[發明專利]一種彈性變傳動比線齒輪機構

有效

• 申請號: 202010233428.6
• 申請日: 2020-03-29
• 公開（公告）號: CN111322374B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 陳揚枝;何超;劉霧;焦自嘉
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: F16H55/08
• 分類號: F16H55/08;F16H55/17;F16H55/16;G06F30/17
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

本發明公開了一種可變傳動比的線齒輪機構，該機構由一對平行軸線齒輪組成傳動副，包括主動輪和從動輪，所述主動輪和從動輪均由輪體和線齒組成，主動輪線齒和從動輪線齒的接觸線按照空間共軛曲線嚙合，所述主動輪上的線齒和從動輪上的線齒具有彈性可變形性，通過調節主動線齒和從動線齒的螺距比，可以達到改變齒輪副傳動比的功能，并給出了所述可變傳動比的線齒輪機構的傳動比變化規律。進一步地，對所述可變傳動比的線齒輪機構的結構進行了設計。本發明的主動線齒輪和從動線齒輪的螺距具有可調性，通過調節不同的主動線齒輪和從動線齒輪的螺距比，可以得到不同的線齒輪傳動比，實現傳動穩定、平均傳動比精確的可變傳動比傳動的功能。

技術領域

本發明涉及機械傳動領域，尤其涉及一種有級變速的、彈性線齒輪機構。

背景技術

變速器的主要功能是改變傳動比，實現不同速度和扭矩傳遞的功能。根據變速器能否在一個范圍內連續改變其傳動比，可以將變速器分為有級變速器和無級變速器。常見的有級變速器有：汽車用齒輪有級變速器，車床掛輪箱和鏈輪變速器等；常見的無級變速器(CVT)有：金屬帶式無級變速器和液力機械式無級變速器。齒輪有級變速器，傳動穩定，傳動比精確；鏈輪有級變速器，傳動過程存在周期性波動，平均傳動比穩定；無級變速器，傳動比可在一個范圍內變化，傳動過程穩定，傳動比精確，但是存在打滑的風險。

無論是有級變速器還是無級變速器，目前常見的變速器，體積較大，結構復雜，不適用于輕量化場合。然而，如輕量型移動機器人、紡車輪機械、玩具機械等具體應用場合，輕量型變速器的需求是巨大的。

線齒輪是一種基于空間曲線共軛理論的齒輪，在傳動過程中屬于點接觸傳動，通常采用圓柱螺旋線和圓錐螺旋線作為其接觸線，并且其設計方程、重合度、強度準則、微小變速器和制造領域等研究已經趨于完善，線齒輪的主要特點之一是適用于輕量化的應用場合。

在尺度、重量受限的輕量型機械裝置中，經常有變傳動比的傳動要求，有時不適合用控制的方式實現，而傳統的變速器又不適用于輕量化的應用。

發明內容

本發明在線齒輪理論基礎之上，給出具有穩定地有級變速的線齒輪副的設計方案，用該方法設計的線齒輪副機構可以提供穩定的有級變速。

本發明所采用的技術方案如下。

一種彈性變傳動比線齒輪機構，該機構由一對平行軸線齒輪組成傳動副，包括主動輪和從動輪，所述主動輪和從動輪均由輪體和線齒組成，所述主動輪線齒和從動輪線齒的螺距反比恒等于所述齒輪副傳動比。所述主動接觸線的在自身坐標系下的方程為：

其中，m為接觸線螺旋半徑，n為接觸線螺距相關參數，具體地，螺距為P₁，P₁＝2πn；所述從動接觸線的在自身坐標系下的方程為：

其中，i為齒輪副傳動比，a為中心距。

所述主動接觸線為一圓柱接觸線，其螺旋半徑為m，螺距為P₁＝2πn；所述從動接觸線也為一圓柱接觸線，其螺旋半徑為a-m，螺距為P₂＝2πni，齒輪副傳動比為i，中心距為a，t的范圍代表主動接觸線的長度。所述主動輪線齒和從動輪線齒的接觸線按照空間共軛曲線嚙合，主動輪線齒和從動輪線齒都具有彈性可變形性，通過調節主動線齒和從動線齒的螺距比，可以達到改變齒輪副傳動比的功能。

優選地，所述彈性變傳動比線齒輪機構屬于連續傳動的齒輪副，所述彈性變傳動比線齒輪機構屬于有級變速，所述彈性變傳動比線齒輪機構的傳動比變化規律如下：