齒輪置換曲柄連桿研究

1、中國(guó)科技論文在線- PAGE 3 - FORMTEXT 齒輪置換曲柄連桿研究 FORMTEXT 黎耕作者簡(jiǎn)介：黎耕（1943），高級(jí)職稱，退休，主要進(jìn)行量子能源和動(dòng)力機(jī)節(jié)能減碳的環(huán)保研究. E-mail: rmkjlig_ SET bkCompanyEN Retirement * MERGEFORMATRetirementSET bkCompanyCHN 退休 * MERGEFORMAT退休SET bkPostcode 530012 * MERGEFORMAT530012SET bkMobile* MERGEFORMAET bkTelphon

2、e* MERGEFORMAET bkAddress 廣西壯族自治區(qū)南寧市人民西路76號(hào) * MERGEFORMAT廣西壯族自治區(qū)南寧市人民西路76號(hào)SET bkEmail rmkjlig_ * MERGEFORMATrmkjlig_ SET bkIntroduction 黎耕（1943），高級(jí)職稱，退休，主要進(jìn)行量子能源和動(dòng)力機(jī)節(jié)能減碳的環(huán)保研究 * MERGEFORMAT黎耕（1943），高級(jí)職稱，退休，主要進(jìn)行量子能源和動(dòng)力機(jī)節(jié)能減碳的環(huán)保研究SET bkAuthorCHN 黎耕 * MERGEFORMAT黎耕SET bkAuthor

3、EN Li Geng * MERGEFORMATLi GengSET bkContact 黎耕 * MERGEFORMAT黎耕SET bkFund * MERGEFORMAT SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * ME

4、RGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET bkReferencesInfo 1*|*譯著*|*（蘇）B.A.濟(jì)諾維也夫，機(jī)組動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)M，于東英譯，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1976.2*|*專利*|*黎耕，過渡齒輪及過渡輪系P，中國(guó)：ZL201010137624.X,2010.10.123*|*專著*|*上海機(jī)械制造學(xué)校主編，理論力學(xué)M，北京：人民教育出版社，1966.4*|*期刊*|*錢壽刪，白春林主編，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（近機(jī)類）M，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.5*|*專利*|*黎耕，齒輪扭矩轉(zhuǎn)化器及齒輪傳動(dòng)往返活塞動(dòng)力機(jī)P，中國(guó)：ZL20

5、0810073516.3,2010.06.166*|*專著*|*周龍保主編，劉異俊，高宗英副主編，內(nèi)燃機(jī)學(xué)（第二版）M，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005. * MERGEFORMAT1*|*譯著*|*（蘇）B.A.濟(jì)諾維也夫，機(jī)組動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)M，于東英譯，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1976.2*|*專利*|*黎耕，過渡齒輪及過渡輪系P，中國(guó)：ZL201010137624.X,2010.10.123*|*專著*|*上海機(jī)械制造學(xué)校主編，理論力學(xué)M，北京：人民教育出版社，1966.4*|*期刊*|*錢壽刪，白春林主編，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（近機(jī)類）M，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.5*|*專利*|*黎耕，齒輪扭

6、矩轉(zhuǎn)化器及齒輪傳動(dòng)往返活塞動(dòng)力機(jī)P，中國(guó)：ZL200810073516.3,2010.06.166*|*專著*|*周龍保主編，劉異俊，高宗英副主編，內(nèi)燃機(jī)學(xué)（第二版）M，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.SET bkAuthorsInfo *|1|黎耕|Li Geng|退休|Retirement|黎耕（1943），高級(jí)職稱，退休，主要進(jìn)行量子能源和動(dòng)力機(jī)節(jié)能減碳的環(huán)保研究|廣西壯族自治區(qū)南寧市人民西路76號(hào)|530012|rmkjlig_ 13100511605 * MERGEFORMAT*|1|黎耕|Li Geng|退休|Retirement|黎耕（1943），高級(jí)

7、職稱，退休，主要進(jìn)行量子能源和動(dòng)力機(jī)節(jié)能減碳的環(huán)保研究|廣西壯族自治區(qū)南寧市人民西路76號(hào)|530012|rmkjlig_ 13100511605SET bkTitleInfo 齒輪置換曲柄連桿研究|Gear to replace the crank and connecting rod of the scientific research| * MERGEFORMAT齒輪置換曲柄連桿研究|Gear to replace the crank and connecting rod of the scientific research|（退休）SET bkTitleIn

8、fo * MERGEFORMAT SET bkAuthorsInfo * MERGEFORMAT 摘要： FORMTEXT 內(nèi)燃機(jī)需要置換曲柄連桿。過渡齒輪-齒條可以無沖撞地將活塞往返推力高效率地轉(zhuǎn)化為機(jī)軸定向扭力，可以增加活塞行程提高功率，功率可增加一倍，適宜置換曲柄連桿。關(guān)鍵詞： FORMTEXT 內(nèi)燃機(jī) 曲柄連桿 過渡齒輪中圖分類號(hào)： FORMTEXT G305 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：AG305SET bkAuthorsInfo * MERGEFORMAT SET bkTitleInfo * MERGEFORMAT FORMTEXT Gear to replace the crank and co

9、nnecting rod of the scientific research FORMTEXT Li Geng(Retirement)Abstract: FORMTEXT Internal combustion engines need to replace the crank and connecting rod. Transitional role of gear and rack, making the thrust of the piston back and forth movement transformed into a torque shaft, there is no co

10、llision, a relatively high mechanical efficiency, can increase the piston stroke, increase power doubled，replace the crank and connecting rods are suitable.Key words: FORMTEXT Internal combustion engine；Crank and connecting rod；Gear with transition effects.引言如圖1，Vr為曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)線速度，Vs為活塞運(yùn)動(dòng)速度，燃?xì)鈮毫方向與活塞運(yùn)動(dòng)方向的夾

11、角=0或，往返活塞四沖程單缸內(nèi)燃機(jī)，P轉(zhuǎn)化為曲柄力偶矩M轉(zhuǎn)化=P(Vr/Vs)cos。 =0時(shí)，M轉(zhuǎn)化0，燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓力為，活塞在方向移動(dòng)2r做功W=2r。曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)半徑r，轉(zhuǎn)化為曲柄的平均扭力為r，活塞一個(gè)行程使曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，做功Wr=rr=W=2r，r/=2/63.66%， 轉(zhuǎn)化為r的力轉(zhuǎn)化率較低，限制了內(nèi)燃機(jī)效率提高，需要置換。力轉(zhuǎn)化的=時(shí)，M轉(zhuǎn)化0，壓縮沖程，在0點(diǎn)和0點(diǎn)附件，-Fr轉(zhuǎn)化為-P的力轉(zhuǎn)化率很高，容易得到較大的壓縮比，已知機(jī)構(gòu)難以置換曲柄連桿，需要研究出更適用的力轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)。1 既往的齒輪不能取代曲柄連桿的原因齒輪把直徑運(yùn)動(dòng)的燃?xì)馔屏D(zhuǎn)化為半圓運(yùn)動(dòng)的扭力r，雖然沒有死點(diǎn)和死點(diǎn)

12、附近的低力轉(zhuǎn)化率，但是由于半徑減小，力轉(zhuǎn)化率依然與曲柄連桿一樣：r/=2/=63.66%。并且活塞變向的時(shí)候發(fā)生沖撞，在0點(diǎn)和0點(diǎn)附近沒有-r轉(zhuǎn)化為-的高轉(zhuǎn)化率，不能獲得大壓縮比，因此，既往齒輪都不可能取代曲柄連桿做往返活塞內(nèi)燃機(jī)的力轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)。過渡齒輪的特性過渡齒輪是一種不完全齒輪，其特征是：齒廓有特殊形狀，在與齒條力傳遞之前輪齒預(yù)先接觸、滑動(dòng)，使往返、間歇運(yùn)動(dòng)的齒條力傳動(dòng)不發(fā)生沖撞。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)測(cè)定，包括軸承損失，漸開線齒輪的機(jī)械效率達(dá)到92%98.5%，齒輪具有傳動(dòng)準(zhǔn)確、效率高、壽命長(zhǎng)、工作可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、適用的速度和功率范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，利于過渡齒輪做力轉(zhuǎn)化。圖2圖5是齒輪傳動(dòng)內(nèi)燃機(jī)簡(jiǎn)圖。圖中：

13、O-機(jī)軸，1-過渡齒輪，2-齒條的輪齒，3-齒輪，4-齒條，5-汽缸，6-活塞，7-氣門塞，8-排氣道，9-啟動(dòng)機(jī)，10-空氣壓縮機(jī)。虛直線-齒條齒頂運(yùn)動(dòng)軌跡。細(xì)虛線-切面背后的1及2。圖3，-2驅(qū)動(dòng)1轉(zhuǎn)動(dòng)最大半角。-1的齒頂圓心角。2+=90，274。齒條兩端各與一個(gè)活塞連接。研究發(fā)現(xiàn)，過渡齒輪-齒條力轉(zhuǎn)化有許多優(yōu)良特性。2.1：高效率。過渡齒輪-齒條與齒輪配合，把四個(gè)汽缸往返活塞做功的推力平穩(wěn)地轉(zhuǎn)化為機(jī)軸單方向轉(zhuǎn)矩，沒有0點(diǎn)，力轉(zhuǎn)化率是弦與對(duì)應(yīng)的弧之比，較直徑與半徑之比大。機(jī)軸扭力最低為Pcos=Pcos37=0.8P，平均力轉(zhuǎn)化率為s/=2Rsin/(2R2/360)=sin37/74/

14、360=93.2%。比曲柄連桿r/=63%提高46%以上。并且能夠適當(dāng)增加行程提高熱效率和功率。例如：燃?xì)馔魄龉r=2r=rr，r=2/，曲柄平均轉(zhuǎn)矩r=rr=2r/。過渡齒輪齒頂圓半徑為R，令活塞半行程S/2=1.7r，1.7r/R=son=son37=0.6018，R=2.82r。燃?xì)馔七^渡齒輪的平均轉(zhuǎn)矩s=sR=0.9322.82r=2.63r，s/r=2.63r/(2r/)=4.13。內(nèi)燃機(jī)有效功率N=Mn/9550(KW),M為機(jī)軸轉(zhuǎn)矩,(N.m）；n為機(jī)軸轉(zhuǎn)速，（r/min）。四沖程內(nèi)燃機(jī)的機(jī)軸轉(zhuǎn)速，曲柄軸是過渡齒輪軸的2倍。過渡齒輪內(nèi)燃機(jī)與曲柄內(nèi)燃機(jī)的有效功率之比Ns/Nr

15、=(s0.5n/9550)/(rn/9550)=2.06。過渡齒輪內(nèi)燃機(jī)行程1.7倍于曲柄內(nèi)燃機(jī)，同缸徑，同油耗，有效功率增大一倍，節(jié)能減碳一半。2.2：可獲得較大壓縮比?；钊靶谐?，從逐漸減小到0，F(xiàn)Pcos，過渡齒輪平均扭力，活塞后行程從0逐漸增大到，F(xiàn)=P/con，并且越接近活塞行程終末/越大，有利于利用燃?xì)馀蛎浤┢诘耐屏ψ龉?，提高熱效率和提高壓縮沖程的壓縮比。同時(shí)，過渡齒輪的齒頂有度旋轉(zhuǎn)角度，將齒頂做成凸輪狀，可以像曲柄、凸輪那樣容易獲得較大壓縮比。2.3：環(huán)保。能加長(zhǎng)活塞行程，提高熱效率，減小排氣溫度和氣壓，減小熱污染、聲音污染。2.4：輕巧。如圖2、圖3、圖4、圖5，過渡齒輪內(nèi)燃機(jī)

16、的效率和環(huán)保性能，二沖程與四沖程相當(dāng)，實(shí)施二沖程內(nèi)燃機(jī)，單位功率體積、干重減小一半。2.5： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易加工。四個(gè)汽缸做功只需一個(gè)齒輪、兩個(gè)過渡齒輪、四件齒條。有兩件齒條是一個(gè)輪齒，過渡齒輪僅需兩個(gè)輪齒。2.6：容易接產(chǎn)。只用過渡齒輪-齒條換置換曲柄-連桿，其它結(jié)構(gòu)和技術(shù)依舊，一般內(nèi)燃機(jī)廠容易接產(chǎn)升級(jí)。齒輪、齒條到專業(yè)齒輪廠定做，可保證質(zhì)量。缺點(diǎn)是：a.過渡齒輪占空間較大。把某些部件安置到齒輪箱內(nèi)，可減小單位功率體積。b.過渡齒輪的受力集中在齒頂，雖然齒頂潤(rùn)滑好，但是仍需特別加強(qiáng)齒頂?shù)哪湍ズ蛷?qiáng)度。結(jié)論過渡齒輪-齒條與齒輪配合，能克服其它力轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)存在的缺陷，適宜做往返活塞內(nèi)燃機(jī)力轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)，使內(nèi)燃機(jī)相同油耗的有效功率比曲柄內(nèi)燃機(jī)大一倍。參考文獻(xiàn) (References) FORMTEXT 1 （蘇）B.A.濟(jì)諾維也夫