齿轮置换曲柄连杆研究

1、中国科技论文在线- PAGE 3 - FORMTEXT 齿轮置换曲柄连杆研究 FORMTEXT 黎耕作者简介：黎耕（1943），高级职称，退休，主要进行量子能源和动力机节能减碳的环保研究. E-mail: rmkjlig_ SET bkCompanyEN Retirement * MERGEFORMATRetirementSET bkCompanyCHN 退休 * MERGEFORMAT退休SET bkPostcode 530012 * MERGEFORMAT530012SET bkMobile* MERGEFORMAET bkTelphon

2、e* MERGEFORMAET bkAddress 广西壮族自治区南宁市人民西路76号 * MERGEFORMAT广西壮族自治区南宁市人民西路76号SET bkEmail rmkjlig_ * MERGEFORMATrmkjlig_ SET bkIntroduction 黎耕（1943），高级职称，退休，主要进行量子能源和动力机节能减碳的环保研究 * MERGEFORMAT黎耕（1943），高级职称，退休，主要进行量子能源和动力机节能减碳的环保研究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*|*译著*|*（苏）B.A.济诺维也夫，机组动力学基础M，于东英译，北京：机械工业出版社，1976.2*|*专利*|*黎耕，过渡齿轮及过渡轮系P，中国：ZL201010137624.X,2010.10.123*|*专著*|*上海机械制造学校主编，理论力学M，北京：人民教育出版社，1966.4*|*期刊*|*钱寿删，白春林主编，机械设计基础（近机类）M，北京：机械工业出版社，2005.5*|*专利*|*黎耕，齿轮扭矩转化器及齿轮传动往返活塞动力机P，中国：ZL20

5、0810073516.3,2010.06.166*|*专著*|*周龙保主编，刘异俊，高宗英副主编，内燃机学（第二版）M，北京：机械工业出版社，2005. * MERGEFORMAT1*|*译著*|*（苏）B.A.济诺维也夫，机组动力学基础M，于东英译，北京：机械工业出版社，1976.2*|*专利*|*黎耕，过渡齿轮及过渡轮系P，中国：ZL201010137624.X,2010.10.123*|*专著*|*上海机械制造学校主编，理论力学M，北京：人民教育出版社，1966.4*|*期刊*|*钱寿删，白春林主编，机械设计基础（近机类）M，北京：机械工业出版社，2005.5*|*专利*|*黎耕，齿轮扭

6、矩转化器及齿轮传动往返活塞动力机P，中国：ZL200810073516.3,2010.06.166*|*专著*|*周龙保主编，刘异俊，高宗英副主编，内燃机学（第二版）M，北京：机械工业出版社，2005.SET bkAuthorsInfo *|1|黎耕|Li Geng|退休|Retirement|黎耕（1943），高级职称，退休，主要进行量子能源和动力机节能减碳的环保研究|广西壮族自治区南宁市人民西路76号|530012|rmkjlig_ 13100511605 * MERGEFORMAT*|1|黎耕|Li Geng|退休|Retirement|黎耕（1943），高级

7、职称，退休，主要进行量子能源和动力机节能减碳的环保研究|广西壮族自治区南宁市人民西路76号|530012|rmkjlig_ 13100511605SET bkTitleInfo 齿轮置换曲柄连杆研究|Gear to replace the crank and connecting rod of the scientific research| * MERGEFORMAT齿轮置换曲柄连杆研究|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 内燃机需要置换曲柄连杆。过渡齿轮-齿条可以无冲撞地将活塞往返推力高效率地转化为机轴定向扭力，可以增加活塞行程提高功率，功率可增加一倍，适宜置换曲柄连杆。关键词： FORMTEXT 内燃机 曲柄连杆 过渡齿轮中图分类号： FORMTEXT G305 文献标识码：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.引言如图1，Vr为曲柄转动线速度，Vs为活塞运动速度，燃气压力P方向与活塞运动方向的夹

11、角=0或，往返活塞四冲程单缸内燃机，P转化为曲柄力偶矩M转化=P(Vr/Vs)cos。 =0时，M转化0，燃气对活塞的平均压力为，活塞在方向移动2r做功W=2r。曲柄转动半径r，转化为曲柄的平均扭力为r，活塞一个行程使曲柄转动，做功Wr=rr=W=2r，r/=2/63.66%， 转化为r的力转化率较低，限制了内燃机效率提高，需要置换。力转化的=时，M转化0，压缩冲程，在0点和0点附件，-Fr转化为-P的力转化率很高，容易得到较大的压缩比，已知机构难以置换曲柄连杆，需要研究出更适用的力转化机构。1 既往的齿轮不能取代曲柄连杆的原因齿轮把直径运动的燃气推力转化为半圆运动的扭力r，虽然没有死点和死点

12、附近的低力转化率，但是由于半径减小，力转化率依然与曲柄连杆一样：r/=2/=63.66%。并且活塞变向的时候发生冲撞，在0点和0点附近没有-r转化为-的高转化率，不能获得大压缩比，因此，既往齿轮都不可能取代曲柄连杆做往返活塞内燃机的力转化机构。过渡齿轮的特性过渡齿轮是一种不完全齿轮，其特征是：齿廓有特殊形状，在与齿条力传递之前轮齿预先接触、滑动，使往返、间歇运动的齿条力传动不发生冲撞。经过实验测定，包括轴承损失，渐开线齿轮的机械效率达到92%98.5%，齿轮具有传动准确、效率高、寿命长、工作可靠、结构紧凑、适用的速度和功率范围广等优点，利于过渡齿轮做力转化。图2图5是齿轮传动内燃机简图。图中：

13、O-机轴，1-过渡齿轮，2-齿条的轮齿，3-齿轮，4-齿条，5-汽缸，6-活塞，7-气门塞，8-排气道，9-启动机，10-空气压缩机。虚直线-齿条齿顶运动轨迹。细虚线-切面背后的1及2。图3，-2驱动1转动最大半角。-1的齿顶圆心角。2+=90，274。齿条两端各与一个活塞连接。研究发现，过渡齿轮-齿条力转化有许多优良特性。2.1：高效率。过渡齿轮-齿条与齿轮配合，把四个汽缸往返活塞做功的推力平稳地转化为机轴单方向转矩，没有0点，力转化率是弦与对应的弧之比，较直径与半径之比大。机轴扭力最低为Pcos=Pcos37=0.8P，平均力转化率为s/=2Rsin/(2R2/360)=sin37/74/

14、360=93.2%。比曲柄连杆r/=63%提高46%以上。并且能够适当增加行程提高热效率和功率。例如：燃气推曲柄做功Ar=2r=rr，r=2/，曲柄平均转矩r=rr=2r/。过渡齿轮齿顶圆半径为R，令活塞半行程S/2=1.7r，1.7r/R=son=son37=0.6018，R=2.82r。燃气推过渡齿轮的平均转矩s=sR=0.9322.82r=2.63r，s/r=2.63r/(2r/)=4.13。内燃机有效功率N=Mn/9550(KW),M为机轴转矩,(N.m）；n为机轴转速，（r/min）。四冲程内燃机的机轴转速，曲柄轴是过渡齿轮轴的2倍。过渡齿轮内燃机与曲柄内燃机的有效功率之比Ns/Nr

15、=(s0.5n/9550)/(rn/9550)=2.06。过渡齿轮内燃机行程1.7倍于曲柄内燃机，同缸径，同油耗，有效功率增大一倍，节能减碳一半。2.2：可获得较大压缩比。活塞前行程，从逐渐减小到0，FPcos，过渡齿轮平均扭力，活塞后行程从0逐渐增大到，F=P/con，并且越接近活塞行程终末/越大，有利于利用燃气膨胀末期的推力做功，提高热效率和提高压缩冲程的压缩比。同时，过渡齿轮的齿顶有度旋转角度，将齿顶做成凸轮状，可以像曲柄、凸轮那样容易获得较大压缩比。2.3：环保。能加长活塞行程，提高热效率，减小排气温度和气压，减小热污染、声音污染。2.4：轻巧。如图2、图3、图4、图5，过渡齿轮内燃机

16、的效率和环保性能，二冲程与四冲程相当，实施二冲程内燃机，单位功率体积、干重减小一半。2.5： 结构简单，易加工。四个汽缸做功只需一个齿轮、两个过渡齿轮、四件齿条。有两件齿条是一个轮齿，过渡齿轮仅需两个轮齿。2.6：容易接产。只用过渡齿轮-齿条换置换曲柄-连杆，其它结构和技术依旧，一般内燃机厂容易接产升级。齿轮、齿条到专业齿轮厂定做，可保证质量。缺点是：a.过渡齿轮占空间较大。把某些部件安置到齿轮箱内，可减小单位功率体积。b.过渡齿轮的受力集中在齿顶，虽然齿顶润滑好，但是仍需特别加强齿顶的耐磨和强度。结论过渡齿轮-齿条与齿轮配合，能克服其它力转化结构存在的缺陷，适宜做往返活塞内燃机力转化机构，使内燃机相同油耗的有效功率比曲柄内燃机大一倍。参考文献 (References) FORMTEXT 1 （苏）B.A.济诺维也夫