[發明專利]一種改進的心形非圓齒輪節曲線的設計方法

在審

• 申請號: 202111041146.7
• 申請日: 2021-09-06
• 公開（公告）號: CN113761683A
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 張鑫
• 申請（專利權）人: 溫州理工學院
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20;F16H55/08;F16H55/17;G06F111/04
• 代理公司: 溫州金甌專利事務所(普通合伙) 33237
• 代理人: 陳暉

本發明公開了一種改進的心形非圓齒輪節曲線的設計方法，根據非圓齒輪節曲線的設計原理，對原始平面心形曲線的改進，給出了非封閉的心形非圓齒輪節曲線的解析式；進一步地，通過引入修復節曲線，得到了封閉的心形非圓齒輪節曲線的一般表達式，并且為了確保修復后的封閉非圓齒輪節曲線的光滑性，分析了修復節曲線需滿足的約束條件；更進一步地，通過對修復節曲線約束條件的分析，以多項式的形式給出了修復節曲線的解析式，進而可得到封閉非圓齒輪節曲線的解析式；最后，根據非圓齒輪副的嚙合原理，給出了與心形非圓主動齒輪節曲線共軛的非圓從動齒輪節曲線及其約束條件。本發明公開的一種改進的心形非圓齒輪節曲線設計方法，擴大了現有非圓齒輪節曲線的設計及應用，對設計出具有任意形狀的非圓齒輪副有一定的指導意義和實用價值。

技術領域

本發明屬于非圓齒輪設計領域，具體涉及一種改進的心形非圓齒輪節曲線 的設計方法。

背景技術

隨著非圓齒輪機械產品朝著高速、重載、輕型、高精度和自動化方向發展， 非圓齒輪作為機械產品中重要且常用的傳動零部件之一，具有任意形狀的非圓 齒輪的設計目標與傳動性能的滿足越來越復雜困難。而非圓齒輪的設計目標與 傳動性能主要決定于其節曲線的設計，早期由于計算機技術與加工機床的限制， 關于非圓齒輪節曲線的設計研究主要是對偏心圓和橢圓等平面曲線作為非圓齒 輪節曲線的幾何特性及其傳動性能進行分析。

現在，隨著德國第四輪工業革命“工業4.0”發展規劃的提出，自 動化與數字化的“兩化融合”，以及現代計算機技術、數控機床、智能 制造等新理論與新技術的突破，使得具有任意形狀的非圓齒輪的設計 變為了可能。

發明內容

本發明的目的是擴大非圓齒輪在機械產品中的應用，公開一種改進的心形 非圓齒輪節曲線的設計方法，對設計具有任意節曲線形狀的非圓齒輪設計有一 定的指導意義與實用價值。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

一種改進的心形非圓齒輪節曲線的設計方法，其步驟如下：

步驟一、根據非圓齒輪節曲線的設計原理及約束條件，對原始平面心形曲 線進行改進，得到非封閉的心形非圓齒輪節曲線r_u(θ)的極坐標方程， θ∈[0,θ_t-θ_s]，θ為極角，θ_s和θ_t分別為心形非圓齒輪節曲線r(θ)回轉的起止角；

步驟二、根據非圓齒輪副的嚙合原理，得到與非封閉的心形非圓主動齒輪 節曲線r_u(θ)共軛非圓從動齒輪節曲線r_m(θ_m) θ_m為非封閉非圓從動齒輪節曲線的極角；

步驟三、通過引入修復節曲線r_c(θ)，θ∈[θ_t-θ_s,2π]，并結合非封閉的心形 非圓齒輪節曲線r_u(θ)，獲得封閉的非圓齒輪節曲線R(θ)的一般表達式

步驟四、根據封閉非圓齒輪節曲線的設計原理，在保證封閉的非圓齒輪節 曲線R(θ)的光滑性的條件下，獲取修復節曲線r_c(θ)應滿足的約束條件

步驟五、為了得到唯一確定的修復節曲線r_c(θ)，通過對修復節曲線r_c(θ)約 束條件進行分析，得到一個關于極角θ的三次多項式作為修復節曲線r_c(θ)的一 般表達式

其中，c₀、c₁、c₂和c₃為待定的設計參數；