[發(fā)明專利]一種相交軸非圓面齒輪傳動機(jī)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911150818.0
• 申請日: 2019-11-21
• 公開（公告）號: CN110848332B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉大偉;呂珍珍
• 申請（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號: F16H1/14
• 分類號: F16H1/14;G06F30/17
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 趙淑梅;李洪福

一種相交軸非圓面齒輪傳動機(jī)構(gòu)，所述傳動機(jī)構(gòu)包括小圓柱齒輪和非圓面齒輪，所述小圓柱齒輪與非圓面齒輪的回轉(zhuǎn)軸線非正交，且嚙合過程中，小圓柱齒輪的節(jié)圓柱與非圓面齒輪的節(jié)圓錐保持相切，切線為非圓面齒輪的節(jié)圓錐母線；所述非圓面齒輪的節(jié)曲線為纏繞在其節(jié)圓錐面上的一條曲線，所述非圓面齒輪節(jié)曲線在節(jié)圓錐底面上的投影是一條關(guān)于節(jié)圓錐軸線的非圓曲線。本發(fā)明由一對齒輪嚙合構(gòu)成的傳動機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了以往相交軸傳動結(jié)構(gòu)非正交時至少兩對齒輪才能獲得的減?變速復(fù)合傳動效果，最大限度地簡化傳動結(jié)構(gòu)、縮短傳動鏈、減少傳動零件、提高傳動效率和精度，尤其適用于任意相交軸結(jié)構(gòu)、有空間限制且有減?變速復(fù)合傳動要求的場合。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及傳動機(jī)械領(lǐng)域，尤其涉及一種相交軸非圓面齒輪傳動機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

在機(jī)械傳動領(lǐng)域中，變速比傳動占有非常大的比例。為實(shí)現(xiàn)特定的工藝要求，很多應(yīng)用場合需要設(shè)備具有變速比傳動功能。在眾多變速比傳動機(jī)構(gòu)中，非圓齒輪副兼具凸輪和齒輪的傳動特性，可實(shí)現(xiàn)高效率，大功率的精確傳動比，在農(nóng)業(yè)機(jī)械、冶金機(jī)械、印刷機(jī)械和輕工機(jī)械等領(lǐng)域已得到了廣泛的應(yīng)用。由于設(shè)備的原動機(jī)一般為電動機(jī)，轉(zhuǎn)速較高，無法直接與變速傳動機(jī)構(gòu)連接以輸出變速運(yùn)動，因此實(shí)際生產(chǎn)中在非圓齒輪副與原動機(jī)之間安裝減速機(jī)構(gòu)，這樣就能通過減速機(jī)構(gòu)與非圓齒輪副組成串聯(lián)裝置來實(shí)現(xiàn)減速變速傳動，這種串聯(lián)的傳動結(jié)構(gòu)相對于單對齒輪副來說，增加了傳動鏈的長度，增大了傳動空間，且降低了傳動效率，因此若能將減速和變速功能集中在一對齒輪副上，實(shí)現(xiàn)減變速一體化傳動，將齒輪副的從動齒輪與主動齒輪的傳動比分解為是減速比和變速比的乘積的倒數(shù)，通過對齒輪副減速比與變速比的任意組合可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備對減速變速復(fù)合傳動效果的要求，能徹底改變齒輪變速比傳動的串聯(lián)結(jié)構(gòu)，簡化傳動裝置，提升機(jī)構(gòu)傳動性能，但目前的非圓齒輪副都只能實(shí)現(xiàn)一些特定環(huán)境中的減速變速傳動，無法滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要。

平面非圓齒輪可實(shí)現(xiàn)兩平行回轉(zhuǎn)軸之間的變角速度傳動，根據(jù)平面非圓齒輪的形狀可以將其分成很多種類，但實(shí)際中應(yīng)用最多的是橢圓齒輪副和偏心圓齒輪副。若要通過一對平面非圓齒輪副實(shí)現(xiàn)減速變速一體傳動，需要由一個小非圓齒輪與一個大非圓齒輪配合傳動。根據(jù)非圓齒輪的共軛原理可知，小非圓齒輪的回轉(zhuǎn)周期T1與大非圓齒輪的回轉(zhuǎn)周期T2，必須滿足T1/n1＝T2/n2，其中n1和n2分別為小非圓齒輪和大非圓齒輪節(jié)曲線的周期數(shù)，一對平面非圓齒輪副的減速效果由參數(shù)n1和n2控制，當(dāng)n2和n1的差值越大時，減速效果越明顯，同時n2還控制著大非圓齒輪回轉(zhuǎn)一周輸出角速度的周期數(shù)。若要平面非圓齒輪副實(shí)現(xiàn)減速效果，n2取值必須大于1，這就使得大非圓齒輪回轉(zhuǎn)一周，角速度的變化周期數(shù)大于1，而且這個周期數(shù)還受減速比的限制，也就是說平面非圓齒輪一旦減速比確定，輸出角速度的周期數(shù)也隨之確定，這樣無法實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)串聯(lián)機(jī)構(gòu)中減速比和輸出角速度周期數(shù)可任意組合的減變速傳動效果，平面非圓齒輪副的只能實(shí)現(xiàn)某些特定的減變速傳動效果。

空間非圓齒輪可用于實(shí)現(xiàn)兩相交軸之間的變角速度傳動，非圓錐齒輪是空間非圓齒輪較早出現(xiàn)的一種非圓齒輪結(jié)構(gòu)，其節(jié)曲線目前主要采用橢圓曲線以及由橢圓曲線改進(jìn)的變形橢圓曲線以及高階橢圓曲線，如公開號為CN1648490A的中國專利公開的卵形錐齒輪副、公開號為CN102003538A的中國專利公開的偏心橢圓錐齒輪以及公開號為CN101975247A的中國專利公開的變傳動比高階變性橢圓錐齒輪。但是這些非圓錐齒輪與平面非圓齒輪采用了相同的橢圓節(jié)曲線或改進(jìn)的橢圓節(jié)曲線時，它們所實(shí)現(xiàn)的傳動比是相同的。因此非圓錐齒輪所實(shí)現(xiàn)的減變速效果與平面非圓齒輪也是相同的，無法實(shí)現(xiàn)減速比和輸出角速度周期數(shù)的任意組合。在此基礎(chǔ)之上，公開號為CN102518756A的專利公開了一種平面橢圓齒輪與特殊面齒輪組成的變速比傳動機(jī)構(gòu)，用以傳遞兩正交軸間的變傳動比。橢圓齒輪的節(jié)曲線周期數(shù)為1，當(dāng)特殊面齒輪節(jié)曲線周期數(shù)為大于1的整數(shù)時，可以實(shí)現(xiàn)減變速傳動，但與其它類型的非圓齒輪副一樣，這對非圓齒輪副的減速比受輸出角速度周期數(shù)的限制，無法實(shí)現(xiàn)相交軸結(jié)構(gòu)間的任意減-變速復(fù)合傳動效果，再如，公開號為CN104500654A的專利公開了一種圓柱齒輪與端面齒輪組成的變速比傳動機(jī)構(gòu)，用以傳遞兩正交軸間的任意減速變速傳動，但由于兩回轉(zhuǎn)軸正交，無法進(jìn)行減-變速復(fù)合傳動。