[其他]同心轮

说明书

本发明涉及一种涉及曲轴机械的机械，更具体地涉及一种采用同心轮结构的机械换向传动机构。

在各种动力机械和机械产品中普遍的离不开往复运动变为旋转运动或者旋转运动变为往复运动的机械换向传动机构。而几百年来人们一直习惯使用的是偏心轮这种由连杆曲柄组成的机械换向传动机构，而这种连杆曲柄的机械换向传动机构带有很多致命的弱点：它的传动效率低、有效分力较小，很大的一部份作用在缸体壁上和轴心上而且是有害的，而且当往复运动变化旋转运动时有上下死点的存在，需要设有飞轮来储存和释放能量，因此结构笨重、冲击振动也很大，有时甚至造成曲轴的断裂。

本发明的目的就在于寻求一种新頴的机械换向传动机构，能有效的实现往复运动与旋转运动之间相互转换，而能提高效率、没有死点、极大地减小冲击振动，从而有效的克服了连杆曲柄机构所存在的不足之处。

本发明是这样实现的，它包括一个壳体，壳体内有一个同心轮，它也是空心的园柱体，在同心轮内又有一个直轴。这三个部件是三个同心园柱体，具有同一条中心线。在壳体或同心轮或直轴上加工有一条或多条在部件的园周方向上连续的曲线槽，该槽的平面展开图为近似于正弦曲线的槽。为提高传动效率和有利槽的加工工艺，该槽的平面展开图上下两端是相同曲率半径的园弧而中间是两个园弧的切线，也即直线槽。同时在同心轮或直轴或壳体上有一嵌入此正弦槽内与之能啮合运动的称之为正弦珠的突起物。该正弦槽的横截面可以是半园形的、扇形的、或矩形的，与之配合的正弦珠也可以是球形的、锥形的或园柱形的。正弦珠的结构可以是固定在相应的壳体上、同心轮上或直轴上的突起物，突起物可以做成带有滑动套的，或者轴承式的。

因此当有一外加力（例如内燃机的汽缸爆炸力）迫使同心轮作往复运动时，由于分别在壳体上和同心轮上的正弦槽和正弦珠的相互啮合关系，此时同心轮就一定是沿着正弦槽的方向作既往复又旋转的立体曲线运动，若我们需要使同心轮作往复运动转化为旋转运动输出，则可在同心轮和直轴之间加工一条直槽和直槽里设置直槽珠啮合工作，这样往复又旋转的同心轮就会带动直轴作单一的旋转运动，完成了同心轮机构使往复运动转化为旋转运动的使命。若在同心轮和直轴之间加工的是一条园槽和设置园槽珠啮合工作，则同心轮就会带动直轴作单一的可调节的往复运动，这也是某种工作机械所需要的。

若有一外力（例如电动机带动）带动一根直轴作旋转运动，此直轴与同心轮之间有直槽和直槽珠啮合工作，则此外力通过此直轴迫使同心轮也作旋转运动，由于分别在壳体上和同心轮上的正弦槽和正弦珠的相互啮合关系，此时同心轮也一定是沿着正弦槽的方向作既往复又旋转的立体曲线运动，若我们需要将同心轮的旋转运动力转化为往复运动输出，则可在同心轮的另一端和另一根直轴之间加工一条园槽和设置园槽珠啮合工作，这样同心轮就会带动此直轴作单一的往复运动，完成了同心轮机构使旋转运动转化为往复运动的使命。若在同心轮和此直轴之间加工的也是一条直槽和设置直槽珠啮合工作，则同心轮就会带动该直轴也作单一可调的旋转运动，这也是某种工作机械所需要的，例如作为一种减速传动机构。

综上所述同心轮机构由于正弦槽和正弦珠的啮合工作再加上直槽和直槽珠或园槽和园槽珠的配合工作能有效的完成往复运动和旋转运动的互相转换或往复旋转运动的变速，使同心轮成为一种新頴的机械换向传动机构或变速机构。

从正弦槽和正弦珠的平面展开图〔图1〕上可以看出，峰角ω的变化范围可以为：0＜ω＜90°，其中较常用的是ω＝30、ω＝45°、ω＝60°，同心轮的行程计算公式：S＝ (C)/(8mtgω) （xSinω＋n）同心轮的空间换向轨迹园半径R₂与行程S与同心轮的半径R₁的关系的计算公式：

R₂＝ (xC)/(16mtgω) ·Sinω＝ (SxSinω)/(2（xSinω＋n）) ＝ (R₁πxSin(1))/(8m)

R₁＝ (4mS)/(π（xSinω＋n）) 。

式中符号的涵意如下：

C为同心轮的园周长

m为峰数也即同心轮上正弦槽的数目

ω为峰角度也即正弦槽在平面展开图上直线段与轴中心线的夹角

x为轨迹同半径R₂的园心位置变化量，取定x在0～16范围内变化，当x取为1时x的实际量是 (C)/(32tgω) 依此类推。

n为x的关系数，n＝4－x。