一种组合齿条-组合曲轴的转换机构
技术领域
本发明涉及一种将活塞的往复直线运动转换为曲轴圆周运动的机械装置，特别涉及一种组合齿条-组合曲轴的转换机构，以替代现有的曲轴（柄）-连杆转换机构。
背景技术
目前，活塞式内燃机（发动机）普遍采用曲轴-连杆机构将活塞的往复直线运动转换为圆周运动，但是，曲轴-连杆机构还存在一些难以克服的缺陷，有待进一步改进和优化：
1、在传统的曲轴连杆机构中，汽缸中作用在活塞上的燃气爆发力经过多次分解才能转化为驱动曲轴的曲柄旋转的切向力，理论分析和实际应用测试表明，当作用在活塞上的最大燃气爆发力到达最大值时，最大燃气爆发力只有百分之二十左右分解为垂直于曲柄半径的切向力，即只有约五分之一的最大燃气爆发力驱动曲柄和曲轴旋转并输出扭矩，因此，传统的曲轴连杆机构将活塞的往复直线运动转换为圆周运动的效率很低；
2、在传统的曲轴（柄）连杆机构中，作用在活塞上的燃气压力被分解为沿连杆轴线方向的作用力和垂直于汽缸轴线方向作用在缸壁的侧压力，作用在缸壁的侧压力增大了活塞与缸壁之间的侧向摩擦力，加速了汽缸壁侧向磨损，会造成“卡缸”使活塞无法工作，缩短了汽缸的使用寿命；
3、传统的曲轴连杆机构中连杆摆动产生的不平衡回转质量和回转运动，使活塞与汽缸壁及转动接触面产生交变冲击力，增大了各个部件间的不均匀摩擦和撞击，不仅影响发动机的输出功率，而且使发动机产生较大的振动和噪声。
为了克服传统曲轴-连杆机构上述的缺陷，本发明提供了一种组合齿条-组合曲轴的转换机构。
发明内容
本发明提供的一种组合齿条-组合曲轴的转换机构，主要构件包括由前主轴颈和后主轴颈、两个曲柄及其前扇齿环和后扇齿环以及连杆轴颈构成的组合曲轴、带有主齿轮和副齿轮的传动轴、带有转向齿轮和辅助齿轮的转向轮轴以及由无齿的中段齿条及其两端部的首段齿条和末段齿条构成的组合齿条。前主轴颈和后主轴颈以及传动轴和转向轮轴分别安装在曲轴箱的两侧壁上，转向轮轴上的转向齿轮与传动轴上的主齿轮啮合，转向轮轴上的辅助齿轮交替与曲柄上的前扇齿环啮合，传动轴上的副齿轮交替与另一曲柄上的后扇齿环啮合；组合齿条的首段齿条端部的连杆圆环安装在组合曲轴的连杆轴颈上，组合齿条的首段齿条和末段齿条依次与设置在传动轴上的主齿轮交替啮合；在组合齿条两侧面上分别设置限位槽，在主齿轮两侧的传动轴上分别设置带有短导轨和转动圆环的导向板，每个导向板的转动圆环分别安装在主齿轮两侧的传动轴的柱面上，每个导向板的短导轨分别置于组合齿条两侧面的限位槽中。在曲轴箱一侧或两侧设置附加缸体，传动轴延伸到附加缸体中，在附加缸体中的传动轴的柱面上等间距安装一个以上的驱动齿轮，每个驱动齿轮与驱动齿条啮合，在每根驱动齿条两侧的传动轴的柱面上安装限位扁杆的限位圆环，每根驱动齿条的背面上的转轴的两端部分别安装在两个限位扁杆的限位圆孔中。
本发明提供的一种组合齿条-组合曲轴的转换机构，其中，在前主轴颈和后主轴颈的一端部分别安装曲柄，前扇齿环和后扇齿环分别安装在两个曲柄的轮缘上，前扇齿环和后扇齿环的形状相同，连杆轴颈的两端部分别安装在两个曲柄的内侧面上，连杆轴颈的轴线与前主轴颈的轴线和后主轴颈的轴线平行，前扇齿环和后扇齿环的中心线以及两个曲柄中心线与前主轴颈轴线和后主轴颈的轴线重合，后扇齿环的分度圆的半径加上副齿轮的分度圆半径之和等于前主轴颈和后主轴颈的共轴线与传动轴的轴线之间的距离。
本发明提供的一种组合齿条-组合曲轴的转换机构，其中，主齿轮和副齿轮同轴安装在传动轴的柱面上，主齿轮和副齿轮的形状相同；前主轴颈和后主轴颈共轴的共轴线与传动轴的轴线之间的距离等于后扇齿环的分度圆半径加上副齿轮的分度圆半径之和。
本发明提供的一种组合齿条-组合曲轴的转换机构，其中，转向齿轮和辅助齿轮的形状相同，转向齿轮和辅助齿轮同轴安装在转向轮轴的柱面上，转向齿轮的轴线和辅助齿轮的轴线与转向轮轴的轴线重合，转向轮轴的轴线到前主轴颈和后主轴颈共轴的共轴线之间距离等于前扇齿环的分度圆半径加上辅助齿轮的分度圆半径之和。
本发明提供的一种组合齿条-组合曲轴的转换机构，其中，连杆圆环设置在组合齿条的一端部，两个限位槽开设在组合齿条的无齿中段及其两端部的首段齿条和末段齿条的两侧面上，首段齿条的分度线和末段齿条的分度线共线。
本发明提供的一种组合齿条-组合曲轴的转换机构，其中，短导轨安装在导向板端部的一侧面上，导向板的另一端部为转动圆环，限位槽与短导轨相匹配，限位槽在短导轨滑动。
本发明提供的一种组合齿条-组合曲轴的转换机构，其中，在曲轴箱的一侧或两侧设置带有一个以上的汽缸的附加缸体，传动轴延伸到附加缸体中的各根驱动齿条的一端部或两端部与汽缸中的各活塞铰接，构成只有一套组合曲轴的多汽缸的发动机组；
本发明提供的一种组合齿条-组合曲轴的转换机构，其中，各个活塞及组合曲轴和组合齿条按照下述的方式装配：按照下述的方式装配：主齿轮与首段齿条的首端齿啮合时，与驱动齿轮啮合的驱动齿条端部的活塞在其行程的上止点；组合曲轴顺时针转动的惯量借助连杆轴颈驱动与首段齿条啮合的主齿轮和与其同轴的驱动齿轮开始顺时针转动，与主齿轮啮合的转向齿轮及其同轴的辅助齿轮开始逆时针转动，与驱动齿轮啮合的各驱动齿条端部的活塞开始向下止点运动；主齿轮与首段齿条脱离时，与主齿轮啮合的转向齿轮带动与其同轴的辅助齿轮与前扇齿环啮合，与驱动齿轮啮合的各驱动齿条端部的活塞继续向下止点运动；作用在向下止点运动的活塞上的最大的爆发力借助双面齿条、驱动齿轮、主齿轮和转向齿轮及辅助齿轮将燃气爆发的最大爆发力几乎等值传递到前扇齿环上，作用到前扇齿环上的最大爆发力或者前扇齿环上的组合曲轴转动惯量产生的切向力驱动组合曲轴输出最大扭矩；前扇齿环与辅助齿轮脱离时，末段齿条与主齿轮啮合；作用在连杆轴颈上的组合曲轴顺时针转动惯量产生的切向力驱动与末段齿条啮合的主齿轮和与其同轴的驱动齿轮顺时针转动，与各驱动齿轮啮合的各驱动齿条端部的活塞继续向下止点运动；末段齿条的末端齿与主齿轮啮合时，各根驱动齿条端部的活塞在其行程的下止点；作用在连杆轴颈上的组合曲轴顺时针转动惯量产生的切向力驱动与末段齿条啮合的主齿轮及与其同轴的副齿轮和驱动齿轮开始逆时针转动，与驱动齿轮啮合的驱动齿条带动活塞开始向上止点运动；末段齿条与主齿轮脱离时，后扇齿环与副齿轮啮合，作用在后扇齿环上的组合曲轴的转动惯量产生的切向力驱动与其啮合的副齿轮及与其同轴的驱动齿轮继续逆时针转动，与驱动齿轮啮合的驱动齿条端部的活塞继续向上止点运动；后扇齿环与副齿轮脱离时，首段齿条与主齿轮啮合，与主齿轮同轴的驱动齿轮啮合的驱动齿条端部的活塞继续向上止点运动；组合齿条的首端齿再次与主齿轮啮合，与各驱动齿轮啮合的驱动齿条端部的各活塞在其行程的上止点；理论计算结果和模型实验数据表明：本发明的转换机构的组合曲轴输出最大的扭矩比传统曲轴-连杆机构中的曲轴输出的最大扭矩大幅度提高。
本发明提供的一种组合齿条-组合曲轴的转换机构，其中，在曲轴箱内的两侧壁上增设一根或多于一根的传动轴和一根或多于一根的转向轮轴，每根传动轴的轴线分布在以前主轴颈和后主轴颈的共轴线为中心、以每根传动轴的轴线与共轴线之间的距离为半径的圆周上，在增设的每根传动轴的柱面上设置主齿轮和副齿轮，在增设的每根转向轮轴的柱面上设置转向齿轮和辅助齿轮，增设的每根传动轴上的主齿轮与增设的每根转向轮轴上的转向齿轮啮合，增设的每根转向轮轴上辅助齿轮与前扇齿环交替啮合，增设的每根传动轴上的副齿轮与后扇齿环交替啮合；在伸长的连杆轴颈上增加一根或多于一根的组合齿条，增设的每根组合齿条一端部的连杆圆环安装在伸长的连杆轴颈上，增设的每根组合齿条的首段齿条和末段齿条依次与增设的每根传动轴上的主齿轮交替啮合；在增设的每根组合齿条两侧面上分别设置限位槽，在增设的每根传动轴上的主齿轮两侧分别设置带有短导轨和转动圆环的导向板，每个导向板的转动圆环分别安装在主齿轮两侧的传动轴的柱面上，在每个导向板的短导轨分别置于组合齿条两侧面的限位槽中；在所述附加缸体的壳体上再设置一个以上的汽缸，增设的每根传动轴延伸到附加缸体中，在附加缸体中，增设的每根传动轴的柱面上安装一个以上的等间距的驱动齿轮，增设的每个驱动齿轮与驱动齿条啮合，在增设的每根驱动齿条两侧的传动轴的柱面上安装限位扁杆的限位圆环，增设的每根驱动齿条的背面上的转轴的两端部分别安装在两个限位扁杆的限位圆孔中，增设的各根驱动齿条的一端部或两端部分别与增设的各个汽缸中的活塞铰接；构成只有一套组合曲轴的更多汽缸的超大功率的发动机组。
本发明提供的一种组合齿条-组合曲轴的转换机构，其中，在附加缸体的壳体上设置一个以上的泵体或压缩机，各个泵体或压缩机的往复运动的活塞及其连接杆与各根驱动齿条的一端部或两端部连接，曲轴箱一侧或两侧延长的前主轴颈和后主轴颈与动力设备的动力输出轴连接；例如，每根驱动齿条一端部或两端部与高压泵的往复活塞的连杆连接，电动机的转动轴与前主轴颈连接，将电动机的转动轴的旋转运动转换为高压泵中往复活塞的往复直线运动。
本发明提供的一种组合齿条-组合曲轴的转换机构，将设计的组合齿条和组合曲轴创新性的装配构成一种新型的往复直线运动与圆周运动相互转换机构，以取代传统的曲轴-连杆转换机构。本发明的转换机构中，通过组合齿条的首段齿条和末段齿条依次与主齿轮交替啮合以及通过曲柄的前扇齿环和曲柄的后扇齿环分别与辅助齿轮和副齿轮交替啮合，实现了活塞的直线往复运动与组合曲轴的旋转运动相互平稳转换以及作用在活塞上的燃气爆发力与作用在前扇齿环和后扇齿环上驱动曲轴旋转的切向力相互近似等值传递，本发明的转换结构具有以下主要优点：
1.本发明的组合齿条-组合曲轴的转换机构中，当辅助齿轮与前扇齿环啮合时，作用在向下止点运动的活塞上的最大的爆发力借助双面齿条、驱动齿轮、主齿轮和转向齿轮及辅助齿轮将燃气爆发的最大爆发力不需分解几乎等值传递到前扇齿环上，作用到前扇齿环上的最大爆发力即为驱动组合曲轴转动的最大切向力。当后扇齿环与副齿轮啮合时，作用在后扇齿环上的组合曲轴的转动惯量产生的切向力借助副齿轮、驱动齿轮和与其啮合的双面齿条几乎等值传递到活塞上。理论计算表明作用到传统曲轴-连杆机构的活塞上的最大爆发力经过转换只有百分之二十左右分解为驱动曲轴转动的切向力，据此，本发明的转换结构中的作用在活塞上的最大的爆发力转换为驱动组合曲轴转动的切向力比传统曲轴-连杆机构增大3倍以上，驱动组合曲轴转动的切向力转换为带动活塞往复直线运动的作用力相比传统曲轴-连杆转换机构也大幅度增加，即本发明的转换结构中的组合曲轴输出的转矩比传统曲轴-连杆转换机构中的曲轴输出的转矩成倍数地增大，因此，本发明的转换机构的转换效率较传统的曲轴-连杆机构的转换效率可大幅度提高；
2.本发明的转换机构中，各个活塞的往复直线运动借助各驱动齿条和各驱动齿轮及主齿轮和组合齿条直接转换为组合曲轴的旋转的圆周运动，彻底消除了传统曲轴-连杆机构中活塞上的燃气爆发力作用在连杆上分解引起的活塞与汽缸缸壁之间的侧向压力，消除了由侧向压力引起的汽缸壁的磨损，可延长汽缸的使用寿命，而且也进一步提高了组合齿条-组合曲轴的转换机构的转换效率；
3.本发明的转换机构中，传动轴上设置有一个以上与驱动齿条啮合的驱动齿轮，各根驱动齿条端部与汽缸中的活塞铰接构成多汽缸的超大功率的发动机组，由于各个汽缸的活塞共用一付曲柄，节省了多付的曲柄，同时提高了转换机构的转换效率；
4. 本发明转换机构中，各根传动轴的轴线分布在以前主轴颈和后主轴颈的轴线为中心的圆周上，每个活塞上的爆发力借助驱动齿条及与其联动的传动轴各个部件依次作用到不同转角的组合上，使组合曲轴更加平稳地转动；
5.本发明的转换机构中在组合曲轴及相关构件置于单独的曲轴箱内，汽缸中燃气爆发产生的高温对组合曲轴和组合齿条及相关构件影响很小，提高了转换机构主要部件的使用寿命。
6.本发明结构亦可用于任何形式的旋转运动转换为往复直线运动的机械设备，例如，活塞式油、气、水泵及活塞式压缩机等。
附图说明
图1是本发明的转换机构第一实施方式正视示意图；
图2是本发明的转换机构的第一实施方式a-a剖面的示意图；
图3是本发明的转换机构的第一实施方式B-B剖面的示意图；
图4（a）是本发明的转换机构中的组合曲轴的示意图；
图4（b）是组合曲轴的侧视示意图；
图5（a）是本发明的转换装置中组合齿条、传动轴及导向板的示意图；
图5（b）是C-C剖面的示意图；
图6（a）是本发明转向轮轴、转向齿轮和辅助齿轮示意图；
图6（b）是图6（a）的侧视示意图；
图7（a）是本发明传动轴、主齿轮、副齿轮及驱动齿轮示意图；
图7（b）是图7（a）的侧视示意图；
图8（a）是本发明驱动齿轮、驱动齿条及限位扁杆示意图；
图8（b）是F-F剖面的示意图；
图9是本发明的转换机构第一实施方式中，主齿轮与首段齿条的首端齿啮合及活塞位置的示意图；
图10是本发明的转换机构第一实施方式中，主齿轮与首段齿条脱离，辅助齿轮与前扇齿环啮合及活塞位置的示意图；
图11是本发明的转换机构第一实施方式中，前扇齿环与辅助齿轮脱离，末段齿条与主齿轮啮合及活塞位置的示意图；
图12是本发明的转换机构第一实施方式中，末段齿条的末端齿与主齿轮啮合及活塞位置的示意图；
图13是本发明的转换机构第一实施方式中，末段齿条与主齿轮脱离，后扇齿环与副齿轮啮合的示意图；
图14是本发明的转换机构第一实施方式中，后扇齿环与副齿轮脱离，首段齿条与主齿轮啮合及活塞位置的示意图；
图15是本发明的转换机构第二实施方式正视示意图；
图16是本发明的转换机构第二实施方式D-D剖面的示意图；
图17是本发明的转换机构第三实施方式中，附加缸体上设置对置两个汽缸的结构示意图；
图18是本发明的转换机构第四实施方式中，两根传动轴共用一套组合曲轴构成的两个气缸的发动机组的示意图；
图19是本发明的转换机构第四实施方式E-E剖面的示意图；
图20是本发明第五实施方式中，转换机构与转动装置连接示意图。
具体实施方式
下面参照说明书附图详细描述本发明提供的一种组合齿条-组合曲轴的转换机构的具体实施方式。
如图1、2、3所示，本发明的一种组合齿条-组合曲轴的转换机构第一实施方式的主要构件包括由前主轴颈100和后主轴颈101、两个曲柄102及其前扇齿环4和后扇齿环5以及连杆轴颈103构成的组合曲轴1、带有主齿轮301和副齿轮305的传动轴3、带有转向齿轮601和辅助齿轮602的转向轮轴6以及由无齿的中段齿条202及其两端部的首段齿条201和末段齿条203构成的组合齿条2，其特征在于：前主轴颈100和后主轴颈101以及传动轴3和转向轮轴6分别安装在曲轴箱12的两侧壁上，转向轮轴6上的转向齿轮601与传动轴3上的主齿轮301啮合，转向轮轴6上的辅助齿轮602交替与曲柄102上的前扇齿环4啮合，传动轴3上的副齿轮305交替与另一曲柄102上的后扇齿环5啮合；在组合曲轴1的连杆轴颈103上安装组合齿条2的首段齿条201端部的连杆圆环200，组合齿条2的首段齿条201和末段齿条203依次与设置在传动轴3上的主齿轮301交替啮合；在组合齿条2两侧面上分别设置限位槽205，在主齿轮301两侧的传动轴3上分别设置带有短导轨701和转动圆环702的导向板7，两个导向板7的转动圆环702分别安装在主齿轮301两侧的传动轴3的柱面上，两个导向板7的短导轨701分别置于组合齿条2两侧面的限位槽205中；在曲轴箱12一侧设置附加缸体13，传动轴3延伸到附加缸体13中，在附加缸体13的壳体上安装汽缸11，在附加缸体13中的传动轴3的柱面上驱动齿轮302，驱动齿轮302与驱动齿条8啮合，在驱动齿条8两侧的传动轴3的柱面上安装限位扁杆9的限位圆环901，在驱动齿条8的背面801上的转轴89的两端部分别安装在两个限位扁杆9的限位圆孔902中，驱动齿条8的一端部与汽缸11中的活塞10铰接，构成单汽缸11的发动机。
如图2、4所示，在前主轴颈100和后主轴颈101的一端部分别安装曲柄102，前扇齿环4和后扇齿环5分别安装在两个曲柄102的轮缘上，前扇齿环4和后扇齿环5的形状相同，连杆轴颈103的两端部分别安装在两个曲柄102的内侧面上，连杆轴颈103的轴线105与前主轴颈100轴线和后主轴颈101的轴线104平行，前扇齿环4和后扇齿环5的中心线以及两个曲柄102中心线与前主轴颈100轴线和后主轴颈101的轴线104重合，后扇齿环5的分度圆501的半径加上副齿轮305的分度圆304的半径之和等于前主轴颈100和后主轴颈101的共轴线104与传动轴3的轴线300之间的距离。
如图6（a）、图6（b）所示，转向齿轮601和辅助齿轮602的形状相同，转向齿轮601的轴线和辅助齿轮602的轴线与转向轮轴6的轴线603重合。
如图10所示，转向轮轴6的轴线603到前主轴颈100和后主轴颈101的共轴线104之间距离等于前扇齿环4的分度圆401的半径长度加上辅助齿轮602的分度圆604的半径之和。
如图5（a）、图5（b）所示，组合齿条2一端部设置连杆圆环200，连杆圆环200安装在连杆轴颈103上，首段齿条201的分度线和末段齿条203的分度线与分度直线204共线。
如图7（a）、图7（b）所示，主齿轮301和副齿轮305同轴安装在传动轴3的柱面上，主齿轮301和副齿轮305的形状相同。
如图11所示，前主轴颈100和后主轴颈101的共轴线104与传动轴3的轴线300之间的距离等于前扇齿环4的分度圆401的半径或者后扇齿环5的分度圆501的半径加上主齿轮301的分度圆304的半径之和。
如图5（a）、5（b）所示，两个限位槽205分别开设在组合齿条2的无齿中段202及其两端部的首段齿条201和末段齿条203的两侧面上，短导轨701安装在导向板7端部的一侧面上，导向板7的另一端部为转动圆环702，限位槽205与短导轨701相匹配，限位槽205沿短导轨701滑动。
活塞10及组合曲轴1和组合齿条2按照下述的方式装配：装配方式如下所述：
如图9所示，主齿轮301与首段齿条201的首端齿206啮合时，与驱动齿轮302啮合的驱动齿条8端部的活塞10在其行程的上止点。
如图10所示，主齿轮301与首段齿条201脱离时，与主齿轮301啮合的转向齿轮601带动与其同轴的辅助齿轮602与前扇齿环4啮合，与驱动齿轮302啮合的驱动齿条8端部的活塞10处于向下止点运动状态。
如图11所示，前扇齿环4与辅助齿轮602脱离时，末段齿条203与主齿轮301啮合。
如图12所示，末段齿条203的末端齿208与主齿轮301啮合时，驱动齿条8端部的活塞10在其行程的下止点。
如图13所示，末段齿条203与主齿轮301脱离时，后扇齿环5与副齿轮305啮合，与驱动齿轮302啮合的驱动齿条8端部的活塞10处于向上止点运动状态。
如图14所示，后扇齿环5与副齿轮305脱离时，首段齿条201与主齿轮301啮合。
如图9所示，首段齿条201的首端齿206再次与主齿轮301啮合，与驱动齿轮302啮合的驱动齿条8端部的各活塞10在其行程的上止点。
本发明第一实施方式的运行过程如下：
步骤一：如图9所示，当主齿轮301与首段齿条201的首端齿206啮合时，与驱动齿轮302啮合的驱动齿条8端部的活塞10在其行程的上止点。
步骤二：如图10所示，作用在连杆轴颈103上的组合曲轴1顺时针转动惯量产生的切向力驱动与首段齿条201啮合的主齿轮301和与其同轴的驱动齿轮302开始顺时针转动，与主齿轮301啮合的转向齿轮601及其同轴的辅助齿轮602开始逆时针转动，当主齿轮301与首段齿条201脱离时，与主齿轮301啮合的转向齿轮601带动与其同轴的辅助齿轮602与前扇齿环4啮合，与驱动齿轮302啮合的驱动齿条8端部的活塞10开始向下止点运动；此时，作用在向下止点运动的活塞10上的最大的爆发力借助驱动齿条8和与其啮合的驱动齿轮302和转向齿轮601及其辅助齿轮602将燃气爆发的最大爆发力传递到前扇齿环4上，作用到前扇齿环4上的最大爆发力或者作用在前扇齿环4上的组合曲轴1转动惯量产生的切向力驱动组合曲轴输出最大扭矩。
步骤三：如图11所示，当前扇齿环4与辅助齿轮602脱离时，末段齿条203与主齿轮301啮合，作用在连杆轴颈103上的组合曲轴1顺时针转动惯量产生的切向力驱动与末段齿条203啮合的主齿轮301和与其同轴的驱动齿轮302顺时针转动，与驱动齿轮302啮合的驱动齿条8端部的活塞继续向下止点运动。
步骤四：如图12所示，当末段齿条203的末端齿208与主齿轮301啮合时，驱动齿条8端部的活塞10在其行程的下止点；
步骤五：如图13所示，作用在连杆轴颈103上的组合曲轴1顺时针转动惯量产生的切向力驱动与末段齿条203啮合的主齿轮301及与其同轴的副齿轮305和驱动齿轮302开始逆时针转动，与驱动齿轮302啮合的驱动齿条8带动活塞开始向上止点运动；
当末段齿条203与主齿轮301脱离时，后扇齿环5与副齿轮305啮合，作用在后扇齿环5上的组合曲轴1的转动惯量产生的切向力驱动与其啮合的副齿轮305及与其同轴的驱动齿轮302继续逆时针转动，与驱动齿轮302啮合的驱动齿条8端部的活塞10继续向上止点运动；
步骤六：如图14所示，当后扇齿环5与副齿轮305脱离时，首段齿条201与主齿轮301啮合，与主齿轮301同轴的驱动齿轮302啮合的驱动齿条8端部的活塞10继续向上止点运动；
步骤七：如图9所示，当首段齿条201的首端齿206再次与主齿轮301啮合，与驱动齿轮302啮合的驱动齿条8端部的活塞10在其行程的上止点；本发明的转换机构的各个运动部件周而复始地重复步骤一到步骤七的运行过程，将活塞10的往复直线运动转换为组合曲轴1的旋转运动。
理论计算结果和模型实验数据表明：本发明的转换机构的前主轴颈100和后主轴颈101输出最大的扭矩比传统曲轴-连杆机构中输出的最大扭矩至少增大3倍以上。
如图15、16所示，本发明的第二实施方式与第一实施方式的不同之处在于：在附加缸体13上设置两个汽缸11，在传动轴3的柱面上安装两个驱动齿轮302，每个驱动齿轮302分别与驱动齿条8啮合，在每根驱动齿条8两侧的传动轴3的柱面上安装限位扁杆9的限位圆环901，在每根驱动齿条8的背面801上的转轴89的两端部分别安装在两个限位扁杆9的限位圆孔902中，两根驱动齿条8的一端部分别与汽缸11中的活塞10铰接，构成只有一套组合曲轴1的两个汽缸11的发动机组。
本发明的第二实施方式的每个活塞与组合曲轴1联动的运行过程与第一实施方式的运行过程相同。
如图17所示，本发明的第三实施方式与第一实施方式的不同之处在于：在附加缸体13上设置对置两个汽缸11，与驱动齿轮302啮合的驱动齿条8的两端部分别与两个汽缸11中的活塞10铰接，构成只有一套组合曲轴1及一根驱动齿条8的两个汽缸11对置的发动机组。
本发明的第三实施方式的每个活塞与组合曲轴1联动的运行过程与第一实施方式的运行过程相同。
如图18、图19所示，本发明的第四实施方式与第一实施方式的不同之处在于：在曲轴箱12内的两侧壁上增设一根传动轴3和一根转向轮轴6，每根传动轴3的轴线300分布在以前主轴颈100和后主轴颈101的共轴线104为中心、以每根传动轴3的轴线300与共轴线104之间的距离为半径的圆周上，在增设的传动轴3的柱面上设置的主齿轮301和副齿轮305，在增设的转向轮轴6的柱面上设置的转向齿轮601和辅助齿轮602，增设的传动轴3上的主齿轮301与增设的转向轮轴6上的转向齿轮601啮合，增设的转向轮轴6上辅助齿轮602与前扇齿环4交替啮合，增设的传动轴3上的副齿轮305与后扇齿环5交替啮合；在伸长的连杆轴颈103上增设一根组合齿条2，增设的组合齿条2的首段齿条201端部的连杆圆环200安装在伸长的连杆轴颈103上，增设的组合齿条2的首段齿条201和末段齿条203依次与增设的传动轴3上的主齿轮301交替啮合；在增设的组合齿条2两侧面上分别设置的限位槽205，在增设的传动轴3上的主齿轮301两侧分别设置带有短导轨701和转动圆环702的导向板7，每个导向板7的转动圆环702分别安装在增设的主齿轮301两侧的传动轴3的柱面上，在每个导向板7的短导轨701分别置于增设的组合齿条2两侧面的限位槽205中；在附加缸体13的壳体上再设置一个汽缸11，增设的传动轴3延伸到附加缸体13中，在附加缸体13中，增设的传动轴3的柱面上安装驱动齿轮302，增设的驱动齿轮302与驱动齿条8啮合，在增设的驱动齿条8两侧的传动轴3的柱面上安装限位扁杆9的限位圆环901，增设的驱动齿条8的背面801上的转轴89的两端部分别安装在两个限位扁杆9的限位圆孔902中，增设的驱动齿条8的一端部与增设的汽缸11中的活塞10铰接，构成只有一套组合曲轴1的两个汽缸11的发动机组。
本发明的第四实施方式的每个活塞与组合曲轴1联动的运行过程与第一实施方式的运行过程相同。
本发明的第五实施方式的运行过程
如图20所示，本发明的第五实施方式第一实施方式的不同之处在于：驱动齿条8的一端部分别与设置在附加缸体13上的泵体或压缩机往复运动的活塞及其连接杆连接，曲轴箱12一侧的前主轴颈100与动力设备的动力输出轴连接；例如，驱动齿条8一端部与高压泵14的水泵活塞15的连杆151连接，电动机16的转动轴161与前主轴颈100连接，电动机16的转动轴161的旋转运动将转换为高压泵14的往复活塞15的往复直线运动。
本发明的第五实施方式的运行过程与本发明的第一实施方式的运行过程相反。
以上实施方式仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案做出各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
