专利名称：组合曲轴、曲柄、应用该曲轴的运动转换机构及设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及曲柄圆滑块机构的发动机或者压缩机，具体涉及发动机或压缩机的曲轴。本实用新型同时涉及一种曲柄、应该曲轴的运动转换机构及设备。
背景技术：
在传统的内燃机中，通过曲柄连杆机构将活塞的往复运动转换为曲轴的旋转运动，进而由该曲轴驱动相应的运动部件，对外输出动力。而在传统的压缩机中，也具有曲柄连杆机构，通过该曲柄连杆机构将曲轴的旋转运动转换为活塞的往复运动，由该活塞对汽缸内的空气进行压缩。然而，在所述的曲柄连杆机构中，由于连杆的存在，曲柄连杆机构的内燃机和压缩机具有体积庞大、笨重、平衡性能差等缺陷。为解决上述问题，审定公告日为1988年1月13日、公告号为CN85200358B的中国专利公开了一种“曲柄圆滑块往复活塞式内燃机”;审定公告日为1988年12月14日、公告号为CN85100359B的中国专利公开了一种“曲柄圆滑块往复活塞式压缩机”;授权公告日为 2001年6月27日、授权公告号为CN1067741C的中国专利公开了一种“曲柄双圆滑块往复活塞式内燃机”;授权公告日为2001年6月27日、授权公告号为CN1067742C的中国专利公开了一种“曲柄多圆滑块往复活塞式内燃机”。上述中国专利公开的内燃机和压缩机共同特点是其中的往复运动与旋转运动的转换机构中，用圆滑块取代了连杆，用曲柄圆滑块机构取代了曲柄连杆机构。在所述圆滑块上设置有偏心圆孔。在活塞的活塞座上设置有圆滑块容置孔。装配时，将圆滑块置于所述的圆滑块容置孔中，圆滑块可在所述圆滑块容置孔中转动；曲轴的曲柄销装配于所述的偏心圆孔中，曲柄销可以在所述偏心圆孔中转动。工作时，对于内燃机而言，燃烧室中的燃烧气体膨胀推动活塞运动，通过活塞带动设置于其中的圆滑块做往复运动，而圆滑块在所述活塞中同时做旋转运动，所述往复运动与旋转运动的合成使得圆滑块上的偏心圆孔的中心轴线绕曲轴的中心轴线做旋转运动；而所述偏心圆孔的中心轴线与曲轴的曲柄销的轴线重合，从而可实现活塞的往复运动到曲轴的旋转运动的转换。压缩机工作时是曲轴的旋转运动到活塞的往复运动的转换，原理同上。在上述中国专利公开的曲柄圆滑块机构的内燃机中，曲轴仍然是往复运动与旋转运动转换机构中重要的部件。曲柄圆滑块机构的曲轴一般为单拐曲轴，包括曲柄销以及分别设置于曲柄销两端的曲柄和主轴颈。在曲柄圆滑块机构应用于内燃机或压缩机等机器时，机器的平衡配重一般设置于曲轴的外端的单轴上，这不但使得现有的曲柄圆滑块机构的曲轴轴系加长，也使得对其强度的要求增加；而且，曲柄圆滑块机构的曲轴对现有的曲柄连杆机构的曲轴没有很好的继承性，降低对现有机器零部件的采用率。
实用新型内容本实用新型提供一种组合曲轴，以解决现有的曲柄圆滑块机构的曲轴的上述.的问题。本实用新型另外提供曲柄、应该曲轴的运动转换机构及设备。本实用新型提供一种组合曲轴，包括单轴、曲柄以及单拐；所述单拐由第一主轴颈、曲柄臂以及曲柄销组成；所述第一主轴颈和曲柄销分设于所述曲柄臂的两端，由所述曲柄臂的两端向外延伸，且所述第一主轴颈和曲柄销中心轴线相互平行并分开一段距离；所述单轴上设置有第二主轴颈；所述单拐的曲柄销的自由端与曲柄固定装配为一体；所述单轴装配于所述曲柄的与曲柄销相对的一侧，且所述第一主轴颈与所述第二轴颈的中心轴线在同一直线上；其中，在所述曲柄上还设置有平衡配重，称为曲柄配重。可选的，所述曲柄臂与第一主轴颈均外周半径相同的圆柱体，二者为一体。可选的，在所述曲柄臂上也设置有平衡配重，称为曲柄臂配重。 可选的，在所述曲柄上设置有装配孔，称为曲柄孔，所述曲柄臂以其自由端插入所述的曲柄孔中的方式将二者连接为一体。可选的，所述曲柄臂的自由端为锥端，相应的曲柄孔为与所述锥端相配合的锥孔。可选的，还包括曲柄螺栓；在所述曲柄臂的自由端的端面侧还开设有与所述曲柄螺栓相配合的螺纹孔；所述曲柄螺栓穿过所述曲柄孔底端旋入所述螺栓孔中，将所述曲柄臂与曲柄固定为一体。可选的，在所述曲柄的与曲柄孔大端开口相对的一侧，还设置有曲柄螺栓头部容置空间。可选的，还包括定位销；在所述曲柄销和曲柄孔在相互配合的配合面上，分别设置有两个定位半孔，两者的定位半孔成对设置；并且，相配的定位半孔在同一方向的端面上具有开口 ；当所述曲柄销和曲柄孔配合正确时，相配的定位半孔相对并形成完整的圆形的定位销孔；该定位销孔上能够插入定位销，对所述拐和曲柄在周向进行定位。可选的，所述单轴上与所述曲柄装配的一侧设置有装配孔，称为单轴装配孔，在所述曲柄上设置有相应的曲柄装配孔，装配时，相应单轴装配孔与曲柄装配孔相对准，通过装配螺栓将二者固定装配为一体。可选的，还设置有止口和/或销孔，用于在二者装配时进行定位。本实用新型还提供一种曲柄，用于与曲拐组成组合曲轴，在所述曲柄上还设置有平衡配重，称为曲柄配重。本实用新型还提供一种运动转换机构，包括上述任一所述的组合曲轴。本实用新型还提供一种设备，该设备为内燃机，包括所述的运动转换机构。本实用新型还提供一种设备，该设备为空压机，包括所述的运动转换机构。与现有技术相比，本实用新型具的组合曲轴，在曲柄上设置平衡配重，不但有利于曲轴轴向长度的缩短，也使得曲轴的强度提高；此外，在适合曲柄圆滑块机器的要求的同时，也对传统发动机曲轴在结构设计上的合理性有更好的继承性，提高曲柄圆滑块机器对现有机器零部件的采用率，由其适用于现有的机器用曲柄圆滑块机器的改造。
图1为本实用新型的实施例的组合曲轴的结构示意图；图2和图3分别为图1示出的组合曲轴的单拐的结构示意图之一和之二 ；图4为图1所示出的组合曲轴的曲柄的结构示意图；图5为用于紧固曲柄与单拐的螺栓的结构示意图；[0028]图6为图1所示出的组合曲轴的曲柄的单轴的结构示意图。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。
以下结合附图对本实用新型的组合曲轴进行说明。图1为本实用新型的实施例的组合曲轴的结构示意图；图2和图3分别为图1示出的组合曲轴的单拐的结构示意图之一和之二 ；图4为图1所示出的组合曲轴的曲柄的结构示意图；图6为图1所示出的组合曲轴的曲柄的单轴的结构示意图。请参考图1，本实施例中，组合曲轴包括依次装配在一起的单轴3、曲柄2以及单拐 1。下面分别对所述的部件进行说明。请参考图2和图3，所述单拐1包括依次连接的第一主轴颈1-3、曲柄臂1_2和曲柄销1-1三部分，该三部分均为圆柱体。其中，所述第一主轴颈1-3和曲柄销1-1分设于所述曲柄臂1-2的两端，并由所述曲柄臂1-2的两端向外延伸。所述第一主轴颈1-3与所述曲柄销1-1的中心轴线相互平行，并分开一段距离。所述第一主轴颈1-3设置于所述单拐1的外端部，与组成该曲轴的另一端部的主轴颈配合支撑曲轴。该第一主轴颈1-3可设置于轴承中，通过轴承可旋转的将曲轴支撑于机架上。其旋转轴线即为该组合曲轴的旋转轴线。所述第一主轴颈1-3的朝向外侧的端部伸出的轴端(图未标示)用于安装飞轮或者其它动力输出连接件，其中，所述的外侧是指该组合曲轴的远离曲柄销1-1的一侧。所述曲柄臂1-2与所述第一主轴颈1-3轴线在同一直线上，二者连接为一体。本实施例中，所述曲柄臂1-2的径向直径大于所述第一主轴颈1-3的径向直径。在所述曲柄臂1-2上，还可以设置配重结构1-4以及去重结构。当然，也可以设置所述曲柄臂1-2和第一主轴颈1-3为外周半径相同的圆柱体，二者合为一体。所述曲柄销1-1为直径较所述第一主轴颈1-3小的圆柱体，由所述曲柄臂1-2上设置第一曲柄臂1-3的相对的端面垂直伸出，其轴线相对于所述第一主轴颈1-2与曲柄臂 1-3的共同轴线偏置于一侧。在所述曲柄销1-1上沿其外周面设置有若干油孔1-1-1，所述的油孔1-1-与曲柄销1-1内部的润滑油道(图未示出)相连通，通过所述油道以及油孔 1-1-1向曲柄销的外周面提供润滑油，保证曲柄销1-1以及圆滑块之间的润滑。本实施例中，所述曲柄销1-1的自由端为锥端1-6。从该锥端1-6的前端面开始， 沿锥端的外周面开设有两个沿锥度方向延伸的第一定位半孔1-6-1。其中，所述第一定位半孔1-6-1也可以由锥端1-6的大径端开始，沿圆锥周面向小径端延伸。该第一定位半孔 1-6-1用于与设置于曲柄上的相应的定位半孔组合形成完整的定位销孔，定位销孔与定位销配合在曲柄与曲柄销装配时进行定位。当然，所述的曲柄销1-1的自由端可以不是所述的锥端1-6，而是与曲柄销1-1销体直径相同或较小的柱体，所述的第一定位半孔1-6-1也可以开设于柱体的周面上。曲柄与该曲柄销装配时也可以由其它结构进行定位，而不限于所述的定位销与定位销孔配合的方式。在所述曲柄销1-1的自由端的端面侧还开设有螺纹孔1-7，称为轴向螺纹孔1-7。 请参考图3，该螺纹孔用于与曲柄螺栓相配合，将曲柄固定装配于曲柄销上，并将二者固定为一体。请参考图4所示的曲柄。该曲柄2为扁圆柱体，在偏离该扁圆柱体所述扁圆柱体轴线的一侧，开设有与上述的曲柄销1-1的锥端1-6的锥度相配合的锥孔，该锥孔称为曲柄孔2-2。所述曲柄孔2-2的中心轴线与所述曲柄2的轴线平行，且偏离所述曲柄2中心轴线的距离与所述曲柄销1-1偏离第一主轴颈1-3的距离相同。在所述曲柄孔2-2的侧壁沿其锥度方向，由该曲柄孔2-2的小径端面开始，开设有与所述第一定位半孔1-6-1相对应的第二定位半孔2-2-1，二者相配合组成完整的圆孔，称为定位销孔。在所述曲柄2上与所述曲柄孔2-2大端开口相对的一端，还开设有曲柄螺栓安装空间2-3，所述曲柄螺栓安装空间2-3的尺寸足以容纳曲柄螺栓头部进入。所述曲柄孔2-2 的小端开口位于该曲柄螺栓安装空间2-3的底面。此外，在满足强度和刚度的情形下，在所述曲柄2上还可以设置若干去重孔。在本实施例中，在所述曲柄2上还设置有平衡配重2-1，所述平衡配重2-1沿所述曲柄2的部分外周面设置。如图4所示，所述平衡配重2-1与该曲柄2 —体成形，设置于与所述曲柄孔2-2相对的外周面外。此外，也可以在所述曲柄2上开设凹槽，在凹槽中填充密度较大的材料，作为平衡配重。在所述曲柄2上还设置有单轴若干安装孔2-4，所述安装孔2-4为带有螺纹的沉孔，与螺栓配合可将单轴安装于该曲柄2的相对于曲柄销的另一侧。此外，也可以设置在单轴安装时定位的定位孔2-5。在曲柄2与所述单拐1安装时，在将需要的圆滑块套接与曲柄销1-1之后，将曲柄销1-1的锥端1-6插入曲柄2的曲柄孔2-2中，并旋转调整到相配的所述第一定位半孔 1-6-1和第二定位半孔2-2-1相互对准，形成完整的圆形定位销孔。该圆形定位销孔在曲柄螺栓安装空间2-3的底面具有开口，将两个圆柱形定位销从该开口插入所述定位销孔中，实现曲柄和单拐相互之间角度关系的定位。最后，使用如图 5所示的曲柄螺栓4拧入所述轴向螺纹孔1-7中，按规定的预紧力拧紧。由于单拐1和曲柄2的接合面，即曲柄孔2-2的内径面和曲柄销1-1的锥端1-6的外径面，为锥面，通过曲柄螺栓4的拉力，使两个零件在接合面上相互压紧，形成很大的静态摩擦力。曲柄螺栓4拧紧后，所述定位销柱也被曲柄螺栓4的螺栓头4-1压住，这样，曲柄螺栓4还可以同时起到预防定位销柱脱落的作用。通过上述装配，就使单拐1和曲柄2组合成为完整的曲轴圆滑块组件。并且可以有效、平衡的传递转矩。需要说明，所述定位销孔开口也可以在锥端1-6的大径端，即曲柄孔2-2的大端开口所在的平面上。在这种情况下，需要从曲柄的内端面插入所述定位销柱。这种方式下，曲柄螺栓17不能同时起到预防定位销柱脱落的作用。请参考图6示出的单轴3的结构示意图，单轴3包括圆柱形的第二主轴颈3-1以及设置于所述第二主轴颈3-1的其中一端部的安装盘3-2，。其中，所述第二主轴颈3-1用于与所述第一主轴颈1-3配合支撑该组合曲轴。所述安装盘3-2用于与螺栓等紧固件配合将该单轴3装配于所述曲柄2上。在所述安装盘3-2上设置有安装螺纹孔3-2-2以及安装定位孔3-2-1。安装时，请参考图1，将单轴3的安装盘3-2与所述曲柄2相贴合，并使相应的安装螺纹孔3-2-2与安装孔2-5对准，安装定位孔3-2-1与定位销孔2_5相对准，并使所述第一主轴颈1-3的轴线与所述第二主轴颈3-1的中心轴线在同一直线上，用安装螺栓将安装盘3-2和曲柄紧固为一体，并用定位销对二者进行定位。此外，在所述安装盘3-2上还可以设置其它定位结构，例如止口等。安装后，即形成如图1所示的组合曲轴。上述实施例的组合曲轴，在曲柄上设置平衡配重，不但有利于曲轴轴向长度的缩短，也使得曲轴的强度提高；此外，在适合曲柄圆滑块机器的要求的同时，也对传统发动机曲轴在结构设计上的合理性有更好的继承性，提高曲柄圆滑块机器对现有机器零部件的采用率，由其适用于现有的机器用曲柄圆滑块机器的改造。需要说明的是，上述实施例是本实用新型的优选实施例，实际上，该技术方案仅仅是解决本实用新型提出的技术问题的优选方案之一，还可以有更多的技术方案形成上述曲轴。例如，所述曲柄臂1-2与第一主轴颈1-3之间以及曲柄销之间也可以是分离式结构，所述第二主轴颈3-1与所述曲柄2之间还可以是一体式等等。这里不再一一说明，本实用新型的上述实施例的组合曲轴还可以应用于曲柄圆滑块机构中，该曲柄圆滑块机构可应用于内燃机或压缩机等设备中，这里不再详述。本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本实用新型的保护范围应当以本实用新型权利要求所界定的范围为准。
权利要求1.一种组合曲轴，其特征在于，包括单轴、曲柄以及单拐；所述单拐由第一主轴颈、曲柄臂以及曲柄销组成；所述第一主轴颈和曲柄销分设于所述曲柄臂的两端，由所述曲柄臂的两端向外延伸，且所述第一主轴颈和曲柄销中心轴线相互平行并分开一段距离；所述单轴上设置有第二主轴颈；所述单拐的曲柄销的自由端与曲柄固定装配为一体；所述单轴装配于所述曲柄的与曲柄销相对的一侧，且所述第一主轴颈与所述第二轴颈的中心轴线在同一直线上；其中，在所述曲柄上还设置有平衡配重，称为曲柄配重。
2.根据权利要求1所述的组合曲轴，其特征在于，所述曲柄臂与第一主轴颈均外周半径相同的圆柱体，二者为一体。
3.根据权利要求1所述的组合曲轴，其特征在于，在所述曲柄臂上也设置有平衡配重， 称为曲柄臂配重。
4.根据权利要求1至3任一所述的组合曲轴，其特征在于，在所述曲柄上设置有装配孔，称为曲柄孔，所述曲柄臂以其自由端插入所述的曲柄孔中的方式将二者连接为一体。
5.根据权利要求4所述的组合曲轴，其特征在于，所述曲柄臂的自由端为锥端，相应的曲柄孔为与所述锥端相配合的锥孔。
6.根据权利要求5所述的组合曲轴，其特征在于，还包括曲柄螺栓；在所述曲柄臂的自由端的端面侧还开设有与所述曲柄螺栓相配合的螺纹孔；所述曲柄螺栓穿过所述曲柄孔底端旋入所述螺栓孔中，将所述曲柄臂与曲柄固定为一体。
7.根据权利要求6所述的组合曲轴，其特征在于，在所述曲柄的与曲柄孔大端开口相对的一侧，还设置有曲柄螺栓头部容置空间。
8.根据权利要求1至3任一所述的组合曲轴，其特征在于，还包括定位销；在所述曲柄销和曲柄孔在相互配合的配合面上，分别设置有两个定位半孔，两者的定位半孔成对设置； 并且，相配的定位半孔在同一方向的端面上具有开口 ；当所述曲柄销和曲柄孔配合正确时， 相配的定位半孔相对并形成完整的圆形的定位销孔；该定位销孔上能够插入定位销，对所述拐和曲柄在周向进行定位。
9.根据权利要求1至3任一所述的组合曲轴，其特征在于，所述单轴上与所述曲柄装配的一侧设置有装配孔，称为单轴装配孔，在所述曲柄上设置有相应的曲柄装配孔，装配时， 相应单轴装配孔与曲柄装配孔相对准，通过装配螺栓将二者固定装配为一体。
10.根据权利要求7所述的组合曲轴，其特征在于，还设置有止口和/或销孔，用于在二者装配时进行定位。
11.一种曲柄，用于与曲拐组成组合曲轴，其特征在于，在所述曲柄上还设置有平衡配重，称为曲柄配重。
12.—种运动转换机构，其特征在于，包括上述权利要求1至10任一所述的组合曲轴。
13.一种设备，该设备为内燃机，其特征在于，包括权利要求12所述的运动转换机构。
14.一种设备，该设备为空压机，其特征在于，包括权利要求12所述的运动转换机构。
专利摘要一种组合曲轴，包括单轴、曲柄以及单拐；所述单拐由第一主轴颈、曲柄臂以及曲柄销组成；所述第一主轴颈和曲柄销分设于所述曲柄臂的两端，由所述曲柄臂的两端向外延伸，且所述第一主轴颈和曲柄销中心轴线相互平行并分开一段距离；所述单轴上设置有第二主轴颈；所述单拐的曲柄销的自由端与曲柄固定装配为一体；所述单轴装配于所述曲柄的与曲柄销相对的一侧，且所述第一主轴颈与所述第二轴颈的中心轴线在同一直线上；其中，在所述曲柄上还设置有平衡配重，称为曲柄配重。本实用新型的组合曲轴对传统发动机曲轴在结构设计上的合理性有更好的继承性。本实用新型另外提供曲柄、应该曲轴的运动转换机构及设备。
文档编号F04B39/00GK202065326SQ20102065272
公开日2011年12月7日 申请日期2010年12月6日 优先权日2010年12月6日
发明者郭立军, 马玉生, 黎明, 黎正中 申请人:北京中清能发动机技术有限公司