用于平行軸外嚙合傳動的螺旋圓弧齒輪機構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于平行軸外嚙合傳動的螺旋圓弧齒輪機構(gòu)，具體地說是一種基 于曲線嚙合理論的螺旋圓弧齒輪機構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 齒輪作為機械傳動中的基本傳動元件，實現(xiàn)運動或者動力的傳遞功能，齒輪廣泛 應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、國防軍事及航空航天等領(lǐng)域。齒輪行業(yè)已經(jīng)成為大多數(shù)國家機械 基礎(chǔ)件中規(guī)模最大的行業(yè)?，F(xiàn)代工業(yè)裝備的發(fā)展進(jìn)一步提高了對齒輪傳動零部件質(zhì)量和性 能的要求。新型高性能齒輪傳動機構(gòu)的設(shè)計理論和制造技術(shù)促進(jìn)了齒輪嚙合理論的不斷完 善和改革創(chuàng)新，出現(xiàn)了多樣化的齒輪嚙合形式及其與之對應(yīng)的多樣化齒形結(jié)構(gòu)。
[0003] 近年來，國內(nèi)外在齒輪嚙合理論領(lǐng)域創(chuàng)新出具有原創(chuàng)性特色新型的微小傳動機 構(gòu)。如中國專利文獻(xiàn)，申請?zhí)枮?00810029649. 0,公開了"一種空間曲線嚙合傳動機構(gòu)"，專 利號為201010105902. 3,公開了"一種斜交齒輪機構(gòu)"，申請?zhí)枮?01410576829. 6,公開了 "用于平行軸傳動的鉤桿齒輪機構(gòu)"。上述幾種傳動機構(gòu)都屬于基于曲線嚙合理論的微小機 械傳動機構(gòu)。上述傳動機構(gòu)的最大局限性在于，它們倚靠主、從動輪體上的空間細(xì)長鉤桿 進(jìn)行嚙合運動，能承受的載荷十分有限，因此它們只能實現(xiàn)微小空間內(nèi)的微小力或者運動 的連續(xù)傳遞，而不能實現(xiàn)平面內(nèi)兩平行軸之間的工業(yè)應(yīng)用所必須的常規(guī)動力傳遞；且鉤桿 之間存在較大的間隙，在頻繁正反轉(zhuǎn)傳動的使用情況下，鉤桿會受到極大的沖擊，甚至?xí)?裂，造成傳動失效。因此，使用范圍受到了極大的限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是針對目前機械傳動領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提出一種結(jié)構(gòu)簡 單，傳動系零件數(shù)少，只需一個傳動副，體積小，質(zhì)量輕，強度高，剛度大，單級傳動比大，重 合度高，能進(jìn)行正反轉(zhuǎn)嚙合，能實現(xiàn)減速或者增速，且傳動連續(xù)穩(wěn)定的用于平行軸外嚙合傳 動的螺旋圓弧齒輪機構(gòu)。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)措施是：提供一種用于平行軸外嚙合傳動 的螺旋圓弧齒輪機構(gòu)，包括小輪和大輪，小輪和大輪組成一對傳動副，小輪連接輸入軸，大 輪連接輸出軸，小輪和大輪的軸線互相平行；所述的螺旋圓弧齒輪機構(gòu)傳動的嚙合方式是 基于平行軸傳動空間曲線嚙合方式；所述的小輪圓柱體外表面上均布有螺旋圓弧槽，大輪 圓柱體外表面上均布有螺旋圓弧齒，螺旋圓弧槽和螺旋圓弧齒的中心線均為圓柱螺旋線， 小輪的螺旋圓弧槽和大輪的螺旋圓弧齒配合；所述螺旋圓弧齒與大輪圓柱體外表面之間有 過渡圓角；小輪通過輸入軸與驅(qū)動器固連，小輪在驅(qū)動器的帶動下旋轉(zhuǎn)，通過螺旋圓弧槽與 螺旋圓弧齒之間的連續(xù)嚙合作用，實現(xiàn)平面內(nèi)兩平行軸之間的外嚙合平穩(wěn)傳動；
[0006] 所述螺旋圓弧齒輪機構(gòu)的螺旋圓弧槽與螺旋圓弧齒的中心線形狀由如下方法確 定：在0--X, y, z及op--xp, yp, zp兩個空間坐標(biāo)系中，z軸與小輪的回轉(zhuǎn)軸線重合，zp軸與 大輪的回轉(zhuǎn)軸線重合，平面xoz與平面xpopzp共面，平面xoy與平面x popyp共面，且小輪與 大輪之間的角速度矢量方向相反，距離為a;坐標(biāo)系oi-Xpyi，Zl與小輪固聯(lián)，坐標(biāo)系o2-x2,y2,z2與大輪固聯(lián)，小輪、大輪在起始位置分別與坐標(biāo)系o-x,y,z及〇p-xp,yp,zp重 合，小輪以勻角速度《 1繞z軸旋轉(zhuǎn)，大輪以勻角速度《 2繞zp軸旋轉(zhuǎn)，從起始位置經(jīng)一段 時間后，坐標(biāo)系or-Xi,yp〇 2__x2,y2,z2運動，此時小輪繞z軸轉(zhuǎn)過1角，大輪繞zp軸轉(zhuǎn) 過2角；
[0007] 設(shè)給定螺旋圓弧槽的中心線方程為：
[0008]
【主權(quán)項】
1. 一種用于平行軸外曬合傳動的螺旋圓弧齒輪機構(gòu)，包括小輪和大輪，小輪和大輪組 成一對傳動副，小輪連接輸入軸，大輪連接輸出軸，小輪和大輪的軸線互相平行；其特征在 于；所述的螺旋圓弧齒輪機構(gòu)傳動的曬合方式是基于平行軸傳動空間曲線曬合方式；所述 的小輪圓柱體外表面上均布有螺旋圓弧槽，大輪圓柱體外表面上均布有螺旋圓弧齒，螺旋 圓弧槽和螺旋圓弧齒的中屯、線均為圓柱螺旋線，小輪的螺旋圓弧槽和大輪的螺旋圓弧齒 配合；所述螺旋圓弧齒與大輪圓柱體外表面之間有過渡圓角；小輪通過輸入軸與驅(qū)動器固 連，小輪在驅(qū)動器的帶動下旋轉(zhuǎn)，通過螺旋圓弧槽與螺旋圓弧齒之間的連續(xù)曬合作用，實現(xiàn) 平面內(nèi)兩平行軸之間的外曬合平穩(wěn)傳動； 所述螺旋圓弧齒輪機構(gòu)的螺旋圓弧槽與螺旋圓弧齒的中屯、線形狀由如下方法確定；在 0--X, y, Z及Op--Xp, y。, Zp兩個空間坐標(biāo)系中，Z軸與小輪的回轉(zhuǎn)軸線重合，Z P軸與大輪的回 轉(zhuǎn)軸線重合，平面XOZ與平面XpOpZp共面，平面xoy與平面X pOpy。共面，且小輪與大輪之間的 角速度矢量方向相反，oOp的距離為a ;坐標(biāo)系0 i-Xi，y。Zi與小輪固聯(lián)，坐標(biāo)系0 2--X2, 72, Z2 與大輪固聯(lián)，小輪、大輪在起始位置分別與坐標(biāo)系0--X, y, Z及〇p--Xp, y。，Zp重合，小輪W勻 角速度繞Z軸旋轉(zhuǎn)，大輪W勻角速度《 2繞Zp軸旋轉(zhuǎn)，從起始位置經(jīng)一段時間后，坐標(biāo) 系〇l-Xi，y。Z及0 2--&，72, Z返動，此時小輪繞Z軸轉(zhuǎn)過4 1角，大輪繞Z P軸轉(zhuǎn)過4 2角； 設(shè)給定螺旋圓弧槽的中屯、線方程為：
(1) 由曲線曬合方程求得螺旋圓弧齒的中屯、線方程為：
口） 小輪和大輪安裝的軸間距為；a = m(ii2+l)樹 小輪圓柱體半徑Ri與螺旋圓弧槽中屯、線的螺旋半徑m相等，即R 1= m (4) 螺旋圓弧槽的圓弧直徑；di 大輪的螺旋圓弧齒中屯、線的螺旋半徑為；ni2= i神腳 大輪圓柱體半徑為；尺2= i i2m-b做 螺旋圓弧齒與大輪圓柱體外表面之間的過渡圓角半徑為b/2 ; 螺旋圓弧齒的圓弧直徑d2等于螺旋圓弧槽圓弧直徑d 1減去C，即d 2 = di-c仍 上述式中： t-為螺旋圓弧槽中屯、線方程的參變量，且-31 < t; m-為螺旋圓弧槽中屯、線的螺旋半徑； n-為螺旋圓弧槽中屯、線的螺距參數(shù)，2 31 n為圓弧槽中屯、線的螺距； ii2-為小輪與大輪的傳動比，即螺旋圓弧齒數(shù)量與螺旋圓弧槽數(shù)量之比； 其中；m，nv n，X，y，Z，Xi，Yi，Zi，X2, 72, Z2, Xjj，Zjj，a，b，C，中，d]，Ri，尺2的單位均為毫
米； 當(dāng)確定螺旋圓弧槽中屯、線的參數(shù)m、n和t，螺旋圓弧槽的圓弧直徑di，及b、c和傳動比 時，與螺旋圓弧槽共輛的螺旋圓弧齒的中屯、線方程隨之確定，小輪和大輪的結(jié)構(gòu)和安裝 軸間距也確定，從而得到平行軸外曬合傳動的螺旋圓弧齒輪機構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于平行軸外曬合傳動的螺旋圓弧齒輪機構(gòu)，其特征在于： 所述小輪與大輪連接的輸入軸、輸出軸具有互換性，即采用小輪連接輸入軸，大輪連接輸出 軸，或采用大輪連接輸入軸，小輪連接輸出軸。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于平行軸外曬合傳動的螺旋圓弧齒輪機構(gòu)，其特征在 于；所述小輪或大輪通過輸入軸與驅(qū)動器固連，分別對應(yīng)于螺旋圓弧齒輪機構(gòu)的減速傳動 或增速傳動方式。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的用于平行軸外曬合傳動的螺旋圓弧齒輪機構(gòu)，其特征在 于；所述驅(qū)動器連接的輸入軸旋轉(zhuǎn)方向為順時針或逆時針，用W實現(xiàn)小輪或大輪的正、反轉(zhuǎn) 傳動。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于平行軸外嚙合傳動的螺旋圓弧齒輪機構(gòu)，包括大輪和小輪組成的一對傳動副，小輪連接輸入軸，大輪連接輸出軸，小輪和大輪的軸線互相平行，小輪圓柱體外表面上均布有螺旋圓弧槽，大輪圓柱體外表面上均布有螺旋圓弧齒，螺旋圓弧槽和螺旋圓弧齒的中心線均為圓柱螺旋線，小輪的螺旋圓弧槽和大輪的螺旋圓弧齒配合；安裝小輪和大動輪時，先使其中一對螺旋圓弧槽和螺旋圓弧齒嚙合，驅(qū)動器帶動輸入軸、小輪旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)兩平行軸間的外嚙合傳動。所述螺旋圓弧槽和螺旋圓弧齒的形狀可由傳動比等參數(shù)及中心線方程確定。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，體積小質(zhì)量輕，強度剛度大，重合度高，單級傳動比大，適于在微小、微機械和常規(guī)機械領(lǐng)域應(yīng)用。
【IPC分類】F16H57-023, F16H1-08, F16H55-08
【公開號】CN104595422
【申請?zhí)枴緾N201510054843
【發(fā)明人】陳禎, 李波, 趙 權(quán), 楊靜
【申請人】中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年2月2日