[发明专利]一种曲柄圆滑块机构及零件、设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种往复-旋转运动相互转换机构，具体是一种曲柄圆滑块机构。本发明同时涉及一种用于该曲柄圆滑块机构的零件。本发明还提供使用该曲柄圆滑块机构的设备。

背景技术

往复式内燃机或者压缩机都需要实现活塞的往复运动和曲轴的旋转运动之间的转换，其中，往复式内燃机是将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动，而往复式压缩机则是将曲轴的旋转运动转化为活塞的往复运动。目前的通用技术下，上述转换过程均需要使用曲柄连杆机构。由于曲柄连杆机构中连杆的存在，使机器庞大、笨重，无法完全平衡.

为了解决上述问题，中国专利文献CN85100358A公开了一种“曲柄圆滑块往复活塞式内燃机”，中国专利文献CN85100359A公开“一种曲柄圆滑块往复活塞式压缩机”，中国专利文献CN1144879A公开了一种“曲柄双圆滑块往复活塞式内燃机”，中国专利文献CN1144880A公开了一种“曲柄多圆滑块往复活塞式内燃机”。上述内燃机的共同特点是对通用技术下内燃机的曲柄连杆机构进行了彻底改进，采用具有偏心圆孔的圆滑块代替连杆。所述偏心圆滑块呈圆柱形，并且开有平行于圆柱体轴线的偏心圆孔，该偏心圆孔用于穿过曲轴的曲柄销。该内燃机的活塞包括两端的冠部和连接两冠部的导向部，其中导向部上开有圆孔，该圆孔的内径面和上述圆滑块的外径面相配合，所述圆滑块即安置在活塞导向部上与其外周相配合的圆孔中。当所述活塞受到气缸中燃烧气体的推动而在气缸中往复运动时，所述圆滑块绕其自身的圆心转动，并进而带动曲轴转动，从而将活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动，再通过与曲轴连接的旋转部件向外传递功率。上述专利的思想也可以方便的转用到压缩机中，获得曲柄圆滑块压缩机。

在上述中国专利文献CN1144879A公开的“曲柄双圆滑块往复活塞式内燃机”，以及中国专利文献CN1144880A公开的“曲柄多圆滑块往复活塞式内燃机”中，一个重要的优点是通过往复运动的动平衡滑块实现较好的动平衡效果。但是，上述采用动平衡滑块的技术方案，需要机体为动平衡滑块提供往复运动的导轨，在许多情况下，增加的往复运动导轨会造成机体加工困难，以及削弱机体的强度或者刚度，使其难以实施。并且，动平衡滑块与往复运动导轨之间会产生滑动摩擦，使整个机体的能量转换效率降低。

尤其在采用单缸机结构时，设计者的主要考虑就是单缸机结构形式比较简单轻巧，如果采用动平衡滑块作为动平衡元件，需要增加一套往复运动机构，则这种往复-旋转运动转换机构就很难称之为单缸机结构，也完全丧失了单缸机简单轻巧的优势。

发明内容

本发明提供一种曲柄圆滑块机构，该曲柄圆滑块机构能够在不设置动平衡滑块的情况下，改善整个机构的运动平衡情况，从而降低曲柄圆滑块机构的机体设计难度，提高机体的刚度和强度。本发明所提供的上述曲柄圆滑块机构，在选择合适的参数同时配合以位于飞轮或者皮带轮等位置的平衡配重的情况下，可以使该曲柄圆滑块机构达到完全平衡的效果。尤其是在将该种曲柄圆滑块机构用于单缸机时，可以在保持整个机构简单轻巧的情况下，使机构获得完全的运动平衡。

本发明同时提供一种用于上述曲柄圆滑块机构的零件，以及使用该曲柄圆滑块机构的设备。

本发明提供一种曲柄圆滑块机构，该曲柄圆滑块机构包括曲轴、至少一个圆滑块、对应上述圆滑块的往复运动件以及至少一个动平衡旋块；所述动平衡旋块是通过偏心孔与上述圆滑块套在曲轴的同一个曲柄销上，未与任何往复运动元件直接连接、并与上述圆滑块中的一个或者两个相互固定的质量部件。

优选的，所述动平衡旋块的质心位置满足下述要求：将所述圆滑块的轴心、所述动平衡旋块的质心以及曲柄销的轴心均投影在垂直于曲轴轴线的平面上，投影点依次为A、B、C，则∠ACB在90°到270°之间。

优选的，所述∠ACB＝180°；并且AC＝BC＝e；所述e为所述曲轴的曲柄半径，也是所述圆滑块的偏心距。

优选的，所述圆滑块只有一个，所述动平衡旋块的质量为所述圆滑块所在的往复运动件的质量。

优选的，所述圆滑块有两个，分别在所述动平衡旋块的左右两侧和动平衡旋块邻接，并且两个圆滑块的轴心在垂直于曲轴轴线平面上的投影重合；所述动平衡旋块的质量是两个圆滑块所在的往复运动元件的质量之和。

优选的，所述圆滑块有一个，所述动平衡旋块有两个，分别在所述圆滑块的左右两侧和圆滑块邻接，并且两个动平衡旋块的轴心在垂直于曲轴轴线平面上的投影重合；所述两个动平衡旋块的质量相同，均等于所述圆滑块所在的往复运动元件的质量的二分之一。