[发明专利]一种斯特林发动机齿条传动机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种斯特林发动机的传动装置，尤其是一种斯特林发动机齿条传动机构。

背景技术

斯特林发动机的传动机构有很多种，其中具有代表性的有曲柄连杆传动，斜盘或摆盘传动，液压传动，自由活塞传动和菱形传动，其原理是传动机构使得连接在机构上的两活塞按90度附近的最佳相位角差运动，使气缸中气体体积按照接近于斯特林循环规律而变化，从而使斯特林发动机运行。目前传动机构多为单曲柄滑块运动，传动相对不平稳，存在活塞侧推力，不利于密封，功率输出不均匀，效率低等缺点。1959年荷兰飞利浦公司的梅耶博士发明的菱形传动机构，利用两组对称曲柄连杆滑块机构消除了对活塞的侧推力，减少了工质泄漏，运行平稳，效率较高。然而，菱形传动机构相对杆件较多，制造精度相对要求较高，成本较高。

发明内容

本发明的目的是吸收上述技术的优点，同时克服其不足，开发一种传动机构不但要具备菱形传动机构的无活塞侧推力，运行平稳，降低工质泄露，效率高的特点，而且结构要更加紧凑，容易制造，成本较低。因此本发明提供一种斯特林发动机齿条传动机构，包含主动齿轮，从动齿轮，主动曲柄，从动曲柄，主动扇形齿轮，从动扇形齿轮，齿条，横杆，动力活塞连杆，配气活塞连杆，动力活塞，配气活塞；其特征是主动曲柄和从动曲柄的一端分别穿过主动齿轮和从动齿轮的中心，另一端分别同主动扇形齿轮和从动扇形齿轮相连；主动扇形齿轮和从动扇形齿轮连接在横杆的两端，齿条位于主动扇形齿轮和从动扇形齿轮的位置中心并同二者啮合连接，齿条的一端连接有动力活塞连杆，动力活塞连杆的另一端连接动力活塞；配气活塞连杆一端连接在横杆上，另一端穿过动力活塞连接在配气活塞上。

本发明的有益效果采用对称扇形齿轮及齿条结构，并联对称曲柄滑块机构后，传动效率要高于原菱形传动机构，传动机构完全对称于气缸中心，配气活塞，动力活塞和气缸同在一个轴心上，实现了发动机良好的平衡性 ( 一级简谐力完全平衡 )，消除了作用在活塞壁上的侧推力，降低了摩擦面上的磨损，减少了工质的泄露，进一步提高了发动机的效率，运行更加平稳。同时结构杆件数量相对较少，使得结构更加紧凑，降低了加工制造难度及成本。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明进一步说明

图1是本发明实施例的整体结构示意图。

图1中1.主动齿轮, 2.从动齿轮, 3.主动曲柄, 4.从动曲柄, 5.主动扇形齿轮, 6.从动扇形齿轮, 7.横杆, 8.齿条, 9.配气活塞连杆, 10.动力活塞连杆, 11.动力活塞, 12.配气活塞。

具体实施方式

在图1中，主动齿轮（1）和从动齿轮（2）以1:1的传动比啮合传动，主动扇形齿轮（5）和从动扇形齿轮（6）及齿条（8）以1:1:1的传动比啮合传动。主动曲柄（3）和从动曲柄(4) 的一端分别穿过主动齿轮（1）和从动齿轮（2）的中心，另一端分别同主动扇形齿轮（5）和从动扇形齿轮（6）连接；两个扇型齿轮（5）、（6）分别连接在横杆（7）的两端，齿条（8）啮合在两扇形齿轮（5）、（6）的中间位置。动力活塞（11）受到气体膨胀力后通过动力活塞连杆（10）传递给于其连接的齿条（8），齿条（8）通过啮合带动主动扇形齿轮（5）运动，主动曲柄（3）接收到与其连接的主动扇形齿轮（5）传递的力后带动连接在另一端的主动齿轮（1）转动，两主动齿轮（1）、（2）啮合使得从动齿轮（2）转动，从而通过连接在其上的从动曲柄（3）带动从动扇形齿轮（6）运动。两扇形齿轮（5）、（6）不但上下平动，同时转动，横杆（7）跟随两扇型齿轮（5）、（6）上下平动，带动连接在横杆（7）上的配气活塞连杆（9）共同运动，从而带动配气活塞（12）一起运动。两扇形齿轮（5）、（6）的直径大小，两曲柄（3）、（4）的长度，两扇型齿轮连接两曲柄的连接点到连接横杆的连接点的距离，以及横杆（7）长度的大小比例保证机构相位角位于[80°，90°]区间内。动力活塞连杆（9）同齿条（8）及动力活塞（11）分别按铰接连接，配气活塞连杆（10）同横杆（7）及配气活塞（12）分别铰接连接，从而消除加工误差产生的附加阻力。