專利名稱：組合齒輪副活塞動(dòng)力機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種活塞式內(nèi)燃機(jī)，尤其是一種組合齒輪副活塞動(dòng)力機(jī)。
背景技術(shù)：
一百多年來，活塞動(dòng)力機(jī)推動(dòng)了工業(yè)革命和科技發(fā)展，但是至今蒸氣機(jī)效率最高不過30％，內(nèi)燃機(jī)效率最高不過40％，發(fā)展?jié)摿€很大。在燃料危機(jī)感和環(huán)保意識(shí)不斷加強(qiáng)的現(xiàn)代，改進(jìn)動(dòng)力機(jī)越來越迫切。人們知道活塞動(dòng)力機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，也意識(shí)到曲軸正弦機(jī)構(gòu)的缺陷，曲軸正弦機(jī)構(gòu)使活塞蒸氣機(jī)被淘汰，曲軸活塞內(nèi)燃機(jī)在不少原來使用的領(lǐng)域處境困難。

發(fā)明內(nèi)容
為了發(fā)揚(yáng)活塞動(dòng)力機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N優(yōu)于曲軸機(jī)構(gòu)的組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器，并發(fā)明由組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器派生的氣缸活塞旋轉(zhuǎn)、氣缸旋轉(zhuǎn)、活塞旋轉(zhuǎn)的組合齒輪副活塞動(dòng)力機(jī)、流體內(nèi)循環(huán)組合齒輪副活塞動(dòng)力機(jī)、燃?xì)狻黧w內(nèi)循環(huán)雙元組合齒輪副活塞動(dòng)力機(jī)，以達(dá)到減小機(jī)械損失、減小比質(zhì)量和燃料消耗率等，提高活塞動(dòng)力機(jī)的動(dòng)力性能、運(yùn)轉(zhuǎn)性能、經(jīng)濟(jì)性能。
本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是主要由組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器、氣缸活塞套件、供氣供燃料及其控制系統(tǒng)組成；其中，組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是由支架，主動(dòng)軸，從動(dòng)軸，不完全齒輪剛性組合成的齒輪構(gòu)成；主動(dòng)軸、從動(dòng)軸都設(shè)置不完全齒輪剛性組合成的齒輪，并且主動(dòng)軸不完全齒輪剛性組合成的齒輪與從動(dòng)軸不完全齒輪剛性組合成的齒輪嚙合為齒輪副；此扭矩轉(zhuǎn)化器的兩條主動(dòng)軸扭矩方向相反，從動(dòng)軸將氣缸活塞受到缸內(nèi)氣體的兩個(gè)方向相反的力轉(zhuǎn)化為只有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向的總轉(zhuǎn)化扭矩。
氣缸活塞套件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是工質(zhì)對(duì)氣缸活塞的力偶作用的兩部分互為動(dòng)連接，與其它機(jī)體動(dòng)連接，并且分別與組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器的兩條主動(dòng)軸剛性連接，適應(yīng)這個(gè)特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)有圓弧形活塞在圓弧形氣缸內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)；沿氣缸中心的軸向?qū)飧妆诜譃楠?dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)的兩部分，兩部分氣缸壁內(nèi)分別剛性連接活塞、氣缸壁外通過連接件分別與兩條主動(dòng)軸剛性連接而轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)；沿氣缸中心的軸向?qū)飧妆诜譃楠?dú)立的三部分，一部分固定，兩部分分別與主動(dòng)軸剛性連接而轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)活塞分別安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)部分氣缸壁內(nèi)，將三部分氣缸壁合圍成的圓形氣缸分隔為兩個(gè)獨(dú)立的圓弧形氣缸的結(jié)構(gòu)；流體作為熱載體內(nèi)循環(huán)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)活塞轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)。
供氣、供燃料及其控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是依靠滑動(dòng)來開關(guān)氣門的滑動(dòng)式氣門塞；根據(jù)以上原理及特征可構(gòu)成氣缸活塞轉(zhuǎn)動(dòng)的由不完全齒輪的齒輪副轉(zhuǎn)化扭矩的動(dòng)力機(jī)，氣缸、活塞分別轉(zhuǎn)動(dòng)的由不完全齒輪的齒輪副轉(zhuǎn)化扭矩的動(dòng)力機(jī)，氣體推活塞轉(zhuǎn)動(dòng)的由不完全齒輪的齒輪副轉(zhuǎn)化扭矩的動(dòng)力機(jī)，流體內(nèi)循環(huán)組合齒輪副活塞蒸氣機(jī)，燃?xì)馔苹钊D(zhuǎn)動(dòng)與內(nèi)循環(huán)流體推活塞轉(zhuǎn)動(dòng)的由不完全齒輪的齒輪副轉(zhuǎn)化扭矩的雙元?jiǎng)恿C(jī)。
組合齒輪，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是一個(gè)齒輪由若干個(gè)同軸心的不完全齒輪剛性組合而成，能利用它的齒與其它有齒元件連續(xù)嚙合，互相傳遞運(yùn)動(dòng)。
靠滑動(dòng)來開關(guān)氣門的氣門塞，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是氣門塞由一層或者數(shù)層重疊而成，由控制系統(tǒng)推拉滑動(dòng)而開關(guān)氣門。
沿氣缸中心的軸向?qū)飧妆诜譃楠?dú)立兩部分的結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是氣缸壁沿著氣缸中心的軸向分為獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)的兩部分，兩部分氣缸壁內(nèi)分別剛性連接活塞，氣缸壁外通過連接件分別與兩條主動(dòng)軸剛性連接，定位裝置動(dòng)連接在兩條主動(dòng)軸、兩部分氣缸交接處。
圓弧形活塞在圓弧形氣缸內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是圓弧形汽缸及圓弧形活塞分別通過連接件剛性連接在兩條主動(dòng)軸上，繞著同一個(gè)軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，活塞能轉(zhuǎn)動(dòng)入氣缸內(nèi)。
氣缸活塞轉(zhuǎn)動(dòng)的由不完全齒輪的齒輪副轉(zhuǎn)化扭矩的動(dòng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是氣缸壁沿著氣缸中心的軸向分為獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)的兩部分；兩部分氣缸壁內(nèi)分別剛性連接活塞，并安裝進(jìn)氣道、排氣道、氣門塞、噴油器；氣缸壁外通過連接件分別與兩條主動(dòng)軸剛性連接，主動(dòng)軸、不完全齒輪剛性組合成的齒輪與從動(dòng)軸不完全齒輪組剛性合成的齒輪嚙合為齒輪副；有定位裝置動(dòng)連接在兩條主動(dòng)軸、兩部分氣缸交接處，使兩部分氣缸壁滑動(dòng)摩擦面緊密接觸。
氣缸、活塞分別轉(zhuǎn)動(dòng)的由不完全齒輪的齒輪副轉(zhuǎn)化扭矩的動(dòng)力機(jī)，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是圓弧形汽缸及圓弧形活塞分別通過連接件剛性連接在兩條主動(dòng)軸上，繞著同一個(gè)軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，活塞能轉(zhuǎn)動(dòng)入氣缸內(nèi)；氣缸底安裝進(jìn)氣道、排氣道、氣門塞、噴油器；主動(dòng)軸不完全齒輪剛性組合成的齒輪與從動(dòng)軸不完全齒輪剛性組合成的齒輪嚙合為齒輪副。
氣體推活塞轉(zhuǎn)動(dòng)的由不完全齒輪的齒輪副轉(zhuǎn)化扭矩的動(dòng)力機(jī)，結(jié)構(gòu)主要特點(diǎn)是沿氣缸中心的軸向?qū)飧妆诜譃楠?dú)立的三部分，一部分固定，兩部分分別與主動(dòng)軸剛性連接而轉(zhuǎn)動(dòng)；兩個(gè)活塞分別安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)部分氣缸壁內(nèi)，將三部分氣缸壁合圍成的圓形氣缸分隔為兩個(gè)獨(dú)立的圓弧形氣缸；主動(dòng)軸不完全齒輪剛性組合成的齒輪與從動(dòng)軸不完全齒輪剛性組合成的齒輪嚙合為齒輪副。
流體內(nèi)循環(huán)組合齒輪副活塞蒸氣機(jī)，結(jié)構(gòu)主要特點(diǎn)是沿氣缸中心的軸向?qū)飧妆诜譃楠?dú)立的三部分，一部分固定，兩部分分別與主動(dòng)軸剛性連接而轉(zhuǎn)動(dòng)；兩個(gè)活塞分別安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)部分氣缸壁內(nèi)，將三部分氣缸壁合圍成的圓形氣缸分隔為兩個(gè)獨(dú)立的圓弧形氣缸；在固定氣缸壁安置進(jìn)氣道、排氣道；進(jìn)氣道連接鍋爐的高壓氣體出口；排氣道通過回流道與鍋爐連接，回流道有高壓泵促進(jìn)流體返流鍋爐，作為熱載體重復(fù)使用；主動(dòng)軸不完全齒輪剛性組合成的齒輪與從動(dòng)軸不完全齒輪剛性組合成的齒輪嚙合為齒輪副。
燃?xì)馔苹钊D(zhuǎn)動(dòng)與內(nèi)循環(huán)流體推活塞轉(zhuǎn)動(dòng)的由不完全齒輪的齒輪副轉(zhuǎn)化扭矩的雙元?jiǎng)恿C(jī)，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是有兩個(gè)氣缸做工單元，每個(gè)氣缸都沿氣缸中心的軸向?qū)飧妆诜譃楠?dú)立的三部分，一部分固定，兩部分分別與主動(dòng)軸剛性連接而轉(zhuǎn)動(dòng)；兩個(gè)活塞分別安裝在氣缸壁內(nèi)，將三部分氣缸壁合圍成的圓形氣缸分隔為兩個(gè)獨(dú)立的圓弧形氣缸；在固定氣缸壁安置進(jìn)氣道、排氣道；其中，氣缸壁的進(jìn)氣道連接燃燒室的高壓氣體出口，氣缸壁主動(dòng)軸不完全齒輪剛性組合成的齒輪與從動(dòng)軸不完全齒輪剛性組合成的齒輪嚙合為齒輪副；另一個(gè)氣缸壁的進(jìn)氣道連接鍋爐的高壓氣體出口，排氣道通過回流道與鍋爐連接，回流道有高壓泵促進(jìn)流體返流鍋爐，作為熱載體重復(fù)使用；氣缸壁的主動(dòng)軸不完全齒輪剛性組合成的齒輪與從動(dòng)軸不完全齒輪剛性組合成的齒輪嚙合為齒輪副。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果本發(fā)明將氣缸活塞受到的兩個(gè)反向推力由組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化為總轉(zhuǎn)化扭矩，徹底擺脫了正弦機(jī)構(gòu)的束縛和僅將活塞受到的一個(gè)推力轉(zhuǎn)化為機(jī)軸扭矩的傳統(tǒng)，每行程驅(qū)動(dòng)機(jī)軸1π，總轉(zhuǎn)化扭矩可達(dá)到活塞扭矩絕對(duì)值1.5倍以上、2以下，每行程驅(qū)動(dòng)機(jī)軸小于1π，總轉(zhuǎn)化扭矩可達(dá)到活塞扭矩絕對(duì)值2倍以上，活塞行程加長，機(jī)械損失減少，比質(zhì)量減小，各種效力提高，輸出扭矩和功率增大，明顯提高活塞動(dòng)力機(jī)的動(dòng)力性能、運(yùn)轉(zhuǎn)性能、經(jīng)濟(jì)性能。
組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器對(duì)照曲軸動(dòng)力轉(zhuǎn)化裝置，產(chǎn)生有益的效果①不完全齒輪在間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)有沖擊和震動(dòng)，做不完全齒輪組合齒輪副連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，它的沖擊、震動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性能和摩擦損失等方面優(yōu)于曲軸裝置，并且適當(dāng)技術(shù)處理后，在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中不會(huì)“咬死”，能承受重載。
②曲軸力轉(zhuǎn)化裝置受正弦傳遞函數(shù)及行程限制，不能將燃料爆炸始末對(duì)活塞很大的推力充分轉(zhuǎn)化為機(jī)軸扭矩。組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器徹底擺脫正弦函數(shù)的束縛，把氣缸活塞受到缸內(nèi)氣體的方向相反的兩個(gè)力同時(shí)轉(zhuǎn)化為從動(dòng)軸總轉(zhuǎn)化扭矩，使從動(dòng)軸扭矩與活塞主動(dòng)軸扭矩絕對(duì)值成正比，每沖程驅(qū)動(dòng)從動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)1π，比值可以在0.3以下到2以下，根據(jù)條件和需要選擇，每沖程驅(qū)動(dòng)從動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)小于1π時(shí)比值可達(dá)2以上，這對(duì)動(dòng)力機(jī)各種性能都會(huì)產(chǎn)生良好的影響。
③曲軸力轉(zhuǎn)化裝置從活塞運(yùn)動(dòng)到曲軸旋轉(zhuǎn)摩擦損失大。組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器直接將氣缸主動(dòng)軸、活塞主動(dòng)軸的扭矩通過齒輪副轉(zhuǎn)化為從動(dòng)軸扭矩，摩擦損失小，使其機(jī)械性能更好。
組合齒輪副活塞動(dòng)力機(jī)對(duì)照曲軸活塞動(dòng)力機(jī)，產(chǎn)生許多有益的效果①機(jī)械效率大大地提高根據(jù)資料，曲軸活塞動(dòng)力機(jī)的機(jī)械損失功率的分布大致為活塞和活塞環(huán)的摩擦損失45％～65％整個(gè)活塞連桿曲軸機(jī)構(gòu)摩擦損失 60％～70％氣門機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)損失2％～3％附屬機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)損失10％～20％
泵氣損失10％～20％其中，活塞和活塞環(huán)的摩擦損失、整個(gè)活塞連桿曲軸機(jī)構(gòu)摩擦損失所占的比例最大。組合齒輪副發(fā)動(dòng)機(jī)剛好減少這兩項(xiàng)占比例最大的摩擦損失，同時(shí)減小冷卻損失等等，因此，組合齒輪副活塞動(dòng)力機(jī)的機(jī)械損失功率比曲軸活塞發(fā)動(dòng)機(jī)小得多，機(jī)械效率比曲軸發(fā)動(dòng)機(jī)高得多。
②機(jī)軸轉(zhuǎn)化扭矩和功率提高曲軸活塞動(dòng)力機(jī)的氣缸直徑使行程和曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)半徑受到限制，機(jī)軸的扭矩也受到正弦傳遞函數(shù)的限制。相比之下，組合齒輪副活塞動(dòng)力機(jī)的活塞行程長、從動(dòng)軸扭矩與活塞的主動(dòng)軸扭矩絕對(duì)值成正比，比率可達(dá)1.5以上，作理論示功圖、扭矩轉(zhuǎn)化P-V、ω-M圖等和一些計(jì)算比較，組合齒輪副活塞動(dòng)力機(jī)的扭矩和功率優(yōu)越于曲軸活塞動(dòng)力機(jī)。
③熱效率提高受正弦傳遞函數(shù)和行程限制，曲軸活塞動(dòng)力機(jī)不能用燃料爆炸初期巨大壓力和燃?xì)馀蛎浤┢诓恍〉膲毫ψ龉ぃM合齒輪副活塞動(dòng)力機(jī)行程長、從動(dòng)軸的扭矩可以始終大于活塞軸扭矩絕對(duì)值的1.5倍，使利用燃料爆炸初期巨大壓力和燃?xì)馀蛎浤┢诓恍〉膲毫ψ龉哂忻黠@價(jià)值，排氣壓力小也減小消聲的功率消耗，使熱機(jī)的總效率高于曲軸活塞動(dòng)力機(jī)。
④結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，比質(zhì)量更小組合齒輪副活塞動(dòng)力機(jī)省略連桿曲軸、外冷等笨重部件，整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，同功率單、雙缸動(dòng)力機(jī)的體積和重量，比曲軸活塞動(dòng)力機(jī)小得多；因此組合齒輪副活塞動(dòng)力機(jī)比質(zhì)量(單位輸出功率的質(zhì)量)更小。
⑤更為環(huán)保組合齒輪副活塞動(dòng)力機(jī)的氣缸充分換氣，有足夠空氣、行程，可選擇適當(dāng)溫度和壓力進(jìn)行燃料充分燃燒，排出的廢氣會(huì)更環(huán)保；同時(shí)，排氣溫度和壓力小，噪音污染會(huì)很小。
結(jié)合熱效率、機(jī)械效率、機(jī)軸轉(zhuǎn)化力矩、功率、單位質(zhì)量功率性能、環(huán)保等等因素，組合齒輪副活塞動(dòng)力機(jī)多方面優(yōu)于曲軸活塞動(dòng)力機(jī)有充足理由。
流體內(nèi)循環(huán)組合齒輪副活塞蒸氣機(jī)對(duì)照蝸輪蒸氣機(jī)有如下優(yōu)點(diǎn)①流體內(nèi)循環(huán)組合齒輪副活塞蒸氣機(jī)，熱載體內(nèi)循環(huán)不僅大大減少熱載體消耗，而且可以在密封和相對(duì)絕熱的系統(tǒng)中更高效地將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，利于蒸氣機(jī)小型化、密封化，擴(kuò)大用途。
②更環(huán)保。流體內(nèi)循環(huán)組合齒輪副活塞蒸氣機(jī)噪音污染低，熱污染少，特別是核能活塞蒸氣機(jī)，流體內(nèi)循環(huán)組合齒輪副活塞蒸氣機(jī)的熱載體密封、相對(duì)絕熱循環(huán)，能有效地預(yù)防工質(zhì)放射污染，可望核能活塞蒸氣機(jī)小型化、無害化、密封化，擴(kuò)大用途。
燃?xì)狻黧w內(nèi)循環(huán)雙元組合齒輪副活塞動(dòng)力機(jī)與燃?xì)馕佪啓C(jī)、曲軸活塞內(nèi)燃機(jī)的比較①燃燒室壁、鍋爐壁有流體降溫，溫度不會(huì)太高，利于材料的選擇、制作和絕熱。
②熱效率、機(jī)械效率更高雙元的活塞都能在行程較長的氣缸中充分膨脹、降溫、降壓、做工，排氣溫度可接近室溫，壓力接近大氣壓，提高熱效率，熱載體內(nèi)循環(huán)省略熱載體消耗，這是其它熱機(jī)難以達(dá)到的；兩個(gè)做工單元交錯(cuò)做工，消除零工區(qū)間，無須起動(dòng)系，輸出扭矩有疊加并且較均衡，這是四沖程曲軸活塞動(dòng)力機(jī)四個(gè)缸聯(lián)合做工也達(dá)不到的；因此，可望熱機(jī)總效率更高。
③更環(huán)保整個(gè)燃?xì)狻黧w內(nèi)循環(huán)雙元組合齒輪副活塞動(dòng)力機(jī)可以設(shè)計(jì)在相對(duì)絕熱的環(huán)境中工作，可以使用多種燃料，可以設(shè)計(jì)燃料在燃燒室內(nèi)以最恰當(dāng)?shù)臏囟?、最恰?dāng)?shù)臈l件充分燃燒，減少有害物質(zhì)的形成，排氣溫度和壓力接近大氣等等，因此各種污染可望更低。


圖1為組合齒輪副結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為一副力偶的組合齒輪扭矩轉(zhuǎn)化器基本結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為氣門塞控制原理簡(jiǎn)圖。
圖4為滑動(dòng)氣門塞控制原理簡(jiǎn)圖。
圖5為雙疊滑動(dòng)氣門塞開啟的縱切面圖。
圖6為單體泵燃料供給及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)示意圖。
圖7為高壓油封示意圖。
圖8為缸、活塞轉(zhuǎn)動(dòng)的氣缸底氣門塞控制簡(jiǎn)圖。
圖9為氣缸、活塞轉(zhuǎn)動(dòng)的套件簡(jiǎn)圖。
圖10為氣缸、活塞轉(zhuǎn)動(dòng)的組合齒輪副活塞動(dòng)力機(jī)組裝簡(jiǎn)圖。
圖11為氣缸內(nèi)的燃?xì)忾_始做工圖。
圖12為氣缸開始排氣圖。
圖13為活塞、氣缸轉(zhuǎn)動(dòng)速度互換圖。
圖14為活塞進(jìn)入氣缸圖。
圖15為氣缸內(nèi)空氣壓縮圖。
圖16為氣缸旋轉(zhuǎn)套件示意圖。
圖17為氣缸旋轉(zhuǎn)的組合齒輪副活塞內(nèi)燃機(jī)總裝簡(jiǎn)圖。
圖18為氣缸8A做工、8B換氣圖。
圖19為氣缸8B空氣壓縮圖。
圖20為組合齒輪副氣動(dòng)活塞動(dòng)力機(jī)總裝簡(jiǎn)圖。
圖21為組合齒輪副流體內(nèi)循環(huán)蒸氣機(jī)總裝簡(jiǎn)圖。
圖22為氣缸8A蒸氣做工圖。
圖23為氣缸8A供氣停止圖。
圖24為兩個(gè)活塞同速轉(zhuǎn)動(dòng)圖。
圖25為燃?xì)?流體內(nèi)循環(huán)雙元組合齒輪副活塞動(dòng)力機(jī)總裝簡(jiǎn)圖。
為了敘述簡(jiǎn)便，在敘述中，以半徑的編號(hào)代表不完全齒輪，如“齒輪副m、n”表示由半徑為m、n的不完全齒輪組成齒輪副，“組合齒輪m、n”表示由半徑為m、n的不完全齒輪構(gòu)成組合齒輪。Rm表示組合齒輪半徑較大的編號(hào)為m的不完全齒輪。rn表示組合齒輪半徑較小的編號(hào)為n的不完全齒輪。
圖中標(biāo)號(hào)所示1-支架，2.1-主動(dòng)軸1，2.2-主動(dòng)軸2，3-從動(dòng)軸，4-不完全齒輪r4，5-不完全齒輪R5，6-不完全齒輪r6，7-不完全齒輪R7，8-氣缸(底)，8a-氣缸壁a部分，8b-氣缸壁b部分，8.1-氣缸與主動(dòng)軸1的連接件，8.1a-氣缸主動(dòng)軸1與氣缸壁8a的連接件，8.2b-氣缸主動(dòng)軸2與氣缸壁8b的連接件，8A-氣缸A，8B-氣缸B，8a.1-第1氣缸壁a部分，8a.2-第2氣缸壁a部分，8b.1-第1氣缸壁b部分，8b.2-第2氣缸壁b部分，8c.1-第1氣缸壁c部分，8c.2-第2氣缸壁c部分，9-活塞，9a-活塞a，9a.1-第1氣缸的活塞a，9b-活塞b，9b.1-第1氣缸的活塞b，9.1-氣缸與主動(dòng)軸1的連接件，9.2-活塞與主動(dòng)軸2的連接件，9a.2-第2氣缸的活塞a，9b.2-第2氣缸的活塞b，10-進(jìn)氣道，10a-進(jìn)氣道a，10b-進(jìn)氣道b，10.1-第1氣缸進(jìn)氣道，10.2-第2氣缸進(jìn)氣道，11-排氣道，11a-排氣道a，11b-排氣道b，11.1-第1氣缸排氣道，11.2-第2氣缸排氣道，11.3-回流道，12-氣門塞，12.1-滑動(dòng)氣門塞，12.2-第二層滑動(dòng)氣門塞，12.3-疊滑氣門塞，13-彈簧，14-搖臂，15-推桿，15.1-推桿1，15.2-推桿，15.2a-推桿2a，15.2b-推桿2b，16.1-端面凸輪，16.2-凸輪，17.1-空氣濾清器，17.2-燃料濾清器，18-調(diào)速器，19-油箱，20.1-油管，20.2-高壓油管，20.3-高壓不旋轉(zhuǎn)油管端面接頭，20.4-旋轉(zhuǎn)高壓油管，20.5-旋轉(zhuǎn)油管端面接頭；20.7-儲(chǔ)壓器，20.8-回油管，21-高壓油封，22.1-空氣壓縮機(jī)，22.2-配氣器，23.1-單體泵，23.2-低壓泵，23.3-變量高壓泵，23.4-噴油器，24-噴嘴，25-套管，26-滾珠，27-滾珠碗，28-各種傳感器，28.1-壓力傳感器，29-電控器，30.1-限壓閥，30.2-節(jié)流閥，31-定位構(gòu)件，32-配重平衡體，33-燃燒室，34-鍋爐。
圖中，實(shí)線黑箭頭表示活塞的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和大小，空心箭頭表示氣缸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和大小，虛線箭頭表示氣體的運(yùn)動(dòng)方向。
具體實(shí)施例方式(1)組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器實(shí)施方式
如圖2，氣缸活塞受到缸內(nèi)氣體的兩個(gè)力轉(zhuǎn)化為組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器主動(dòng)軸2.1的扭矩為-M1、主動(dòng)軸2.2的扭矩為M1′，-M1≈M1′。主動(dòng)軸2.1的r4(齒輪角速度ω4)與從動(dòng)軸3的R7(齒輪角速度ω7)組成齒輪副4、7，ω4＞ω7，所以從動(dòng)軸3的轉(zhuǎn)化扭矩M2＞|-M1|；主動(dòng)軸2.2的R5(齒輪角速度ω5)與從動(dòng)軸3的r6(齒輪角速度ω6)組成齒輪副5、6，ω5＜ω6，從動(dòng)軸3的轉(zhuǎn)化扭矩|-m2|＜M1′。因此從動(dòng)軸3有總轉(zhuǎn)化扭矩M＝M2+(-m2)＞0。因?yàn)镽7與R6同一個(gè)齒輪，ω7＝ω6，那么ω4＞ω5，所以r4的主動(dòng)軸2.1較r5的主動(dòng)軸2.2轉(zhuǎn)動(dòng)得快，主動(dòng)軸2.1連接的氣缸(活塞)較主動(dòng)軸2.2連接的氣缸(活塞)轉(zhuǎn)動(dòng)得快，氣缸A的容積逐漸增大，給氣缸中的氣體膨脹，推動(dòng)氣缸、活塞做工創(chuàng)造條件，也給氣缸B容積減小創(chuàng)造排氣、空氣壓縮的條件，見圖18、圖19。
當(dāng)活塞受到缸內(nèi)氣體的兩個(gè)力的方向?qū)φ{(diào)時(shí)，轉(zhuǎn)化到組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器的主動(dòng)軸2.1、主動(dòng)軸2.2的扭矩方向?qū)φ{(diào)，分別為M1′、-M1。主動(dòng)軸2.1、主動(dòng)軸2.2與從動(dòng)軸3的齒輪副的半徑對(duì)調(diào)，即主動(dòng)軸2.1與從動(dòng)軸3的齒輪副4、7變成齒輪副5、6，ω5＜ω6，轉(zhuǎn)化到從動(dòng)軸3的扭矩|-m2|＜M1′；主動(dòng)軸2.2與從動(dòng)軸3的齒輪副5、6變成齒輪副4、7，ω4＞ω7，轉(zhuǎn)化到從動(dòng)軸3的扭矩M2＞|-M1|，從動(dòng)軸3有總轉(zhuǎn)化扭矩M＝(-m2)+M2＞0。R7與r6同一個(gè)齒輪，ω7＝ω6，那么ω4＞ω5，所以r4的軸2.2較r5的軸2.1轉(zhuǎn)動(dòng)得快，主動(dòng)軸2.2連接的氣缸(活塞)較主動(dòng)軸2.1連接的氣缸(活塞)轉(zhuǎn)動(dòng)得快，氣缸B的容積逐漸增大，給氣缸B的氣體膨脹，推動(dòng)氣缸、活塞做工創(chuàng)造條件。如果僅有一個(gè)氣缸A，即可給氣缸-活塞提供空氣壓縮的條件。
由此可知，氣缸活塞受到缸內(nèi)氣體的兩個(gè)方向相反的力轉(zhuǎn)化為兩條主動(dòng)軸的扭矩，不管哪一條主動(dòng)軸的扭矩方向是正或者負(fù)，組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器都有相應(yīng)的齒輪副，使從動(dòng)軸3有總轉(zhuǎn)化扭矩M＝M2+(-m2)＞0，并且在確定組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器各個(gè)不完全齒輪的半徑以后，從動(dòng)軸3總轉(zhuǎn)化扭矩的大小與活塞轉(zhuǎn)化到主動(dòng)軸扭矩的絕對(duì)值成正比關(guān)系。其實(shí)，氣缸、活塞的轉(zhuǎn)動(dòng)及氣缸容積的變化完全由組合齒輪副控制，氣缸、活塞做工的行程以及轉(zhuǎn)化扭矩的大小也完全由組合齒輪副決定。
要兩個(gè)活塞同速轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，如活塞蒸氣機(jī)、活塞燃?xì)鈾C(jī)等，則需要主動(dòng)軸有三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)速度梯度，要主動(dòng)軸、從動(dòng)軸的組合齒輪由三個(gè)不完全齒輪組成，其中有一個(gè)是節(jié)齒輪0(在簡(jiǎn)圖中未畫出)，當(dāng)主動(dòng)軸與從動(dòng)軸的節(jié)齒輪0嚙合成齒輪副0、0時(shí)，兩個(gè)活塞將同速轉(zhuǎn)動(dòng)。
在相反的情況下，有一個(gè)扭矩輸入從動(dòng)軸3，從動(dòng)軸3也能夠通過組合齒輪副分解成主動(dòng)軸2.1、2.2的扭矩，轉(zhuǎn)化為氣缸、活塞的兩個(gè)方向相反的力，給組合齒輪副活塞動(dòng)力機(jī)的起動(dòng)提供條件。
2、(壓燃式)氣缸、活塞旋轉(zhuǎn)的組合齒輪副活塞動(dòng)力機(jī)實(shí)施方式在起動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下，氣缸8內(nèi)的空氣達(dá)到設(shè)定壓縮比，見圖11。組合齒輪副力矩轉(zhuǎn)化器從動(dòng)軸3的凸輪16.2壓迫供油單體泵23.1的柱塞，供油單體泵23.1產(chǎn)生高壓油，見圖6，從不旋轉(zhuǎn)的高壓油管20.2，經(jīng)高壓油封21進(jìn)入旋轉(zhuǎn)的高壓油管20.4，見圖7，到達(dá)噴油器23.4，從噴嘴24噴油、燃燒、膨脹做工，見圖6、圖11。氣體膨脹使氣缸(底)8、活塞9受到方向相反的兩個(gè)推力，轉(zhuǎn)化到組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器主動(dòng)軸2.1、2.2，形成的方向相反的扭矩-M、M′，由實(shí)施方式1知道，組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器從動(dòng)軸3具有總轉(zhuǎn)化扭矩M；氣缸8、活塞9的角速度ω8＞ω9，氣缸8如黑箭頭方向快速轉(zhuǎn)動(dòng)，活塞9如空心箭頭方向慢速轉(zhuǎn)動(dòng)，見圖11。活塞9轉(zhuǎn)動(dòng)超出氣缸8的口，氣缸8內(nèi)的廢氣如虛線箭頭方向排出，氣缸8依然如黑箭頭方向快速轉(zhuǎn)動(dòng)，活塞9如空心箭頭方向慢速轉(zhuǎn)動(dòng)，見圖12。活塞9轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到氣缸8外的特定距離，組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器的組合齒輪副半徑全部對(duì)調(diào)，即主動(dòng)軸2.1與從動(dòng)軸3的齒輪副4、7變?yōu)辇X輪副5、6，主動(dòng)軸2.2與從動(dòng)軸3的齒輪副5、6變?yōu)辇X輪副4、7，使氣缸8、活塞9轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度由ω8＞ω9變?yōu)棣?＜ω9，活塞9向氣缸口靠近，見圖13。當(dāng)活塞9進(jìn)入氣缸8內(nèi)時(shí)，端面凸輪16.1不壓推桿15.2b，滑動(dòng)氣門塞12.2在回位彈簧13作用下打開排氣道11，關(guān)閉進(jìn)氣道10，氣缸8內(nèi)的氣體從排氣道11排出，見圖8、圖14。當(dāng)活塞使氣缸8達(dá)到設(shè)定容積，端面凸輪16.1不壓推桿15.2a，疊滑氣門塞12.3在回位彈簧13作用下關(guān)閉氣門，進(jìn)入壓縮過程，見圖8、圖15。達(dá)到設(shè)定壓縮比，組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器主動(dòng)軸2.1、2.2和從動(dòng)軸3的組合齒輪副的不完全齒輪半徑完全對(duì)調(diào)，使氣缸8轉(zhuǎn)動(dòng)加速、活塞9轉(zhuǎn)動(dòng)減速；與此同時(shí)，噴油器23.4向氣缸內(nèi)噴油、燃燒、做工，使從動(dòng)軸3的總轉(zhuǎn)化扭矩M＝M2+(-m2)＞0，重復(fù)上面所述做工、排氣、壓縮過程。不斷重復(fù)上述過程，從動(dòng)軸3即可不斷輸出扭矩，發(fā)揮動(dòng)力機(jī)作用。為了限制發(fā)動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速，保證在低速、怠速與其它工況下的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，在從動(dòng)軸3裝有調(diào)速器18，以調(diào)控供油單體泵23的工作保持適當(dāng)轉(zhuǎn)速，見圖6。由于一個(gè)缸的氣缸、活塞的重心都不在軸心，設(shè)配重體32，使重心盡可能靠近軸心，減少震動(dòng)。當(dāng)兩個(gè)缸或兩個(gè)缸以上組合在一起時(shí)，重心可能與軸心靠近，不必配重體32即可減少震動(dòng)。
兩個(gè)、兩個(gè)以上氣缸配合工作或需要優(yōu)化動(dòng)力機(jī)時(shí)，燃料供給與調(diào)節(jié)系統(tǒng)最好采用電子控制，簡(jiǎn)圖10。
3、(壓燃式)氣缸旋轉(zhuǎn)的組合齒輪副活塞動(dòng)力機(jī)實(shí)施方式氣缸旋轉(zhuǎn)的組合齒輪副活塞動(dòng)力機(jī)在起動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下，使氣缸8A或者8B內(nèi)的空氣被壓縮到設(shè)定壓縮比，見圖18組合齒輪副力矩轉(zhuǎn)化器從動(dòng)軸3的凸輪16.2壓迫供油單體泵23.1的柱塞，見圖6，高壓油從供油單體泵23.1，經(jīng)不轉(zhuǎn)動(dòng)高壓油管20.2、高壓油封21、轉(zhuǎn)動(dòng)高壓油管20.4(見圖7)，到達(dá)噴油器23.4，從噴嘴24噴油、燃燒、膨脹做工，氣體膨脹對(duì)兩個(gè)活塞9a、9b的兩個(gè)方向相反的力，轉(zhuǎn)化為組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器主動(dòng)軸2.1、2.2的扭矩-M1、M1′，分別通過組合齒輪副4、7，組合齒輪副5、6轉(zhuǎn)化為從動(dòng)軸3的扭矩M2、-m2。主動(dòng)軸2.1與從動(dòng)軸3的齒輪副4、7，ω4＞ω7，M2＞|-M1|；主動(dòng)軸2.2與從動(dòng)軸3的齒輪副5、6，ω5＜ω6，|-m2|＜M1′，組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器的從動(dòng)軸3有總轉(zhuǎn)化扭矩M＝M2+(-m2)＞0，見圖2。此時(shí)，主動(dòng)軸2.1、2.2與從動(dòng)軸3的齒輪副分別是齒輪副4、7，齒輪副5、6，不完全齒輪的角速度ω4＞ω7，ω5＜ω6，ω7＝ω6，所以ω4＞ω5，主動(dòng)軸2.1、2.2的角速度ω2.1＞ω2.2，活塞9a、9b的角速度ω9a＞ω9b，如黑箭頭所示；此時(shí)氣缸8B排氣的疊滑氣門塞12.3、進(jìn)氣的疊滑氣門塞12.3先后打開，氣缸8內(nèi)的廢氣經(jīng)排氣道排出氣缸；空氣如虛線方向經(jīng)空氣濾清器17.1、進(jìn)氣道10進(jìn)入氣缸8B，氣缸8B進(jìn)行換氣過程，見圖18。
氣缸8B達(dá)到設(shè)定容積，氣缸8B的排氣疊滑氣門塞12.3、進(jìn)氣疊滑氣門塞12.3先后關(guān)閉，氣缸8B進(jìn)入壓縮過程，見圖19。
氣缸8B達(dá)到設(shè)定壓縮比，重復(fù)氣缸8A的噴油、燃燒、膨脹做工、扭矩轉(zhuǎn)化過程。不過，由于活塞9a、9b受力的是相反的另一面，因此，轉(zhuǎn)化到組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器主動(dòng)軸2.1、2.2的扭矩方向完全相反，分別為M1′、-M1，組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器的從動(dòng)軸3的總轉(zhuǎn)化扭矩M＝(-m2)+M2＞0。ω4＞ω7，ω5＜ω6，ω7＝ω6，所以ω4＞ω5，主動(dòng)軸2.1、2.2的角速度ω2.1＞ω2.2，活塞9a、9b的角速度ω9b＞ω9a，轉(zhuǎn)動(dòng)如黑箭頭所示；此時(shí)氣缸8A的排氣疊滑氣門塞12.3、進(jìn)氣疊滑氣門塞12.3先后打開，氣缸8A進(jìn)入換氣過程。
兩個(gè)氣缸8A、8B不斷地輪流做工、換氣、壓縮，從動(dòng)軸3不斷地獲得總轉(zhuǎn)化扭矩M＝M2+(-m2)＞0。為了限制發(fā)動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速，保證在低速、怠速與其它工況下的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，在從動(dòng)軸3裝有調(diào)速器18，以調(diào)控變量高壓泵23.3的工作。
在兩個(gè)、兩個(gè)以上氣缸配合工作或需要優(yōu)化動(dòng)力機(jī)時(shí)，燃料供給與調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)采用電子控制，見圖17。
4、組合齒輪副氣動(dòng)活塞動(dòng)力機(jī)實(shí)施方式過熱氣體從鍋爐34經(jīng)進(jìn)氣管10如虛線箭頭進(jìn)入氣缸8A，使活塞9a、9b具有兩個(gè)方向相反的力，轉(zhuǎn)化為組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器從動(dòng)軸3的總轉(zhuǎn)化扭矩M，組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器主動(dòng)軸2.1與從動(dòng)軸3的齒輪副4、7，主動(dòng)軸2.2與從動(dòng)軸3的齒輪副5、6，使活塞9b慢速、9a快速如實(shí)線箭頭同向轉(zhuǎn)動(dòng)，氣缸8B如虛線箭頭方向排氣，見圖20，圖22；當(dāng)活塞9a轉(zhuǎn)動(dòng)到設(shè)定角度，活塞9b堵塞了進(jìn)氣道10通往氣缸8A的口，氣缸8A內(nèi)的過熱氣體開始膨脹做工，見圖23；因?yàn)橹鲃?dòng)軸2.1、2.2的組合齒輪都由r4、R5、R0組成，從動(dòng)軸3的組合齒輪由r6、R7、R0組成，R0為節(jié)齒輪，所以主動(dòng)軸與從動(dòng)軸之間有齒輪副4、7，齒輪副5、6，齒輪副0、0；活塞9a轉(zhuǎn)動(dòng)到排氣道11出口時(shí)，將氣缸8B的排氣口堵住，組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器主動(dòng)軸2.1、2.2、從動(dòng)軸3的節(jié)齒輪嚙合為齒輪副0、0，使兩個(gè)活塞9a、9b同速轉(zhuǎn)動(dòng)，見圖24，到氣缸8B與進(jìn)氣道10連通后，過熱高壓氣體進(jìn)入氣缸8B，組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器主動(dòng)軸2.1、從動(dòng)軸3的齒輪副由齒輪副0、0換成齒輪副5、6，主動(dòng)軸2.2、從動(dòng)軸3的齒輪副同時(shí)由齒輪副0、0換成齒輪副4、7，讓過熱高壓氣體驅(qū)動(dòng)活塞9b快速轉(zhuǎn)動(dòng)、9a慢速轉(zhuǎn)動(dòng)，氣缸8B內(nèi)的高壓過熱氣體做工，氣缸8A排氣，由活塞9b重復(fù)活塞9a上述過程，活塞9a重復(fù)活塞9b上述過程，從動(dòng)軸3不斷輸出扭矩M。二個(gè)缸做工，要配備起動(dòng)機(jī)，在遇到齒輪副0、0不能起動(dòng)時(shí)使用，四缸及四缸以上不必配起動(dòng)機(jī)。
5、流體內(nèi)循環(huán)組合齒輪副活塞動(dòng)力機(jī)實(shí)施方式過熱蒸氣從鍋爐34經(jīng)進(jìn)氣管10進(jìn)入氣缸8A，使活塞9a、9b具有兩個(gè)方向相反的力，轉(zhuǎn)化為組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器從動(dòng)軸3的總轉(zhuǎn)化扭矩M，組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器主動(dòng)軸2.1與從動(dòng)軸3的齒輪副4、7，主動(dòng)軸2.2與從動(dòng)軸3的齒輪副5、6，使活塞9b慢速、9a快速如實(shí)線箭頭同向轉(zhuǎn)動(dòng)，氣缸8B如虛線箭頭方向排氣，見圖21，圖22；氣缸8B排出的流體，從排氣道11進(jìn)入回流道11.3，由低壓泵23.2、變量高壓泵23.3把流體泵回鍋爐作熱載體循環(huán)使用。當(dāng)活塞9a轉(zhuǎn)動(dòng)到設(shè)定角度，活塞9b堵塞了進(jìn)氣道10通往氣缸8A的口，氣缸8A內(nèi)的過熱蒸氣開始膨脹做工，見圖23；因?yàn)橹鲃?dòng)軸2.1、2.2的組合齒輪都由r4、R5、R0組成，從動(dòng)軸3的組合齒輪由r6、R7、R0組成，R0為節(jié)齒輪，所以主動(dòng)軸與從動(dòng)軸之間有齒輪副4、7，齒輪副5、6，齒輪副0、0；活塞9a轉(zhuǎn)動(dòng)到排氣道11出口時(shí)，將氣缸8B的排氣口堵住，組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器主動(dòng)軸、從動(dòng)軸的節(jié)齒輪嚙合為齒輪副0、0，使兩個(gè)活塞9a、9b同速轉(zhuǎn)動(dòng)，見圖24，到氣缸8B與進(jìn)氣道10連通后，過熱高壓蒸氣進(jìn)入氣缸8B，組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器主動(dòng)軸2.1、從動(dòng)軸3的齒輪副由齒輪副0、0換成齒輪副5、6，主動(dòng)軸2.2、從動(dòng)軸3的齒輪副同時(shí)由齒輪副0、0換成齒輪副4、7，讓過熱高壓蒸氣如黑線箭頭驅(qū)動(dòng)活塞9b快速轉(zhuǎn)動(dòng)、9a慢速轉(zhuǎn)動(dòng)，由活塞9b重復(fù)活塞9a上述過程，活塞9a重復(fù)活塞9b上述過程，從動(dòng)軸3不斷輸出扭矩M，低壓泵23.2、變量高壓泵23.3不斷把排氣道的流體泵回鍋爐作熱載體循環(huán)使用。僅二個(gè)氣缸做工配備起動(dòng)系，在遇到齒輪副0、0不能起動(dòng)時(shí)使用。
6、燃?xì)狻黧w內(nèi)循環(huán)雙元組合齒輪副活塞動(dòng)力機(jī)實(shí)施方式，見圖25空氣經(jīng)空氣壓縮機(jī)22.1從配氣器22.2噴入燃燒室33，燃料經(jīng)變量高壓泵23.3從噴油器23.4噴入燃燒室33燃燒，產(chǎn)生高溫高壓燃?xì)猓ㄟ^燃?xì)膺M(jìn)氣道10a進(jìn)入活塞燃?xì)鈾C(jī)的氣缸8A.1，使兩個(gè)活塞9a.1、9b.1具有兩個(gè)方向相反的力，轉(zhuǎn)化為組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器從動(dòng)軸3的總轉(zhuǎn)化扭矩M，見圖25、圖2。在組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器的作用下，活塞9a.1快速、活塞9b.1慢速同向轉(zhuǎn)動(dòng)，見圖22?；钊?a.1轉(zhuǎn)動(dòng)到特定角度時(shí)，活塞9b.1堵住氣缸8A.1的進(jìn)氣口，氣缸8A.1內(nèi)的燃?xì)馀蛎涀龉ぃ瑲飧?B.1排氣，見圖23，一直到活塞9a.1堵住氣缸8B.1的排氣道，活塞9a.1、9b.1在組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器齒輪副0、0的作用下，同速轉(zhuǎn)動(dòng)，見圖24，氣缸8B與進(jìn)氣道連通后，組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器主動(dòng)軸2.1、從動(dòng)軸3的齒輪副由齒輪副0、0換成齒輪副5、6，主動(dòng)軸2.2、從動(dòng)軸3的齒輪副同時(shí)由齒輪副0、0換成齒輪副4、7，使活塞9b.1快速、9a.1慢速同向轉(zhuǎn)動(dòng)，活塞9b.1、9a.1換位重復(fù)上述做工過程，組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器從動(dòng)軸不斷地獲得同方向的總轉(zhuǎn)化扭矩M。
與此同時(shí)，燃燒室33的壁加溫鍋爐34中的流體，高壓高溫蒸氣通過進(jìn)氣道10b進(jìn)入流體內(nèi)循環(huán)活塞蒸氣機(jī)的氣缸8A.2，使兩個(gè)活塞9a.2、9b.2具有兩個(gè)方向相反的力，轉(zhuǎn)化為組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器從動(dòng)軸3的總轉(zhuǎn)化扭矩M，見圖25、圖2。在組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器的作用下，活塞9a.2快速、活塞9b.2慢速同向轉(zhuǎn)動(dòng)，氣缸8B.2排氣，見圖22，排出的氣體經(jīng)回流道11.3由低壓泵23.2及變量高壓泵23.3輸入鍋爐作為熱載體重新加溫循環(huán)使用，見圖25?；钊?a.2轉(zhuǎn)動(dòng)特定角度時(shí)，活塞9b.2堵住氣缸8A.2的進(jìn)氣口，氣缸8A.2內(nèi)的蒸氣膨脹做工，氣缸8B.2排氣，見圖23，一直到活塞9a.2堵住氣缸8B.2的排氣道，活塞9a.2、9b.2在組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器的齒輪副0、0的作用下，同速轉(zhuǎn)動(dòng)，見圖24，氣缸8B.2與進(jìn)氣道10.2連通后，組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器主動(dòng)軸2.1、從動(dòng)軸3的齒輪副由齒輪副0、0換成齒輪副5、6，主動(dòng)軸2.2、從動(dòng)軸3的齒輪副同時(shí)由齒輪副0、0換成齒輪副4、7，使活塞9b.2快速、9a.2慢速同向轉(zhuǎn)動(dòng)，活塞9b.2、9a.2換位重復(fù)上述做工過程，組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器從動(dòng)軸3不斷地獲得同方向總轉(zhuǎn)化扭矩M。
兩個(gè)做工單元共用一條組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器的主動(dòng)軸2.2，利于兩個(gè)做工單元交錯(cuò)配合做工，見圖25。
權(quán)利要求
1.一種組合齒輪副活塞動(dòng)力機(jī)，其特征是主要由組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器、氣缸活塞套件、供氣供燃料及其控制系統(tǒng)組成；其中，(1)、能將力偶轉(zhuǎn)化為總轉(zhuǎn)化扭矩的組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是由支架(1)，主動(dòng)軸(2.1)、(2.2)，從動(dòng)軸(3)，不完全齒輪剛性組合成的齒輪(01)、(02)構(gòu)成；主動(dòng)軸(2.1)、(2.2)、從動(dòng)軸(3)都設(shè)置不完全齒輪剛性組合成的齒輪，并且主動(dòng)軸(2.1)、(2.2)不完全齒輪剛性組合成的齒輪與從動(dòng)軸(3)不完全齒輪剛性組合成的齒輪嚙合為齒輪副；此扭矩轉(zhuǎn)化器的主動(dòng)軸(2.1)、(2.2)扭矩方向相反(M)、(-M)，從動(dòng)軸(3)將氣缸活塞受到缸內(nèi)氣體的兩個(gè)方向相反的力轉(zhuǎn)化為只有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向的總轉(zhuǎn)化扭矩(M)；(2)、氣缸活塞套件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是工質(zhì)對(duì)氣缸活塞的力偶作用的兩部分互為動(dòng)連接，與其它機(jī)體動(dòng)連接，并且分別與組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器的兩條主動(dòng)軸(2.1)、(2.2)剛性連接，適應(yīng)這個(gè)特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)有圓弧形活塞(9)在圓弧形氣缸(8)內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)；沿氣缸中心的軸向?qū)飧妆诜譃楠?dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)的兩部分(8a)、(8b)，兩部分氣缸壁(8a)、(8b)內(nèi)分別剛性連接活塞(9a)、(9b)、氣缸壁(8a)、(8b)外通過連接件分別與兩條主動(dòng)軸(2.1.1)、(2.2.1)剛性連接而轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)；沿氣缸(8)中心的軸向?qū)飧妆诜譃楠?dú)立的三部分，一部分(8c)固定，兩部分(8a)、(8b)分別與主動(dòng)軸(2.1)、(2.2)剛性連接而轉(zhuǎn)動(dòng)，兩個(gè)活塞(9a)、(9b)分別安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)部分氣缸壁(8a)、(8b)內(nèi)，將三部分氣缸壁(8a)、(8b)、(8c)合圍成的圓形氣缸分隔為兩個(gè)獨(dú)立的圓弧形氣缸(9A)、(9B)的結(jié)構(gòu)；流體作為熱載體內(nèi)循環(huán)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)活塞轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)；(3)、供氣、供燃料及其控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是依靠滑動(dòng)來開關(guān)氣門的滑動(dòng)式氣門塞(12.2)、(12.3)；根據(jù)以上原理及特征可構(gòu)成氣缸活塞轉(zhuǎn)動(dòng)的由不完全齒輪的齒輪副轉(zhuǎn)化扭矩的動(dòng)力機(jī)，氣缸、活塞分別轉(zhuǎn)動(dòng)的由不完全齒輪的齒輪副轉(zhuǎn)化扭矩的動(dòng)力機(jī)，氣體推活塞轉(zhuǎn)動(dòng)的由不完全齒輪的齒輪副轉(zhuǎn)化扭矩的動(dòng)力機(jī)，流體內(nèi)循環(huán)組合齒輪副活塞蒸氣機(jī)，燃?xì)馔苹钊D(zhuǎn)動(dòng)與內(nèi)循環(huán)流體推活塞轉(zhuǎn)動(dòng)的由不完全齒輪的齒輪副轉(zhuǎn)化扭矩的雙元?jiǎng)恿C(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合齒輪副活塞動(dòng)力機(jī)，其特征是所述的由若干個(gè)不完全齒輪剛性組合成的齒輪，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是一個(gè)齒輪由若干個(gè)同軸心的不完全齒輪剛性組合而成，能利用它的齒與其它有齒元件連續(xù)嚙合，互相傳遞運(yùn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合齒輪副活塞動(dòng)力機(jī)，其特征是靠滑動(dòng)來開關(guān)氣門的氣門塞，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是氣門塞(12.2)、(12.3)由一層或者數(shù)層重疊而成，由控制系統(tǒng)推拉滑動(dòng)而開關(guān)氣門。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合齒輪副活塞動(dòng)力機(jī)，其特征是沿氣缸中心的軸向?qū)飧妆诜譃楠?dú)立兩部分的結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是氣缸壁沿著氣缸中心的軸向分為獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)的兩部分(8a)、(8b)，兩部分氣缸壁(8a)、(8b)內(nèi)分別剛性連接活塞(9a)、(9b)，氣缸壁(8a)、(8b)外通過連接件分別與兩條主動(dòng)軸(2.1.1)、(2.2.1)剛性連接，定位裝置(31)動(dòng)連接在兩條主動(dòng)軸(2.1)、(2.2)、兩部分氣缸(8a)、(8b)交接處。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合齒輪副活塞動(dòng)力機(jī)，其特征是圓弧形活塞在圓弧形氣缸內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是圓弧形汽缸(8)及圓弧形活塞(9)分別通過連接件剛性連接在兩條主動(dòng)軸(2.1.1)、(2.2.1)上，繞著同一個(gè)軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，活塞(9)能轉(zhuǎn)動(dòng)入氣缸(8)內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、所述的組合齒輪副活塞動(dòng)力機(jī)，其特征是氣缸活塞轉(zhuǎn)動(dòng)的由不完全齒輪的齒輪副轉(zhuǎn)化扭矩的動(dòng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是氣缸壁沿著氣缸中心的軸向分為獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)的兩部分(8a)、(8b)；兩部分氣缸壁(8a)、(8b)內(nèi)分別剛性連接活塞(9a)、(9b)，并安裝進(jìn)氣道(10)、排氣道(11)、氣門塞(12.3)、噴油器(3.4)；氣缸壁(8a)、(8b)外通過連接件分別與兩條主動(dòng)軸(2.1)、(2.2)剛性連接，主動(dòng)軸(2.1)、(2.2)不完全齒輪剛性組合成的齒輪與從動(dòng)軸(3)不完全齒輪組剛性合成的齒輪嚙合為齒輪副；有定位裝置(31)動(dòng)連接在兩條主動(dòng)軸(2.1)、(2.2)、兩部分氣缸(8a)、(8b)交接處，使兩部分氣缸壁滑動(dòng)摩擦面緊密接觸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、5、所述的組合齒輪副活塞動(dòng)力機(jī)，其特征是氣缸、活塞分別轉(zhuǎn)動(dòng)的由不完全齒輪的齒輪副轉(zhuǎn)化扭矩的動(dòng)力機(jī)，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是圓弧形汽缸(8)及圓弧形活塞(9)分別通過連接件剛性連接在兩條主動(dòng)軸(2.1)、(2.2)上，繞著同一個(gè)軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，活塞(9)能轉(zhuǎn)動(dòng)入氣缸(8)內(nèi)；氣缸底安裝進(jìn)氣道(10)、排氣道(11)、氣門塞(12.2)、(12.3)、噴油器(23.4)；主動(dòng)軸(2.1)、(2.2)不完全齒輪剛性組合成的齒輪與從動(dòng)軸(3)不完全齒輪剛性組合成的齒輪嚙合為齒輪副。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、所述的組合齒輪副活塞動(dòng)力機(jī)，其特征是氣體推活塞轉(zhuǎn)動(dòng)的由不完全齒輪的齒輪副轉(zhuǎn)化扭矩的動(dòng)力機(jī)，結(jié)構(gòu)主要特點(diǎn)是沿氣缸(8)中心的軸向?qū)飧妆诜譃楠?dú)立的三部分，一部分(8c)固定，兩部分(8a)、(8b)分別與主動(dòng)軸(2.1)、(2.2)剛性連接而轉(zhuǎn)動(dòng)；兩個(gè)活塞(9a)、(9b)分別安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)部分氣缸壁(8a)、(8b)內(nèi)，將三部分氣缸壁(8a)、(8b)、(8c)合圍成的圓形氣缸分隔為兩個(gè)獨(dú)立的圓弧形氣缸(9A)、(9B)；主動(dòng)軸(2.1)、(2.2)不完全齒輪剛性組合成的齒輪與從動(dòng)軸(3)不完全齒輪剛性組合成的齒輪嚙合為齒輪副。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、所述的組合齒輪副活塞動(dòng)力機(jī)，其特征是流體內(nèi)循環(huán)組合齒輪副活塞蒸氣機(jī)，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是沿氣缸(8)中心的軸向?qū)飧妆诜譃楠?dú)立的三部分，一部分(8c)固定，兩部分(8a)、(8b)分別與主動(dòng)軸(2.1)、(2.2)剛性連接而轉(zhuǎn)動(dòng)；兩個(gè)活塞(9a)、(9b)分別安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)部分氣缸壁(8a)、(8b)內(nèi)，將三部分氣缸壁(8a)、(8b)、(8c)合圍成的圓形氣缸分隔為兩個(gè)獨(dú)立的圓弧形氣缸(9A)、(9B)；在固定氣缸壁(8c)安置進(jìn)氣道(10)、排氣道(11)；進(jìn)氣道(11)連接鍋爐的高壓氣體出口；排氣道(11)通過回流道(11.3)與鍋爐(34)連接，回流道(11.3)有高壓泵(23.3)促進(jìn)流體返流鍋爐(34)，作為熱載體重復(fù)使用；主動(dòng)軸(2.1)、(2.2)不完全齒輪剛性組合成的齒輪與從動(dòng)軸(3)不完全齒輪剛性組合成的齒輪嚙合為齒輪副。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、2、所述的組合齒輪副活塞動(dòng)力機(jī)，其特征是燃?xì)馔苹钊D(zhuǎn)動(dòng)與內(nèi)循環(huán)流體推活塞轉(zhuǎn)動(dòng)的由不完全齒輪的齒輪副轉(zhuǎn)化扭矩的雙元?jiǎng)恿C(jī)，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是有兩個(gè)氣缸做工單元，每個(gè)氣缸都沿氣缸中心的軸向?qū)飧妆诜譃楠?dú)立的三部分，一部分(8c)固定，兩部分(8a)、(8b)分別與主動(dòng)軸(2.1)、(2.2)剛性連接而轉(zhuǎn)動(dòng)；兩個(gè)活塞(9a)、(9b)分別安裝在氣缸壁(8a)、(8b)內(nèi)，將三部分氣缸壁(8a)、(8b)、(8c)合圍成的圓形氣缸分隔為兩個(gè)獨(dú)立的圓弧形氣缸(9A)、(9B)；在固定氣缸壁(8c.1)安置進(jìn)氣道(10.1)、排氣道(11.1)；其中，氣缸壁(8c.1)的進(jìn)氣道(10.1)連接燃燒室(33)的高壓氣體出口，氣缸壁(8a.1)、(8b.1)主動(dòng)軸(2.1)、(2.2)不完全齒輪剛性組合成的齒輪與從動(dòng)軸(3)不完全齒輪剛性組合成的齒輪嚙合為齒輪副；另一個(gè)氣缸壁(8c.2)的進(jìn)氣道(10.2)連接鍋爐(34)的高壓氣體出口，排氣道(11.2)通過回流道(11.3)與鍋爐(34)連接，回流道(11.3)有高壓泵(23.3)促進(jìn)流體返流鍋爐(34)，作為熱載體重復(fù)使用；氣缸壁(8a.2)、(8b.2)的主動(dòng)軸(2.1)、(2.2)不完全齒輪剛性組合成的齒輪與從動(dòng)軸(3)不完全齒輪剛性組合成的齒輪嚙合為齒輪副。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種組合齒輪副活塞動(dòng)力機(jī)。這種動(dòng)力機(jī)主要由組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器、氣缸活塞套件，供氣供燃料及其控制系統(tǒng)組成。本發(fā)明將氣缸活塞受到的兩個(gè)反向推力由組合齒輪副扭矩轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化為總轉(zhuǎn)化扭矩，徹底擺脫了正弦機(jī)構(gòu)的束縛和僅將活塞受到的一個(gè)推力轉(zhuǎn)化為機(jī)軸扭矩的傳統(tǒng)，每行程驅(qū)動(dòng)機(jī)軸1π，總轉(zhuǎn)化扭矩可達(dá)到活塞扭矩絕對(duì)值1.5倍以上、2以下，每行程驅(qū)動(dòng)機(jī)軸小于1π，總轉(zhuǎn)化扭矩可達(dá)到活塞扭矩絕對(duì)值2倍以上，活塞行程加長，機(jī)械損失減少，比質(zhì)量減小，各種效力提高，輸出扭矩和功率增大，明顯提高活塞動(dòng)力機(jī)的動(dòng)力性能、運(yùn)轉(zhuǎn)性能、經(jīng)濟(jì)性能。
文檔編號(hào)F02B53/02GK1811146SQ20051012052
公開日2006年8月2日 申請(qǐng)日期2005年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月23日
發(fā)明者黎耕, 黎俊良 申請(qǐng)人:黎耕