专利名称：球形变容机的制作方法
技术领域：
本实用新型是应用在泵、马达、内(外)燃机等，是一种结构的改进发明。
现有的变容机 大体上由轴体、缸体、活塞或柱塞构成，其封闭容积的变化过程均属二维变化，总体结构未脱离平面结构范畴。其结构的缺点是可变容积与整机外形体积的比值太小，组成部件太多，笨重，不灵活；加工工艺复杂；适应范围窄，一般仅作为油泵上使用。至于旋转类变容机，如结构为转子，叶片，齿轮等，也不同程度的存在上述问题，同时还存在另一个突出的问题，启封闭作用的运动副为高副，使密封难以处理，设备寿命较短。
本实用新型的目的是提供一种新结构的球形变容机，一改现有封闭变容结构服从二维系统的特点，从三维空间出发。
本实用新型的目的是这样实现的包括轴体、缸体4构成的球形变容机，还带有万向盘3，万向盘3径向外表面为球面盘体，球面上开有四个铰接孔，两个孔相对为一组，一组孔7中心线为d，另一组孔12中心线为c，c、d交点为球心o，c、d夹角为∠cod＝α45°≤α≤90°，轴体有两个26、27，分别由轴头1、6，楔形球冠体10、5，一对铰耳11、9构成；轴线分别为a、b，铰耳11与万向盘铰孔12通过一对销2铰接，铰耳9与万向盘铰孔7通过一对销8铰接。中心线c与轴线a夹角∠aoc＝β，45°≤β≤90°，中心线d与轴线b夹角∠dob＝γ，45°≤γ≤90°，缸体4内空心球体空间，即内表面为球面，缸体上开有两个孔14、15，孔内分别装有轴体26、27的轴头1、6，两孔中心线a、b，夹角∠aob，180°－∠aob＝β，0＜β＜90°，在以平面aoz为对称平面四分之一球缺的缸体上，开有两个工质交换口16，该两平面以平面aob为对称平面，另以平面boz为对称平面四分之一球缺的缸体上开有另两个工质交换口13，该两平面也以平面aob为对称平面。26轴体上的一对铰耳11(27轴体上一对铰耳9)与万向盘3的接触运动副为圆柱副，铰耳11或铰耳9与万向盘3的径向接触副为平面圆环副，轴体26、27的楔形球冠体10、5与万向盘的运动接触副为圆柱副。轴体26、27、万向盘上球面与缸体内球表面构成球面副。
本实用新型由以下实施例及其附图给出附
图1，半轴式球形变容机主视图；附图2，
图1a轴转45°度角时的结构图；附图3，半轴式球形变容机交换口结构图；附图4，通轴盘体式球形变容机结构图；附图5，斜曲轴式球形变容机结构图；附图6，双丁字万向几何原理图。
1轴头(a)2a轴上的一对销3万向盘4缸体
5b轴上的楔形球冠体6b轴上的轴头7万向盘上的一组铰孔(d)8b轴上的一对销9b轴上的一对铰耳10a轴上的楔形球冠体11a轴上的一对铰耳12万向盘上另一组铰孔(c)13两个工质交换口14缸体支承孔(轴1)15缸体支承孔(轴6)16两个工质交换口17环内球表面一组相对孔18缸体上两孔(支承)19内环槽20曲柄27轴体21斜轴22铰孔26轴体23铰耳24铰孔25两销轴a轴头1楔形球冠体10，铰耳11构成轴体26，其轴线为ab轴头6，楔形球冠体5，铰耳9，构成轴体27，b为轴线，c万向盘一组铰孔12与铰耳11及一对销2的中心线与a轴线夹角β，d万向盘一组铰孔7与铰耳9及一对销8的中心线与b轴夹角为γ，ocd交点与a、b交点重合为o，也是各球面共球心或称万向铰心。c、d夹角为α。z过o的垂直ab的轴线。X即为轴线a，垂直z。Y平面aob内垂直x、垂直z，xyz－o构成空间固定坐标系。
实施例1、一种包括轴体、缸体4构成的球形变容机，其特征在于还带有万向盘3，万向盘3径向外表面为球面盘体，球面上开有四个铰接孔，两个孔相对为一组，一组孔7中心线为d，另一组孔12中心线为c，c、d交点为球心o，c、d夹角为∠cod＝α，45°≤α≤90°，轴体有两个，26、27，分别由轴头1、6，楔形球冠体10、5，一对铰耳11、9构成；轴线分别为a、b；铰耳11与万向盘铰孔12通过一对销2铰接，铰耳9与万向盘铰孔7通过一对销8铰接；中心线c与轴线a夹角∠aoc＝β，45°≤β≤90°；中心线d与轴线b夹角∠dob＝γ，45°≤γ≤90°；缸体4内空心球体空间，即内表面为球面，缸体上开有两个孔14、15，孔内分别装有轴体26、27的轴头1、6，两孔中心线a、b夹角∠aob，180°－∠aob＝θ，0＜β＜90°；在以平面aoz为对称平面四分之一球缺的缸体上，开有两个工质交换口16，该两平面以平面aob为对称平面；另以平面boz为对称平面四分之一球缺的缸体上开有两个工质交换口13，该两平面也以平面aob为对称平面；2、轴体变形为通轴盘体26和环体27，盘体26径向为球面圆盘体，沿球径两端为两个轴头1，轴头轴线为a，沿另一球径两端为两铰耳11，铰耳11与万向盘的一组铰孔12通过一对销2铰接，∠aoc＝β，45°≤β≤90°；环体27为圆环体，内表面为球面，对称中心线为b；沿环内球径两端有一组相对孔17，孔17与万向盘3上的一组铰孔7通过销8铰接。∠bod＝γ，γ＝90°，缸体4为对接式，内表面为球面，沿缸体一内球径两端开有两孔18，孔中装有(轴体)盘体26的两个轴头1，两孔中心线为a；在缸体内壁上开有内环槽19，环槽的对称中心线b，槽内有环体27，180°－∠aob＝θ，0＜θ＜90°；以平面aoz为对称平面，沿缸体上轴线a相对的两端的两个四分之一球缺上各开有两个工质交换口13、16，共有4个交换口，而每对交换口13或16又以平面aob为对称平面；缸体内球表面与轴体27的环体内球表面为完整球面。两者内球面与万向盘3，和轴体的盘体，两者径向球面构成运动球面副。万向盘3与轴体26的通盘体接触副为圆柱面副，轴体26上的盘体铰耳11与万向盘接触副构成平面圆环副和圆柱副。
3、轴体变形为 一组铰孔12为通孔，另一组同实施例1，轴体有两个26、27，轴体26变形为N字形的斜曲轴，N字两立壁曲柄20，两曲柄为同一直径圆盘，曲柄20相对内表面为同球径内凹球面，沿曲柄对称中心线外伸两轴头1，轴体N字的对角肩部固定一斜轴21，斜轴通过球心o，并与万向盘通铰孔12铰接，斜轴轴线c与轴头轴线a夹角∠aoc＝β，0＜β＜90°，轴体27变形为一径向外表面为球面圆盘体，在球面上沿一球径的两端有一对铰孔22，孔心线b，在球面上沿另一球径的两端有一对铰耳23，铰耳中心线db、d夹角为∠bod＝γ，45°≤γ≤90°，铰耳23与万向盘铰孔7铰接；缸体4为对接式，内壁为凸凹形状，内凸面 为球面环带，沿环带对称中心线的缸体上开有两个支承孔18，孔中装有轴头1，缸体内球面上有两个铰孔24，通过两销25与轴体上的铰孔22铰接，支承孔中心线a与铰接孔24中心线b夹角∠aob＝θ＝90°，以平面boz为对称平面，沿缸体上轴线b相对的两端的两个四分之一球缺上各开有两对工质交换口16、13，共有四个交换口，而每对交换口16或13又以平面aob为对称平面。缸体内凸球面与曲柄20两个内凹球面构成同一完整球面，该球面与万向盘和轴体4的盘体径向球面构成球面副，万向盘与轴体27的盘体间的接触副为圆柱副，轴体27上两铰耳23与万向盘接触副为平面圆环副和圆柱副。
球形变容机的变容过程和工质交换是这样实现的按上述三种结构特征，并都连接成双丁字万向铰关系，其工作原理是相同的，可以把三者结构看成，缸体内一球形空间，被万向盘与支承在缸体上的轴体过球径相交铰接后，分隔成四个室腔，与两平面相交道理一样，万向盘与轴体间产生四个夹角，而且位于万向盘同侧的两夹角互补，称四夹角为容积角，同在万向盘一侧的为互补容积角由于万向盘服从双丁字万向关系中，两叉轴线c、d决定的平面cod运动规律，因此，当轴体绕a轴旋转时，万向盘同时发生相对c和d两个叉轴线的转动，使万向盘同侧互补容积角发生互补变化，从而达到改变容积的目的，又由于结构中四个工质交换口的位置规定，使得旋向一定条件下任一腔容积增大(减小)时总是确定地对应着四口中的一个固定开口，不会改成另三个口中的一个，因而四开口进(出)名义是确定不变的，两进口、两出口，总有固定的一对进出口(在万向盘同侧)，可以为固定的一对互补腔(在万向盘同侧)交换工质。以满足泵马达、内(外)燃机的工质交换要求。
在上述结构中，α、β、γ、θ统称为铰角。所有铰角在其取值范围内的取值必须满足万向盘3的中心定点o法线轨迹为圆锥曲面的要求。
利用空间运动几何原理结合万向运动理论，建立起来的球形空间可变容积系列结构设计，超出了现有平面式变容机构的范畴，带来了新的有价值的研究内容。所说的三种球形变容机结构，其独特优点在于可变容积与整机外形体积比值接近于1，等于甚至超过1。用以封隔室腔的接触副皆为面接触低副，有利于进一步密封设计，内部运动总成与缸体等构件组成的球面副法向接触力理论上等于零。存在受力运动无死点结构，运动灵活，拆卸维修方便。应用领域广泛，甚至于玩具、模型等，易于采用新材料，单机本身四腔关系存在互补，相位特点，工质交换方便。即不应有工质受困现象，加工设备品种少，成批生产价格低，机械损失小工质的离心作用可得很好利用。θ＝90°的结构，同时提供了一种旋转——摆动间转化结构，a轴转b轴摆，见图5。
权利要求1.一种包括轴体、缸体4构成的球形变容机，其特征在于还带有万向盘3；万向盘3径向外表面为球面盘体，球面上开有四个铰接孔，两个孔相对为一组，一组孔7中心线为d，另一组孔12中心线为c，cd交点为球心o，c、d夹角为∠cod=α，45°≤α≤90°；轴体有两个，26、27，分别由轴头1、6，楔形球冠体10、5、一对铰耳11、9构成；轴线分别为a、b；铰耳11与万向盘铰孔12通过一对销2铰接，铰耳9与万向盘铰孔7通过一对销8铰接；中心线c与轴线a夹角∠aoc=β，45°≤β≤90°；中心线d与轴线b夹角∠dob=γ，45°≤γ≤90°；缸体4内空心球体空间，即内表面为球面，缸体上开有两个孔14、15，孔内分别装有轴体26、27的轴头1、6，两孔中心线即轴线a、b夹角∠aob，180°-∠aob=θ，0＜θ＜90°；在以平面aoz为对称平面四分之一球缺的缸体上，开有两个工质交换口16，该两平面以平面aob为对称平面；另以平面boz为对称平面四分之一球缺的缸体上开有两个工质交换口13，该两平面也以平面aob为对称平面。
2.按照权利要求1所述的球形变容机，其特征在于所说的轴体为两个分别通轴盘体26和环体27，盘体26径向为球面圆盘体，沿球径两端为两个轴头1，轴头轴线为a，沿另一球径两端为两铰耳11，铰耳11与万向盘的一组铰孔12通过一对销2铰接，∠aoc＝β，45°≤β≤90°；环体27为一圆环形体，对称中心线为b，环径向内表面为球面，沿环内球径有一组相对孔17，孔17与万向盘3上的一组铰孔7通过两销8铰接，∠bod＝γ，γ＝90°，缸体4为对接式，内表面为球面，沿缸体一内球径两端开有两孔18，孔中装有(轴体)盘体26的两个轴头1，两孔中心线为a，在缸体内壁上开有内环槽19，环槽 对称中心线b，槽内动配合装有环体27，180°－∠aob＝θ，0＜θ＜90°；以平面aoz为对称平面，沿缸体上轴线a相对的两端的两个四分之一球缺缸体上各开有两对交换口13、16，共有4个交换口，而每对交换口13或16又以平面aob为对称平面。
3.按照权利要求1所述的球形变容机，其特征在于万向盘4上的一组铰孔12为通孔；轴体为两个26、27；轴体26为N字形的斜曲轴，N字两立壁曲柄20，两曲柄为同一直径圆盘，曲柄20相对内表面为同球径内凹球面，沿两曲柄重合对称中心线外伸两轴头1，轴体N字的对角肩部固定一斜轴21，斜轴轴线c通过球心o，斜轴与万向盘铰孔12铰接，斜轴轴线c与轴头轴线a夹角∠aoc＝β，0＜β＜90°，轴体27为一径向外表面为球面圆盘体。在球面上沿一球径的两端有一对铰孔22，孔心线b；在球面上沿另一球径的两端有一对铰耳23，铰耳中心线d，b、d夹角为∠bod＝γ，45°≤γ≤90°，铰耳23与万向盘铰孔7通过两销8铰接；缸体4为对接式，内壁为凸凹形状，内凸面为球面环带，沿球面环带对称中心线的缸体上开有两个支承孔18，孔中装有轴头1，缸体内球径上有两个铰孔24，通过两销25与轴体上的铰孔22铰接，支承孔中心线a与铰接孔24的中心线b夹角∠aob＝θ＝90°；以平面boz为对称平面，沿缸体上轴线b相对 两端的两个四分之一球缺上各开有工质交换口16、13，共有四个交换口，而每对交换口16或13又以平面aob为对称平面。
专利摘要一种由轴体、缸体和万向盘组成的球形变容机。万向盘径外表面为球面的盘体，球面上开有四个铰接孔，轴体有两个，均带有两个铰耳，分别与万向盘的铰孔铰接，缸体内为空心球体空间，缸体上支承孔内装有轴体的轴头，缸体上通开有四个工质交换口。
文档编号F04C3/00GK2095941SQ9120677
公开日1992年2月12日 申请日期1991年4月22日 优先权日1991年4月22日
发明者张全 申请人:张全