[發明專利]高階多段變性橢圓齒輪

有效

• 申請號: 201410212573.0
• 申請日: 2014-05-20
• 公開（公告）號: CN103939576A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 韓江;夏鏈;劉有余;李大柱
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: F16H55/17
• 分類號: F16H55/17;F16H55/08
• 代理公司: 合肥金安專利事務所 34114
• 代理人: 金惠貞

技術領域

本發明涉及一種用于以可變速比傳送旋轉運動的齒輪傳動裝置,尤其是節曲線為高階多段變性橢圓的非圓齒輪,屬于傳動裝置領域。

背景技術

非圓齒輪綜合了圓齒輪和凸輪機構的優點，能用于連續變速比的準確傳動，也可用于實現精確非圓軌跡的運動。由于傳動動力較大，在農業機械、輕工機械、計量機械等領域是不可替代的部件。目前，非圓齒輪節曲線有兩類：其一為自由形狀，一般用樣條曲線或列表曲線進行表達；其二為典型形狀，如橢圓齒輪、變性橢圓齒輪和高階橢圓齒輪。其中，以典型形狀的橢圓族類非圓齒輪應用最為廣泛。

中國專利CN201220537326.4公開了一種分段變形橢圓齒輪。相對傳統變性橢圓齒輪，分段變形橢圓齒輪可在????????????????????????????????????????????????極角范圍內實現大于2段的變性，能夠較好實現傳動比不對稱的傳動要求；可將非周期性自由節曲線非圓齒輪轉化為分段變形橢圓齒輪，統一了兩類非周期性非圓齒輪，并可實現非周期性非圓齒輪的標準化。分段變形橢圓齒輪節曲線方程如下式：

為分段數；，為段序號；為段極徑；為段變形系數，需滿足下式：

所述分段變形橢圓齒輪只能擬合非周期性自由節曲線非圓齒輪，對周期性自由節曲線非圓齒輪（高階自由節曲線非圓齒輪）無能為力。為達到自由形狀非圓齒輪與典型形狀非圓齒輪兩者的完全統一，并完全實現非圓齒輪的標準化，可將分段變形橢圓齒輪拓展為高階多段變性橢圓齒輪。

發明內容

本發明的目的在于：針對上述現有技術存在的問題，提出一種節曲線為高階多段變性橢圓的非圓齒輪，即用高階多段變性橢圓齒輪構造周期性自由節曲線非圓齒輪，實現兩類齒輪的完全統一。

高階多段變性橢圓齒輪,?包括輪轂、輪齒和齒槽，其中輪轂的輪周上均布著輪齒，相鄰輪齒之間為齒槽，所述輪齒和齒槽的排列位置由齒輪節曲線形狀確定，所述輪轂用于與其他零件裝配；其特征在于：所述齒輪節曲線是周期為n的周期曲線依次光滑連接組成；所述周期曲線由N段節曲線依次光滑連接構成；所述每段節曲線均為變性橢圓上的一段輪廓曲線，n和N為正整數；所述齒輪節曲線方程（1）如下：

?????????（1）

式中，a為半長軸；e為偏心率，e∈[0,1]；θ為極角，θ∈[0,2π]；n為階數，是正整數；i=1,2,3,…,n，為周期序號；N為周期內分段數；j=1,2,3,…,N，為段序號；m_j為j段變性系數；r_ij為i周期j段極徑。

所述各段節曲線所對應的極角之和為；所述節曲線連接處曲線光滑相切；所述變性系數m_j滿足式（2）：

?????????????????????????????（2）

式（2）中，N為周期內分段數；j=1,2,3,…,N，為段序號；m_j為j段變性系數。

所述的高階多段變性橢圓齒輪，所述輪齒排列方向可以與所述齒輪軸線平行，構成高階多段變性橢圓直齒輪。

所述的高階多段變性橢圓齒輪，所述輪齒排列方向可以與所述齒輪軸線傾斜一定角度，構成高階多段變性橢圓斜齒輪。

本發明的有益效果是：本發明的高階多段變性橢圓齒輪，每周期內節曲線可按傳動要求分為N段，極大提高了傳動性能，并為齒輪副設計帶來更大便捷性；當N=1時，所述高階多段變性橢圓齒輪即為高階橢圓齒輪；當N=2時，所述高階多段變性橢圓齒輪即為高階變性橢圓齒輪；當n=1時，所述高階多段變性橢圓齒輪即為所述分段變形橢圓齒輪，故本發明的高階多段變性橢圓齒輪包括了所述分段變形橢圓齒輪的范疇，還具備獨有的可傳遞周期性變化傳動比的優勢。另外，本發明的高階多段變性橢圓齒輪可構造周期性自由節曲線非圓齒輪，通過調整所述參數、、、n及m_j，可將周期性自由節曲線非圓齒輪轉化為高階多段變性橢圓齒輪，實現了典型形狀和自由節曲線這兩類非圓齒輪的完全統一。