[發(fā)明專利]一種無相對滑動的螺旋圓弧錐齒輪機(jī)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610036649.8
• 申請日: 2016-01-19
• 公開（公告）號: CN105485254B
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳禎;丁華鋒;李波;趙權(quán);楊靜
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)
• 主分類號: F16H1/14
• 分類號: F16H1/14;F16H55/22;F16H55/08
• 代理公司: 武漢華旭知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 42214
• 代理人: 江釗芳

本發(fā)明涉及一種無相對滑動的螺旋圓弧錐齒輪機(jī)構(gòu)，包括小輪和大輪組成的一對傳動副，小輪和大輪的軸線正交，小輪圓錐體外表面均布有螺旋圓弧齒，大輪圓錐體外表面均布有螺旋圓弧槽，螺旋圓弧槽和螺旋圓弧齒的中心線均為圓錐螺旋線，螺旋圓弧齒和螺旋圓弧槽配合；安裝小輪和大動輪時使其中一對螺旋圓弧齒和螺旋圓弧槽嚙合，驅(qū)動器帶動輸入軸、小輪和大輪旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)正交軸間的傳動。螺旋圓弧齒和螺旋圓弧槽的形狀由傳動比等參數(shù)確定。本發(fā)明中螺旋圓弧錐齒輪傳動時齒面無相對滑動，因而無齒面膠合、磨損和塑性變形等失效形式，具有單級傳動比大，重合度高，承載能力強(qiáng)等優(yōu)點，適合在微小、微機(jī)械和常規(guī)機(jī)械領(lǐng)域推廣應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種無相對滑動的螺旋圓弧錐齒輪機(jī)構(gòu)，具體地說是一種基于曲線嚙合理論的用于平面正交軸傳動的無相對滑動的螺旋圓弧錐齒輪機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

齒輪作為機(jī)械傳動中的基本傳動元件，實現(xiàn)運(yùn)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(jī)械基礎(chǔ)件中規(guī)模最大的行業(yè)。現(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(jī)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)。

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(jī)構(gòu)。如中國專利文獻(xiàn)，申請?zhí)枮?01510054843.4，公開了“用于平行軸外嚙合傳動的螺旋圓弧齒輪機(jī)構(gòu)”，申請?zhí)枮?01510051923.4，公開了“用于平行軸內(nèi)嚙合傳動的螺旋圓弧齒輪機(jī)構(gòu)”。上述兩種傳動機(jī)構(gòu)的局限性在于，它們只能實現(xiàn)平面內(nèi)兩平行軸之間的運(yùn)動和動力傳遞，而不能實現(xiàn)平面內(nèi)兩正交軸之間的運(yùn)動和動力的傳遞。因此，它們使用范圍受到了極大的限制。

目前平面內(nèi)兩正交軸之間的運(yùn)動和動力的傳遞，工業(yè)應(yīng)用最廣泛的是漸開線錐齒輪機(jī)構(gòu)。但漸開線錐齒輪機(jī)構(gòu)的嚙合原理遵循曲面嚙合理論，從設(shè)計理論上就必然存在齒面之間的相對滑動，因此不能避免齒面磨損、齒面膠合和齒面塑性變形等齒輪傳動的普遍失效形式，影響了齒輪副的使用壽命和可靠性。如中國專利號為201310049845.5，公開了“基于共軛曲線的錐齒輪嚙合副”，包括相互點嚙合且齒廓曲線均為圓弧的錐齒輪I和錐齒輪II，該錐齒輪具有傳動效率高；齒面易于加工制造，傳動誤差小，使用壽命長的特點；但該錐齒輪也存在錐齒輪I和錐齒輪II嚙合時齒面沿著共軛曲線運(yùn)動，錐齒輪齒面相對滑動，齒面有膠合、磨損和塑性變形等失效形式。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對目前機(jī)械傳動領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，而提出一種用于平面正交軸傳動，具有傳動時齒面間無相對滑動，傳動連續(xù)穩(wěn)定的無相對滑動的螺旋圓弧錐齒輪機(jī)構(gòu)，同時本錐齒輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，傳動系零件數(shù)少，效率高，體積小，質(zhì)量輕，單級傳動比大，重合度高，承載能力高。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)措施是：提供一種無相對滑動的螺旋圓弧錐齒輪機(jī)構(gòu)，包括小輪和大輪組成的一對傳動副，小輪通過輸入軸與驅(qū)動器固連，大輪連接輸出軸，小輪和大輪的軸線垂直相交，所述的小輪圓錐體外表面上均布有螺旋圓弧齒，大輪圓錐體外表面上均布有螺旋圓弧槽，螺旋圓弧齒和螺旋圓弧槽的中心線均為圓錐螺旋線，小輪的螺旋圓弧齒和大輪的螺旋圓弧槽配合；所述螺旋圓弧齒與小輪圓錐體外表面之間有過渡圓角以減小根部應(yīng)力集中；所述的螺旋圓弧齒和螺旋圓弧槽嚙合傳動為基于平面正交軸傳動的空間曲線嚙合方式，小輪在驅(qū)動器的帶動下旋轉(zhuǎn)，通過螺旋圓弧齒與螺旋圓弧槽之間的連續(xù)嚙合作用，實現(xiàn)平面正交軸之間的平穩(wěn)嚙合傳動，其嚙合為點接觸的無相對滑動嚙合傳動，所有嚙合點位于大輪和小輪理論分度圓錐體的切線，所有嚙合點的相對運(yùn)動速度均為零，并且嚙合點在大輪和小輪上分別形成的接觸線均為圓錐螺旋線；