专利名称：用于回转滑片运动机构的简谐气缸结构的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种用于回转滑片运动机构的简谐气缸结构，属压缩机、发动机等机器的气缸设备技术。
现有的广泛用于压缩机、泵、真空泵及发动机等机器的回转滑片运动机构的原理结构示意图如
图1和图2所示。转子1与气缸2可以是同心(如
图1所示)或者偏心(如图2所示)地安装在一起，使其截面间形成切点。滑片3安装在转子1上开设的导槽中并可在其中来回滑动，转子1旋转时，多个滑片3随转子1旋转的同时靠自身的离心力使其端部紧贴在气缸2的内表面上，从而构成了回转滑片运动机构。气缸的横截面形状是一条连续封闭的曲线，称为气缸的形状曲线(简称形线)，它决定了气缸的结构特征。同心滑片运动机构的气缸形状多为扁圆形，偏心滑片运动机构的气缸形状多为圆形。现有的回转滑片运动机构存在的问题是滑片3与气缸2之间的磨损及摩擦功率损失都比较大，致使其效率、可靠性较低，工作寿命较短。
本实用新型的目的就是研究设计一种用于回转滑片运动机构的简谐气缸结构来改善滑片的运动受力状况以克服和解决现有回转滑片运动机构存在的滑片与气缸之间的磨损及摩擦功率损失都比较大，其效率、可靠性低，工作寿命较短等的缺点和问题，并达到降低其磨损及摩擦功率损失、提高其效率和寿命的目的。
本实用新型是用于回转滑片运动机构的简谐气缸结构，其特征在于该气缸内表面横截面形状为简谐气缸形线，即其是具有简谐特征的运动规律变化的连续、封闭的曲线，气缸形线的矢径在最小值与最大值之间的变化可以是按椭圆简谐运动规律变化，也可以是按多种不同椭圆简谐运动规律复合后的运动规律变化。其原理为若以转子1的旋转中心和转角分别为极坐标系的极心和极角，则气缸形线上的任一点至极心的长度即为该点的矢径，矢径随极角变化的表达式即为气缸形线的方程式。从
图1和图2，我们可以发现，气缸形线的矢径是从最小值r(转子1与气缸2的切点处)逐渐增加到最大值R，再从最大值R逐渐减小到最小值r，气缸形线矢径的不同变化规律就生成不同的气缸形线，从而形成不同结构特征的气缸。如
图1和图2所示，若任意极角φ处，气缸形线的矢径为ρs，矢径的增长量为s，则气缸形线的方程式为ρs=r+s(a)本设计人通过分析发现气缸形线的矢径按椭圆简谐运动规律变化所形成的简谐气缸结构，能减小回转滑片运动机构的摩擦及磨损。动点在椭圆圆周上匀速运动时，它在椭圆短轴上的投影所构成的运动规律称为椭圆简谐运动规律，其生成原理如图3所示。气缸形线矢径的最小值r与最大值R之间按椭圆简谐运动规律变化，得到的气缸形线称为椭圆简谐气缸形线，其相应的气缸结构称为简谐气缸结构。令气缸形线升程E=R-r为椭圆的短轴，由图3可知，矢径的增长量为s=E2-ρcosθ---(b)]]>由椭圆的直角坐标方程x2a2+y2b2=1]]>(式中，a=CM，为椭圆的半长轴；b=CO，为椭圆的半短轴)，可得椭圆的极坐标方程ρ2=x2+y2=b2-b2a2y2+y2=b2+(1-b2a2)x2]]>由图3可知，x=psinθ,θ=πφ/φ0(式中，π为圆周率，φ0为ρs=R时的极角)，以b=E/2代入上式，并令n=a/b,a=1-b2/a2=1-1/n2，可解得ρ=E21-αsin2(πφ/φ0)---(c)]]>将式(c)代入式(b)整理后再代入式(a)，可得椭圆简谐气缸形线的极坐标方程ρs=r+E2(1-cos(πφ/φ0)1-αsin2(πφ/φ0))---(d)]]>取不同的n值，可得不同的椭圆简谐气缸形线。当n=1时，a=0，即为动点在圆周上作匀速运动时，在该圆直径上的投影所构成的简谐运动。把多种不同椭圆简谐运动或简谐运动规律复合后就可以生成新的具有简谐特征的运动规律，按照这些新变化规律就可产生一系列具有简谐特征的气缸结构，统称为简谐气缸结构。
本用于回转滑片运动机构的简谐气缸结构与现有的回转滑片运动机构的气缸结构相比存在有如下的优点和有益效果(1)由于简谐气缸形线的速度、加速度等特性曲线均匀连续变化，无转折点或突跳点，且其速度、加速度等特性的最大值比较小，因此，本简谐气缸结构能很好地改善滑片的受力状况，减少滑片与气缸之间的摩擦和磨损，大大降低摩擦功率损失和泄漏损失；(2)本简谐气缸结构能大大提高气缸滑片运动机构的效率和可靠性，延长其工作寿命，有较大的经济和社会效益。
下面对说明书附图进一步说明如下
图1为同心回转滑片运动机构的原理结构示意图；图2为偏心回转滑片运动机构的原理结构示意图；图3为椭圆简谐气缸形线的生成原理图；图4是本实用新型实施例之一的简谐气缸结构示意图。各图中1为转子，2为气缸，3为滑片，4为吸气孔，5为排气阀，ρs为气缸形线的矢径，r为气缸形线的矢径最小值，R为矢径最大值，s为矢径的增长量，φ为极坐标系的极角，CM为椭圆的半长轴，CO为椭圆的半短轴，φ0为ρs=R时的极角。
本实用新型的实施可以先由常规铸造或粉未冶金制成毛坯，再由数控机床加工成型。其实施例之一如图4所示，它是用本简谐气缸结构设计的用于汽车空调的双工作腔滑片压缩机的截面图，它由气缸1、转子2、滑片3(5个)、进气孔4、排气阀5及两端盖等组成。转子1截面为圆形，气缸2为简谐气缸结构，即其内表面的横截面曲线为简谐气缸形线。转子1上开有5个槽，滑片3置于这些槽中并能来回滑动，当原动机带动转子1转动时，由于离心力的作用，滑片3被甩出，紧贴在气缸2表面上，把气缸2内腔分隔成5个随转子1转角变化其容积的小空间(称为基元)，随着转子1转动，基元的容积大小周期变化，从而完成了气体的吸入、压缩、排出等工作过程。这样，该压缩机从进气孔4吸入蒸发器出来的低压制冷剂气体，经压缩提升压力后通过排气阀5输送到冷凝器中，构成汽车空调系统的制冷循环。
权利要求1.一种用于回转滑片运动机构的简谐气缸结构，其特征在于该气缸内表面横截面形状为简谐气缸形线，即其是具有简谐特征的运动规律变化的连续、封闭的曲线，气缸形线的矢径在最小值与最大值之间的变化可以是按椭圆简谐运动规律变化，也可以是按多种不同椭圆简谐运动规律复合后的运动规律变化。
专利摘要本实用新型是一种用于回转滑片运动机构的简谐气缸结构,属压缩机、发动机、泵等机器的气缸设备技术。其特征在于该气缸内表面横截面形状为简谐气缸形线,即其是具有简谐特征的运动规律变化的连续、封闭的曲线。气缸形线的矢径在最小值与最大值之间的变化是按椭圆简谐运动规律或多种不同椭圆简谐运动规律复合的。本简谐气缸结构能很好改善滑片受力状况,减少滑片与气缸之间的摩擦和磨损,大大降低摩擦功率损失和泄漏损失,提高效率和可靠性,延长工作寿命。
文档编号F16J10/00GK2334956SQ98212888
公开日1999年8月25日 申请日期1998年3月2日 优先权日1998年3月2日
发明者马国远, 郁永章 申请人:马国远