专利名称：一种活塞机械机构和活塞运动实现方法
技术领域：
本发明涉及活塞机械，特别涉及一种活塞机械机构和活塞运动实现方法。
背景技术：
活塞机械普遍应用于发动机和往复泵领域，其核心动力机构为目前普遍使用的曲柄连杆机构。曲柄连杆机构由于结构简单，技术成熟，从而得到了广泛的应用。但它有以下的缺点和连杆连接的活塞或者十字头直线往复运动件受较大的径向力，在其滑动过程中产生的摩擦损耗较大，机械效率较低；当用于多缸时，由于需按直线布局，机构占用空间较大。2007年的美国专利US7004121B2 “活塞机械的活塞布局及活塞控制方法”提出了一种活塞圆周分布、凸轮驱动的六缸活塞机械，该结构和曲柄连杆机构比较，具有体积小、 重量轻、脉动冲击小等优点。但该方法中的凸轮加工难度大、机构复杂，机构中的滚轮受径向力较大，导向机构会产生较大摩擦损耗。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种体积小、重量轻、效率高、结构简单、制造容易、便于产业化的活塞机械机构和活塞运动实现方法。为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的它包括斜轴、滚动轴承、 摆动盘、摆动盘约束动件、摆动盘约束静件、双球铰连杆、直线往复运动件、直线往复运动约束件、活塞、缸套和基体。所述斜轴为传动轴，斜轴上安装有滚动轴承，轴承连接并约束摆动盘，摆动盘上连接有摆动盘约束动件，摆动盘约束静件安装在基体上，摆动盘约束动件的运动受摆动盘约束静件约束，N个双球铰连杆一端连接在摆动盘上，双球铰连杆另一端与直线往复运动件连接，直线往复运动约束件安装在基体上，直线往复运动件的运动受直线往复运动约束件约束，缸套安装在基体上，活塞在缸套内做往复运动；所述斜轴是一端面与转动轴线成锐角的轴，端面上安装滚动轴承；所述摆动盘约束动件和摆动盘约束静件的动连接限制了摆动盘约束动件绕斜轴旋转轴线转动；所述双球铰连杆为两端是球铰的杆件，沿圆周均布在摆动盘上，其数量为NS 3个；所述直线往复运动件连接于双球铰连杆一端的球铰座，直线往复运动约束件安装在基体上，直线往复运动约束件和直线往复运动件的动连接实现了直线往复运动件的直线往复运动；所述活塞连接于直线往复运动件，活塞和缸套也可以分别与直线往复运动件和直线往复运动约束件合二为一。由于采用上述技术方案，本发明的有益效果是(1)使用本方法实现的活塞机械体积小、重量轻、效率高；(2)本方法结构简单、制造容易，便于产业化。
图I是本发明的结构示意图；图2是本发明活塞和缸套分别与直线往复运动件和直线往复运动约束件合二为一的实施例图；图3是本发明摆动盘约束动件和摆动盘约束静件的一个实施例图；图中斜轴I摆动盘2双球铰连杆3活塞4摆动盘约束动件5摆动盘约束静件6滚动轴承7直线往复运动件8、直线往复运动约束件9缸套10、基体1具体实施例方式下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细描述所述活塞机械机构和活塞运动实现方法可以构成活塞往复泵和活塞发动机两种机械形式。作为活塞往复泵机械的工作原理如下在图I所示的结构示意图中，原动机带动斜轴I旋转,斜轴I通过滚动轴承7推动摆动盘2做扭摆运动，摆动盘约束动件5在摆动盘约束静件6中移动，双球铰连杆3带动直线往复运动件8在直线往复运动约束件9中做直线往复运动，从而带动活塞4运动，工作过程中活塞4不承受径向力。在图2所示的实施例中，工作过程中活塞4承受径向力。在图3所示的实施例中，摆动盘约束动件为一个杆件，摆动盘约束静件是一个槽， 杆在槽中做轴向运动。作为活塞发动机的工作原理如下在图2所示的实施例中，当以N个活塞4的直线往复运动作为原动力，依照顺序、 按需要、逐次推动活塞4往复运动，活塞4推动双球铰连杆3和摆动盘2，因前文所述约束关系，摆动盘2作扭摆运动，通过滚动轴承7将摆动盘2的运动传递到斜轴1，斜轴I以00' 为轴线作旋转运动。
权利要求
1.一种活塞机械机构和活塞运动实现方法，它包括斜轴、滚动轴承、摆动盘、摆动盘约束动件、摆动盘约束静件、双球铰连杆、直线往复运动件、直线往复运动约束件、活塞、缸套和基体。所述斜轴为传动轴，斜轴上安装有滚动轴承，轴承连接并约束摆动盘，摆动盘上连接有摆动盘约束动件，摆动盘约束静件安装在基体上，摆动盘约束动件的运动受摆动盘约束静件约束，N个双球铰连杆一端连接在摆动盘上，双球铰连杆另一端与直线往复运动件连接，直线往复运动约束件安装在基体上，直线往复运动件的运动受直线往复运动约束件约束，缸套安装在基体上，活塞在缸套内做往复运动；
2.根据权利要求I所述的一种活塞机械机构和活塞运动实现方法，其特征在于，所述斜轴是一端面与转动轴线成锐角的轴，端面上安装滚动轴承；
3.根据权利要求I所述的一种活塞机械机构和活塞运动实现方法，其特征在于，所述摆动盘约束动件和摆动盘约束静件的动连接限制了摆动盘约束动件绕斜轴旋转轴线转动；
4.根据权利要求I所述的一种活塞机械机构和活塞运动实现方法，其特征在于，所述双球铰连杆为两端是球铰的杆件，沿圆周均布在摆动盘上，其数量为N > 3个；
5.根据权利要求I所述的一种活塞机械机构和活塞运动实现方法，其特征在于，所述直线往复运动件连接于双球铰连杆一端的球铰座，直线往复运动约束件安装在基体上，直线往复运动约束件和直线往复运动件的动连接实现了直线往复运动件的直线往复运动；
6.根据权利要求I所述的一种活塞机械机构和活塞运动实现方法，其特征在于，所述活塞连接于直线往复运动件，活塞和缸套也可以分别与直线往复运动件和直线往复运动约束件合二为一。
全文摘要
本发明公开了一种活塞机械机构和活塞运动实现方法，旨在提供一种新型的可应用于泵或发动机领域的活塞机械结构形式，其具有体积小、重量轻、效率高、结构简单、制造容易、便于产业化等特点。它包括斜轴、滚动轴承、摆动盘、摆动盘约束动件、摆动盘约束静件、双球铰连杆、直线往复运动件、直线往复运动约束件、活塞、缸套和基体。所述斜轴为传动轴，斜轴上安装有滚动轴承，轴承连接并约束摆动盘，摆动盘上连接有摆动盘约束动件，摆动盘约束静件安装在基体上，摆动盘约束动件的运动受摆动盘约束静件约束，N个双球铰连杆一端连接在摆动盘上，双球铰连杆另一端与直线往复运动件连接。
文档编号F01B3/02GK102606437SQ201110025999
公开日2012年7月25日 申请日期2011年1月25日 优先权日2011年1月25日
发明者徐红, 胡仲翔, 赵海斌, 邓意超, 韩飞, 高希彦 申请人:邓意超