任意齒差數滾針滾子塊傳動內燃機，涉及燃氣動力領域。本發明專利技術提供一種新型內燃機，八個氣缸環形對稱均布在外凸內齒輪周圍，使外凸內齒輪受合力為零，氣缸活塞通過推桿直接作用于外凸內齒輪上，動力由外凸內齒輪經多相外凸輪激波滾針滾子塊活齒傳動傳給與多相外凸輪鍵聯接的輸出軸。該內燃機省去了傳統內燃機中的連桿和曲軸，其外凸內齒輪激波滾針滾子塊傳動機構無偏心質量、具有慣性力及工作載荷自平衡的特點，輸出軸轉速取決于活齒傳動的傳動比，若活齒架固定，則多相外凸輪高速輸出，可廣泛用于需高轉速的領域，如直升機發動機、小型發電機等，輸出轉速一定時，可減少有害氣體的排放。該內燃機結構簡單緊湊、軸向尺寸小，受力自平衡，運轉平穩。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及燃氣動力領域，更具體地說，是一種任意齒差數滾針滾子塊傳動內燃機。
技術介紹
目前，常用內燃機(發動機)都由機體、曲柄連桿機構、配氣機構、冷卻系統、潤滑系統、燃油系統和點火系統等組成，工作過程分吸氣、壓縮、燃燒做功、排氣四個沖程。這類內燃機的傳動機構使用的都是曲柄連桿機構，通過連桿將活塞的動力傳遞給曲軸，并將活塞的往復直線運動轉變為曲軸的旋轉運動。由于這種內燃機是靠活塞的直線運動和連桿的平面運動來壓迫驅使曲軸作旋轉運動，從而造成各運動副之間存在著較大的摩擦，導致內燃機傳動效率低。這些現有曲軸連桿型內燃機還有如下主要缺點：體積大；連桿、曲軸上的不平衡離心力較大；沖擊大，振動大；并由此引起較大的機械磨損，使內燃機壽命縮短，結構復雜，加工、制造、裝配等都比較困難。此外，一般內燃機與變速裝置是兩個獨立的機器，通常內燃機需另外安裝變速器用于后續變速，造成體積龐大。
技術實現思路
本專利技術的目的是：為克服現有曲軸連桿型內燃機存在的上述缺點，本專利技術提供一種結構簡單緊湊、體積小、傳動效率高、沖擊振動小、運轉平穩、功率大、壽命長的高速四沖程內燃機——任意齒差數滾針滾子塊傳動內燃機。本專利技術為解決其技術問題所采取的技術方案是：一種任意齒差數滾針滾子塊傳動內燃機，由氣缸蓋(1)、排氣門(2)、進氣門(3)、氣缸(4)、缸體(5)、推桿(6)、活塞(7)、彈簧(8)、滾子(9)、外凸內齒輪(10)、滾針滾子塊活齒(11)、活齒架(12)、多相外凸輪(13)、輸出軸(14)、滾針(15)及起動系統、冷卻系統、供油系統、潤滑系統、配氣系統組成。其特征在于：八個氣缸(4)環形對稱均勻布置在外凸內齒輪(10)的周圍，外凸內齒輪激波滾針滾子塊傳動機構將活塞(7)的往復直線運動轉變為輸出軸(14)的旋轉運動——氣缸活塞(7)通過推桿(6)直接作用于外凸內齒輪(10)上，推動外凸內齒輪(10)旋轉，動力由外凸內齒輪(10)經多相外凸輪激波滾針滾子塊活齒傳動傳給與多相外凸輪(13)鍵連接的輸出軸(14)輸出，外凸內齒輪(10)將內燃機和多相外凸輪激波滾針滾子塊活齒傳動有機地融為一體，使內燃機無需再配備變速器即可高速輸出。在上述技術方案中，外凸內齒輪激波滾針滾子塊傳動機構由凸輪機構和多相外凸輪激波滾針滾子塊活齒傳動機構有機的組合而成。其中，凸輪機構由缸體(5)、彈簧(8)、推桿(6)、外凸內齒輪(10)、滾子(9)組成，推桿(6)的一端與活塞(7)固定聯接，另一端安裝滾子(9)，滾子(9)使推桿(6)與外凸內齒輪(10)之間為滾動摩擦聯接，彈簧(8)的一端固定在活塞(7)的下面，另一端固定在氣缸下部的凸臺上，彈簧(8)使推桿上的滾子(9)始終與外凸內齒輪(10)接觸，每個氣缸都配有活塞、帶滾子的推桿及彈簧。多相外凸輪激波滾針滾子塊活齒傳動機構由外凸內齒輪(10)、滾針滾子塊活齒(11)、活齒架(12)、多相外凸輪(13)和與其鍵聯接的輸出軸(14)組成；上述滾針滾子塊活齒(11)由支架塊(16)、銷(17)、滾針(18)、滾針套筒(19)組成，銷(17)的兩端與支架塊(16)兩側的孔之間均為緊配合，安裝在支架塊(16)兩端的滾針套筒(19)由銷(17)支承并通過滾針(18)與支架塊(16)組成滾動聯接關系；活齒架(12)為套筒結構，沿該套筒結構的周向開有Z12個徑向導槽，滾針滾子塊活齒(11)可在該徑向導槽中徑向移動，為使滾針滾子塊活齒(11)與活齒架(12)之間的接觸由滑動摩擦變為滾動摩擦，在活齒架(12)的徑向導槽內壁上沿徑向開有用以裝滾針(15)的溝槽，在該溝槽內裝有若干根滾針(15)，滾針滾子塊活齒(11)的支架塊(16)通過滾針(15)與活齒架(12)的徑向導槽組成滾動聯接關系，從而實現了滾針滾子塊活齒(11)與活齒架(12)之間的接觸由滑動摩擦變為滾動摩擦；外凸內齒輪(10)的內部是內齒輪，滾針滾子塊活齒(11)兩端的滾針套筒(19)分別與外凸內齒輪(10)的內齒輪齒廓和多相外凸輪(13)的外凸輪輪廓相嚙合各組成一個純滾動高副；外凸內齒輪(10)的內齒輪齒廓曲線是滾針滾子塊活齒(11)一方面隨活齒架(12)轉動，另一方面又在活齒架(12)的徑向導槽中移動的過程中，其外端滾針套筒(19)所處一系列位置的包絡線，故外凸內齒輪(10)不僅是凸輪機構中的凸輪，還是多相外凸輪激波滾針滾子塊活齒傳動機構中的內齒輪，整個多相外凸輪激波滾針滾子塊活齒傳動機構內置于外凸內齒輪(10)的內部。多相外凸輪(13)是具有三個互成120°夾角且軸心對稱的凸出部分的三相凸輪，其自身質量完全平衡，其輪廓曲線為余弦曲線。外凸內齒輪(10)的外表面凸輪輪廓曲線可以根據實際設計需要選定，以獲得最佳的動力學性能，提高內燃機的能量轉換效率。輸出軸(14)、外凸內齒輪(10)、活齒架(12)和多相外凸輪(13)四個零件的軸心線重合并由機架軸承支承。滾針滾子塊活齒數Z12和外凸內齒輪(10)的波數Z10相差為3，活齒架(12)與機架固聯，多相外凸輪(13)與輸出軸(14)鍵聯接。在上述技術方案中，外凸內齒輪(10)的外部為具有四個互成90°夾角且軸心對稱的凸出部分的四相凸輪，八個氣缸(4)環形對稱均布在外凸內齒輪(10)的周圍，其中任意兩個相隔180°對稱布置的氣缸活塞(7)工作狀態同步，將工作狀態同步的兩個氣缸活塞作為一組，四組氣缸活塞依次進行吸氣沖程、壓縮沖程、氣體燃燒做功沖程和排氣沖程，相鄰兩組氣缸的活塞沖程進程對應于外凸內齒輪(10)轉角的相位差為45°。氣缸活塞(7)通過推桿(6)直接作用于外凸內齒輪(10)上，推動外凸內齒輪(10)旋轉，外凸內齒輪(10)的內部齒形面推動滾針滾子塊活齒(11)在活齒架(12)的徑向導槽中移動，而活齒架(12)與機架固定聯接，故滾針滾子塊活齒(11)在活齒架的約束作用下與多相外凸輪(13)嚙合并驅使多相外凸輪(13)高速轉動，多相外凸輪(13)通過鍵聯接將動力傳遞給輸出軸(14)輸出，實現高速輸出。多相外凸輪激波滾針滾子塊活齒傳動中，外凸內齒輪(10)與滾針滾子塊活齒(11)為多齒嚙合，可實現較大功率的高效、平穩傳動。在上述技術方案中，輸出軸的轉速取決于外凸內齒輪的轉速和多相外凸輪激波滾針滾子塊活齒傳動的傳動比，而適當選擇多相外凸輪激波滾針滾子塊活齒傳動的配齒方案，可獲得較小的傳動比，可以實現高速輸出。與已有技術相比本專利技術的主要專利技術點在于：①八個氣缸環形對稱均勻布置在外凸內齒輪的周圍，外凸內齒輪激波滾針滾子塊傳動機構將活塞的往復直線運動轉變為輸出軸的旋轉運動——氣缸活塞通過推桿直接作用于外凸內齒輪上，推動外凸內齒輪旋轉，動力由外凸內齒輪經多相外凸輪激波滾針滾子塊活齒傳動傳給與多相外凸輪鍵連接的輸出軸輸出，外凸內齒輪將內燃機和多相外凸輪激波滾針滾子塊活齒傳動有機地融為一體，使內燃機無需再配備變速器即可高速輸出。上述外凸內齒輪激波滾針滾子塊傳動機構由凸輪機構和多相外凸輪激波滾針滾子塊活齒傳動機構有機的組合而成。其中，凸輪機構由缸體、彈簧、推桿、外凸內齒輪、滾子組成，推桿的一端與活塞固定聯接，另一端安裝滾子，滾本文檔來自技高網...
【技術保護點】
任意齒差數滾針滾子塊傳動內燃機，由氣缸蓋(1)、排氣門(2)、進氣門(3)、氣缸(4)、缸體(5)、推桿(6)、活塞(7)、彈簧(8)、滾子(9)、外凸內齒輪(10)、滾針滾子塊活齒(11)、活齒架(12)、多相外凸輪(13)、輸出軸(14)、滾針(15)及起動系統、冷卻系統、供油系統、潤滑系統、配氣系統組成，其特征在于：八個氣缸(4)環形對稱均勻布置在外凸內齒輪(10)的周圍，外凸內齒輪激波滾針滾子塊傳動機構將活塞(7)的往復直線運動轉變為輸出軸(14)的旋轉運動——氣缸活塞(7)通過推桿(6)直接作用于外凸內齒輪(10)上，推動外凸內齒輪(10)旋轉，動力由外凸內齒輪(10)經多相外凸輪激波滾針滾子塊活齒傳動傳給與多相外凸輪(13)鍵連接的輸出軸(14)輸出，外凸內齒輪(10)將內燃機和多相外凸輪激波滾針滾子塊活齒傳動有機地融為一體，使內燃機無需再配備變速器即可高速輸出；上述外凸內齒輪激波滾針滾子塊傳動機構由凸輪機構和多相外凸輪激波滾針滾子塊活齒傳動機構有機的組合而成；其中，凸輪機構由缸體(5)、彈簧(8)、推桿(6)、外凸內齒輪(10)、滾子(9)組成，推桿(6)的一端與活塞(7)固定聯接，另一端安裝滾子(9)，滾子(9)使推桿(6)與外凸內齒輪(10)之間為滾動摩擦聯接，彈簧(8)的一端固定在活塞(7)的下面，另一端固定在氣缸下部的凸臺上，彈簧(8)使推桿上的滾子(9)始終與外凸內齒輪(10)接觸，每個氣缸都配有活塞、帶滾子的推桿及彈簧；多相外凸輪激波滾針滾子塊活齒傳動機構由外凸內齒輪(10)、滾針滾子塊活齒(11)、活齒架(12)、多相外凸輪(13)和與其鍵聯接的輸出軸(14)組成；上述滾針滾子塊活齒(11)由支架塊(16)、銷(17)、滾針(18)、滾針套筒(19)組成，銷(17)的兩端與支架塊(16)兩側的孔之間均為緊配合，安裝在支架塊(16)兩端的滾針套筒(19)由銷(17)支承并通過滾針(18)與支架塊(16)組成滾動聯接關系；活齒架(12)為套筒結構，沿該套筒結構的周向開有Z12個徑向導槽，滾針滾子塊活齒(11)可在該徑向導槽中徑向移動，為使滾針滾子塊活齒(11)與活齒架(12)之間的接觸由滑動摩擦變為滾動摩擦，在活齒架(12)的徑向導槽內壁上沿徑向開有用以裝滾針(15)的溝槽，在該溝槽內裝有若干根滾針(15)，滾針滾子塊活齒(11)的支架塊(16)通過滾針(15)與活齒架(12)的徑向導槽組成滾動聯接關系，從而實現了滾針滾子塊活齒(11)與活齒架(12)之間的接觸由滑動摩擦變為滾動摩擦；外凸內齒輪(10)的內部是內齒輪，滾針滾子塊活齒(11)兩端的滾針套筒(19)分別與外凸內齒輪(10)的內齒輪齒廓和多相外凸輪(13)的外凸輪輪廓相嚙合各組成一個純滾動高副；外凸內齒輪(10)的內齒輪齒廓曲線是滾針滾子塊活齒(11)一方面隨活齒架(12)轉動，另一方面又在活齒架(12)的徑向導槽中移動的過程中，其外端滾針套筒(19)所處一系列位置的包絡線，故外凸內齒輪(10)不僅是凸輪機構中的凸輪，還是多相外凸輪激波滾針滾子塊活齒傳動機構中的內齒輪，整個多相外凸輪激波滾針滾子塊活齒傳動機構內置于外凸內齒輪(10)的內部；多相外凸輪(13)是具有三個互成120°夾角且軸心對稱的凸出部分的三相凸輪，其自身質量完全平衡，其輪廓曲線為余弦曲線；外凸內齒輪(10)的外表面凸輪輪廓曲線可以根據實際設計需要選定，以獲得最佳的動力學性能，提高內燃機的能量轉換效率；輸出軸(14)、外凸內齒輪(10)、活齒架(12)和多相外凸輪(13)四個零件的軸心線重合并由機架軸承支承；滾針滾子塊活齒數Z12和外凸內齒輪(10)的波數Z10相差為3，活齒架(12)與機架固聯，多相外凸輪(13)與輸出軸(14)鍵聯接；上述外凸內齒輪(10)的外部為具有四個互成90度夾角且軸心對稱的凸出部分的四相凸輪，八個氣缸(4)環形對稱均布在外凸內齒輪(10)的周圍，其中任意兩個相隔180°對稱布置的氣缸活塞(7)工作狀態同步，將工作狀態同步的兩個氣缸活塞作為一組，四組氣缸活塞依次進行吸氣沖程、壓縮沖程、氣體燃燒做功沖程和排氣沖程，相鄰兩組氣缸的活塞沖程進程對應于外凸內齒輪(10)轉角的相位差為45°；氣缸活塞(7)通過推桿(6)直接作用于外凸內齒輪(10)上，推動外凸內齒輪(10)旋轉，外凸內齒輪(10)的內部齒形面推動滾針滾子塊活齒(11)在活齒架(12)的徑向導槽中移動，而活齒架(12)與機架固定聯接，故滾針滾子塊活齒(11)在活齒架的約束作用下與多相外凸輪(13)嚙合并驅使多相外凸輪(13)高速轉動，多相外凸輪(13)通過鍵聯接將動力傳遞給輸出軸(14)輸出，實現高速輸出；多相外凸輪激波滾針滾子塊活齒傳動中，外凸內齒輪(10)與滾針滾子塊活齒(11)為多齒嚙合，可...
【技術特征摘要】
1.任意齒差數滾針滾子塊傳動內燃機，由氣缸蓋(1)、排氣門(2)、進氣門(3)、氣缸(4)、
缸體(5)、推桿(6)、活塞(7)、彈簧(8)、滾子(9)、外凸內齒輪(10)、滾針滾子塊活齒
(11)、活齒架(12)、多相外凸輪(13)、輸出軸(14)、滾針(15)及起動系統、冷卻系統、
供油系統、潤滑系統、配氣系統組成，其特征在于：八個氣缸(4)環形對稱均勻布置在外凸
內齒輪(10)的周圍，外凸內齒輪激波滾針滾子塊傳動機構將活塞(7)的往復直線運動轉變
為輸出軸(14)的旋轉運動——氣缸活塞(7)通過推桿(6)直接作用于外凸內齒輪(10)
上，推動外凸內齒輪(10)旋轉，動力由外凸內齒輪(10)經多相外凸輪激波滾針滾子塊活
齒傳動傳給與多相外凸輪(13)鍵連接的輸出軸(14)輸出，外凸內齒輪(10)將內燃機和
多相外凸輪激波滾針滾子塊活齒傳動有機地融為一體，使內燃機無需再配備變速器即可高速
輸出；上述外凸內齒輪激波滾針滾子塊傳動機構由凸輪機構和多相外凸輪激波滾針滾子塊活
齒傳動機構有機的組合而成；其中，凸輪機構由缸體(5)、彈簧(8)、推桿(6)、外凸內齒
輪(10)、滾子(9)組成，推桿(6)的一端與活塞(7)固定聯接，另一端安裝滾子(9)，
滾子(9)使推桿(6)與外凸內齒輪(10)之間為滾動摩擦聯接，彈簧(8)的一端固定在活
塞(7)的下面，另一端固定在氣缸下部的凸臺上，彈簧(8)使推桿上的滾子(9)始終與外
凸內齒輪(10)接觸，每個氣缸都配有活塞、帶滾子的推桿及彈簧；多相外凸輪激波滾針滾
子塊活齒傳動機構由外凸內齒輪(10)、滾針滾子塊活齒(11)、活齒架(12)、多相外凸輪(13)
和與其鍵聯接的輸出軸(14)組成；上述滾針滾子塊活齒(11)由支架塊(16)、銷(17)、
滾針(18)、滾針套筒(19)組成，銷(17)的兩端與支架塊(16)兩側的孔之間均為緊配合，
安裝在支架塊(16)兩端的滾針套筒(19)由銷(17)支承并通過滾針(18)與支架塊(16)
組成滾動聯接關系；活齒架(12)為套筒結構，沿該套筒結構的周向開有Z12個徑向導槽，滾
針滾子塊活齒(11)可在該徑向導槽中徑向移動，為使滾針滾子塊活齒(11)與活齒架(12)
之間的接觸由滑動摩擦變為滾動摩擦，在活齒架(12)的徑向導槽內壁上沿徑向開有用以裝
滾針(15)的溝槽，在該溝槽內裝有若干根滾針(15)，滾針滾子塊活齒(11)的支架塊(16)
通過滾針(15)與活齒架(12)的徑向導槽組成滾動聯接關系，從而實現了滾針滾子塊活齒
(11)與活齒架(12)之間的接觸由滑動摩擦變為滾動摩擦；外凸內齒輪(10)的內部是內
齒輪，滾針滾子塊活齒(11)兩端的滾針套筒(19)分別與外凸內齒輪(10)的內齒輪齒廓...
【專利技術屬性】
技術研發人員：梁尚明，徐毅，陳飛宇，李華，林光春，
申請(專利權)人：四川大學，
類型：發明
國別省市：四川;51
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