專利名稱：往復直線運動與圓周運動之間的無曲軸動力轉換裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及機械領域，尤其與往復直線運動與圓周運動之間的動力傳遞有關。
背景技術：
目前，在機械領域，凡是涉及由往復直線運動轉換成圓周運動，或由圓周運動轉換成往復直線運動的問題，基本上都采用了傳統的曲軸連桿式的傳動結構來解決。這種技術至今已經沿用了幾個世紀，其應用范圍十分廣泛。可是就曲軸連桿裝置其本身的力學性能來說，卻存在著絕不合理的受力結構，在機械動力傳遞中損失了大量的能量，而且還帶來了很多副作用，如震動、磨損、瞬間沖擊、受力不均衡或擺動速度不均衡等，尤其在燃料發動機、蒸氣機、空氣壓縮機、柱塞泵等領域，所浪費的能源已經占據了相當大的份額。對于這種習以為常的家喻戶曉的都認為是不可改變的卻又十分不合理的曲軸連桿裝置，在目前能源越來越成為當今經濟社會命脈的關鍵時刻，已經嚴重制約著國民經濟的健康發展，在我國環保和節能的概念既已提出，并且任務非常之迫切和艱巨，因此，迅速扭轉這種不合理現狀的意義特別重大。
發明內容
本發明目的是提供一種可直接將往復直線運動所產生的動力高效地轉變成圓周運動并對外輸出扭矩力或由圓周運動直接轉換為往復直線運動的比較合理的動力傳遞結構，提高能源的利用率，減少廢氣排放，減輕震動和磨損，使機械運行更平穩，傳動件受力更合理，接觸面潤滑更充分。本發明結構簡單，布局合理，技術含量高，運行安全可靠，制造成本輕。可完全替代曲軸連桿裝置，必將產生巨大的節能減排效果和經濟社會效益。為達到上述目的，本發明是通過以下技術解決方案來實現的。往復直線運動與圓周運動之間的無曲軸動力轉換裝置，它包括殼體、缸體、活塞(含活塞環，下同)、活塞銷；其特征在于它還包括主軸、齒輪、內齒環連桿組件、行星滑輪組件。缸體位于殼體內部，活塞位于缸體內部,活塞銷位于活塞內部。主軸位于殼體中部,兩端裝有軸承,軸承固定在殼體上，主軸端部延伸到殼體外作為動力輸出端；齒輪套裝在主軸上，位置與活塞對應；內齒環連桿組件之內齒環部分位于齒輪外側，與齒輪在同一平面上并嚙合，內齒環連桿組件之連桿部分其端部套裝在活塞銷上。行星滑輪組件之滑輪部分位于內齒環連桿組件外側，并與內齒環連桿組件之內齒環部分的外側軌道面相切，行星滑輪組件之基座部分一端固定滑輪軸，另一端套裝在主軸或齒輪上，滑輪可自轉也可同時繞主軸自由公轉，滑輪之軸心與主軸或齒輪之軸心以及位于齒輪上的切點三者成一直線。所述的往復直線運動與圓周運動之間的無曲軸動力轉換裝置之內齒環連桿組件，其特征在于在內齒環部分的環外側表面的端部位置設有繞環軌道，軌道表面與齒環之間
的垂直距離一致。。所述的往復直線運動與圓周運動之間的無曲軸動力轉換裝置之內齒環連桿組件，其特征在于其內齒環部分之形狀為若干條直線與弧形線吻合所組成的封閉異形環狀曲線。本發明與現有技術相比有以下優點一、動力轉換效率高，無受力死點(即合力為零的現象)，受力方向與力臂保持垂直，基本上無分解力產生。二、采用傳統的齒輪嚙合式的切線傳動，磨損小，潤滑無死角，接觸面冷卻效果好。三、不產生對主軸的直接沖擊，可減小機體震動和易損件磨耗，運轉更平穩。四、對齒輪的受力面采用全程循環嚙合，無來回沖擊和瞬間沖擊。五、缸壁、活塞銷、活塞環等關鍵部位磨損小，可避免變形漏氣，延長使用壽命。六、活塞行程或主軸轉速可以單方面改變，可提高壓縮空氣的利用率，也有利于各齒面的循環輪換均勻受力。七、減輕了使用成本，經濟效益顯著。八、動力強勁，節能減排，社會效益巨大。
四
詳見往復直線運動與圓周運動之間的無曲軸動力轉換裝置的結構示意圖。
五具體實施例方式下面結合附圖對本發明的實施例作進一步詳細描述。如圖所示，往復直線運動與圓周運動之間的無曲軸動力轉換裝置，它包括殼體(I)、缸體(2)、活塞(3)、活塞銷(4)，其特征在于它還包括主軸(5)、齒輪(6)、內齒環連桿組件⑵、行星滑輪組件⑶。缸體⑵位于殼體⑴內部；活塞⑶位于缸體⑵內部；活塞銷(4)位于活塞(3)內部；主軸(5)位于殼體(I)中部，兩端裝有軸承，軸承固定在殼體
(I)上，主軸(5)端部延伸到殼體(I)外作為動力輸出端；齒輪(6)套裝在主軸(5)上，位置與活塞(3)對應內齒環連桿組件(7)之內齒環部分位于齒輪(6)外側，與齒輪(6)在同一平面上并嚙合，內齒環連桿組件(7)之連桿部分其端部套裝在活塞銷(4)上；行星滑輪組件
(8)之滑輪部分位于內齒環連桿組件(7)外側，并與內齒環連桿組件(7)之內齒環部分的外側軌道面相切，行星滑輪組件(8)之基座部分一端固定滑輪軸，另一端套裝在主軸(5)或齒輪(6)上，滑輪可自轉也可同時繞主軸(5)自由公轉，滑輪之軸心與主軸(5)或齒輪(6)之軸心以及位于齒輪上的切點三者成一直線。所述的往復直線運動與圓周運動之間的無曲軸動力轉換裝置之內齒環連桿組件
(7)，其特征在于在內齒環部分的環外側表面的端部位置設有繞環軌道，軌道表面與齒環之間的垂直距離一致。所述的往復直線運動與圓周運動之間的無曲軸動力轉換裝置之內齒環連桿組件
(7)，其特征在于其內齒環部分之形狀為若干條直線與弧形線吻合所組成的封閉異形環狀曲線。工作時，活塞(3)在缸體(2)內作往復直線運動，活塞(3)的行程從上止點位置開始，向下止點方向運動，動力經活塞銷(4)傳遞給內齒環連桿組件(7)，內齒環連桿組件(7)之內齒環部分與位于主軸(5)上的齒輪(6)嚙合，并作切線運動，經其與齒輪(6)的切點(受力點)和力臂(齒輪半徑)的作用形成力矩，驅動齒輪(6)繞主軸(5)旋轉，扭矩力經主軸(5)對外輸出。當活塞(3)從上止點運動到下止點后，依靠慣性或其它與主軸(5)有關聯的動力源形成反驅動，由主軸(5)驅動主軸(5)上的齒輪(6)轉動，然后經齒輪(6)與內齒環連桿組件(7)之內齒環部分的齒面嚙合產生切線運動，再由內齒環連桿組件(7)之連桿部分將動力傳遞給活塞銷(4)，由活塞銷(4)帶動活塞(3)向上止點方向作往復直線運動，這時，活塞⑶從下止點返回到上止點，完成了一個周期的循環。與此同時，以主軸(5)為中心自由公轉的行星滑輪組件(8)之滑輪部分，在內齒環連桿組件(7)之內齒環部分外側表面的繞環軌道上作自由滾動滑行，滑輪之軸心與主軸(5)或齒輪(6)之軸心以及位于齒輪(6)上的切點三者始終保持一直線(直線距離最短)。保證了齒輪嚙合點的良好接觸，也避免了因齒斜面受力引起的力分解產生摩擦力做功和缸體磨損。與此相反，當機械需要由圓周運動直接轉換為往復直線運動時，從主軸(5)輸入扭矩力，驅動主軸(5)上的齒輪
(6)轉動，然后經齒輪(6)與內齒環連桿組件(7)之內齒環部分的齒面嚙合產生切線運動，再由內齒環連桿組件(7)之連桿部分將動力傳遞給活塞銷(4)，并帶動活塞(3)在缸體(2)內周而復始地作往復直線運動。
權利要求
1.一種往復直線運動與圓周運動之間的無曲軸動力轉換裝置，它包括殼體(I)、缸體(2)、活塞(3)、活塞銷(4)，其特征在于它還包括主軸(5)、齒輪(6)、內齒環連桿組件(7)、 行星滑輪組件⑶。缸體⑵位于殼體⑴內部；活塞⑶位于缸體⑵內部；活塞銷⑷ 位于活塞(3)內部；主軸(5)位于殼體(I)中部,兩端裝有軸承,軸承固定在殼體(I)上, 主軸(5)端部延伸到殼體(I)外作為動力輸出端；齒輪(6)套裝在主軸(5)上，位置與活塞(3)對應；內齒環連桿組件(7)之內齒環部分位于齒輪(6)外側，與齒輪(6)在同一平面上并嚙合，內齒環連桿組件(7)之連桿部分其端部套裝在活塞銷(4)上；行星滑輪組件(8) 之滑輪部分位于內齒環連桿組件(7)外側，并與內齒環連桿組件(7)之內齒環部分的外側軌道面相切，行星滑輪組件(8)之基座部分一端固定滑輪軸，另一端套裝在主軸(5)或齒輪(6)上，滑輪可自轉也可同時繞主軸(5)自由公轉，滑輪之軸心與主軸(5)或齒輪(6)之軸心以及位于齒輪上的切點三者成一直線。
2.根據權利要求1所述的往復直線運動與圓周運動之間的無曲軸動力轉換裝置之內齒環連桿組件(7)，其特征在于在內齒環部分的環外側表面的端部位置設有繞環軌道，軌道表面與對應的齒環之間的垂直距離一致。
3.根據權利要求1和2所述的往復直線運動與圓周運動之間的無曲軸動力轉換裝置之內齒環連桿組件(7)，其特征在于其內齒環部分之形狀為若干條直線與弧形線吻合所組成的封閉異形環狀曲線。
全文摘要
本發明公開了一種往復直線運動與圓周運動之間的無曲軸動力轉換裝置，它包括殼體、缸體、活塞、活塞銷；其特征在于它還包括主軸、齒輪、內齒環連桿組件、行星滑輪組件。本發明的優點一、動力轉換效率高，無受力死點，受力方向與力臂保持垂直，基本上無分解力產生。二、采用傳統的齒輪嚙合式的切線傳動方式，磨損小，潤滑無死角，接觸面冷卻效果好。三、不產生對主軸的直接沖擊，可減小機體震動和易損件磨耗，運轉更平穩。四、缸壁以及其他易損件磨損小，可避免漏氣，提高效率，延長使用壽命。五、活塞行程可改變，可提高壓縮空氣的利用率，有利于各齒面的循環均勻受力。六、減輕了使用成本，經濟效益顯著，動力強勁，節能減排，社會效益巨大。
文檔編號F16H37/12GK103016670SQ201110209418
公開日2013年4月3日 申請日期2011年7月19日 優先權日2011年7月19日
發明者吳雄 申請人:吳雄