[發(fā)明專利]一種以圓錐螺旋線構(gòu)造主動(dòng)線齒的同平面軸線齒輪機(jī)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710768458.5
• 申請(qǐng)日: 2017-08-31
• 公開（公告）號(hào): CN107345567B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳揚(yáng)枝;李政;謝雄敦;呂月玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/17
• 分類號(hào): G06F30/17;F16H55/17
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

本發(fā)明公開了一種以圓錐螺旋線構(gòu)造主動(dòng)線齒的同平面軸線齒輪機(jī)構(gòu)，包括主動(dòng)輪和從動(dòng)輪，所述主動(dòng)輪和從動(dòng)輪滿足線齒輪空間曲線嚙合理論并采用與軸間角、傳動(dòng)比相適應(yīng)的圓錐螺旋線進(jìn)行主動(dòng)接觸線構(gòu)造，本發(fā)明的主動(dòng)線齒和從動(dòng)線齒的齒面上分別包含兩條接觸線，所述兩條主動(dòng)接觸線和兩條從動(dòng)接觸線是兩對(duì)相互嚙合的共軛接觸曲線，分別位于主動(dòng)線齒和從動(dòng)線齒的兩側(cè)，可實(shí)現(xiàn)無側(cè)隙正反轉(zhuǎn)雙向傳動(dòng)。本發(fā)明具有線齒輪的空間尺寸小、傳動(dòng)比大等優(yōu)點(diǎn)；主動(dòng)輪的形狀可采用任意頂角的圓錐螺旋線，具有空間利用率高、滑動(dòng)率小的特點(diǎn)；可實(shí)現(xiàn)無側(cè)隙正反轉(zhuǎn)雙向傳動(dòng)，且易于加工，特別適用于空間受限的微小型機(jī)械、微型機(jī)械和常規(guī)機(jī)械領(lǐng)域應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于齒輪傳動(dòng)的技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種以圓錐螺旋線構(gòu)造主動(dòng)線齒的同平面軸線齒輪機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

齒輪傳動(dòng)是應(yīng)用最廣泛的一種傳動(dòng)與變速技術(shù)，線齒輪傳動(dòng)副可實(shí)現(xiàn)軸線以任意角度相交或交錯(cuò)的傳動(dòng)和大傳動(dòng)比。此前的線齒輪又稱為空間曲線嚙合輪,傳動(dòng)過程中參與嚙合的是一對(duì)共扼空間曲線,即,一對(duì)共扼的主動(dòng)輪接觸線和從動(dòng)輪接觸線。已有的線齒輪機(jī)構(gòu)一致采用圓柱螺旋線構(gòu)造主動(dòng)接觸線，如中國專利(專利申請(qǐng)?zhí)?010101059023)公開的“一種斜交齒輪機(jī)構(gòu)”，在相交軸傳動(dòng)的情況下，圓柱螺旋線的常值嚙合半徑無法和相交軸變化的軸間距相適應(yīng)，導(dǎo)致空間利用率低，滑動(dòng)率大。因此,優(yōu)化線齒輪主動(dòng)接觸線的形狀是很有必要的。在許多使用場(chǎng)合中，要求齒輪機(jī)構(gòu)具有雙向傳遞動(dòng)力的功能，但已有的線齒輪機(jī)構(gòu)的線齒由齒廓沿一條接觸線運(yùn)動(dòng)形成，如中國專利(專利申請(qǐng)?zhí)?015105709269)公開的“一種用于平行軸傳動(dòng)的凹凸弧線齒輪機(jī)構(gòu)”，每個(gè)所述線齒上只有一條參與嚙合的接觸線，因此這種結(jié)構(gòu)的線齒輪存在齒側(cè)間隙，且只能實(shí)現(xiàn)單向傳動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種以圓錐螺旋線構(gòu)造主動(dòng)線齒的同平面軸線齒輪機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)具有空間利用率高、滑動(dòng)率小、可以實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)雙向傳動(dòng)、具有較高的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度、易于數(shù)控加工等特點(diǎn)，特別適用于空間受限的微小型機(jī)械、微型機(jī)械和常規(guī)機(jī)械領(lǐng)域應(yīng)用。

要實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種以圓錐螺旋線構(gòu)造主動(dòng)線齒的同平面軸線齒輪機(jī)構(gòu)，包括主動(dòng)輪和從動(dòng)輪，所述主動(dòng)輪和從動(dòng)輪滿足線齒輪空間曲線嚙合理論，即空間共軛的主動(dòng)接觸線和從動(dòng)接觸線以點(diǎn)接觸形式實(shí)現(xiàn)嚙合傳動(dòng)，所述空間曲線嚙合理論涉及如下空間坐標(biāo)系，坐標(biāo)系o₀-x₀y₀z₀和坐標(biāo)系o₁-x₁y₁z₁分別為主動(dòng)輪的固定坐標(biāo)系和隨動(dòng)坐標(biāo)系，坐標(biāo)系o_p-x_py_pz_p和坐標(biāo)系o₂-x₂y₂z₂分別為從動(dòng)輪的固定坐標(biāo)系和隨動(dòng)坐標(biāo)系；主動(dòng)輪回轉(zhuǎn)軸線與z₀(z₁)軸重合，從動(dòng)輪回轉(zhuǎn)軸線與z₂(z_p)軸重合，主動(dòng)輪和從動(dòng)輪回轉(zhuǎn)軸線間夾角為θ₀，所述軸線間夾角可以根據(jù)設(shè)計(jì)需要以任意角度交叉，所述任意角度指大于等于0°且小于180°的任一角度；所述主動(dòng)輪和從動(dòng)輪分別以角速度和繞軸z₁和z₂軸旋轉(zhuǎn)，一定時(shí)間內(nèi)，主動(dòng)輪和從動(dòng)輪分別轉(zhuǎn)過角度和所述以圓錐螺旋線構(gòu)造主動(dòng)線齒的同平面軸線齒輪機(jī)構(gòu)嚙合方程為：

其中，所述主動(dòng)接觸線在坐標(biāo)系o₁-x₁y₁z₁的參數(shù)方程為：

其中，t₁為參變量，t_1s、t_1e為參變量t₁的取值范圍，即主動(dòng)接觸線上嚙合起始點(diǎn)和嚙合終止點(diǎn)所在位置；