論研發(fā)扇形轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的可行性

1、論研發(fā)扇形轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的可行性摘要：本文說明了往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)和三角活塞式 轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)缺點(diǎn)，介紹了扇形轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 以及工作過程，論述了非圓型齒輪的節(jié)線和齒形以及 跟隨非圓型齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的凹、凸形撥輪機(jī)構(gòu)。在此基礎(chǔ) 上論述了研發(fā)這種發(fā)動(dòng)機(jī)的可行性，并評(píng)價(jià)了發(fā)動(dòng)機(jī) 的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)鍵詞：扇形轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)；正弦齒輪機(jī)構(gòu)；非圓 型齒輪；凹；凸形撥輪機(jī)構(gòu)、八 、，刖言般發(fā)動(dòng)機(jī)是往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)，是由于活塞在汽缸 中做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)而得名。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，活塞在氣 缸里做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，并用曲柄連桿機(jī)構(gòu)把活塞的直 線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以輸出動(dòng)力。往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)活 塞和曲柄連桿的運(yùn)動(dòng)需用占具一定的空間，這需要一 個(gè)較

2、大的機(jī)體、缸蓋、油底殼等箱體零件將這些運(yùn)動(dòng) 機(jī)件容納，使得整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大。發(fā) 動(dòng)機(jī)曲軸需要設(shè)置平衡重或平衡軸。由曲柄連桿機(jī)構(gòu) 產(chǎn)生的振動(dòng)難以徹底消除。發(fā)動(dòng)機(jī)需要配氣機(jī)構(gòu)與其 配合，這部分機(jī)件運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)和噪聲無法消除。為了進(jìn)一步提高進(jìn)氣效率，又出現(xiàn)了可變氣門正時(shí)和 可變氣門行程等技術(shù)，使發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)更加復(fù)雜，使得 發(fā)動(dòng)機(jī)造價(jià)更加昂貴。往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞與缸壁之 間存在滑動(dòng)磨擦，連桿與曲軸、曲軸與機(jī)體之間使用 滑動(dòng)軸承，所以機(jī)械效率不高?，F(xiàn)代的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī) 更加合理，制作材料更加耐磨損、耐高溫，而且燃料 加注方式也開始智能化。發(fā)動(dòng)機(jī)的多個(gè)工作步驟得以 實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)精確化控制，從而提高

3、了效率，充分地利 用了寶貴的燃料，減少了排污。但由于其工作原理已 經(jīng)定型，在效率上難有重大突破。1954 年，菲加士 ?汪克爾與德國(guó) NSU 公司合作研 制成功第一臺(tái)三角活塞式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)。 1964 年， COMOBIL 公司首次把三角活塞式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)裝在轎 車上成為正式產(chǎn)品。 1967 年，日本東洋工業(yè)公司也將 三角活塞式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)裝在馬自達(dá)轎車上開始成批生 產(chǎn)。三角活塞式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)不需要復(fù)雜的配氣機(jī)構(gòu)， 具有高功率容積比的優(yōu)點(diǎn)，體現(xiàn)出發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 重量輕的優(yōu)勢(shì)。三角活塞的轉(zhuǎn)速也只是發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn) 速的三分之一，它不需要精密的曲軸平衡就能達(dá)到較 高的運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，并且運(yùn)行更加安靜，噪音更小，有

4、著 更高的可靠性和耐久性，沒有往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)中的搖臂和連桿等那些高轉(zhuǎn)速運(yùn)動(dòng)部件 1 。三角活塞式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)也有它自身的缺點(diǎn)。由于 這種發(fā)動(dòng)機(jī)沒有往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓縮比，燃燒不能 夠很充分，造成發(fā)動(dòng)機(jī)油耗高，污染重。這種發(fā)動(dòng)機(jī) 三角轉(zhuǎn)子的相鄰容腔間只有一個(gè)徑向密封片，徑向密 封片與缸體始終是線接觸，徑向密封片磨損快、壽命 短。往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)在功率、重量、排放、能耗等方面 都比過去有了顯著提高，各大企業(yè)對(duì)往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)技 術(shù)成熟。三角活塞轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)從生產(chǎn)裝配到維護(hù)修理 都與傳統(tǒng)的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)大不一樣，開發(fā)成本大，所 以三角活塞式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)沒有顯出明顯的優(yōu)勢(shì)，歐、 美、日等國(guó)開發(fā)這種發(fā)動(dòng)機(jī)已有數(shù)十年，至今

5、還沒能 大面積使用。1.扇形轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī) 本文所介紹的扇形轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)（專利名稱是：瞬 時(shí)變?nèi)萁遣钍睫D(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)）是有待于開發(fā)的一種轉(zhuǎn)子 發(fā)動(dòng)機(jī)。此發(fā)動(dòng)機(jī)是屬于轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)類型， 是以汽油、 氫、石油氣、天然氣等為燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)。這種轉(zhuǎn)子發(fā) 動(dòng)機(jī)同樣具有機(jī)件少、機(jī)構(gòu)平衡的特點(diǎn)，又克服了三 角活塞式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)密封差的缺點(diǎn)。它是利用一對(duì)完 全相同的扇形轉(zhuǎn)子，相互交叉地裝入圓形汽缸中，與 圓形汽缸形成四個(gè)容積可變的工作腔，再經(jīng)過一種專 門設(shè)計(jì)的速度變換機(jī)構(gòu)，使兩個(gè)扇形轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)發(fā) 生角度差， 從而造成工作腔容積的變化， 以完成進(jìn)氣、 壓縮、工作、排氣等工作過程以輸出動(dòng)力。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 圖可見圖 1 所示。圖 1

6、 扇形轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖1、飛輪 2、轉(zhuǎn)軸 3、非圓形齒輪 4、凹形撥輪 5、 凸形撥輪 6、心軸 7、非圓形齒輪8、機(jī)殼后端蓋 9、密封水套（后） 10、機(jī)體 11、 扇形轉(zhuǎn)子 12、扇形轉(zhuǎn)子13、密封水套（前） 14、機(jī)殼前端蓋 15、凸形 撥輪 16、非圓形齒輪 17、風(fēng)扇總成18、風(fēng)扇皮帶輪 19、皮帶 20、皮帶輪 21、凹形 撥輪 22、非圓形齒輪扇形轉(zhuǎn)子 11（見圖 2）、扇形轉(zhuǎn)子 12 與機(jī)體 10、 密封水套（前） 13、密封水套（后） 9 形成四個(gè)工作 腔。扇形轉(zhuǎn)子 12 與非圓形齒輪 16、凸形撥輪 15 以花 鍵聯(lián)接，并一起用軸承支承在心軸 6 上，圍繞心軸 6 作正

7、弦函數(shù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的轉(zhuǎn)動(dòng)。 同樣扇形轉(zhuǎn)子 11 與非圓 形齒輪 7、凸形撥輪 5 也以花鍵聯(lián)接，也是一起用軸 承支承在心軸 6 上，圍繞心軸 6 作正弦函數(shù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律 的轉(zhuǎn)動(dòng)。心軸 6 固聯(lián)在機(jī)殼前端蓋 14 和機(jī)殼后端蓋 8 上。前端蓋 14和機(jī)殼后端蓋 8 用螺栓與機(jī)體 10相聯(lián)。 心軸 6 中間加工有潤(rùn)滑油道，用以潤(rùn)滑和冷卻軸承和 兩個(gè)扇形轉(zhuǎn)子。非圓形齒輪 16 與非圓形齒輪 22 相嚙 合、凸形撥輪 15與凹形撥輪 21 相作用，它們共同形 成一個(gè)正弦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。非圓形齒輪 7 與非圓形齒輪 3 相嚙合、凹形撥輪 5 與凸形撥輪 4 相作用，它們也共 同形成一個(gè)正弦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)軸 2 用滾動(dòng)軸承支撐在 機(jī)殼前端蓋 14和機(jī)殼后端蓋 8 上。非圓形齒輪 22、 非圓形齒輪 3、凹形撥輪 21、凸形撥輪 4 都是以花鍵 與轉(zhuǎn)軸 2 相聯(lián)，轉(zhuǎn)軸 2 聯(lián)接著皮帶輪 20 和飛輪 1。當(dāng) 扇形轉(zhuǎn)子 12 和扇形轉(zhuǎn)子 11 都按正弦函數(shù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律作 變速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)非圓形齒輪 16、非圓形齒輪 7、凸 形撥輪 15、凸形撥輪 5 運(yùn)轉(zhuǎn)，將動(dòng)力傳遞到非圓形齒 輪 22、非圓形齒輪 3 及凸形撥輪 15、凸形撥輪 5 上， 一起帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸 2 勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，通過飛輪 1 輸出動(dòng)力。圖 2 扇形轉(zhuǎn)子示意圖2.工作過程非圓形齒輪 16與非圓形齒輪 22 相嚙合，其傳動(dòng) 比 i 為：（1）這是一個(gè)正弦函數(shù)，其