一种两级膨胀旋转式气动发动机装置 |
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| 申请号 | CN201710484862.X | 申请日 | 2017-06-23 | 公开(公告)号 | CN107448237A | 公开(公告)日 | 2017-12-08 |
| 申请人 | 南京理工大学; | 发明人 | 潘孝斌; 周鑫; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种两级膨胀旋转式 气动 发动机 装置，由 气缸 、万向 齿轮 系统、动 力 输出端组成；气缸通过四个90度 角 铁 用 螺栓 螺母 固定在传动侧板上，气缸的 活塞 杆与活塞接头 螺纹 连接；活塞接头的另一端与传动接头通过销轴相连；传动接头与传动柄 螺纹连接 ；传动柄与 曲轴 通过 轴承 轴孔配合连接，内直圆柱齿轮与曲轴通过键连接，曲轴的末端也是通过键与牙盘连接，万向齿轮通过 过盈配合 固定在传动侧板上。本发明利用压缩空气做功具有不用任何 燃料 能源 ，没有任何废气排放、不污染环境、且运行可靠、操作方便经济实用等优点；此外本发明往复做功无侧向功耗，输出 扭矩 稳定。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种两级膨胀旋转式气动发动机装置，其特征在于，包括传动侧板(15)、万向齿轮(1)、两个气缸(6)、传动柄(2)、曲轴、内直圆柱齿轮(11)、牙盘(14)；其中传动侧板(15)上设置万向齿轮通孔； |
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| 说明书全文 | 一种两级膨胀旋转式气动发动机装置技术领域[0001] 本发明涉及一种发动机技术，特别是一种两级膨胀旋转式气动发动机装置。 背景技术[0002] 据统计，目前全球每日石油消耗量约为五千万桶，而其中用于交通运输方面约占50％，在其中，汽车的用油约占80％。目前全球的探明石油储量，按现在的石油消耗量计算，仅可用40年左右。因此，如果依然以石油作为汽车动力的唯一能源，汽车工业不久就会走到尽头。另一方面，汽车尾气已成为我国大城市中CO、NOx和CH等污染物的第一大污染源。燃烧所排放的大量二氧化碳气体是造成地球温室效应的主要原因。汽车燃料的燃烧不完全也成为空气中悬浮颗粒物增加的原因之一。 [0003] 为了解决或暂缓汽车工业发展带来的能源、环境等方面问题，现代发动机采用新技术降低排放与燃油消耗率。但是，无论是采用先进的电子喷射系统发动机、加装三元催化系统、采用废气再循环、混合动力等技术，还是采用压缩天然气、液化石油气等替代燃油发动机，汽车动力都是以内燃机为基础，只能减少污染气体的排放量，不能实现真正意义上的“零排放”。 [0004] 中国专利CN1851660A提出了一种使用压缩空气作动力的车辆发动机，利用清洁能源——压缩空气推动汽缸活塞，与普通内燃机相似通过曲柄滑块机构输出动力。浙江大学博士论文《气动发动机工作过程和关键零部件优化研究》中也针对该驱动结构进行了深入研究，并在水冷柴油机基础上进行改造展开试验研究。虽然他们都利用了压缩气体进行膨胀作功，但在传动结构上仍然采用曲柄滑块机构，其腔室膨胀推动活塞时才作功，而在活塞反行程运动时不作功，影响系统工作效率。 [0005] 中国专利162031993A提出了一种使用压缩空气作动力的车辆发动机，利用清洁能源——两级膨胀活塞式气动发动机装置，尽管通过往复运动和热交换系统加热来提高整个系统的工作效率，但是输出扭矩小，且扭矩波动率大，不利于大动力输出。 发明内容[0007] 实现本发明目的的技术方案为：一种两级膨胀旋转式气动发动机装置，其特征在于，包括传动侧板、万向齿轮、两个气缸、传动柄、曲轴、内直圆柱齿轮、牙盘。传动侧板上设置万向齿轮通孔；万向齿轮固定于万向齿轮通孔内；两个气缸分别固定于万向齿轮通孔两侧的传动侧板上；传动柄的两端分别与两个气缸的活塞杆连接；曲轴包括第一曲柄、连接轴、第二曲柄，第一曲柄一端与传动柄轴承连接，第一曲柄另一端与连接轴一端轴承连接，连接轴穿过内直圆柱齿轮中心且与内直圆柱齿轮固定连接，第二曲柄一端与连接轴另一端轴承连接，第二曲柄另一端与牙盘中心固定连接；内直圆柱齿轮与万向齿轮内齿啮合。 [0008] 采用上述装置，圆柱内齿轮与万向齿轮的直径比率为:。 [0009] 本发明与现有技术相比，具有以下优点：(1)本发明采用两个气缸膨胀作功，两个气缸的充气过程皆为非全程充气，制定气动发动机的控制策略，编写程序利用PLC对气动发动机的工作过程进行控制，确保电气控制的可靠性和稳定性，提高了能量使用效率；(2)一个气缸的两侧腔室都作为工作腔，往复运动双向提供动力，输出扭矩大，且扭矩波动率小，输出轴的动力输出平稳，结构紧凑。 附图说明[0011] 图1是本发明的机械传动输出结构示意图。 [0012] 图2是本发明牙盘与曲轴连接处放大示意图。 [0013] 图3是本发明的曲轴结构示意图。 具体实施方式[0014] 结合图1、图2，一种两级膨胀旋转式气动发动机装置，包括传动侧板15、万向齿轮1、两个气缸6、传动柄2、曲轴、内直圆柱齿轮11、牙盘14。传动侧板15上设置万向齿轮通孔； 万向齿轮1固定于万向齿轮通孔内；两个气缸6分别固定于万向齿轮通孔两侧的传动侧板15上；传动柄2的两端分别与两个气缸6的活塞杆8连接；曲轴包括第一曲柄9、连接轴10、第二曲柄12，第一曲柄一端与传动柄2轴承连接，第一曲柄另一端与连接轴10一端轴承连接，连接轴10穿过内直圆柱齿轮11中心且与内直圆柱齿轮11固定连接，第二曲柄12一端与连接轴另一端轴承连接，第二曲柄12另一端与牙盘14中心固定连接；内直圆柱齿轮11与万向齿轮1内齿啮合。 [0015] 圆柱内齿轮11与万向齿轮1的直径比率为1:2。 [0016] 曲轴的第一曲柄9和第二曲柄12关于内直圆柱齿轮11对称设置。 [0018] 万向齿轮1通过过盈配合固定在传动侧板15上的万向齿轮通孔内。 [0020] 连接轴10与圆柱内齿轮11之间花键连接。 [0021] 第二曲柄12与牙盘14之间花键13连接。 [0022] 本发明的工作原理在于：高压气体在气缸6膨胀做功推动活塞杆8，实现动力输出，活塞杆8带动传动柄2往复运动；与传动柄2相连接的第一曲柄9带动直圆柱内齿轮11绕着万向齿轮1转动，由于机构的设计直圆柱内齿轮11与万向齿轮1的直径比率为1:2，所以直圆柱内齿轮11在绕万向齿轮1转动时刻，气缸6的活塞的运动轨迹恰好是直线往复运动，第一曲柄9和第二曲柄12关于直圆柱内齿轮11对称设计，所以在直圆柱内齿轮11的运动时刻，不停的带动着与曲轴9另一侧相连的牙盘14转动，从而实现动力的输出。 |
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