專利名稱：螺旋轉(zhuǎn)子機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種由齒條所產(chǎn)生的曲線做為轉(zhuǎn)子的輪廓的螺旋轉(zhuǎn)子機構(gòu)，特別涉及可調(diào)整力矩分配及高效率的螺旋轉(zhuǎn)子機構(gòu)，以及具有此種輪廓的一對螺旋轉(zhuǎn)子。
背景技術(shù)：
先前的研究顯示螺旋轉(zhuǎn)子輪廓對在螺旋轉(zhuǎn)子機構(gòu)的效率有很大影響，在20世紀70年代初期，非對稱輪廓線形取代對稱圓弧輪廓線形后，壓縮機效率提高10％，近年來，為了達到降低噪音、節(jié)省能源的要求，在線形的設計上更加入了許多考慮，如熱變形、受力變形等，一旦成功的設計出高效率的轉(zhuǎn)子輪廓，將使得整組螺旋轉(zhuǎn)子機構(gòu)的性能在市場上更加有競爭力。目前所廣泛使用的螺旋轉(zhuǎn)子機構(gòu)的轉(zhuǎn)子具有螺旋齒肋以及安插在其間的齒溝，以便在機器的工作空間內(nèi)繞平行軸旋轉(zhuǎn)，其中的一轉(zhuǎn)子為母轉(zhuǎn)子，其每一齒溝的主要部份位于節(jié)圓內(nèi)部，而其它小部份則位于節(jié)圓外側(cè)；另一轉(zhuǎn)子為公轉(zhuǎn)子，其每一齒肋的主要部份則位于節(jié)圓外側(cè)，而其它小部份位于節(jié)圓內(nèi)部。
先前已有多項專利顯示此種螺旋轉(zhuǎn)子機構(gòu)的轉(zhuǎn)子輪廓，這些先期技術(shù)對此類型輪廓有充分討論，并且也大大地改進了該等機構(gòu)的操作性能。例如美國專利第2622787號、第3787154號、第4412796號、第4890992號及第4406602號等。只是這些先期設計均是用傳統(tǒng)產(chǎn)生轉(zhuǎn)子線形的程序，即是以在一轉(zhuǎn)子上定義主要齒形曲線，然后根據(jù)共軛理論，在另一個轉(zhuǎn)子上創(chuàng)成一個相對應的共軛齒形曲線，然而，這些齒形并非為轉(zhuǎn)子輪廓的最佳設計，而仍然有其實用及制造上的缺點；近來，發(fā)展了另外一種齒形產(chǎn)生的方法，即是以在曲率半徑無窮大的齒條上定義主要曲線，然后分別創(chuàng)成兩轉(zhuǎn)子齒形，例如美國專利第4643654號及英國專利第9610289.2號，其優(yōu)點在于利用定義齒條線形即可分別創(chuàng)成共軛的公、母轉(zhuǎn)子輪廓，在齒條上的每一點，均可創(chuàng)成出轉(zhuǎn)子線形上相對應的一點，其屬于整段曲線創(chuàng)成，且齒條線形上的直線段將會在轉(zhuǎn)子上生成相應的漸開線段，確保兩轉(zhuǎn)子在節(jié)圓附近的相對運動接近理想的滾動接觸，有利于力矩的傳遞，同時在保持小回吹孔情況下，轉(zhuǎn)子在整個接觸長度上維持密封，而利用齒條創(chuàng)成的母轉(zhuǎn)子葉片可比任何其它現(xiàn)有的螺旋式壓縮機轉(zhuǎn)子具有更大的截面積與更強壯的葉片，將有助在公、母轉(zhuǎn)子受力矩的分配。
現(xiàn)有的螺旋轉(zhuǎn)子輪廓，其利用公轉(zhuǎn)子齒頂、母轉(zhuǎn)子齒頂及缸壁在壓縮時密封氣體，但因為在輪廓的設計上母轉(zhuǎn)子的齒厚往往不足而導致抗彎強度太小，或是左、右側(cè)輪廓曲線的壓力角不當而造成轉(zhuǎn)子受力不均，再加上壓縮時由于轉(zhuǎn)子會受熱膨脹以及受到氣體高壓的推擠容易造成齒葉變形，常會造成公轉(zhuǎn)子齒頂或公、母轉(zhuǎn)子間的磨損和振動噪音的形成，進而影響壓縮機的效率。
本發(fā)明有鑒在現(xiàn)有的螺旋轉(zhuǎn)子在設計上的不足，積極進行研究改良，經(jīng)不斷的嘗試與試驗后，發(fā)展出確具實用功效的一種可符合最佳嚙合設計的轉(zhuǎn)子，以便構(gòu)成具備最佳效率、力矩分配合理的螺旋轉(zhuǎn)子機構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明螺旋轉(zhuǎn)子機構(gòu)的技術(shù)方案為具有一對互相嚙合而可在機器的工作空間內(nèi)繞平行的軸心線旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子上各有數(shù)個具有螺旋齒肋以及可互為交插的齒溝，其中的一轉(zhuǎn)子為公轉(zhuǎn)子，其輪廓由一齒條所產(chǎn)生；另一轉(zhuǎn)子為母轉(zhuǎn)子，其輪廓亦由產(chǎn)生公轉(zhuǎn)子輪廓的同一齒條所生成。
本發(fā)明是采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種螺旋轉(zhuǎn)子機構(gòu)，包括由相互嚙合的螺旋齒葉與設在齒葉間的螺旋齒溝所構(gòu)成的公轉(zhuǎn)子與母轉(zhuǎn)子，其特征在于公轉(zhuǎn)子與母轉(zhuǎn)子的輪廓由一齒條所產(chǎn)生；其中齒條是由多數(shù)線段所構(gòu)成，齒條的起點與終點間所夾的距離為齒節(jié)距p1，其公轉(zhuǎn)子的節(jié)圓長度除以公轉(zhuǎn)子的齒數(shù)，而公轉(zhuǎn)子的節(jié)圓半徑為兩轉(zhuǎn)子中心之間的距離d0乘以公轉(zhuǎn)子齒數(shù)再除以兩轉(zhuǎn)子的齒數(shù)合；母轉(zhuǎn)子的節(jié)圓以母轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸為圓心，兩轉(zhuǎn)子的中心距d0乘以母轉(zhuǎn)子齒數(shù)再除以兩轉(zhuǎn)子的齒數(shù)合為半徑，母轉(zhuǎn)子的齒根圓以其中心為圓心，半徑為節(jié)圓的半徑減0.15～0.35倍的轉(zhuǎn)子中心線的長度d2，母轉(zhuǎn)子的齒項圓則為以其中心為圓心，半徑為比節(jié)圓的半徑大0.005～0.05倍的轉(zhuǎn)子間中心距長度d1所作的圓；公轉(zhuǎn)子的齒頂圓為以其中心為圓心，其節(jié)圓半徑加0.15～0.35倍的兩轉(zhuǎn)子中心長度d2所作的圓；其齒根圓為以其中心為圓心，其節(jié)圓半徑減0.005～0.05倍的兩轉(zhuǎn)子間中心距長度d1所作的圓。
前述的公轉(zhuǎn)子的節(jié)圓，齒頂圓與齒根圓分別與母轉(zhuǎn)子的節(jié)圓、齒根圓與齒頂圓外切在連接兩轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸的平面40，而節(jié)線為相切在兩節(jié)圓且垂直在該平面40的線。
前述的齒條的輪廓由下列的多數(shù)曲線線段構(gòu)成第一圓弧71圓弧的圓與母轉(zhuǎn)子的齒頂圓及公轉(zhuǎn)子的齒根圓相切的切線60a，該圓的圓心位于離所述平面一距離處，其半徑r1為d1的1～2倍，其起點在切線60a上，圓弧的張開角度為90°減高壓側(cè)壓力角u；第一曲線或直線段72
其起點為所述第一圓弧的終點，其長度小于2d1-r1，其與水平線間夾著所述高壓側(cè)壓力角u；第二曲線73以下列步驟求得在第一曲線的終點沿該第一曲線的法線方向延伸一距離k得一點，并在該終點畫一垂直在所述第一曲線或直線段73d以在所述節(jié)在線得到一個點90；將母轉(zhuǎn)子的節(jié)圓初始點移動至該點90，母轉(zhuǎn)子的節(jié)圓與節(jié)線在點90相切，且與直線73d相交在一點73a，而該點73a對母轉(zhuǎn)子節(jié)圓的相對位置維持不變；轉(zhuǎn)動該節(jié)圓至在所述節(jié)在線的一點100，則獲得一對應在所述點73a的軌跡線的曲線73c；求得第一擺線73c的等距線，該等距線并與所述第一曲線或直線段的終點相接；第三曲線74以下列步驟求得在第二曲線73的終點73b畫出一長度為l的法線以獲得一點74a；移動公轉(zhuǎn)子節(jié)圓的起始點至所述點100；連接點74a與100，使得點74a對公轉(zhuǎn)子節(jié)圓的相對位置維持不變；在所述節(jié)在線轉(zhuǎn)動公轉(zhuǎn)子的節(jié)圓，則獲得一對應在所述點74a的軌跡的第二擺線74c；求得第二擺線74c的等距線，該等距線并與所述第二曲線的終點相接；第四圓弧曲線75該圓弧的圓的圓心公轉(zhuǎn)子與母轉(zhuǎn)子的節(jié)圓相互外切的點，其半徑的長度d2；末線段或曲線79其一沿著所述直線60a位于平面40另一側(cè)的段上點所定義的線段或曲線，該點與所述第一圓弧起點之間的距離p1；一末圓弧78圓弧的圓與所述直線60a相切，而圓心與所述平面40的距離為p1-d1，半徑r2為d1的1～5倍，圓弧對其圓心所張開的-低壓側(cè)壓力角v角度大小為90°；一末段曲線或直線段77此曲線起始在上述末圓弧78的終點，其長度小于6d1-r2，其與水平線所夾著的角度與低壓側(cè)壓力角v相等；中間橢圓弧76其連接所述末段曲線或直線段77與所述第四圓弧曲線75，其滿足在其兩端點處為保持切線連續(xù)與接點連續(xù)的條件。
前述的產(chǎn)生第一圓弧的圓的圓心離開所述平面40一段0.3～0.5倍p1的距離，其半徑則為l1的1～2倍的長度。
前述的高壓側(cè)壓力角u為6°～15°；而低壓側(cè)壓力角v為30°～45°前述的第一曲線或線段的長度為小于2.0d1-r1。
前述的在創(chuàng)生擺線時，母轉(zhuǎn)子與公轉(zhuǎn)子的節(jié)圓分別轉(zhuǎn)動1/18圈到1/6圈。
前述的第四圓弧曲線的張開角度小于10°，且其公轉(zhuǎn)子齒頂?shù)谋Ｗo角β。
前述的橢圓弧的橢圓在設計上先給定0.5～3.5倍中心距的橢圓長軸長度，然后在滿足連續(xù)條件下求得橢圓圓心的位置、橢圓繞其圓心轉(zhuǎn)動的角度以及橢圓弧區(qū)間參數(shù)范圍。
前述的齒條沿著節(jié)線做水平移動而母轉(zhuǎn)子對其轉(zhuǎn)軸做相對轉(zhuǎn)動時，母轉(zhuǎn)子的單一齒形輪廓可由此相對運動關(guān)以及嚙合條件求得，且齒條上的曲線分別生成相對應的母轉(zhuǎn)子輪廓曲線，每條相對應曲線在運動時完全嚙合。
前述的當齒條沿著節(jié)線做水平移動而公轉(zhuǎn)子對其轉(zhuǎn)軸做相對轉(zhuǎn)動時，公轉(zhuǎn)子的單一齒形輪廓可由此相對運動關(guān)以及嚙合條件求得，且齒條上的曲線分別生成相對應的公轉(zhuǎn)子輪廓的曲線，每條相對應曲線在運動時完全嚙合。
本發(fā)明所提供的螺旋轉(zhuǎn)子機構(gòu)的優(yōu)點在于兩個相互嚙合的公轉(zhuǎn)子和母轉(zhuǎn)子的輪廓曲線都是由一齒條輪廓線所產(chǎn)生，此方法可簡化轉(zhuǎn)子線齒形制成過程。其中，齒條的輪廓線包括有一條橢圓弧，此橢圓弧可調(diào)整長軸與短軸的比值，在齒條底部增加一段圓弧用以在公轉(zhuǎn)子齒頂生成一段過渡圓弧，用以保護公轉(zhuǎn)子齒頂，且公、母轉(zhuǎn)子輪廓的左右側(cè)齒形壓力角以及母轉(zhuǎn)子的齒厚也可調(diào)整，這種改進的設計，將使得力矩得以適當分配在公、母轉(zhuǎn)子。同時，更可依照不同的工作狀況和不同的螺旋轉(zhuǎn)子機構(gòu)類型來調(diào)整齒條輪廓以得到一對合適的螺旋轉(zhuǎn)子，并可改善轉(zhuǎn)子抗彎強度不足、降低噪音、減少泄漏及提升效率。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)勢和有益效果1、齒條70由數(shù)條曲線組成，其中每條曲線可依據(jù)需要做適當?shù)恼{(diào)整。例如，可改變半徑r1及r2的大小、橢圓長軸長度、每條直線的長度、角度β、u、v及延伸長度k、l，藉此，得到適用在各種應用情況下的壓縮機(例如冷媒壓縮機、空氣壓縮機、…等)。
2、經(jīng)由同一齒條70可簡易地生成公轉(zhuǎn)子與母轉(zhuǎn)子齒形，且生成的公、母轉(zhuǎn)子間彼此共軛，將使得轉(zhuǎn)子齒形的設計上更加簡單。
3、由如1項的調(diào)整齒條上的曲線，可應用在不同性質(zhì)、不同場合下的轉(zhuǎn)子齒形，且若調(diào)整適當，將得到高效率且力矩合理分配在公、母轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子齒形。
4、公轉(zhuǎn)子10的齒形由齒條70所生成，齒條70上的每條曲線創(chuàng)成公轉(zhuǎn)子齒形上的相對應曲線，相對應的曲線與曲線間在做創(chuàng)成運動(如圖5中的上圖所示)時為完全嚙合，屬于整段齒條曲線創(chuàng)成，且整個輪廓介在齒頂圓14a與齒根圓14b之間。
5、母轉(zhuǎn)子30的齒形由齒條70所生成，齒條70上的每條曲線創(chuàng)成母轉(zhuǎn)子齒形上的相對應曲線，相對應的曲線與曲線間在做創(chuàng)成運動(如圖5中的下圖所示)時為完全嚙合，屬于整段齒條曲線創(chuàng)成，且整個輪廓介在齒頂圓34a與齒根圓34b之間。


圖1、本發(fā)明所定義的公轉(zhuǎn)子部份輪廓圖。
圖2、本發(fā)明所定義的母轉(zhuǎn)子部份輪廓圖。
圖3、本發(fā)明螺旋轉(zhuǎn)子嚙合的整體輪廓圖。
圖4、本發(fā)明的轉(zhuǎn)子局部放大視圖。
圖5A與圖5B、齒條與公、母轉(zhuǎn)子相對運動坐標圖。
圖6、齒條的擺線形成圖。
具體實施例方式
請參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細說明與附圖。
請參閱圖1及圖3所示，本發(fā)明的螺旋轉(zhuǎn)子機構(gòu)，包括公轉(zhuǎn)子10與母轉(zhuǎn)子30；其中，公轉(zhuǎn)子10具有五個螺旋形齒肋11(在圖1中僅顯示一個完整的齒肋)，以及相同數(shù)目且安插在其間的螺旋形溝槽12(在圖1中僅顯示二個)，其具有節(jié)圓14及轉(zhuǎn)軸16。與公轉(zhuǎn)子10相嚙合的轉(zhuǎn)子為母轉(zhuǎn)子30，母轉(zhuǎn)子30上有可與公轉(zhuǎn)子10嚙合的輪廓；如圖2所示，母轉(zhuǎn)子30具有六個螺旋形齒肋31(在圖2中僅顯示二個完整的齒肋)，以及相等數(shù)目且安插在其間的螺旋溝槽32(在圖2中僅顯示一個)相對在公轉(zhuǎn)子10，母轉(zhuǎn)子30具有節(jié)圓34及轉(zhuǎn)軸36；如圖3所示，當兩轉(zhuǎn)子在機殼41內(nèi)共同作用且互為嚙合時，公轉(zhuǎn)子10的轉(zhuǎn)軸16與母轉(zhuǎn)子30的轉(zhuǎn)軸36位于一共同平面40上。
請參照圖4，母轉(zhuǎn)子30和公轉(zhuǎn)子10輪廓的形成說明如下定義長度d1為0.005～0.05倍的轉(zhuǎn)子間中心距長度；長度d2為0.15～0.35倍的轉(zhuǎn)子間中心距長度，以母轉(zhuǎn)子30的轉(zhuǎn)軸36作為圓心，轉(zhuǎn)子間中心距乘上母轉(zhuǎn)子齒數(shù)再除以兩轉(zhuǎn)子齒數(shù)合的長度為半徑作節(jié)圓34，以具有較節(jié)圓34半徑小d2長度的半徑作齒根圓34b，并以具有較節(jié)圓34半徑大d1長度的半徑作齒頂圓34a；另以公轉(zhuǎn)子10的轉(zhuǎn)軸16作為圓心，轉(zhuǎn)子間中心距乘上公轉(zhuǎn)子齒數(shù)再除以兩轉(zhuǎn)子齒數(shù)合的長度為半徑作節(jié)圓14，以具有較節(jié)圓14半徑大d2長度的半徑作齒頂圓14a，并以具有較節(jié)圓14半徑小d1的齒根圓14b，其中，圓14、14a、14b分別外切在圓34、34b、34a。齒頂圓14a及齒根圓34b與由轉(zhuǎn)軸16、36所成的平面40在點50相交，在兩節(jié)圓相切點處畫一垂直平面40的直線做為節(jié)線60，定義一齒條70，其齒節(jié)距p1為公轉(zhuǎn)子10的節(jié)圓14圓周長除以公轉(zhuǎn)子10齒數(shù)；在齒條70的一側(cè)以1～2倍d1的長度為半徑r1作圓71c，圓弧71的起點71a與齒頂線60a相切，其圓心距垂直平面40上方0.3～0.5倍齒節(jié)距處，定義高壓側(cè)壓力角u介在6°～15°之間，圓弧的起點71a、終點71b與圓心的夾角t1定義為90°-u，故終點71b不一定落在節(jié)線60上，視u及r1而決定，且r1過大會增加壓縮機內(nèi)部壓縮氣體的泄漏；過小則將導致加工困難；以點71b為起點，沿與水平線夾u角度的逆時針方向取小于2.0×d1-r1的長度畫一直線(曲線)72且得到終點72a；如圖6所示，(圖中的節(jié)圓34為示意，非實際的尺寸)從點72a沿直線72的法線方向延伸一大于r1的距離k得點73a，沿直線72的法線反方向延伸交節(jié)線60在點90，將節(jié)圓34的初始位置移至點90，將點73a固連在節(jié)圓34上，點73a與節(jié)圓34的相對位置在滾動中保持不變，將節(jié)圓34從初始位置點90開始在節(jié)線60上向下滾動1/18～1/6圈的范圍至末點100，而固連在節(jié)圓34的點73a即可畫出一條特定長度的軌跡線，此軌跡線即為擺線73c，求得擺線(曲線)73c法線方向的擺線等距線73，使得擺線等距線(曲線)73與直線(曲線)72在點72a相切，延伸距離k將決定母轉(zhuǎn)子30齒形在節(jié)圓34處的曲率半徑大??；如圖6所示，(圖中的節(jié)圓14為示意，非實際的尺寸)沿曲線73的終點73b法線方向延伸一大在r1的距離l得點74a，將節(jié)圓14的初始位置移至點100，將點74a固連在節(jié)圓14上，點74a與節(jié)圓14的相對位置在滾動中保持不變，將節(jié)圓14從初始位置點100開始在節(jié)線60上向上滾動1/18～1/6圈的范圍至末點110，而固連在節(jié)圓14的點74a即可畫出一條特定長度的軌跡線，此軌跡線即為擺線74c，求得擺線(曲線)74c法線方向的擺線等距線74，使得擺線等距線(曲線)74與擺線等距線(曲線)73在點73b相切，延伸距離l將決定公轉(zhuǎn)子齒形在齒頂圓14a處的曲率半徑大小；節(jié)圓14與節(jié)圓34相切在一點80，以點80為圓心，長度d2為半徑得到相切在點50及點74b的圓弧(曲線)75，點80至圓弧兩端點50、74b間夾有一β角作為齒條創(chuàng)成公轉(zhuǎn)子齒形上的齒頂保護角，角度介于0°～10°；定義擺線等距線(曲線)73與擺線等距線(曲線)74的長度以能夠滿足在接點73b上相切且曲線74末點74b的法線能通過點80的條件為原則；在齒條70另一側(cè)在齒頂線60a上距點71a一個齒節(jié)距的距離取一點79a，沿齒頂線60a取0.02～0.06倍中心距的長度畫一直線(曲線)79并得到終點79b，直線(曲線)79的長度將會影響所創(chuàng)成的母轉(zhuǎn)子30齒厚，長度愈長，母轉(zhuǎn)子齒厚愈大，能承受較大負載；長度愈小，母轉(zhuǎn)子齒厚也愈小，所能承受的負載也較小且變形量會較大；以1～5倍d1的長度為半徑r2作圓78a，圓弧78的起點79b與齒頂線60a相切，其圓心在垂直平面40下方齒節(jié)距扣掉d1距離處，定義低壓側(cè)壓力角v介于30°～45°之間，圓弧的起點79b、終點78b與圓心的夾角t2定義為90°-v，故終點78b不一定落在節(jié)線60上，視v及r2而決定，且過小的半徑r2將會使制造困難；以點78b為起點，沿與水平線夾v角度的方向取小于6倍d1減去r2的長度畫一直線(曲線)77且得到終點77a。在求得點77a與點50后，選取一最適當?shù)臋E圓弧76，此橢圓弧76的選擇必需滿足其在接點50與點77a處為保持切線連續(xù)及接點連續(xù)的條件，重要的是，為了滿足切線連續(xù)與接點連續(xù)，需放寬橢圓弧的自由度以滿足連續(xù)條件，故設計上先給定0.5～3.5倍中心距的橢圓長軸長度，然后在滿足連續(xù)條件下求得橢圓圓心的位置、橢圓繞其圓心轉(zhuǎn)動的角度以及橢圓弧區(qū)間參數(shù)范圍；如圖5所示，當齒條70沿著節(jié)線60做水平移動而母轉(zhuǎn)子30對其轉(zhuǎn)軸36做相對轉(zhuǎn)動時，母轉(zhuǎn)子30的單一齒形輪廓可由此相對運動關(guān)系及嚙合條件求得，且齒條70上的曲線分別生成相對應的母轉(zhuǎn)子30輪廓曲線，每條相對應曲線在運動時為完全嚙合；當齒條70沿著節(jié)線60做水平移動而公轉(zhuǎn)子10對其轉(zhuǎn)軸16做相對轉(zhuǎn)動時，公轉(zhuǎn)子10的輪廓可由此相對運動關(guān)系以及嚙合條件求得，且齒條70上的曲線分別生成相對應的公轉(zhuǎn)子10輪廓的曲線，每條相對應曲線在運動時為完全嚙合；最后應說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明所描述的技術(shù)方案；因此，盡管本說明書參照上述的各個實施例對本發(fā)明已進行了詳細的說明，但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解，仍然可以對本發(fā)明進行修改或者等同替換；而一切不脫離本發(fā)明的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進，其均應涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。
權(quán)利要求
1.一種螺旋轉(zhuǎn)子機構(gòu)，包括由相互嚙合的螺旋齒葉與設在齒葉間的螺旋齒溝所構(gòu)成的公轉(zhuǎn)子與母轉(zhuǎn)子，其特征在于公轉(zhuǎn)子與母轉(zhuǎn)子的輪廓由一齒條所產(chǎn)生；其中齒條是由多數(shù)線段所構(gòu)成，齒條的起點與終點間所夾的距離為齒節(jié)距p1，其公轉(zhuǎn)子的節(jié)圓長度除以公轉(zhuǎn)子的齒數(shù)，而公轉(zhuǎn)子的節(jié)圓半徑為兩轉(zhuǎn)子中心之間的距離d0乘以公轉(zhuǎn)子齒數(shù)再除以兩轉(zhuǎn)子的齒數(shù)合；母轉(zhuǎn)子的節(jié)圓以母轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)軸為圓心，兩轉(zhuǎn)子的中心距d0乘以母轉(zhuǎn)子齒數(shù)再除以兩轉(zhuǎn)子的齒數(shù)合為半徑，母轉(zhuǎn)子的齒根圓以其中心為圓心，半徑為節(jié)圓的半徑減0.15～0.35倍的轉(zhuǎn)子中心線的長度d2，母轉(zhuǎn)子的齒項圓則為以其中心為圓心，半徑為比節(jié)圓的半徑大0.005～0.05倍的轉(zhuǎn)子間中心距長度d1所作的圓；公轉(zhuǎn)子的齒頂圓為以其中心為圓心，其節(jié)圓半徑加0.15～0.35倍的兩轉(zhuǎn)子中心長度d2所作的圓；其齒根圓為以其中心為圓心，其節(jié)圓半徑減0.005～0.05倍的兩轉(zhuǎn)子間中心距長度d1所作的圓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋轉(zhuǎn)子機構(gòu)，其特征在于其中公轉(zhuǎn)子的節(jié)圓，齒頂圓與齒根圓分別與母轉(zhuǎn)子的節(jié)圓、齒根圓與齒頂圓外切在連接兩轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸的平面(40)，而節(jié)線為相切在兩節(jié)圓且垂直在該平面(40)的線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的螺旋轉(zhuǎn)子機構(gòu)，其特征在于其中所述齒條的輪廓由下列的多數(shù)曲線線段構(gòu)成第一圓弧(71)圓弧的圓與母轉(zhuǎn)子的齒頂圓及公轉(zhuǎn)子的齒根圓相切的切線(60a)，該圓的圓心位于離所述平面一距離處，其半徑r1為d1的1～2倍，其起點在切線(60a)上，圓弧的張開角度為90°減高壓側(cè)壓力角u；第一曲線或直線段(72)其起點為所述第一圓弧的終點，其長度小于2d1-r1，其與水平線間夾著所述高壓側(cè)壓力角u；第二曲線(73)以下列步驟求得在第一曲線的終點沿該第一曲線的法線方向延伸一距離k得一點，并在該終點畫一垂直在所述第一曲線或直線段(73d)以在所述節(jié)在線得到一個點(90)；將母轉(zhuǎn)子的節(jié)圓初始點移動至該點(90)，母轉(zhuǎn)子的節(jié)圓與節(jié)線在點(90)相切，且與直線(73d)相交在一點(73a)，而該點(73a)對母轉(zhuǎn)子節(jié)圓的相對位置維持不變；轉(zhuǎn)動該節(jié)圓至在所述節(jié)在線的一點(100)，則獲得一對應在所述點(73a)的軌跡線的曲線(73c)；求得第一擺線(73c)的等距線，該等距線并與所述第一曲線或直線段的終點相接，此即為第二曲線；第三曲線(74)以下列步驟求得在第二曲線(73)的終點(73b)畫出一長度為l的法線以獲得一點(74a)；移動公轉(zhuǎn)子節(jié)圓的起始點至所述點(100)；連接點(74a)與(100)，使得點(74a)對公轉(zhuǎn)子節(jié)圓的相對位置維持不變；在所述節(jié)在線轉(zhuǎn)動公轉(zhuǎn)子的節(jié)圓，則獲得一對應在所述點(74a)的軌跡的第二擺線(74c)；求得第二擺線(74c)的等距線，該等距線并與所述第二曲線的終點相接，此即為第三曲線；第四圓弧曲線(75)該圓弧的圓的圓心公轉(zhuǎn)子與母轉(zhuǎn)子的節(jié)圓相互外切的點，其半徑的長度d2；末線段或曲線(79)其一沿著所述直線(60a)位于平面(40)另一側(cè)的段上點所定義的線段或曲線，該點與所述第一圓弧起點之間的距離為p1；一末圓弧(78)圓弧的圓與所述直線(60a)相切，而圓心與所述平面(40)的距離為p1-d1，半徑r2為d1的1～5倍，圓弧對其圓心所張開的-低壓側(cè)壓力角v角度大小為90°；一末段曲線或直線段(77)此曲線起始在上述末圓弧(78)的終點，其長度小于6d1-r2，其與水平線所夾著的角度與低壓側(cè)壓力角v相等；中間橢圓弧(76)其連接所述末段曲線或直線段(77)與所述第四圓弧曲線(75)，其滿足在其兩端點處為保持切線連續(xù)與接點連續(xù)的條件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的螺旋轉(zhuǎn)子機構(gòu)，其特征在于其中產(chǎn)生第一圓弧的圓的圓心離開所述平面(40)一段0.3～0.5倍p1的距離，其半徑則為l1的1～2倍的長度。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的螺旋轉(zhuǎn)子機構(gòu)，其特征在于其中高壓側(cè)壓力角u為6°～15°；而低壓側(cè)壓力角v為30°～45°。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的螺旋轉(zhuǎn)子機構(gòu)，其特征在于其中所述第一曲線或線段的長度為小于2.0d1-r1。
7.根據(jù)權(quán)利要求3的螺旋轉(zhuǎn)子機構(gòu)，其特征在于其中在創(chuàng)生擺線時，母轉(zhuǎn)子與公轉(zhuǎn)子的節(jié)圓分別轉(zhuǎn)動1/18圈到1/6圈。
8.根據(jù)權(quán)利要求3的螺旋轉(zhuǎn)子機構(gòu)，其特征在于中所述第四圓弧曲線的張開角度小于10°，且其公轉(zhuǎn)子齒頂?shù)谋Ｗo角β。
9.根據(jù)權(quán)利要求3的螺旋轉(zhuǎn)子機構(gòu)，其特征在于其中所述橢圓弧的橢圓在設計上先給定0.5～3.5倍中心距的橢圓長軸長度，然后在滿足連續(xù)條件下求得橢圓圓心的位置、橢圓繞其圓心轉(zhuǎn)動的角度以及橢圓弧區(qū)間參數(shù)范圍。
10.根據(jù)權(quán)利要求3的螺旋轉(zhuǎn)子機構(gòu)，其特征在于其中當齒條沿著節(jié)線做水平移動而母轉(zhuǎn)子對其轉(zhuǎn)軸做相對轉(zhuǎn)動時，母轉(zhuǎn)子的單一齒形輪廓可由此相對運動關(guān)系以及嚙合條件求得，且齒條上的曲線分別生成相對應的母轉(zhuǎn)子輪廓曲線，每條相對應曲線在運動時完全嚙合。
11.根據(jù)權(quán)利要求3的螺旋轉(zhuǎn)子機構(gòu)，其特征在于其中當齒條沿著節(jié)線做水平移動而公轉(zhuǎn)子對其轉(zhuǎn)軸做相對轉(zhuǎn)動時，公轉(zhuǎn)子的單一齒形輪廓可由此相對運動關(guān)系以及嚙合條件求得，且齒條上的曲線分別生成相對應的公轉(zhuǎn)子輪廓的曲線，每條相對應曲線在運動時亦為完全嚙合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種由齒條所產(chǎn)生的曲線作為轉(zhuǎn)子輪廓的螺旋轉(zhuǎn)子機構(gòu)，特別涉及將力矩合理分配且高效率的螺旋轉(zhuǎn)子機構(gòu)，以及具有此種輪廓的一對螺旋轉(zhuǎn)子。在該螺旋轉(zhuǎn)子機構(gòu)中設有一對相互嚙合的螺旋轉(zhuǎn)子，該對螺旋轉(zhuǎn)子具有螺旋齒肋及安插在其間的齒溝，以便在機器的工作空間內(nèi)繞平行軸旋轉(zhuǎn)，其中的一轉(zhuǎn)子為母轉(zhuǎn)子，另一轉(zhuǎn)子為公轉(zhuǎn)子，本發(fā)明主要目的在提供一種可符合最佳嚙合設計的轉(zhuǎn)子，以便構(gòu)成具備齒形設計簡易、效率佳且力矩合理分配在公、母轉(zhuǎn)子的螺旋轉(zhuǎn)子機構(gòu)。
文檔編號F01C1/20GK1746462SQ20041007436
公開日2006年3月15日 申請日期2004年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月10日
發(fā)明者李后藤, 馮展華, 吳育仁 申請人:復盛股份有限公司