一種h型機體的加強肋結構及h型機體、裝置的製作方法

2023-06-26 06:42:41 1

專利名稱：一種h型機體的加強肋結構及h型機體、裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及往復-旋轉運動相互轉換機構的H型機體，尤其是涉及用於這種H 型機體的加強肋結構。本實用新型同時涉及使用該加強肋結構的H型機體，以及使用該機 體的裝置。
背景技術：
在機械設備中，在很多場合下需要實現往復運動和旋轉運動之間的相互轉換。例 如，往復式內燃機需要將活塞在可燃混合氣體的爆發壓力推動下產生的往復直線運動轉換 為曲軸的旋轉運動；與之相反，壓縮機需要將外接電動機帶動的曲軸旋轉轉換為活塞的往 復直線運動。上述兩種轉換除了主動件不同外，對機構的運動學要求是一致的，因此，可以 實現往復直線運動轉換為旋轉運動的機構，一般也可以用於實現旋轉運動轉換為往復直線 運動。現有技術下已經提供了若干往復直線運動和旋轉運動相互轉換的機構 。通常技術 下，採用曲柄連杆機構實現上述轉換。目前大多數內燃機、壓縮機均使用曲柄連杆機構。該 機構的特點是，往復直線運動件與旋轉運動件之間需要通過來回擺動的連杆連接，由於連 杆的運動是來回擺動，該運動是一種複雜運動，難以實現慣性力的完全平衡，並且連杆的擺 動會增加活塞對運動導軌側壁的側壓力，造成摩擦力的增加，另外，連杆的存在還使該機構 在往復運動方向上需要具備一定的長度，使其尺寸難以進一步縮小。為了解決上述問題，中國專利文獻CN85100358B公開了一種「曲柄圓滑塊往復活 塞式內燃機」，中國專利文獻CN1067741C公開了一種「曲柄雙圓滑塊往復活塞式內燃機」，中 國專利文獻CN1144880A公開了一種「曲柄多圓滑塊往復活塞式內燃機」。另外，本申請人在 2009年10月16日提出的申請號為200910236026. 5的中國專利申請中，還提出了一種採用 端軸_動軸組合形成的軸系與往復運動件配合構成的往復_旋轉運動相互轉換機構。上述新型旋轉_往復轉換機構的共同特點，是不再使用連杆作為往復運動與旋轉 運動的中間過渡元件，避免了由於連杆造成的問題。首先，由於不存在連杆引入的複雜運 動，使運動機構中所有元件均處於簡諧運動狀態，便於進行往復慣性力和旋轉慣性力的平 衡，並能夠實現真正的完全平衡。其次，由於不存在連杆，使往復運動軌道上不再存在為布 置連杆而增加的尺寸，使整個機構佔據的空間尺寸得以顯著減少。由於不存在連杆，上述往復_旋轉運動轉換機構的空間布置也與現有通常技術的 曲柄連杆機構不同。尤其是對於具有三個往復運動元件的上述新型旋轉-往復轉換機構， 不僅可以實現其往復慣性力和往復慣性力矩的完全平衡，而且可以使整個機構布置在結構 緊湊的機體中。為上述三個往復運動元件提供的機體中，一種典型的形式是H型機體。上述H型機體的結構如圖1所示，該圖示出的機體用於一種內燃機。該內燃機具 有三個往復運動元件，分別是兩個活塞和一個動平衡滑塊，所述活塞可以是單作用活塞或 者雙作用活塞。相應的，所述機體為其提供了三個往復運動軌道，分別是為兩個活塞提供的 往復運動軌道，即第一氣缸1、第二氣缸2，以及為動平衡滑塊提供的跑道4 ；另外，所述機體還為旋轉運動件，即曲柄圓滑塊機構的曲軸或端軸-動軸的軸系提供了主軸承孔3，為上述旋轉運動件提供旋轉支撐。其中，所述第一氣缸1、第二氣缸2的軸線相互平行，上述兩個軸 線所在的平面稱為第一平面；所述主軸承孔3的軸線同樣位於所述第一平面上並與所述第 一氣缸1、第二氣缸2的軸線垂直。所述跑道4則夾在所述第一氣缸1和第二氣缸2的軸線 之間，跑道4的軸線和所述主軸承孔3的軸線垂直相交，並構成第二平面，該第二平面垂直 於所述第一平面。跑道4作為動平衡滑塊的往復運動軌道，可以設計成不同的橫截面形狀。 一般有兩種選擇，即圓形或者方形。橫截面為圓形的跑道具有加工方便的優點，但是，其剛 度較低；橫截面為方形的跑道剛度較好，但是其加工不太方便，往往要使用線切割等較為特 殊的加工方法。上述H型機體的特點是各個往復運動軌道和主軸承孔等的空間位置布置合理，可 以幫助新型往復_旋轉運動機構實現其結構緊湊的優點。但是，這種H型機體具有一些明 顯的缺陷。主要的問題是，在同樣的機體尺寸下，其所支撐的機構的功率較傳統的曲柄連杆 機構的功率大，因此，相對而言，該機體存在其剛度不足以支撐該機構的情況。為了解決上 述問題，需要在結構上對機體的剛度進行加強。現有技術提供的各種機體均未認真考慮該 問題。尤其是在機體的頂面和/或底面固定缸蓋之後，缸蓋螺栓會對機體產生拉應力，該拉 應力作用方向沿氣缸軸向延伸，作用在安置動平衡滑塊的第二往復運動軌道(即跑道)的 橫截面上，會造成該第二往復運動軌道變形，嚴重時會影響動平衡滑塊的正常往復運動。

實用新型內容針對上述問題，本實用新型解決的技術問題在於，提供一種H型機體的加強肋結 構，該加強肋結構能夠比較好的提高該機體的薄弱環節的剛度。本實用新型提供的用於H型機體的加強肋結構解決的另一個問題在於，能夠將在 機體側面固定缸蓋對機體產生的拉應力進行有效的分解，降低該拉應力作用於第二往復運 動軌道造成的第二往復運動軌道的變形。本實用新型同時提供使用上述加強肋結構的H型機體，以及使用上述機體的裝 置，具體是使用上述機體的內燃機或者壓縮機。本實用新型提供的H型機體的加強肋結構，包括頂面設置的連接左右兩側面上凸 緣的沿第一、第三往復運動軌道軸線方向延展的兩條橫肋；上述兩條橫肋位於第二往復運 動軌道在頂面的凸起部或者投影位置的兩側。優選的，至少設置一條連接左右側面上凸緣和橫肋之間的斜肋，該斜肋不與第二 往復運動軌道在頂面的凸起部或者投影位置相交。優選的，所述斜肋至少包括兩條，分別連接一個側面的上凸緣和該上凸緣兩側的 橫肋；所述斜肋均不與第二往復運動軌道在頂面的凸起部或者投影位置相交。優選的，所述斜肋包括四條，左側面和右側面的上凸緣均設置有連接兩側橫肋的 斜肋。優選的，從側面上凸緣距離所述兩條橫肋大致相同距離的位置，引出一平行於橫 肋的中間肋，在該中間肋的終端，向兩側斜向伸出兩條斜肋，連接到兩側的橫肋；所述中間 肋和斜肋均不與第二往復運動軌道在頂面的凸起部或者投影位置相交；所述中間肋和兩條 斜肋構成人字形肋。[0017]優選的，該機體的底部設置有和頂面相同的加強肋結構。本實用新型同時提供一種H型機體，該H型機體採用上述任意一項技術方案所述的加強肋結構。優選的，所述機體為分體式機體，該機體被第二往復運動軌道的軸線和所述主軸 承孔的軸線垂直相交並構成的第二平面分成兩個部分。本實用新型同時提供一種裝置，具體是內燃機，該內燃機使用上述任意一項技術 方案所述的機體。本實用新型還提供另外一種裝置，具體是壓縮機，該壓縮機使用上述任意一項技 術方案所述的機體。本實用新型提供的H型機體的加強肋結構包括若干加強肋。這些加強肋有效增加 了機體薄弱環節的剛性。在其基本實施方式中，包括頂面設置的連接左右兩側面上凸緣的 沿第一、第三往復運動軌道軸線方向延展的兩條橫肋；上述兩條橫肋位於第二往復運動軌 道在頂面的凸起部或者投影位置的兩側。通過上述橫肋的設置，使固定缸蓋而在機體上產 生的沿氣缸軸向的拉應力由兩條橫肋承擔，由於兩條橫肋位於第二往復運動軌道的兩側， 使該機體由於上述拉應力而在第一、第三往復運動軌道軸線方向上的變形不會直接加載在 第二往復運動軌道的橫截面上，有效降低了第二往復運動軌道的變形。對於內燃機，上述第 一、第三往復運動軌道是氣缸，而所述第二往復運動軌道是動平衡滑塊的跑道。在本實用新型的優選實施方式中，在兩條橫肋的基礎上，又加上了連接在左右側 面上凸緣和橫肋之間的斜肋；進一步優選的方案中，斜肋呈人字形設置，能夠進一步將沿著 第一、第三往復運動軌道的拉應力分散到兩側的橫肋上，避免第二往復運動軌道的變形，保 證第二往復運動元件的運動不會出現卡滯。上述加強筋可以用於整體式和分體式機體，特別合適用於分體式機體。用於分體 式機體時，所述橫肋中設置穿過長螺栓的通孔，通過該長螺栓，將機體兩部分以及缸蓋固定 為一體。在分體式機體形式下，所述機體的兩部分被多個長螺栓連接，這些長螺栓對兩部分 機體產生預緊力，使分為兩半的機體連接為一個整體。固定缸蓋以後，缸蓋螺栓對機體的拉 應力使機體的兩部分相互之間容易發生鬆動。採用了本實用新型提供的加強肋結構後，通 過橫肋以及人字形肋傳遞上述長螺栓和缸蓋螺栓的提供的預緊力和拉應力，可以避免第二 往復運動軌道承擔上述複雜的作用力，有效減少第二往復運動軌道的變形。

圖1是現有技術提供的H型機體；圖2是本實用新型實施例的立體圖；圖3是本實用新型實施例的另一個角度的立體圖。
具體實施方式
請參看圖2，該圖為本實用新型第一實施例的立體圖。同時請參看圖3，該圖是圖 2所示機體從另一個角度觀察獲得的立體圖，其向外側的端面為圖2中的頂面。上述附圖 中，除了加強肋部分外，和背景技術中圖1示出的機體在整體上基本相同，以下說明中，與 圖1中相同的部分以相同的標號示出。該圖示出的內燃機機體的輪廓大致為立方體。為了說明方便，圖2標出該立方體在空間上的三個維度，分別為上下維度I、前後維度II、左右維度III。相應的，該機體的幾個表面分別為頂面、底面、前端面、後端面、左側面、右側面。該 機體是用於支撐具有三個往復運動元件的採用曲柄圓滑塊機構或者端軸-動軸機構的內 燃機的H型機體。上述三個往復運動元件分別是第一至第三往復運動元件，相應的，該機體 提供的運動軌道為第一至第三往復運動軌道。其中，第一往復運動軌道為內燃機的第一氣 缸1、第三往復運動軌道為內燃機的第二氣缸2 ；所述第二運動軌道是為內燃機的動平衡滑 塊提供的往復運動軌道，稱為跑道4。從圖2、圖3可以看出該機體頂面的各個加強肋，它們在一起組成了該機體的加強 肋結構。需要說明的是，在本實用新型中，加強肋結構是指機體的所有加強肋組成的加強體系。本實施例提供的機體為分體式機體，該機體的兩個部分以第二平面劃分，所述第 二平面即背景技術中所述的由跑道4的軸線和所述主軸承孔3的軸線垂直相交，並構成的 第二平面。實際上，按照圖2所示，該機體在左右維度III上劃分為兩個部分，即左機體A、 右機體B，組合為一個完整的機體時，兩個部分被長螺栓固定在一起，形成一個完整的機體。所述的左機體A的左側面上，具有凸出於頂面的凸緣，稱為左側面上凸緣A-1，相 應的，在與右機體B相鄰的分界面上，具有凸出於頂面的凸緣，稱為左界面上凸緣A-2。在左 機體A的頂面位置，還具有凸出於頂面的跑道4的左凸起部4-1，該左凸起部4-1為沿跑道 4凸出的框體，該凸起部4-1的左側邊為向左凸出的弧形，並向右開口於左機體A的界面上， 其內徑面即為跑道4的一部分。所述左界面上凸緣A-2被該凸起部4-1分為兩個部分。在 該頂面，設置有垂直並連接上述左側面上凸緣A-I和左界面上凸緣A-2的兩條加強肋，稱為 橫肋。兩個橫肋分別稱為左前橫肋5-1和左後橫肋6-1。圖中示出，所述左前橫肋5-1、左 後橫肋6-1均設置在所述左凸起部4-1的兩側，即跑道4的兩側。上述橫肋中心設置有通 孔，用於穿過固定缸蓋以及左半機體和右半機體的長螺栓，該長螺栓(圖未示)同時穿過缸 蓋和兩個半機體，同時起到在機體上固定缸蓋以及連接左半機體和右半機體的作用。上述 橫肋的兩端連接的左側面上凸緣A-I和左界面上凸緣A-2位置同樣被上述通孔穿過。兩條 橫肋的外側，還設置有前後方向的延伸的輔助肋7，連接在上述橫肋與前後端面之間的凸緣 A-3之間，上述凸緣A-3中設置有通孔，穿過連接左半機體和右半機體的長螺栓(圖未示)。從圖3可以看出，在所述左側面上凸緣A-I和兩條橫肋之間，設置有一組人字形 肋，該組人字形肋包括一個中間肋8-1、前斜肋8-2、後斜肋8-3。所述中間肋8-1，是在在 左側面上凸緣A-I上距所述兩條橫肋距離大致相同的位置，引出平行於上述橫肋的中間肋 8-1，該中間肋8-1較短，在其終端，向兩側斜向伸出前斜肋8-2和後斜肋8-3，連接到兩側的 橫肋。上述中間肋以及斜肋均不與所述凸起部4-1相交。右機體B的頂面與上述左機體A相同，具有右側面上凸緣B-I和右界面上凸緣B-2 以及連接在兩者之間的右前橫肋5-2、右後橫肋6-2和一組人字形肋。所述右前橫肋5-2、 右後橫肋6-2中同樣設置有通孔。該頂面同樣設置有跑道4的凸起部，其開口向右，稱為右 凸起部4-2.當將所述左機體A和右機體B拼在一起時，以左機體A的左界面和右機體的右界 面相鄰，拼在一起，則所述左前橫肋5-1和右前橫肋5-2相拼接，共同構成前橫肋5，其中具 有貫穿整個前橫肋5的長螺栓通孔；同樣，所述左後橫肋6-1和右後橫肋6-2相拼接，共同構成後橫肋6，其中具有貫穿整個後橫肋的長螺栓通孔。在頂面位置的上述長螺栓通孔，與位於底面的螺栓通孔(未示出)一起，可以以四個長螺栓將左機體A和右機體B以及固定 在機體左側面和右側面的缸蓋連接為一體。連接左機體A和右機體B的長螺栓還包括在機 體側面四角上開口的四個長螺栓孔，即所述設置在凸緣A-3中的通孔。用於固定缸蓋的缸 蓋螺紋孔則包括側面設置的若干螺紋孔。圖2示出，在機體的右側面上有若干孔的開口，即 包括上述各種長螺栓通孔的開口與螺紋孔的開口。在上述實施例中，整個加強肋結構的設置能夠將固定左機體A和右機體B的長螺 栓提供的預緊力，以及固定缸蓋的缸蓋螺栓產生的拉應力進行合理分配，使其落在兩個橫 肋上。尤其是通過兩組人字形肋，進一步將加載在左側面上凸緣A-I和右側面上凸緣B-I 上的預緊力和拉應力，分配到兩邊的橫肋上，這樣，通過上述加強肋結構(即各個加強肋組 成的加強體系)，就可以獲得合理的預緊力和拉應力分配效果，使跑道4承受的預緊力和拉 應力很小，動平衡滑塊在跑道4中的運動可以較少受到往復運動軌道變形的影響。以上加強肋結構的布置方式，也可以應用在壓縮機的H型機體中，構成具有上述 加強肋結構的使用H型機體的壓縮機。儘管本實施例是一個分體式機體，實際上，上述加強肋結構可以用於整體式機體， 其布置原則同該實施例，即橫肋不經過跑道4所在的位置，並通過人字形肋將可能出現的 沿氣缸軸向的變形分配到橫肋上。上述實施例提供的加強肋結構是優選的方式，實際上可以進行一些簡化。例如，可 以只使用所述橫肋，而不使用人字形肋。只要橫肋不經過第二往復運動軌道即可使第二往 復運動軌道的變形較小；另外，也可以將所述人字形肋簡化為連接上凸緣和某一橫肋的一 個斜肋、或者分別連接上凸緣和兩個橫肋的兩個斜肋。以上加強肋結構也可以獲得較好的 加強效果並遏制機構運動時第二往復運動軌道的變形。上述H型機體中，第二往復運動軌道具有在頂面的凸起部，實際上，第二往復運動 軌道在頂面可能不存在凸起部，此時各個橫肋和斜肋等要求不與第二往復運動軌道在頂面 的投影相交即可。上述實施例以頂面為例進行說明，實際上，H型機體的底面可以具有與頂面相同的 加強肋結構。以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技 術人員來說，在不脫離本實用新型基本原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改 進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。
權利要求一種H型機體的加強肋結構，其特徵在於，包括頂面設置的連接左右兩側面上凸緣的沿第一、第三往復運動軌道軸線方向延展的兩條橫肋；上述兩條橫肋位於第二往復運動軌道在頂面的凸起部或者投影位置的兩側。
2.根據權利要求1所述的H型機體的加強肋結構，其特徵在於，至少設置一條連接左右 側面上凸緣和橫肋之間的斜肋，該斜肋不與第二往復運動軌道在頂面的凸起部或者投影位 置相交。
3.根據權利要求2所述的H型機體的加強肋結構，其特徵在於，所述斜肋至少包括兩 條，分別連接一個側面的上凸緣和該上凸緣兩側的橫肋；所述斜肋均不與第二往復運動軌 道在頂面的凸起部或者投影位置相交。
4.根據權利要求3所述的H型機體的加強肋結構，其特徵在於，所述斜肋包括四條，左 側面和右側面的上凸緣均設置有連接兩側橫肋的斜肋。
5.根據權利要求1所述的H型機體的加強肋結構，其特徵在於，從側面上凸緣距離所述 兩條橫肋大致相同距離的位置，引出一平行於橫肋的中間肋，在該中間肋的終端，向兩側斜 向伸出兩條斜肋，連接到兩側的橫肋；所述中間肋和斜肋均不與第二往復運動軌道在頂面 的凸起部或者投影位置相交；所述中間肋和兩條斜肋構成人字形肋。
6.根據權利要求1-5任意一項所述的H型機體的加強肋結構，其特徵在於，該機體的底 部設置有和頂面相同的加強肋結構。
7.—種H型機體，其特徵在於，採用權利要求1-6任意一項所述的加強肋結構。
8.根據權利要求7所述的H型機體，其特徵在於，所述機體為分體式機體，該機體被第 二往復運動軌道的軸線和所述主軸承孔的軸線垂直相交並構成的第二平面分成兩個部分。
9.一種裝置，具體是內燃機，其特徵在於，使用權利要求7-8任意一項所述的機體。
10.一種裝置，具體是壓縮機，其特徵在於，使用權利要求7-8任意一項所述的機體。
專利摘要本實用新型提供一種H型機體的加強肋結構，包括頂面設置的連接左右兩側面上凸緣的沿第一、第三往復運動軌道軸線方向延展的兩條橫肋；上述兩條橫肋位於第二往復運動軌道在頂面的凸起部或者投影位置的兩側。本實用新型還提供使用上述加強肋結構的H型機體，以及使用上述H型機體的裝置。本實用新型提供的H型機體的加強肋結構可有效增加機體的剛性，有效降低第二往復運動軌道的變形。
文檔編號F02F1/00GK201575140SQ20092035066
公開日2010年9月8日 申請日期2009年12月28日 優先權日2009年12月28日
發明者黎明, 黎正中 申請人:北京中清能發動機技術有限公司