一种对称连杆式发动机活塞连杆机构的制作方法

本发明属于发动机活塞连杆技术领域，具体涉及一种对称连杆式发动机活塞连杆机构。

背景技术：

现有发动机技术中，普遍使用的能量转换机构为曲柄连杆机构，曲柄连杆机构的作用是提供燃烧场所，把燃料燃烧后产生的气体作用在活塞顶上的膨胀压力转变为曲轴旋转的转矩，不断输出动力。具体实现方式分为：将气体的压力变为曲轴的转矩；将活塞的往复运动变为曲轴的旋转运动；把燃烧作用在活塞顶上的力转变为曲轴的转矩，以向工作机械输出机械能。

现有发动机活塞连杆机构主要由活塞组件与连杆组成，活塞组件包括活塞、活塞环、活塞销，活塞环起密封作用，包括油环和气环，活塞销连接活塞与连杆，连杆将活塞的往复直线运动转化为曲轴的旋转运动，发动机运行过程中曲轴对活塞的反作用力使得活塞对缸壁产生交变应力，浪费能量的同时降低了发动机的转速，并且降低了活塞与缸壁的使用寿命。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种对称连杆式发动机活塞连杆机构，该机构使得发动机运行过程中活塞所受合力只有轴向力，能够消除活塞与缸壁间的交变应力，减小摩擦损耗，延长发动机使用寿命。

本发明是通过下述技术方案实现的：

一种对称连杆式发动机活塞连杆机构，包括：曲轴连杆铰链、第一活塞连杆、活塞、活塞销、第二活塞连杆、活塞连杆导向铰链、活塞连杆导向杆、曲轴及曲轴连杆；

所述活塞由活塞头部及与其同轴固连的活塞杆组成；

所述第一活塞连杆和第二活塞连杆结构相同；

整体连接关系如下：所述活塞安装在气缸内，其活塞头部与气缸内壁滑动配合；活塞的活塞杆伸出于气缸；

第一活塞连杆的一端和第二活塞连杆的一端分别通过活塞销与活塞的活塞导向杆末端销接，且第一活塞连杆和第二活塞连杆分别相对于活塞的轴线对称分布；

第二活塞连杆的另一端通过曲轴连杆铰链与活塞连杆导向杆的一端孔轴配合；第二活塞连杆的另一端通过活塞连杆导向铰链与活塞连杆导向杆的另一端孔轴配合；

当活塞沿其轴向进行往复直线运动时，分别通过第一活塞连杆和第二活塞连杆带动曲轴连杆铰链和活塞连杆导向铰链沿活塞连杆导向杆进行往复直线运动；

所述曲轴连杆的一端与曲轴连杆铰链销接，另一端与曲轴的曲轴轴颈销接；且曲轴的转动轴线与活塞的轴线垂直，两个互相垂直的轴线所确定的平面为对称面，第一活塞连杆和第二活塞连杆始终关于所述对称面对称。

进一步的，还包括活塞导向块，所述活塞导向块同轴固定在气缸内壁；且活塞导向块加工有轴向通孔，活塞的活塞导向杆与活塞导向块的轴向通孔滑动配合。

进一步的，所述活塞连杆导向杆由两根平行布置的光滑直杆组成。

进一步的，所述活塞连杆导向铰链由轴颈及固定在轴颈两端的导向套组成，且轴颈轴线与导向套轴线垂直；

所述活塞连杆导向铰链通过其上的导向套与活塞连杆导向杆滑动配合，通过其上的轴颈与第二活塞连杆销接。

进一步的，所述曲轴连杆铰链由轴颈、分别固定在轴颈两端的导向套及与轴颈同轴固连的连接销组成，且轴颈轴线与导向套轴线垂直；

所述曲轴连杆铰链通过其上的导向套与活塞连杆导向杆滑动配合，通过其上的轴颈与第一活塞连杆销接；通过其上的连接销与曲轴连杆的一端销接。

进一步的，活塞头部的外圆周面加工有两个以上环槽，环槽内分别安装有油环和气环。

有益效果：本发明的活塞连杆机构消除了活塞与气缸内壁的交变应力，使得发动机运行过程中活塞所受合力只有轴向力，降低了能量损失，提高了能量利用率，同时延长了发动机活塞与气缸的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的整体结构正视图

图2为本发明的整体结构俯视图

图3为本发明的运动状态示意图

图4为本发明的运动状态轴测图

其中，1-曲轴连杆铰链；2-第一活塞连杆；3-活塞导向块；4-活塞；5-活塞销；6-第二活塞连杆；7-活塞连杆导向铰链；8-活塞连杆导向杆；9-曲轴；10-曲轴连杆。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本实施例提供了一种对称连杆式发动机活塞连杆机构，参见附图1-3，包括：曲轴连杆铰链1、第一活塞连杆2、活塞导向块3、活塞4、活塞销5、第二活塞连杆6、活塞连杆导向铰链7、活塞连杆导向杆8、曲轴9、曲轴连杆10及凸轮11；

所述活塞4由活塞头部及与其同轴固连的活塞杆组成；其中，活塞头部的外圆周面加工有两个以上环槽，环槽内分别安装有油环和气环；

所述活塞导向块3加工有轴向通孔；

所述第一活塞连杆2和第二活塞连杆6结构相同；

所述活塞连杆导向杆8由两根平行布置的光滑直杆组成；

所述活塞连杆导向铰链7由轴颈及固定在轴颈两端的导向套组成，且轴颈轴线与导向套轴线垂直；

所述曲轴连杆铰链1由轴颈、分别固定在轴颈两端的导向套及与轴颈同轴固连的连接销组成，且轴颈轴线与导向套轴线垂直；

整体连接关系如下：所述活塞4安装在气缸内，其活塞头部与气缸内壁滑动配合；活塞头部用于承受气缸内的高温燃气提供的压力；活塞杆伸出于气缸，并穿过同轴固定在气缸内壁的活塞导向块3，且活塞4的活塞杆与活塞导向块3的轴向通孔滑动配合；活塞导向块3用于对活塞4进行导向支撑；

第一活塞连杆2的一端和第二活塞连杆6的一端通过活塞销5与活塞4的活塞杆末端销接，且第一活塞连杆2和第二活塞连杆6分别相对于活塞4的轴线对称分布；

第一活塞连杆2的另一端通过曲轴连杆铰链1与活塞连杆导向杆8的一端孔轴配合；第二活塞连杆6的另一端通过活塞连杆导向铰链7与活塞连杆导向杆8的另一端孔轴配合；

当活塞4沿其轴向进行往复直线运动时，分别通过第一活塞连杆2和第二活塞连杆6带动曲轴连杆铰链1和活塞连杆导向铰链7沿活塞连杆导向杆8进行往复直线运动；

其中，所述活塞连杆导向铰链7通过其上的导向套与活塞连杆导向杆8滑动配合，通过其上的轴颈与第二活塞连杆6销接；所述曲轴连杆铰链1通过其上的导向套与活塞连杆导向杆8滑动配合，通过其上的轴颈与第一活塞连杆2销接；通过其上的连接销与曲轴连杆10的一端销接，曲轴连杆10的另一端与曲轴9上的曲轴轴颈销接；且曲轴9的转动轴线与活塞4的轴线垂直，两个互相垂直的轴线所确定的平面为对称面，第一活塞连杆2和第二活塞连杆6始终关于所述对称面对称；

当曲轴连杆铰链1沿活塞连杆导向杆8进行往复直线运动时，曲轴连杆铰链1通过曲轴连杆10带动曲轴9绕其转动轴线转动。

工作原理：活塞4沿其轴向进行往复直线运动，分别通过第一活塞连杆2和第二活塞连杆6带动曲轴连杆铰链1和活塞连杆导向铰链7沿活塞连杆导向杆8进行往复直线运动；曲轴连杆铰链1通过曲轴连杆10带动曲轴9绕其转动轴线转动，即带动曲轴9绕其轴线转动；在此过程中，第一活塞连杆2和第二活塞连杆6始终关于所述对称面对称。

其中，所述活塞连杆机构可适用于目前所有气缸排列方式的多缸发动机：当该活塞连杆机构应用于多缸直列布置的发动机时，相邻两个运动方向相同的活塞4可以共用一根曲轴连杆10，简化结构的同时消除了曲轴连杆10对曲轴连杆铰链1的扭矩，使活塞连杆机构运行更平稳；当该活塞连杆机构应用于水平对置发动机时，可实现对置活塞同轴运动，同时消除了活塞重力引起的活塞与气缸内壁各部分摩擦程度不同产生的负面影响。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。