专利名称：斯特林发动机菱形传动机构的制作方法
技术领域：
本项实用新型涉及一种传动装置，确切的说是一种传动平稳，保证发动机的活塞 按照近似斯特林循环的规律来运动的机械传动机构。
背景技术：
目前，斯特林发动机的传动机构分为曲柄连杆传动、菱形传动、斜盘或摆盘传动、 液压传动和自由活塞传动等。其工作原理主要是通过具有90°相位角的类曲柄连杆装置连 接两活塞，使气缸中气体体积发生变化，从而带动斯特林发动机工作。由于目前的传动机构 多为单曲柄滑块运动，传动相对不平稳，影响发动机整体平衡性，增大了作用在活塞壁上的 侧推力和摩擦面的磨损，不利于密封，造成功率输出不均勻，损失较多。另外，一般现有传动 机构需要设置压力曲轴箱，使气缸气体高度增大，质量增加。
发明内容本实用新型的目的在于克服或尽可能减小上述技术中存在的不足，提供一种两边 对称的两组并联曲柄连杆滑块传动机构，外形与菱形相似。整个机构在结构紧凑的同时实 现平稳传动，提高了发动机工作效率。为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是整个机构主要由主动齿轮， 从动齿轮，主动曲轴，从动曲轴，膨胀腔连杆，压缩腔连杆，膨胀腔连架杆，压缩腔连架杆，动 力活塞，移气活塞，动力活塞连杆，移气活塞连杆十二部分组成。主动曲轴和从动曲轴的一 端分别穿过主动齿轮和从动齿轮的轴心，另一端将膨胀腔连杆和压缩腔连杆相连；膨胀腔 连杆为Y形，压缩腔连杆为H形，两Y形膨胀腔连杆中间用膨胀腔连架杆连接，压缩腔连架 杆将两H形压缩腔连杆相连；所有连杆与轴之间的连接部位要装有滚针轴承；动力活塞连 杆一端安装在压缩腔连架杆中间部位，另一端安装动力活塞；两膨胀腔连杆、两压缩腔连 杆、膨胀腔连架杆、压缩腔连架杆共六根连杆按长度比例组合，保证机构相位角为90° ；移 气活塞杆一端通过关节轴承安装在膨胀腔连架杆的中间位置，另一端从动力活塞杆中空部 位伸入并穿过动力活塞，与移气活塞相连。移气活塞杆与关节轴承通过螺纹连接，可以实现 长度的可调性。工作时，气缸两端产生温差，当膨胀腔中气体体积达到最大时，气体膨胀，在 移气活塞的作用下，将气体推到压缩腔中，从而推动动力活塞做功。动力活塞将能量传递给 压缩腔连架杆，并通过其带动齿轮进行啮合运动。该力为整个机构提供惯性，在惯性力作用 下齿轮通过膨胀腔连杆带动膨胀腔连架杆，迫使移气活塞向相反方向运动，将气体从压缩 腔推回膨胀腔，直到膨胀腔体积达到最大进入下一个工作循环。由于采用上述技术方案，使菱形传动机构完全对称于气缸中心，与移气活塞、动力 活塞和气缸同在一个轴心上，实现了发动机良好的平衡性(一级简谐力完全平衡)，结构紧 凑，消除了作用在活塞壁上的侧推力，降低了摩擦面上的磨损，减少了工质的泄露，提高发 动机的工作效率。同时，可以在冷腔下方设置缓冲腔，不需要设计压力曲轴箱，从而不至于 增大气缸的高度和整体质量。
图1是菱形传动机构主视总图图2是菱形传动机构局部主视图图3是菱形传动机构局部侧视剖面图图中1.主动齿轮2.从动齿轮3.主动曲轴4.从动曲轴5.膨胀腔连杆6.压 缩腔连杆7.膨胀腔连架杆8.压缩腔连架杆9.动力活塞连杆10.移气活塞连杆11.动 力活塞12.移气活塞13.关节轴承14.销轴15.调节螺母16.连杆销轴17.锁紧螺母 18.滚针轴承19.紧定螺钉
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细描述在图1、图2和图3中，主动齿轮(1)和从动齿轮(2)以1 1的传动比啮合传动， 两根曲轴(3)、(4)分别穿过主动齿轮(1)和从动齿轮(2)，从而实现动力的输出；两膨胀腔 连杆(5)与两压缩腔连杆(6)交叉，并分别穿入曲轴(3)与(4)中，此种连杆设计将使连杆 受力均勻，提高机构平稳性；两膨胀腔连杆(5)的另一端通过连杆销轴(16)与膨胀腔连架 杆(7)相连，两压缩腔连杆(6)的另一端通过连杆销轴(16)与压缩腔连架杆(8)相连，六 根连杆按长度比例组合，保证机构相位角为90° ；连杆(5)、(6)与轴(3)、(4)、(16)连接 部位都装有滚针轴承(18)，减小连杆与轴的磨损，提高工作效率；动力活塞连杆(9)两端 带螺纹，一端穿入压缩腔连架杆(8)中心，另一端与动力活塞(11)连接，两端分别用锁紧螺 母(17)锁紧；两端带螺纹的移气活塞连杆(10) —端连接关节轴承(13)，同时通过调节螺 母(15)使整个移气活塞杆长度可调，另一端从动力活塞连杆(9)中空部位伸入并穿过动力 活塞轴心(11)，与移气活塞(12)连接；关节轴承(13)的端部通过销轴(14)与膨胀连架杆 (7)连接，保证在发动机工作过程中，对活塞杆发生的偏移进行修正。
权利要求一种斯特林发动机菱形传动机构，整个机构主要由主动齿轮(1)、从动齿轮(2)、主动曲轴(3)、从动曲轴(4)、膨胀腔连杆(5)、压缩腔连杆(6)、膨胀腔连架杆(7)、压缩腔连架杆(8)、动力活塞连杆(9)、移气活塞连杆(10)、动力活塞(11)、移气活塞(12)十二部分组成，其特征是主动曲轴(3)和从动曲轴(4)的一端分别穿过主动齿轮(1)和从动齿轮(2)的中心，另一端将膨胀腔连杆(5)和压缩腔连杆(6)相连；两膨胀腔连杆(5)中间用膨胀腔连架杆(7)连接，压缩腔连架杆(8)将两压缩腔连杆(6)相连；动力活塞连杆(9)一端安装在压缩腔连架杆(8)中间部位，另一端安装动力活塞(11)；移气活塞杆(10)一端安装在膨胀腔连架杆(7)的中间位置，另一端从动力活塞杆(9)中空部位伸入并穿过动力活塞(11)与移气活塞(12)相连，移气活塞(12)、动力活塞(11)与气缸同在一个轴心上。
2.根据权利要求1所述的斯特林发动机菱形传动机构，其特征是膨胀腔连杆(5)、 压缩腔连杆(6)、膨胀腔连架杆(7)、压缩腔连架杆(8)六连杆长度比例保证机构相位角为 90°。
3.根据权利要求1所述的斯特林发动机菱形传动机构，其特征是膨胀腔连杆(5)为Y 形，压缩腔连杆(6)为H形。
4.根据权利要求1所述的斯特林发动机菱形传动机构，其特征是所有连杆与轴之间 连接的部位要装有滚针轴承(18)。
5.根据权利要求1所述的斯特林发动机菱形传动机构，其特征是移气活塞连杆(10) 与膨胀腔连架杆(7)要用关节轴承(13)连接。
6.根据权利要求1所述的斯特林发动机菱形传动机构，其特征是移气活塞连杆(10) 一段带有螺纹，实现长度可调性。
专利摘要一种传动平稳，保证发动机活塞按照近似斯特林循环规律运动的斯特林发动机传动机构。整个机构由十二部分组成，四根连杆与两根连架杆按长度比例组合连接，使其形状近似菱形。移气活塞杆一端穿过动力活塞杆和动力活塞轴心与移气活塞相连，另一端通过关节轴承与膨胀腔连架杆相连，并设计有螺纹和调节螺母，实现长度的可调性。气缸产生压差时，移气活塞推动膨胀气体到压强较低一端，从而推动动力活塞做功。动力活塞将力传递给齿轮同时生成惯性力迫使移气活塞反向运动，又将气体推回到初始位置。整个机构完全对称于气缸轴心，结构紧凑，体积小，消除了作用在活塞壁上的侧推力，降低摩擦面上磨损，减少工质泄露，传动平稳，提高了发动机的工作效率。
文档编号F02G1/043GK201687595SQ200920101109
公开日2010年12月29日 申请日期2009年10月20日 优先权日2009年10月20日
发明者任长清, 姜新波, 张旭, 郑立平, 马岩 申请人:东北林业大学