一种无曲轴的发动机传动装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种往复直线运动与圆周运动相互转换机构，特别涉及一种取代曲轴连杆机构的发动机传动装置，提高了发动机的往复直线运动与旋转运动相互转换效率。
【背景技术】
[0002]在机械工程中，例如活塞式发动机、压缩机及其他一些需要进行直线往复运动与圆周运动相互转换的机械，目前普遍采用曲轴(曲柄)连杆转换机构。
[0003]传统的曲轴(柄)连杆机构设计和制造已经十分完善，但是，无论从理论分析，还是在实际应用方面都存在固有的缺陷:
1.在曲轴(柄)连杆机构中，作用在活塞上的燃气压力被分解为沿连杆轴线方向的作用力和垂直于汽缸轴线方向作用在缸壁的侧压力，增大了活塞与缸壁之间的侧向摩擦力，加速了汽缸壁侧向磨损，不仅降低了活塞的做功效率，而且还会造成“卡缸”使活塞无法工作；
2.作用在曲轴(柄)上的沿连杆轴线方向的作用力再次分解为垂直曲轴半径方向的切向力和沿半径方向的法向力，在燃气爆发瞬间，由于传动角很小，输出的扭矩的切向作用力远小于活塞上的燃气压力，有计算表明传动角为10°时，活塞总作用力只有百分之二十左右转换为产生曲轴扭矩的切向作用力；
3.曲轴连杆机构中连杆摆动产生的不平衡回转质量和回转运动引起惯性力，使活塞与汽缸壁及转动接触面产生交变冲击力，增大了各个部件间的不均匀摩擦和撞击，不仅影响发动机的输出功率，而且使发动机产生较大的振动和噪声。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种发动机传动装置，替代传统的曲轴-连杆转换机构，以克服曲轴-连杆传动机构存在的上述缺点，是一种与现有技术不同的直线往复运动与圆周运动转换装置。
[0005]本发明的一种无曲轴的发动机传动装置包括:在壳体内的主轴上设置的扇形齿轮，扇形齿轮置于由第一齿条和第二齿条两端的延长部分分别与第一齿条连板和第二齿条连板两端部刚性连接构成的齿条框架中，扇形齿轮两侧的主轴柱面与形状相同的两个转动臂的一端部刚性连接，两个转动臂关于扇形齿轮的纵向中截面对称，在两个转动臂对称的内侧面上依次开设连通的圆弧槽和转向槽，两个圆弧槽和两个转向槽形状相同并且关于扇形齿轮的纵向中截面对称，若设定主轴和扇形齿轮及两个转动臂逆时针转动时，两个圆弧槽和两个转向槽按顺时针方向排列，若设定主轴和扇形齿轮及两个转动臂顺时针转动时，两个圆弧槽和两个转向槽按逆时针方向排列，两个圆弧槽和两个转向槽的深度小于两个转动臂的厚度，在两个圆弧槽和两个转向槽衔接处的内槽帮上分别设置同轴线的驱动销，并使两个齿条反向运动；在第一齿条连板和第二齿条连板横向中截面的两侧面上分别设置同轴线的两个第一转向销和同轴线的两个第二转向销，两个圆弧槽和两个转向槽可交替在第一转向销和第二转向销上滑动；若扇形齿轮为逆时针转动，连通的第一驱动槽和第一引导槽的外槽帮、内槽帮分别镶嵌在第一齿条连板横向中截面以上的两侧面上，连通的第二驱动槽和第二引导槽的外槽帮、内槽帮分别镶嵌在第二齿条连板横向中截面以下的两侧面上，若扇形齿轮为顺时针转动，连通的第一驱动槽和第一引导槽的外槽帮、内槽帮分别镶嵌在第一齿条连板横向中截面以下的两侧面上，连通的第二驱动槽和第二引导槽的外槽帮、内槽帮分别镶嵌在第二齿条连板横向中截面以上的两侧面上，两个驱动销可交替在两个第一驱动槽和两个第一引导槽及两个第二驱动槽和两个第二引导槽中滑动，扇形齿轮借助两个第一驱动槽和两个第二驱动槽中的两个驱动销与两个齿条联动；在齿条和齿条的背面分别开设的第一导向槽和第二导向槽分别置于安装在壳体内壁上的两个导向轨上；第一齿条和第二齿条的端部分别借助连杆分别与各气缸中的各个活塞连接构成单缸或多缸发动机组的传动装置。
[0006]按照本发明的一种无曲轴的发动机传动装置，其中，扇形齿轮与主轴同轴刚性连接，扇形齿轮的厚度与两个齿条的厚度相等，扇形齿轮轮齿的齿顶弧面对应的圆心角等于或大于90°并且小于180°，扇形齿轮的轮齿数量少于两个齿条的齿数，扇形齿轮交替与两个齿条啮合。
[0007]按照本发明的一种无曲轴的发动机传动装置，其中，第一转向销和第二转向销的一端部与第一齿条连板和第二齿条连板(6)横向中截面上的两侧面刚性连接，两个驱动销为形状相同的圆柱，两个驱动销的轴线与主轴的主轴线平行，两个驱动销伸进各个驱动槽和各个引导槽的长度等于或略小于各个驱动槽和各个引导槽的深度，两个驱动销的直径等于各个驱动槽和各个引导槽的宽度。
[0008]按照本发明的一种无曲轴的发动机传动装置，其中，若扇形齿轮为逆时针转动时，扇形齿轮的第一端轮齿与第二齿条的第一次端齿脱离之前，两个驱动销在第一齿条连板横向中截面上方与第二齿条连板两侧面相对运动的轨迹与两个第一引导槽的形状相同，扇形齿轮的第一端轮齿与第一齿条的第二次端齿脱离之前，两个驱动销在第二齿条连板横向中截面下方与第二齿条连板两侧面相对运动的轨迹与两个第二引导槽的形状相同；若扇形齿轮为顺时针转动时，扇形齿轮的第二端轮齿与第一齿条的第一次端齿脱离之前，两个驱动销在第一齿条连板横向中截面上方与第一齿条连板两侧面相对运动的轨迹与两个第一引导槽的形状相同，扇形齿轮的第二端轮齿与第二齿条的第二次端齿脱离之前，两个驱动销在第二齿条连板横向中截面下方与第二齿条连板两侧面相对运动的轨迹与两个第二引导槽的形状相同，两个第一引导槽的出槽口与两个第一驱动槽的进槽口光滑衔接，两个第二引导槽的出槽口与两个第二驱动槽的进槽口光滑衔接，两个驱动销能交替在两个第一引导槽和两个第二引导槽中滑动。
[0009]按照本发明的一种无曲轴的发动机传动装置，其中，两个第一驱动槽和两个第二驱动槽为形状相同的斜槽或曲线槽，两个第一驱动槽的进槽口和两个第二驱动槽的进槽口到主轴线之间的距离小于两个第一驱动槽的出槽口和两个第二驱动槽的出槽口到主轴线之间的距离，若扇形齿轮为逆时针转动，扇形齿轮的第一端轮齿与第二齿条的第一次端齿脱离时，在两个第一引导槽中的两个驱动销滑动到两个第一驱动槽的进槽口，扇形齿轮的第一端轮齿与第一齿条的第二次端齿脱离时，在两个第一引导槽中的两个驱动销滑动到两个第二驱动槽的进槽口 ；若扇形齿轮为顺时针转动时，扇形齿轮的第二端轮齿与第一齿条的第一次端齿脱离时，在两个第一引导槽中的两个驱动销滑动到两个第一驱动槽的进槽口，扇形齿轮的第二端轮齿与第二齿条的第二次端齿脱离时，在两个第一引导槽中的两个驱动销滑动到两个第二驱动槽的进槽口。
[0010]按照本发明的一种无曲轴的发动机传动装置，其中，两个圆弧槽的内、外槽帮内壁是以主轴线为中心线的圆弧面，两个转向槽的进槽口在过两个驱动销的销轴线和主轴的轴线的平面上，两个驱动销在两个第一驱动槽的出槽口时，两个第一转向销恰好在两个圆弧槽的进槽口，各活塞在其行程的一止点；两个驱动销在两个第二驱动槽的出槽口时，两个第二转向销恰好在两个圆弧槽的进槽口，各活塞在其行程的另一止点，两个圆弧槽的出槽口与两个转向槽的进槽口光滑衔接。
[0011]按照本发明的一种无曲轴的发动机传动装置，其中，两个转向槽是形状相同的曲线槽或斜槽，两个转向槽的进槽口到主轴线之间的距离小于两个转向槽的出槽口到主轴线之间的距离，在两个圆弧槽的出槽口与两个转向槽的进槽口衔接处，两个转向槽与两个圆弧槽外切；若扇形齿轮为逆时针转动:当两个第一转向销在两个圆弧槽出槽口和两个转向槽进槽口的衔接处时，扇形齿轮的第二端轮齿在齿条的第一端齿和第一次端齿之间，两个第一转向销在两个转向槽的出槽口时，扇形齿轮的第二端轮齿与第一齿条的第一端齿和第一次端齿啮合，当两个第二转向销在两个圆弧槽出槽口和两个转向槽进槽口的衔接处时，扇形齿轮的第二端轮齿在第二齿条的第二端齿和第二次端齿之间，两个第二转向销在两个转向槽的出槽口时，扇形齿轮的第二端轮齿与第二齿条的第二端齿和第二次端齿啮合；若扇形齿轮为顺时针转动:当两个第一转向销在两个圆弧槽出槽口和两个转向槽进槽口的衔接处时，扇形齿轮的第一端轮齿在第二齿条的第一端齿和第一次端齿之间，两个第一转向销在两个转向槽的出槽口时，扇形齿轮的第一端轮齿与第二齿条的第一端齿和第一次端齿啮合，当两个第二转向销在两个圆弧槽出槽口和两个转向槽进槽口的衔接处时，扇形齿轮的第二端轮齿在第一齿条的第二端齿和第二端齿之间，两个转向销在两个转向槽的出槽口时，扇形齿轮的第一端轮齿与齿条的第二端齿和第二次端齿啮合。
[0012]按照本发明的一种无曲轴的发动机传动装置，其中，两个导向轨的厚度等于第一导向槽和第二导向槽的宽度，两个导向轨的顶部分别置于两个导向槽中，两个圆轮轴的底部分别安装在壳体内壁上。
[0013]按照本发明的一种无曲轴的发动机传动装置，其中，按照本发明的一种无曲轴的发动机传动装置，其中，第一齿条和第二齿条的两端部分别借助两连杆与四个气缸中的各活塞连接构成四缸发动机组。
[0014]按照本发明的一种无曲轴的发动机传动装置，其中，主轴与电动机的转轴相连接，可将电动机转轴的旋转运动转换为往复直线运动。
[0015]采用本发明中提供的一种无曲轴的发动机传动装置，可以实现直线往复运动与旋转圆周运动相互转换，动力传递和运动方式转换更为合理，克服了曲轴(柄)-连杆机构中固有的缺点。
[0016]本发明的转换装置具有以下优点:
1.本发明提供的传动装置中，采用扇形齿轮与齿条啮合的传动方式，使活塞轴线方向的总作用力通过齿条直接作用在扇形齿轮的切线方向，活塞轴线方向总作用力等于扇形齿轮输出扭矩的切向力，提高了