裝置各自的傳動輪7與中心輪14構(gòu)成接觸或不接觸的傳遞旋轉(zhuǎn)運動的約束機構(gòu)。傳動輪7和中心輪14為齒輪時，兩者構(gòu)成接觸的約束機構(gòu)；傳動輪7和中心輪14為鏈輪時，兩者構(gòu)成不接觸的約束機構(gòu)。現(xiàn)以四組八缸單活塞傳動裝置作為本實用新型的一個實施例，結(jié)合圖5說明如下。
實施例四組八缸單活塞傳動裝置由四個雙缸單活塞傳動裝置、中心輪軸12、中心輪軸軸承13、中心輪14和擴大了的機座5組成。四個雙缸單活塞傳動裝置均勻地安裝在擴大了的機座5上的中心輪軸12的四周。中心輪14為齒輪，傳動輪7也為齒輪，四只傳動輪7與中心輪14嚙合。傳動輪7與中心輪14的轉(zhuǎn)速比等于后者與前者的齒數(shù)比，由本實用新型擬作的用途決定。本實施例中速比選為12，即傳動輪7旋轉(zhuǎn)一周，中心輪14旋轉(zhuǎn)二周。傳動輪7和中心輪14可改用鏈輪，只是占據(jù)的空間較大。在本實施例中，傳動輪7與中心輪14之間不允許有滑差，所以，傳動輪7與中心輪14不宜采用帶輪或摩擦輪。本實施例的功能與雙缸單活塞傳動裝置的完全相同，工作原理也相同，這里就不再重復(fù)。本實施例的缸體的總排量是雙缸單活塞傳動裝置的缸體的四倍，作內(nèi)燃機時，中心輪軸12輸出的功率亦為雙缸單活塞傳動裝置的四倍。中心輪14旋轉(zhuǎn)一周受到八次推動，中心輪軸12輸出的轉(zhuǎn)矩極為均勻。運行時四只活塞2中，二只的往復(fù)運動方向與另二只的始終完全相反，機座5上所受到的往復(fù)慣性力和往復(fù)慣性力矩幾乎接近完全抵消，加上不會產(chǎn)生離心慣性力，使得本實施例產(chǎn)生的機振和發(fā)出的噪聲都極小。
與已有技術(shù)相比本實用新型有以下優(yōu)點1.主要另件少二個，無大型另件和體積較小巧，結(jié)構(gòu)較緊湊，造價較低廉。
2.活塞2能獲得有效的潤滑、冷卻、散熱，轉(zhuǎn)速高，缸體單位時間的排量大。
3.在缸體1的內(nèi)壁上只需加工長度極短的缸體定位槽9，甚至可以取消缸體定位槽9，而只在活塞2柱面上加工活塞定位槽10，使得加工較為容易，主要另件二只缸體1完全相同，活塞2只有一個，使產(chǎn)品的通用化和系列化的程度又有進一步的提高。
4.用多個雙缸單活塞傳動裝置組合成的多組多缸單活塞傳動裝置，缸體的總排量大，輸出功率大。
上列優(yōu)點使得本實用新型特別適于用來作內(nèi)燃機(如汽車、輕型飛機、船舶交通工具的發(fā)動機)，壓縮機(如冰箱、氣泵等的壓縮機)或液壓泵(如油泵、水泵等)，本實用新型易于實施，用途大，涉及面(如工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸、建筑、國防等重要的國民經(jīng)濟領(lǐng)域)廣，潛在的經(jīng)濟和社會效益巨大，是一項發(fā)展前景無比光明的新產(chǎn)品。
權(quán)利要求1.一種雙缸單活塞傳動裝置，主要包括缸體1，活塞2，機座5，軸承6，傳動輪7，支承凸緣8和封閉曲線溝槽11，其特征在于，它還包括定位凸緣3，調(diào)整螺栓4，缸體定位槽9和活塞定位槽10，缸體1，共二只，二只缸體1的形狀和大小相同，二只缸體1分別固定在機座5的二側(cè)的缸體安裝孔中，左邊右邊各一只，活塞2的柱面上刻有活塞定位槽10，其橫截面形狀為半圓形，數(shù)量為不小于二的偶數(shù)，均勻分布在活塞2的柱面上，奇數(shù)槽偏于活塞2的一端，偶數(shù)槽偏于活塞2的另一端，二個端分別安裝在二缸體1中，缸體1的內(nèi)壁柱面上刻有缸體定位槽9，其橫截面形狀與活塞定位槽10的形狀相匹配，也為半圓形，數(shù)量與位于各缸體1內(nèi)的活塞2的一端上的活塞定位槽10的數(shù)量相等，并分別與各自對應(yīng)的活塞定位槽10對齊，定位凸緣3的形狀及大小與缸體定位槽9和活塞定位槽10的相匹配，定位凸緣3安裝在缸體定位槽9和活塞定位槽10中，缸體定位槽9、活塞定位槽10和定位凸緣3構(gòu)成使定位凸緣3落在活塞定位槽10和缸體定位槽9內(nèi)和使活塞2在二只缸體1中只能作往復(fù)運動的約束機構(gòu)，傳動輪7位于二只缸體1的末端之間，是一個二端內(nèi)孔分別安裝有軸承6的軸套，二只軸承6的內(nèi)孔分別裝在二只缸體1的末端的外圓圓周上，軸承6是滾動軸承或滑動軸承，傳動輪7是齒輪，鏈輪，帶輪，或摩擦輪，軸承6與傳動輪7構(gòu)成使傳動輪7只能在軸承6上作旋轉(zhuǎn)運動的約束機構(gòu)，傳動輪7中部制有容納支承凸緣8的孔和安裝調(diào)整螺栓4的螺紋孔，傳動輪7套在活塞2上，活塞2柱面上刻有封閉曲線溝槽11，支承凸緣8與調(diào)整螺栓4構(gòu)成使支承凸緣8落在封閉曲線溝槽11中的約束機構(gòu)，支承凸緣8的橫截面的形狀和大小與封閉曲線溝槽11的橫截面的形狀和大小相匹配，支承凸緣8的形狀是球體，圓柱體或圓臺體，封閉曲線溝槽11對應(yīng)的橫截面的形狀是半圓形，矩形或梯形，支承凸緣8的個數(shù)為一個或一個以上，一個以上時，支承凸緣8均勻地分布在傳動輪7的同一橫截面上，調(diào)整螺栓4的個數(shù)與支承凸緣8的個數(shù)同，封閉曲線溝槽11包含形狀完全相同的曲線段的段數(shù)為大于等于1的正整數(shù)，可與支承凸緣8的個數(shù)相等，也可是支承凸緣8個數(shù)的整數(shù)倍，封閉曲線溝槽11與支承凸緣8構(gòu)成使活塞2在二只缸體1中作往復(fù)運動和旋轉(zhuǎn)運動的約束機構(gòu)，是一種能使往復(fù)運動和旋轉(zhuǎn)運動互相轉(zhuǎn)換的、轉(zhuǎn)速高的、輸出轉(zhuǎn)矩均勻的、工作平穩(wěn)的、另件少的、外形小的、能用來組合成多組多缸單活塞傳動裝置的雙缸單活塞傳動裝置的產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙缸單活塞傳動裝置，其特征在于，二只缸體1的內(nèi)壁柱面上刻有二個橫截面為半圓形的缸體定位槽9，活塞2的柱面上刻有四個橫截面為半圓形的活塞定位槽10。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙缸單活塞傳動裝置，其特征在于，定位凸緣3是球體或圓柱體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙缸單活塞傳動裝置，其特征在于，在缸體1中安裝定位凸緣3和壓緊螺栓15，它們均勻地分布在缸體1的同一個橫截面上，并分別與各自對應(yīng)的加長了的活塞定位槽10對齊，定位凸緣3和壓緊螺栓15構(gòu)成使定位凸緣3落在活塞定位槽10內(nèi)的約束機構(gòu)，定位凸緣3和活塞定位槽10構(gòu)成使活塞2在二只缸體1中只能作往復(fù)運動的約束機構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙缸單活塞傳動裝置，其特征在于，傳動輪7二端外圓圓周是支承在軸承6上的軸頸，軸承6固定在機座5的內(nèi)側(cè)壁的軸承座孔上，傳動輪7，軸承6和機座5構(gòu)成使傳動輪7在軸承6上只能作旋轉(zhuǎn)運動的約束機構(gòu)，軸承6是滾動軸承或帶止推面的滑動軸承。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙缸單活塞傳動裝置，其特征在于，支承凸緣8的個數(shù)為二。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙缸單活塞傳動裝置，其特征在于，封閉曲線溝槽11包含形狀完全相同的曲線段的段數(shù)為二。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙缸單活塞傳動裝置，其特征在于，多個該裝置與中心輪軸12，中心輪軸軸承13，中心輪14，擴大的機座15等一起組成多組多缸單活塞傳動裝置，多個雙缸單活塞傳動裝置均勻分布在中心輪軸12四周，固定在擴大的機座5上，多個雙缸單活塞傳動裝置各自的傳動輪7與中心輪14構(gòu)成接觸的傳輸旋轉(zhuǎn)運動的約束機構(gòu)，傳動輪7和中心輪14是齒輪。
9.根據(jù)權(quán)利要求1和8所述的雙缸單活塞傳動裝置，其特征在于，多個雙缸單活塞傳動裝置各自的傳動輪7與中心輪14構(gòu)成接觸的傳輸旋轉(zhuǎn)運動的約束機構(gòu)，傳動輪7和中心輪14是鏈輪。
10.根據(jù)權(quán)利要求1，8和9所述的雙缸單活塞傳動裝置，其特征在于，組合成的多組多缸單活塞傳動裝置的組數(shù)是大于1的正整數(shù)，缸數(shù)與組數(shù)之比為21，一個多組多缸單活塞傳動裝置實例的組數(shù)和缸數(shù)分別為四和八。
專利摘要一種雙缸單活塞傳動裝置，主要包括缸體1、活塞2、定位凸緣3、調(diào)整螺栓4、機座5、軸承6、傳動輪7、支承凸緣8等，能使往復(fù)運動和旋轉(zhuǎn)運動互相轉(zhuǎn)換，有零件少、外形小、轉(zhuǎn)速高、轉(zhuǎn)矩均勻、造價低，和能用來組合成多組多缸單活塞傳動裝置，易于實現(xiàn)產(chǎn)品的通用化和系列化等優(yōu)點，適于作內(nèi)燃機、壓縮機和液壓泵等，屬機構(gòu)傳動技術(shù)領(lǐng)域，用途大，涉及工、農(nóng)、交通運輸?shù)戎饕I(lǐng)域，易于實施，發(fā)展前景光明。
文檔編號F16H47/00GK2196708SQ9422761
公開日1995年5月10日 申請日期1994年1月26日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月26日
發(fā)明者王關(guān)林 申請人:王關(guān)林