专利名称：一种h型机体的加强肋结构及h型机体、装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及往复-旋转运动相互转换机构的H型机体，尤其是涉及用于这种H 型机体的加强肋结构。本实用新型同时涉及使用该加强肋结构的H型机体，以及使用该机 体的装置。
背景技术：
在机械设备中，在很多场合下需要实现往复运动和旋转运动之间的相互转换。例 如，往复式内燃机需要将活塞在可燃混合气体的爆发压力推动下产生的往复直线运动转换 为曲轴的旋转运动；与之相反，压缩机需要将外接电动机带动的曲轴旋转转换为活塞的往 复直线运动。上述两种转换除了主动件不同外，对机构的运动学要求是一致的，因此，可以 实现往复直线运动转换为旋转运动的机构，一般也可以用于实现旋转运动转换为往复直线 运动。现有技术下已经提供了若干往复直线运动和旋转运动相互转换的机构 。通常技术 下，采用曲柄连杆机构实现上述转换。目前大多数内燃机、压缩机均使用曲柄连杆机构。该 机构的特点是，往复直线运动件与旋转运动件之间需要通过来回摆动的连杆连接，由于连 杆的运动是来回摆动，该运动是一种复杂运动，难以实现惯性力的完全平衡，并且连杆的摆 动会增加活塞对运动导轨侧壁的侧压力，造成摩擦力的增加，另外，连杆的存在还使该机构 在往复运动方向上需要具备一定的长度，使其尺寸难以进一步缩小。为了解决上述问题，中国专利文献CN85100358B公开了一种“曲柄圆滑块往复活 塞式内燃机”，中国专利文献CN1067741C公开了一种“曲柄双圆滑块往复活塞式内燃机”，中 国专利文献CN1144880A公开了一种“曲柄多圆滑块往复活塞式内燃机”。另外，本申请人在 2009年10月16日提出的申请号为200910236026. 5的中国专利申请中，还提出了一种采用 端轴_动轴组合形成的轴系与往复运动件配合构成的往复_旋转运动相互转换机构。上述新型旋转_往复转换机构的共同特点，是不再使用连杆作为往复运动与旋转 运动的中间过渡元件，避免了由于连杆造成的问题。首先，由于不存在连杆引入的复杂运 动，使运动机构中所有元件均处于简谐运动状态，便于进行往复惯性力和旋转惯性力的平 衡，并能够实现真正的完全平衡。其次，由于不存在连杆，使往复运动轨道上不再存在为布 置连杆而增加的尺寸，使整个机构占据的空间尺寸得以显著减少。由于不存在连杆，上述往复_旋转运动转换机构的空间布置也与现有通常技术的 曲柄连杆机构不同。尤其是对于具有三个往复运动元件的上述新型旋转-往复转换机构， 不仅可以实现其往复惯性力和往复惯性力矩的完全平衡，而且可以使整个机构布置在结构 紧凑的机体中。为上述三个往复运动元件提供的机体中，一种典型的形式是H型机体。上述H型机体的结构如图1所示，该图示出的机体用于一种内燃机。该内燃机具 有三个往复运动元件，分别是两个活塞和一个动平衡滑块，所述活塞可以是单作用活塞或 者双作用活塞。相应的，所述机体为其提供了三个往复运动轨道，分别是为两个活塞提供的 往复运动轨道，即第一气缸1、第二气缸2，以及为动平衡滑块提供的跑道4 ；另外，所述机体还为旋转运动件，即曲柄圆滑块机构的曲轴或端轴-动轴的轴系提供了主轴承孔3，为上述旋转运动件提供旋转支撑。其中，所述第一气缸1、第二气缸2的轴线相互平行，上述两个轴 线所在的平面称为第一平面；所述主轴承孔3的轴线同样位于所述第一平面上并与所述第 一气缸1、第二气缸2的轴线垂直。所述跑道4则夹在所述第一气缸1和第二气缸2的轴线 之间，跑道4的轴线和所述主轴承孔3的轴线垂直相交，并构成第二平面，该第二平面垂直 于所述第一平面。跑道4作为动平衡滑块的往复运动轨道，可以设计成不同的横截面形状。 一般有两种选择，即圆形或者方形。横截面为圆形的跑道具有加工方便的优点，但是，其刚 度较低；横截面为方形的跑道刚度较好，但是其加工不太方便，往往要使用线切割等较为特 殊的加工方法。上述H型机体的特点是各个往复运动轨道和主轴承孔等的空间位置布置合理，可 以帮助新型往复_旋转运动机构实现其结构紧凑的优点。但是，这种H型机体具有一些明 显的缺陷。主要的问题是，在同样的机体尺寸下，其所支撑的机构的功率较传统的曲柄连杆 机构的功率大，因此，相对而言，该机体存在其刚度不足以支撑该机构的情况。为了解决上 述问题，需要在结构上对机体的刚度进行加强。现有技术提供的各种机体均未认真考虑该 问题。尤其是在机体的顶面和/或底面固定缸盖之后，缸盖螺栓会对机体产生拉应力，该拉 应力作用方向沿气缸轴向延伸，作用在安置动平衡滑块的第二往复运动轨道(即跑道)的 横截面上，会造成该第二往复运动轨道变形，严重时会影响动平衡滑块的正常往复运动。
实用新型内容针对上述问题，本实用新型解决的技术问题在于，提供一种H型机体的加强肋结 构，该加强肋结构能够比较好的提高该机体的薄弱环节的刚度。本实用新型提供的用于H型机体的加强肋结构解决的另一个问题在于，能够将在 机体侧面固定缸盖对机体产生的拉应力进行有效的分解，降低该拉应力作用于第二往复运 动轨道造成的第二往复运动轨道的变形。本实用新型同时提供使用上述加强肋结构的H型机体，以及使用上述机体的装 置，具体是使用上述机体的内燃机或者压缩机。本实用新型提供的H型机体的加强肋结构，包括顶面设置的连接左右两侧面上凸 缘的沿第一、第三往复运动轨道轴线方向延展的两条横肋；上述两条横肋位于第二往复运 动轨道在顶面的凸起部或者投影位置的两侧。优选的，至少设置一条连接左右侧面上凸缘和横肋之间的斜肋，该斜肋不与第二 往复运动轨道在顶面的凸起部或者投影位置相交。优选的，所述斜肋至少包括两条，分别连接一个侧面的上凸缘和该上凸缘两侧的 横肋；所述斜肋均不与第二往复运动轨道在顶面的凸起部或者投影位置相交。优选的，所述斜肋包括四条，左侧面和右侧面的上凸缘均设置有连接两侧横肋的 斜肋。优选的，从侧面上凸缘距离所述两条横肋大致相同距离的位置，引出一平行于横 肋的中间肋，在该中间肋的终端，向两侧斜向伸出两条斜肋，连接到两侧的横肋；所述中间 肋和斜肋均不与第二往复运动轨道在顶面的凸起部或者投影位置相交；所述中间肋和两条 斜肋构成人字形肋。[0017]优选的，该机体的底部设置有和顶面相同的加强肋结构。本实用新型同时提供一种H型机体，该H型机体采用上述任意一项技术方案所述的加强肋结构。优选的，所述机体为分体式机体，该机体被第二往复运动轨道的轴线和所述主轴 承孔的轴线垂直相交并构成的第二平面分成两个部分。本实用新型同时提供一种装置，具体是内燃机，该内燃机使用上述任意一项技术 方案所述的机体。本实用新型还提供另外一种装置，具体是压缩机，该压缩机使用上述任意一项技 术方案所述的机体。本实用新型提供的H型机体的加强肋结构包括若干加强肋。这些加强肋有效增加 了机体薄弱环节的刚性。在其基本实施方式中，包括顶面设置的连接左右两侧面上凸缘的 沿第一、第三往复运动轨道轴线方向延展的两条横肋；上述两条横肋位于第二往复运动轨 道在顶面的凸起部或者投影位置的两侧。通过上述横肋的设置，使固定缸盖而在机体上产 生的沿气缸轴向的拉应力由两条横肋承担，由于两条横肋位于第二往复运动轨道的两侧， 使该机体由于上述拉应力而在第一、第三往复运动轨道轴线方向上的变形不会直接加载在 第二往复运动轨道的横截面上，有效降低了第二往复运动轨道的变形。对于内燃机，上述第 一、第三往复运动轨道是气缸，而所述第二往复运动轨道是动平衡滑块的跑道。在本实用新型的优选实施方式中，在两条横肋的基础上，又加上了连接在左右侧 面上凸缘和横肋之间的斜肋；进一步优选的方案中，斜肋呈人字形设置，能够进一步将沿着 第一、第三往复运动轨道的拉应力分散到两侧的横肋上，避免第二往复运动轨道的变形，保 证第二往复运动元件的运动不会出现卡滞。上述加强筋可以用于整体式和分体式机体，特别合适用于分体式机体。用于分体 式机体时，所述横肋中设置穿过长螺栓的通孔，通过该长螺栓，将机体两部分以及缸盖固定 为一体。在分体式机体形式下，所述机体的两部分被多个长螺栓连接，这些长螺栓对两部分 机体产生预紧力，使分为两半的机体连接为一个整体。固定缸盖以后，缸盖螺栓对机体的拉 应力使机体的两部分相互之间容易发生松动。采用了本实用新型提供的加强肋结构后，通 过横肋以及人字形肋传递上述长螺栓和缸盖螺栓的提供的预紧力和拉应力，可以避免第二 往复运动轨道承担上述复杂的作用力，有效减少第二往复运动轨道的变形。
图1是现有技术提供的H型机体；图2是本实用新型实施例的立体图；图3是本实用新型实施例的另一个角度的立体图。
具体实施方式
请参看图2，该图为本实用新型第一实施例的立体图。同时请参看图3，该图是图 2所示机体从另一个角度观察获得的立体图，其向外侧的端面为图2中的顶面。上述附图 中，除了加强肋部分外，和背景技术中图1示出的机体在整体上基本相同，以下说明中，与 图1中相同的部分以相同的标号示出。该图示出的内燃机机体的轮廓大致为立方体。为了说明方便，图2标出该立方体在空间上的三个维度，分别为上下维度I、前后维度II、左右维度III。相应的，该机体的几个表面分别为顶面、底面、前端面、后端面、左侧面、右侧面。该 机体是用于支撑具有三个往复运动元件的采用曲柄圆滑块机构或者端轴-动轴机构的内 燃机的H型机体。上述三个往复运动元件分别是第一至第三往复运动元件，相应的，该机体 提供的运动轨道为第一至第三往复运动轨道。其中，第一往复运动轨道为内燃机的第一气 缸1、第三往复运动轨道为内燃机的第二气缸2 ；所述第二运动轨道是为内燃机的动平衡滑 块提供的往复运动轨道，称为跑道4。从图2、图3可以看出该机体顶面的各个加强肋，它们在一起组成了该机体的加强 肋结构。需要说明的是，在本实用新型中，加强肋结构是指机体的所有加强肋组成的加强体系。本实施例提供的机体为分体式机体，该机体的两个部分以第二平面划分，所述第 二平面即背景技术中所述的由跑道4的轴线和所述主轴承孔3的轴线垂直相交，并构成的 第二平面。实际上，按照图2所示，该机体在左右维度III上划分为两个部分，即左机体A、 右机体B，组合为一个完整的机体时，两个部分被长螺栓固定在一起，形成一个完整的机体。所述的左机体A的左侧面上，具有凸出于顶面的凸缘，称为左侧面上凸缘A-1，相 应的，在与右机体B相邻的分界面上，具有凸出于顶面的凸缘，称为左界面上凸缘A-2。在左 机体A的顶面位置，还具有凸出于顶面的跑道4的左凸起部4-1，该左凸起部4-1为沿跑道 4凸出的框体，该凸起部4-1的左侧边为向左凸出的弧形，并向右开口于左机体A的界面上， 其内径面即为跑道4的一部分。所述左界面上凸缘A-2被该凸起部4-1分为两个部分。在 该顶面，设置有垂直并连接上述左侧面上凸缘A-I和左界面上凸缘A-2的两条加强肋，称为 横肋。两个横肋分别称为左前横肋5-1和左后横肋6-1。图中示出，所述左前横肋5-1、左 后横肋6-1均设置在所述左凸起部4-1的两侧，即跑道4的两侧。上述横肋中心设置有通 孔，用于穿过固定缸盖以及左半机体和右半机体的长螺栓，该长螺栓(图未示)同时穿过缸 盖和两个半机体，同时起到在机体上固定缸盖以及连接左半机体和右半机体的作用。上述 横肋的两端连接的左侧面上凸缘A-I和左界面上凸缘A-2位置同样被上述通孔穿过。两条 横肋的外侧，还设置有前后方向的延伸的辅助肋7，连接在上述横肋与前后端面之间的凸缘 A-3之间，上述凸缘A-3中设置有通孔，穿过连接左半机体和右半机体的长螺栓(图未示)。从图3可以看出，在所述左侧面上凸缘A-I和两条横肋之间，设置有一组人字形 肋，该组人字形肋包括一个中间肋8-1、前斜肋8-2、后斜肋8-3。所述中间肋8-1，是在在 左侧面上凸缘A-I上距所述两条横肋距离大致相同的位置，引出平行于上述横肋的中间肋 8-1，该中间肋8-1较短，在其终端，向两侧斜向伸出前斜肋8-2和后斜肋8-3，连接到两侧的 横肋。上述中间肋以及斜肋均不与所述凸起部4-1相交。右机体B的顶面与上述左机体A相同，具有右侧面上凸缘B-I和右界面上凸缘B-2 以及连接在两者之间的右前横肋5-2、右后横肋6-2和一组人字形肋。所述右前横肋5-2、 右后横肋6-2中同样设置有通孔。该顶面同样设置有跑道4的凸起部，其开口向右，称为右 凸起部4-2.当将所述左机体A和右机体B拼在一起时，以左机体A的左界面和右机体的右界 面相邻，拼在一起，则所述左前横肋5-1和右前横肋5-2相拼接，共同构成前横肋5，其中具 有贯穿整个前横肋5的长螺栓通孔；同样，所述左后横肋6-1和右后横肋6-2相拼接，共同构成后横肋6，其中具有贯穿整个后横肋的长螺栓通孔。在顶面位置的上述长螺栓通孔，与位于底面的螺栓通孔(未示出)一起，可以以四个长螺栓将左机体A和右机体B以及固定 在机体左侧面和右侧面的缸盖连接为一体。连接左机体A和右机体B的长螺栓还包括在机 体侧面四角上开口的四个长螺栓孔，即所述设置在凸缘A-3中的通孔。用于固定缸盖的缸 盖螺纹孔则包括侧面设置的若干螺纹孔。图2示出，在机体的右侧面上有若干孔的开口，即 包括上述各种长螺栓通孔的开口与螺纹孔的开口。在上述实施例中，整个加强肋结构的设置能够将固定左机体A和右机体B的长螺 栓提供的预紧力，以及固定缸盖的缸盖螺栓产生的拉应力进行合理分配，使其落在两个横 肋上。尤其是通过两组人字形肋，进一步将加载在左侧面上凸缘A-I和右侧面上凸缘B-I 上的预紧力和拉应力，分配到两边的横肋上，这样，通过上述加强肋结构(即各个加强肋组 成的加强体系)，就可以获得合理的预紧力和拉应力分配效果，使跑道4承受的预紧力和拉 应力很小，动平衡滑块在跑道4中的运动可以较少受到往复运动轨道变形的影响。以上加强肋结构的布置方式，也可以应用在压缩机的H型机体中，构成具有上述 加强肋结构的使用H型机体的压缩机。尽管本实施例是一个分体式机体，实际上，上述加强肋结构可以用于整体式机体， 其布置原则同该实施例，即横肋不经过跑道4所在的位置，并通过人字形肋将可能出现的 沿气缸轴向的变形分配到横肋上。上述实施例提供的加强肋结构是优选的方式，实际上可以进行一些简化。例如，可 以只使用所述横肋，而不使用人字形肋。只要横肋不经过第二往复运动轨道即可使第二往 复运动轨道的变形较小；另外，也可以将所述人字形肋简化为连接上凸缘和某一横肋的一 个斜肋、或者分别连接上凸缘和两个横肋的两个斜肋。以上加强肋结构也可以获得较好的 加强效果并遏制机构运动时第二往复运动轨道的变形。上述H型机体中，第二往复运动轨道具有在顶面的凸起部，实际上，第二往复运动 轨道在顶面可能不存在凸起部，此时各个横肋和斜肋等要求不与第二往复运动轨道在顶面 的投影相交即可。上述实施例以顶面为例进行说明，实际上，H型机体的底面可以具有与顶面相同的 加强肋结构。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技 术人员来说，在不脱离本实用新型基本原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改 进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
权利要求一种H型机体的加强肋结构，其特征在于，包括顶面设置的连接左右两侧面上凸缘的沿第一、第三往复运动轨道轴线方向延展的两条横肋；上述两条横肋位于第二往复运动轨道在顶面的凸起部或者投影位置的两侧。
2.根据权利要求1所述的H型机体的加强肋结构，其特征在于，至少设置一条连接左右 侧面上凸缘和横肋之间的斜肋，该斜肋不与第二往复运动轨道在顶面的凸起部或者投影位 置相交。
3.根据权利要求2所述的H型机体的加强肋结构，其特征在于，所述斜肋至少包括两 条，分别连接一个侧面的上凸缘和该上凸缘两侧的横肋；所述斜肋均不与第二往复运动轨 道在顶面的凸起部或者投影位置相交。
4.根据权利要求3所述的H型机体的加强肋结构，其特征在于，所述斜肋包括四条，左 侧面和右侧面的上凸缘均设置有连接两侧横肋的斜肋。
5.根据权利要求1所述的H型机体的加强肋结构，其特征在于，从侧面上凸缘距离所述 两条横肋大致相同距离的位置，引出一平行于横肋的中间肋，在该中间肋的终端，向两侧斜 向伸出两条斜肋，连接到两侧的横肋；所述中间肋和斜肋均不与第二往复运动轨道在顶面 的凸起部或者投影位置相交；所述中间肋和两条斜肋构成人字形肋。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的H型机体的加强肋结构，其特征在于，该机体的底 部设置有和顶面相同的加强肋结构。
7.—种H型机体，其特征在于，采用权利要求1-6任意一项所述的加强肋结构。
8.根据权利要求7所述的H型机体，其特征在于，所述机体为分体式机体，该机体被第 二往复运动轨道的轴线和所述主轴承孔的轴线垂直相交并构成的第二平面分成两个部分。
9.一种装置，具体是内燃机，其特征在于，使用权利要求7-8任意一项所述的机体。
10.一种装置，具体是压缩机，其特征在于，使用权利要求7-8任意一项所述的机体。
专利摘要本实用新型提供一种H型机体的加强肋结构，包括顶面设置的连接左右两侧面上凸缘的沿第一、第三往复运动轨道轴线方向延展的两条横肋；上述两条横肋位于第二往复运动轨道在顶面的凸起部或者投影位置的两侧。本实用新型还提供使用上述加强肋结构的H型机体，以及使用上述H型机体的装置。本实用新型提供的H型机体的加强肋结构可有效增加机体的刚性，有效降低第二往复运动轨道的变形。
文档编号F02F1/00GK201575140SQ20092035066
公开日2010年9月8日 申请日期2009年12月28日 优先权日2009年12月28日
发明者黎明, 黎正中 申请人:北京中清能发动机技术有限公司