[發明專利]用于平行軸內嚙合傳動的螺旋圓弧齒輪機構

有效

• 申請號: 201510051923.4
• 申請日: 2015-02-02
• 公開（公告）號: CN104565223B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: 陳禎;李波;趙權
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: F16H1/34
• 分類號: F16H1/34
• 代理公司: 武漢華旭知識產權事務所42214
• 代理人: 江釗芳

1.一種用于平行軸內嚙合傳動的螺旋圓弧齒輪機構，包括小輪和大齒圈，小輪和大齒圈組成一對傳動副，小輪連接輸入軸，大齒圈通過連接套連接輸出軸，小輪和大齒圈的軸線互相平行；其特征在于：所述的螺旋圓弧齒輪機構內嚙合傳動是基于平行軸傳動空間曲線嚙合方式；所述的小輪在圓柱體外表面上均布有螺旋圓弧齒，所述的大齒圈空心圓柱體內表面均布有螺旋圓弧槽，小輪螺旋圓弧齒和大齒圈的螺旋圓弧槽配合，螺旋圓弧齒和螺旋圓弧槽的中心線均為圓柱螺旋線；所述的小輪圓柱體外表面與螺旋圓弧齒之間有過渡圓角；小輪通過輸入軸與驅動器固連，在驅動器的帶動下旋轉，通過螺旋圓弧齒與螺旋圓弧槽之間的連續嚙合作用，小輪帶動大齒圈旋轉，實現平面內兩平行軸之間的內嚙合平穩傳動；

所述的螺旋圓弧齒與螺旋圓弧槽的中心線形狀由如下方法確定：在o--x,y,z及o_p--x_p,y_p,z_p兩個空間坐標系中，z軸與小輪的回轉軸線重合，z_p軸與大齒圈的回轉軸線重合，平面xoz與平面x_po_pz_p共面，平面xoy與平面x_po_py_p共面，且小輪與大齒圈之間的角速度矢量方向相同，oo_p的距離為a；坐標系o₁--x₁,y₁,z₁與小輪固聯，坐標系o₂--x₂,y₂,z₂與大齒圈固聯，小輪、大齒圈在起始位置分別與坐標系o--x,y,z及o_p--x_p,y_p,z_p重合，小輪以勻角速度ω₁繞z軸旋轉，大齒圈以勻角速度ω₂繞z_p軸旋轉，從起始位置經一段時間后，坐標系o₁--x₁,y₁,z₁及o_2--x₂,y₂,z₂運動，此時小輪繞z軸轉過φ₁角，大齒圈繞z_p軸轉過φ₂角；

設給定螺旋圓弧齒的中心線方程為：

$\left\{\begin{array}{c}{x}_1^{\left(1c\right)}=m\cos t\\ y_1^{\left(1c\right)}=-m\sin t\\ z_1^{\left(1c\right)}=\mathrm{nt}+\mathrm{n\π}\end{array}\right.---\left(1\right)$

由曲線嚙合方程求得螺旋圓弧槽的中心線方程為：

$\left\{\begin{array}{c}{x}_2^{\left(2c\right)}=m{i}_{12}\sin \frac{\mathrm{\π}+t}{i_{12}}\\ y_2^{\left(2c\right)}=m{i}_{12}\cos \frac{\mathrm{\π}+t}{i_{12}}\\ z_2^{\left(2c\right)}=\mathrm{nt}+\mathrm{n\π}\end{array}\right.---\left(2\right)$

小輪和大齒圈安裝的軸間距為：a＝m(i₁₂-1) ⑶

小輪圓柱體直徑為：D₁＝2m-2b ⑷

小輪圓柱體外表面與螺旋圓弧齒之間過渡圓角半徑為b/2；

螺旋圓弧齒的圓弧直徑：d₁

螺旋圓弧槽的中心線的螺旋半徑：m₂＝i₁₂m ⑸

大齒圈空心圓柱體內表面直徑為：D_2a＝2m₂＝i₁₂m ⑹

大齒圈空心圓柱體外表面直徑為：D_2b＝D_2a+2e ⑺

螺旋圓弧槽的圓弧直徑：d_2＝d₁+c (8)

上述式中：t—為螺旋圓弧齒的中心線方程的參變量，且-π﹤t；

m—為螺旋圓弧齒的中心線的螺旋半徑；

n—為螺旋圓弧齒的中心線的螺距參數，2πn為螺旋圓弧齒中心線的螺距；

i₁₂—為小輪與大齒圈的傳動比，即螺旋圓弧槽數量與螺旋圓弧齒數量之比；

其中：m，n，x，y，z，x₁，y₁，z₁，x₂，y₂，z₂，x_p，y_p，z_p，a，，c，d₁，d₂，D₁，D_2a，D_2b，e的單位均為毫米；

當確定螺旋圓弧齒中心線的參數m、n和t，螺旋圓弧齒的圓弧直徑d₁，及b、c、e和傳動比i₁₂時，與螺旋圓弧齒共軛的螺旋圓弧槽的中心線方程隨之確定，小輪和大齒圈的結構和安裝軸間距也確定，從而得到平行軸內嚙合傳動的螺旋圓弧齒輪機構。