專利名稱：一種用于端軸-動(dòng)軸機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)件及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及端軸-動(dòng)軸機(jī)構(gòu)，特別是涉及一種是用該機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)件。本 實(shí)用新型同時(shí)提供使用該往復(fù)運(yùn)動(dòng)件的設(shè)備。
背景技術(shù)：
在機(jī)械設(shè)備中，在很多場(chǎng)合下需要實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)之間的相互轉(zhuǎn)換。例 如，往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)需要將活塞在可燃混合氣體的爆發(fā)壓力推動(dòng)下產(chǎn)生的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換 為曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；與之相反，壓縮機(jī)需要將外接電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的曲軸旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為活塞的往 復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。上述兩種轉(zhuǎn)換除了主動(dòng)件不同外，對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)要求是一致的，因此，可以 實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，一般也可以用于實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為往復(fù)直線 運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)有技術(shù)下已經(jīng)提供了若干往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的機(jī)構(gòu)。通常技術(shù) 下，采用曲柄連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)上述轉(zhuǎn)換。目前大多數(shù)內(nèi)燃機(jī)、壓縮機(jī)均使用曲柄連桿機(jī)構(gòu)。該 機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是，往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)件與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)件之間需要通過來回?cái)[動(dòng)的連桿連接，由于連 桿的運(yùn)動(dòng)是來回?cái)[動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)是一種復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，難以進(jìn)行慣性力的平衡，并且連桿的擺動(dòng)會(huì) 增加活塞對(duì)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌側(cè)壁的側(cè)壓力，造成摩擦力的增加，另外，連桿的存在還使該機(jī)構(gòu)在往 復(fù)運(yùn)動(dòng)方向上需要具備一定的長(zhǎng)度，使其尺寸難以進(jìn)一步縮小。為了解決上述問題，現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)提供了若干種不帶連桿的往復(fù)-旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換 機(jī)構(gòu)。例如，本申請(qǐng)人在2009年10月16日提出的申請(qǐng)?zhí)枮?009102360 . 5的中國(guó)專利申 請(qǐng)中，提出了一種采用端軸-動(dòng)軸機(jī)構(gòu)的軸系與往復(fù)運(yùn)動(dòng)件配合構(gòu)成的往復(fù)-旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相 互轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。在該機(jī)構(gòu)中，包括至少兩個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)件、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)件以及支撐該機(jī)構(gòu)的機(jī)架； 所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)件為一軸系，包括位于兩端的端軸和連接在兩個(gè)端軸之間的動(dòng)軸；所述端軸 可旋轉(zhuǎn)的支撐在機(jī)架上，并且兩個(gè)端軸的旋轉(zhuǎn)軸位于同一直線上；端軸上開設(shè)有動(dòng)軸頸容 置孔，該動(dòng)軸頸容置孔的軸線與端軸的旋轉(zhuǎn)軸平行，并且距離該旋轉(zhuǎn)軸的距離為e ；所述動(dòng) 軸包括動(dòng)軸頸、動(dòng)軸銷以及動(dòng)軸臂；所述動(dòng)軸頸為軸段，位于動(dòng)軸左右兩端，兩端的動(dòng)軸頸 的軸線位于同一條直線上；所述動(dòng)軸銷同樣為軸段，共有兩段或者兩段以上，各個(gè)動(dòng)軸銷 的軸線均平行于所述動(dòng)軸頸的軸線，并且動(dòng)軸銷軸線距離動(dòng)軸頸軸線的距離也為e，相鄰的 動(dòng)軸銷在空間上具有180度相位差；動(dòng)軸頸和動(dòng)軸銷之間、以及相鄰的動(dòng)軸銷之間，通過動(dòng) 軸臂連接；與所述端軸組成所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)件時(shí)，動(dòng)軸兩端的動(dòng)軸頸分別插入兩端的端軸的 動(dòng)軸頸容置孔，并與動(dòng)軸頸容置孔可旋轉(zhuǎn)的連接；每個(gè)動(dòng)軸銷至少對(duì)應(yīng)設(shè)置一個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng) 件，一般是活塞，往復(fù)運(yùn)動(dòng)件上具有套在動(dòng)軸銷上的動(dòng)軸銷孔，動(dòng)軸銷孔與動(dòng)軸銷可旋轉(zhuǎn)連 接；所述往復(fù)運(yùn)動(dòng)件置于機(jī)架的往復(fù)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌中；相鄰的往復(fù)運(yùn)動(dòng)件的往復(fù)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌在空 間上具有90度相位差。上述端軸-動(dòng)軸機(jī)構(gòu)，在不需要連桿的情況下，可以實(shí)現(xiàn)往復(fù)-旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的相互轉(zhuǎn) 換，克服了連桿對(duì)往復(fù)-旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過程的各種不利影響。但是，也存在許多需要解決的問 題。在這種端軸-動(dòng)軸機(jī)構(gòu)中，其活塞或者動(dòng)平衡滑塊上設(shè)置有動(dòng)軸銷孔，該動(dòng)軸銷孔供動(dòng)軸的動(dòng)軸銷穿過，并且兩者之間為旋轉(zhuǎn)連接。為此，需要在動(dòng)軸銷孔的內(nèi)徑和動(dòng)軸銷外徑之 間安裝軸承，一般采用滑動(dòng)軸承。為了減小機(jī)構(gòu)的空間尺寸，往復(fù)運(yùn)動(dòng)件的尺寸需要盡可能 縮小，其上設(shè)置的動(dòng)軸銷孔的直徑也會(huì)比較小，這會(huì)進(jìn)一步限制動(dòng)軸銷的直徑。動(dòng)軸作為旋 轉(zhuǎn)零件，需要傳遞扭矩，動(dòng)軸銷尺寸過小會(huì)降低其剛度和強(qiáng)度，有可能造成工作過程中出現(xiàn) 嚴(yán)重變形，影響機(jī)構(gòu)正常工作，甚至發(fā)生斷裂，造成機(jī)構(gòu)的失效。而增加動(dòng)軸銷尺寸，則需要 相應(yīng)增減動(dòng)軸銷孔尺寸，進(jìn)而增加往復(fù)運(yùn)動(dòng)件的尺寸。因此，動(dòng)軸銷尺寸略有增加，就可能 引起整個(gè)機(jī)構(gòu)尺寸的明顯增加，劣化機(jī)構(gòu)的比功率等指標(biāo)。
實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型解決的技術(shù)問題在于，提供一種用于動(dòng)軸-端軸機(jī)構(gòu) 的往復(fù)運(yùn)動(dòng)件，該往復(fù)運(yùn)動(dòng)件可以是活塞或者動(dòng)平衡滑塊，使用該往復(fù)運(yùn)動(dòng)件，能夠在不增 加機(jī)構(gòu)尺寸的情況下，有效增加動(dòng)軸銷的直徑。本實(shí)用新型提供的用于端軸-動(dòng)軸機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)件，具體是活塞或者動(dòng)平衡滑 塊，其動(dòng)軸銷孔的內(nèi)徑面表面敷設(shè)有減磨材料層。優(yōu)選的，所述減磨材料層的厚度為0. 25mm至1. 5mm。優(yōu)選的，所述減磨材料的表面敷設(shè)軟金屬層。優(yōu)選的，所述減磨材料層為巴氏合金減磨材料層或者銅基軸承合金減磨材料層或 者鋁基軸承合金減磨材料層。優(yōu)選的，該往復(fù)運(yùn)動(dòng)件主體為鐵制往復(fù)運(yùn)動(dòng)件、鋼制往復(fù)運(yùn)動(dòng)件或者鈦合金制往 復(fù)運(yùn)動(dòng)件。優(yōu)選的，在涂覆減磨材料層之前的動(dòng)軸銷孔內(nèi)徑面上，開有燕尾形或者螺旋形的 溝槽。優(yōu)選的，在動(dòng)軸銷孔徑向開設(shè)有直通內(nèi)徑表面的油孔。優(yōu)選的，在動(dòng)軸銷孔內(nèi)徑面表面開設(shè)有軸向的油槽。本實(shí)用新型提供一種設(shè)備，具體是采用動(dòng)軸-端軸機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)，該內(nèi)燃機(jī)使用 上述任意一項(xiàng)技術(shù)方案所述的往復(fù)運(yùn)動(dòng)件。本實(shí)用新型提供一種設(shè)備，具體是采用動(dòng)軸-端軸機(jī)構(gòu)的壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)使用 上述任意一項(xiàng)技術(shù)方案所述的往復(fù)運(yùn)動(dòng)件。本實(shí)用新型提供的往復(fù)運(yùn)動(dòng)件，在其動(dòng)軸銷孔的內(nèi)徑表面涂覆以減磨材料，以往 復(fù)運(yùn)動(dòng)件的本體材料作為軸瓦的鋼背，這樣，就將軸瓦鋼背所占的厚度節(jié)省下來，可以用于 增加動(dòng)軸銷的直徑。這一技術(shù)方案能夠在不增加往復(fù)運(yùn)動(dòng)件尺寸的情況下，為動(dòng)軸銷提供 更大的容置空間。另外，上述技術(shù)方案由于不需要另外設(shè)置滑動(dòng)軸承，還可以降低制造成本。由于采 用往復(fù)運(yùn)動(dòng)件本體代替軸承的鋼背，還可以避免采用軸瓦或者軸套時(shí)可能出現(xiàn)的軸瓦或者 軸套松動(dòng)的問題。
圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于端軸-動(dòng)軸機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)件的視圖；圖2是圖1的A處的局部放大圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種用于端軸-動(dòng)軸機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)件。該往復(fù)運(yùn)動(dòng)件具 體是活塞。圖1是該活塞的正視圖。如圖1所示，該活塞為雙作用活塞，其兩端各有一個(gè)圓柱形的活塞頭，中間為連接 兩個(gè)圓柱形活塞頭1-1的活塞臂1-6。在所述活塞臂1-6的中間開設(shè)有動(dòng)軸銷孔1-2，該動(dòng) 軸銷孔1-2用于穿過動(dòng)軸銷。該圖還示出位置A，該位置為位于動(dòng)軸銷孔1-2的內(nèi)徑面位 置。該活塞的活塞本體材料為鑄鐵或者鑄鋼。請(qǐng)參看圖2，該圖為圖1位置A的局部放大圖。從該圖可以看出，在所述動(dòng)軸銷孔 1-2的內(nèi)徑面表面涂覆有減磨材料層1-3，該減磨材料層具體采用巴氏合金或者銅基軸承 合金或者鋁基軸承合金。所述減磨材料層的厚度為0. 25mm-l. 5mm。該厚度相當(dāng)于薄壁軸瓦 的減磨材料層厚度。在該減磨材料層的表面，還涂覆有軟金屬層1-4，該軟金屬層1-4可以 改善動(dòng)軸銷孔1-1和圓滑塊外徑面形成的摩擦配副表面的表面性能。根據(jù)不同情況，該軟 金屬層1-4也可以不設(shè)置。上述活塞的特點(diǎn)是，在動(dòng)軸銷孔1-1的內(nèi)徑面上設(shè)置了相當(dāng)于軸瓦或者軸套的軸 承襯的減磨材料層1-3，還可以在該減磨材料層1-3表面進(jìn)一步涂覆與三金屬層軸瓦最外 層相同的軟金屬層1-4，而所述活塞本體1-5則相當(dāng)于軸瓦的鋼背。由于活塞本體1-5采用 鐵或者鋼或者鈦合金支撐，其材料和軸瓦鋼背材料相同或者性質(zhì)相近，使上述減磨材料層 1-3能夠非常好的與動(dòng)軸銷孔1-2內(nèi)徑面的活塞本體1-5貼合。另外，可以在軸瓦或者軸套上使用的各種技術(shù)方案亦可以在本實(shí)施例中使用。例 如，為了使減磨材料層1-3和活塞的動(dòng)軸銷孔1-2內(nèi)徑面上牢靠貼合，可以在涂覆該減磨材 料層1-3之前，在動(dòng)軸銷孔1-2內(nèi)徑面上開設(shè)燕尾形或者螺旋形溝槽，這樣涂覆在其表面的 減磨材料層1-3就能夠更加牢靠。為了獲得潤(rùn)滑油，在涂覆減磨材料層1-3以及軟金屬層 1-4的動(dòng)軸銷孔1-2上，還可以開設(shè)徑向的油孔，以便向摩擦副表面供油；為了存油，還可以 在涂覆完表面的各層以后，在表面開設(shè)軸向的油槽。該油槽的位置最好在非壓力區(qū)?？傊?， 凡是軸瓦或者軸套上可用的各種結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)需要使用在本實(shí)施例中。由于本實(shí)施例提供的活塞，直接在動(dòng)軸銷孔表面敷設(shè)減磨材料層，原來由軸瓦或 者軸套的鋼背占據(jù)的空間，可以節(jié)省下來作為增加動(dòng)軸銷直徑的空間。由于軸瓦或者軸套 中，鋼背厚度的比例最大，因此，節(jié)省下的空間比較大。由于動(dòng)軸銷的直徑增加會(huì)導(dǎo)致其剛 度和強(qiáng)度的顯著增加，使本實(shí)施例的作用極為顯著。上述技術(shù)方案使設(shè)計(jì)人員能夠更好的平衡機(jī)構(gòu)尺寸和動(dòng)軸銷剛度和強(qiáng)度要求，降 低了設(shè)計(jì)難度。另外一個(gè)好處是，由于采用活塞本體代替軸承的鋼背，還可以避免采用軸瓦 或者軸套時(shí)可能出現(xiàn)的軸瓦或者軸套松動(dòng)的問題。對(duì)于用于動(dòng)軸-端軸機(jī)構(gòu)的動(dòng)平衡滑塊，同樣可以對(duì)其動(dòng)軸銷孔作出上述處理。將上述活塞使用于端軸-動(dòng)軸機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)或者壓縮機(jī)，即可獲得相應(yīng)的內(nèi)燃機(jī) 或者壓縮機(jī)的實(shí)施例。上述在動(dòng)軸銷孔設(shè)置減磨材料層以及軟金屬層的技術(shù)方案，也可以用于動(dòng)軸-端 軸機(jī)構(gòu)的其它旋轉(zhuǎn)連接部位。例如，在端軸的動(dòng)軸頸容置孔內(nèi)徑面表面設(shè)置減磨材料層以 及軟金屬層，這樣就可以減少動(dòng)軸頸容置孔的尺寸，進(jìn)而減少端軸的整體尺寸。[0031]另外，端軸的旋轉(zhuǎn)支撐位置的軸承座孔也可以采用上述設(shè)置減磨材料層和軟金屬 層的方式，采取該措施后，該位置就不用設(shè)置軸瓦，起到減少零件數(shù)目的作用。以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型基本原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改 進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種用于端軸-動(dòng)軸機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)件，具體是活塞或者動(dòng)平衡滑塊，其特征在于， 其動(dòng)軸銷孔的內(nèi)徑面表面敷設(shè)有減磨材料層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于端軸-動(dòng)軸機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)件，其特征在于，所述減磨材 料層的厚度為0. 25mm至1. 5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于端軸-動(dòng)軸機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)件，其特征在于，所述減磨材 料的表面敷設(shè)軟金屬層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于端軸-動(dòng)軸機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)件，其特征在于，所述減磨材 料層為巴氏合金減磨材料層或者銅基軸承合金減磨材料層或者鋁基軸承合金減磨材料層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于端軸-動(dòng)軸機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)件，其特征在于，該往復(fù)運(yùn)動(dòng) 件主體為鐵制往復(fù)運(yùn)動(dòng)件、鋼制往復(fù)運(yùn)動(dòng)件或者鈦合金制往復(fù)運(yùn)動(dòng)件。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于端軸-動(dòng)軸機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)件，其特征在于，在涂覆減磨 材料層之前的動(dòng)軸銷孔內(nèi)徑面上，開有燕尾形或者螺旋形的溝槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于端軸-動(dòng)軸機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)件，其特征在于，在動(dòng)軸銷孔 徑向開設(shè)有直通內(nèi)徑表面的油孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的端軸-動(dòng)軸機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)件，其特征在于，在動(dòng)軸銷孔內(nèi)徑 面表面開設(shè)有軸向的油槽。
9.一種設(shè)備，具體是采用動(dòng)軸-端軸機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，該內(nèi)燃機(jī)使用權(quán)利要 求1到權(quán)利要求8任意一項(xiàng)所述的往復(fù)運(yùn)動(dòng)件。
10.一種設(shè)備，具體是采用動(dòng)軸-端軸機(jī)構(gòu)的壓縮機(jī)，其特征在于，該壓縮機(jī)使用權(quán)利 要求1到權(quán)利要求8任意一項(xiàng)所述的往復(fù)運(yùn)動(dòng)件。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種用于端軸-動(dòng)軸機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)件，該往復(fù)運(yùn)動(dòng)件可以是活塞或者動(dòng)平衡滑塊；該往復(fù)運(yùn)動(dòng)件的動(dòng)軸銷孔內(nèi)徑面表面敷設(shè)有減磨材料層。優(yōu)選的，所述減磨材料的表面敷設(shè)軟金屬層。本實(shí)用新型同時(shí)提供使用上述往復(fù)運(yùn)動(dòng)件的內(nèi)燃機(jī)和壓縮機(jī)。本實(shí)用新型提供的往復(fù)運(yùn)動(dòng)件，通過在其動(dòng)軸銷孔的內(nèi)徑表面涂覆以減磨材料，以往復(fù)運(yùn)動(dòng)件的本體材料作為軸瓦的鋼背，不再需要為軸瓦鋼背所占的厚度而在動(dòng)軸銷孔中預(yù)留空間，而可以將這部分空間用于增加動(dòng)軸銷直徑。這一技術(shù)方案能夠在整體尺寸不變的情況下，增加動(dòng)軸銷的直徑，從而有效提高動(dòng)軸銷的剛度和強(qiáng)度，避免其發(fā)生變形或者斷裂。
文檔編號(hào)F04B35/02GK201836343SQ20102010709
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月1日
發(fā)明者黎明, 黎正中 申請(qǐng)人:北京中清能發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)有限公司