專利名稱：一種用于端軸-動軸機構的往復運動件及其設備的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及端軸-動軸機構，特別是涉及一種是用該機構的往復運動件。本 實用新型同時提供使用該往復運動件的設備。
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，一般也可以用于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，采用曲柄連桿機構實現上述轉換。目前大多數內燃機、壓縮機均使用曲柄連桿機構。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桿連接，由于連 桿的運動是來回擺動，該運動是一種復雜運動，難以進行慣性力的平衡，并且連桿的擺動會 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，連桿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，現有技術已經提供了若干種不帶連桿的往復-旋轉運動轉換 機構。例如，本申請人在2009年10月16日提出的申請號為2009102360 . 5的中國專利申 請中，提出了一種采用端軸-動軸機構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。在該機構中，包括至少兩個往復運動件、旋轉運動件以及支撐該機構的機架； 所述旋轉運動件為一軸系，包括位于兩端的端軸和連接在兩個端軸之間的動軸；所述端軸 可旋轉的支撐在機架上，并且兩個端軸的旋轉軸位于同一直線上；端軸上開設有動軸頸容 置孔，該動軸頸容置孔的軸線與端軸的旋轉軸平行，并且距離該旋轉軸的距離為e ；所述動 軸包括動軸頸、動軸銷以及動軸臂；所述動軸頸為軸段，位于動軸左右兩端，兩端的動軸頸 的軸線位于同一條直線上；所述動軸銷同樣為軸段，共有兩段或者兩段以上，各個動軸銷 的軸線均平行于所述動軸頸的軸線，并且動軸銷軸線距離動軸頸軸線的距離也為e，相鄰的 動軸銷在空間上具有180度相位差；動軸頸和動軸銷之間、以及相鄰的動軸銷之間，通過動 軸臂連接；與所述端軸組成所述旋轉運動件時，動軸兩端的動軸頸分別插入兩端的端軸的 動軸頸容置孔，并與動軸頸容置孔可旋轉的連接；每個動軸銷至少對應設置一個往復運動 件，一般是活塞，往復運動件上具有套在動軸銷上的動軸銷孔，動軸銷孔與動軸銷可旋轉連 接；所述往復運動件置于機架的往復運動導軌中；相鄰的往復運動件的往復運動導軌在空 間上具有90度相位差。上述端軸-動軸機構，在不需要連桿的情況下，可以實現往復-旋轉運動的相互轉 換，克服了連桿對往復-旋轉運動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-動軸機構中，其活塞或者動平衡滑塊上設置有動軸銷孔，該動軸銷孔供動軸的動軸銷穿過，并且兩者之間為旋轉連接。為此，需要在動軸銷孔的內徑和動軸銷外徑之 間安裝軸承，一般采用滑動軸承。為了減小機構的空間尺寸，往復運動件的尺寸需要盡可能 縮小，其上設置的動軸銷孔的直徑也會比較小，這會進一步限制動軸銷的直徑。動軸作為旋 轉零件，需要傳遞扭矩，動軸銷尺寸過小會降低其剛度和強度，有可能造成工作過程中出現 嚴重變形，影響機構正常工作，甚至發生斷裂，造成機構的失效。而增加動軸銷尺寸，則需要 相應增減動軸銷孔尺寸，進而增加往復運動件的尺寸。因此，動軸銷尺寸略有增加，就可能 引起整個機構尺寸的明顯增加，劣化機構的比功率等指標。
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于，提供一種用于動軸-端軸機構 的往復運動件，該往復運動件可以是活塞或者動平衡滑塊，使用該往復運動件，能夠在不增 加機構尺寸的情況下，有效增加動軸銷的直徑。本實用新型提供的用于端軸-動軸機構的往復運動件，具體是活塞或者動平衡滑 塊，其動軸銷孔的內徑面表面敷設有減磨材料層。優選的，所述減磨材料層的厚度為0. 25mm至1. 5mm。優選的，所述減磨材料的表面敷設軟金屬層。優選的，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。優選的，該往復運動件主體為鐵制往復運動件、鋼制往復運動件或者鈦合金制往 復運動件。優選的，在涂覆減磨材料層之前的動軸銷孔內徑面上，開有燕尾形或者螺旋形的 溝槽。優選的，在動軸銷孔徑向開設有直通內徑表面的油孔。優選的，在動軸銷孔內徑面表面開設有軸向的油槽。本實用新型提供一種設備，具體是采用動軸-端軸機構的內燃機，該內燃機使用 上述任意一項技術方案所述的往復運動件。本實用新型提供一種設備，具體是采用動軸-端軸機構的壓縮機，該壓縮機使用 上述任意一項技術方案所述的往復運動件。本實用新型提供的往復運動件，在其動軸銷孔的內徑表面涂覆以減磨材料，以往 復運動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省下來，可以用于 增加動軸銷的直徑。這一技術方案能夠在不增加往復運動件尺寸的情況下，為動軸銷提供 更大的容置空間。另外，上述技術方案由于不需要另外設置滑動軸承，還可以降低制造成本。由于采 用往復運動件本體代替軸承的鋼背，還可以避免采用軸瓦或者軸套時可能出現的軸瓦或者 軸套松動的問題。
圖1是本實用新型實施例提供的用于端軸-動軸機構的往復運動件的視圖；圖2是圖1的A處的局部放大圖。
具體實施方式
本實用新型實施例提供一種用于端軸-動軸機構的往復運動件。該往復運動件具 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，其兩端各有一個圓柱形的活塞頭，中間為連接 兩個圓柱形活塞頭1-1的活塞臂1-6。在所述活塞臂1-6的中間開設有動軸銷孔1-2，該動 軸銷孔1-2用于穿過動軸銷。該圖還示出位置A，該位置為位于動軸銷孔1-2的內徑面位 置。該活塞的活塞本體材料為鑄鐵或者鑄鋼。請參看圖2，該圖為圖1位置A的局部放大圖。從該圖可以看出，在所述動軸銷孔 1-2的內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。根據不同情況，該軟 金屬層1-4也可以不設置。上述活塞的特點是，在動軸銷孔1-1的內徑面上設置了相當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相近，使上述減磨材料層 1-3能夠非常好的與動軸銷孔1-2內徑面的活塞本體1-5貼合。另外，可以在軸瓦或者軸套上使用的各種技術方案亦可以在本實施例中使用。例 如，為了使減磨材料層1-3和活塞的動軸銷孔1-2內徑面上牢靠貼合，可以在涂覆該減磨材 料層1-3之前，在動軸銷孔1-2內徑面上開設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。為了獲得潤滑油，在涂覆減磨材料層1-3以及軟金屬層 1-4的動軸銷孔1-2上，還可以開設徑向的油孔，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，在表面開設軸向的油槽。該油槽的位置最好在非壓力區。總之， 凡是軸瓦或者軸套上可用的各種結構，可以根據需要使用在本實施例中。由于本實施例提供的活塞，直接在動軸銷孔表面敷設減磨材料層，原來由軸瓦或 者軸套的鋼背占據的空間，可以節省下來作為增加動軸銷直徑的空間。由于軸瓦或者軸套 中，鋼背厚度的比例最大，因此，節省下的空間比較大。由于動軸銷的直徑增加會導致其剛 度和強度的顯著增加，使本實施例的作用極為顯著。上述技術方案使設計人員能夠更好的平衡機構尺寸和動軸銷剛度和強度要求，降 低了設計難度。另外一個好處是，由于采用活塞本體代替軸承的鋼背，還可以避免采用軸瓦 或者軸套時可能出現的軸瓦或者軸套松動的問題。對于用于動軸-端軸機構的動平衡滑塊，同樣可以對其動軸銷孔作出上述處理。將上述活塞使用于端軸-動軸機構的內燃機或者壓縮機，即可獲得相應的內燃機 或者壓縮機的實施例。上述在動軸銷孔設置減磨材料層以及軟金屬層的技術方案，也可以用于動軸-端 軸機構的其它旋轉連接部位。例如，在端軸的動軸頸容置孔內徑面表面設置減磨材料層以 及軟金屬層，這樣就可以減少動軸頸容置孔的尺寸，進而減少端軸的整體尺寸。[0031]另外，端軸的旋轉支撐位置的軸承座孔也可以采用上述設置減磨材料層和軟金屬 層的方式，采取該措施后，該位置就不用設置軸瓦，起到減少零件數目的作用。以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對于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范圍。
權利要求1.一種用于端軸-動軸機構的往復運動件，具體是活塞或者動平衡滑塊，其特征在于， 其動軸銷孔的內徑面表面敷設有減磨材料層。
2.根據權利要求1所述的用于端軸-動軸機構的往復運動件，其特征在于，所述減磨材 料層的厚度為0. 25mm至1. 5mm。
3.根據權利要求1所述的用于端軸-動軸機構的往復運動件，其特征在于，所述減磨材 料的表面敷設軟金屬層。
4.根據權利要求1所述的用于端軸-動軸機構的往復運動件，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.根據權利要求1所述的用于端軸-動軸機構的往復運動件，其特征在于，該往復運動 件主體為鐵制往復運動件、鋼制往復運動件或者鈦合金制往復運動件。
6.根據權利要求1所述的用于端軸-動軸機構的往復運動件，其特征在于，在涂覆減磨 材料層之前的動軸銷孔內徑面上，開有燕尾形或者螺旋形的溝槽。
7.根據權利要求1所述的用于端軸-動軸機構的往復運動件，其特征在于，在動軸銷孔 徑向開設有直通內徑表面的油孔。
8.根據權利要求7所述的端軸-動軸機構的往復運動件，其特征在于，在動軸銷孔內徑 面表面開設有軸向的油槽。
9.一種設備，具體是采用動軸-端軸機構的內燃機，其特征在于，該內燃機使用權利要 求1到權利要求8任意一項所述的往復運動件。
10.一種設備，具體是采用動軸-端軸機構的壓縮機，其特征在于，該壓縮機使用權利 要求1到權利要求8任意一項所述的往復運動件。
專利摘要本實用新型提供一種用于端軸-動軸機構的往復運動件，該往復運動件可以是活塞或者動平衡滑塊；該往復運動件的動軸銷孔內徑面表面敷設有減磨材料層。優選的，所述減磨材料的表面敷設軟金屬層。本實用新型同時提供使用上述往復運動件的內燃機和壓縮機。本實用新型提供的往復運動件，通過在其動軸銷孔的內徑表面涂覆以減磨材料，以往復運動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軸銷孔中預留空間，而可以將這部分空間用于增加動軸銷直徑。這一技術方案能夠在整體尺寸不變的情況下，增加動軸銷的直徑，從而有效提高動軸銷的剛度和強度，避免其發生變形或者斷裂。
文檔編號F04B35/02GK201836343SQ20102010709
公開日2011年5月18日 申請日期2010年2月1日 優先權日2010年2月1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