專利名稱：余弦齒輪傳動機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機械傳動技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種余弦齒輪傳動機構(gòu)。
背景技術(shù)：
漸開線齒輪自1765年由Euler發(fā)明至今，由于其良好的運動學(xué)特性、加工和裝配工藝性而在齒輪傳動裝置中一直占據(jù)著統(tǒng)治地位。但這種齒輪沿接觸線法線方向的相對主曲率半徑值較小，輪齒的接觸強度較低，承載能力受到了一定的限制。漸開線齒輪在小型化和高速重載等方面表現(xiàn)出來的局限性越來越制約了齒輪工業(yè)的發(fā)展。近幾十年來，從探索新的齒形著手來挖掘輪齒的承載能力，改善其傳動性能已成為廣大學(xué)者關(guān)注的熱點。特別是隨著數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展，復(fù)雜曲線、曲面的加工得以實現(xiàn)，許多學(xué)者開始謀求以新型的齒廓曲線替代漸開線，以提高齒輪傳動的綜合性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，提供一種能改善齒輪傳動性能，提高齒輪承載能力的余弦齒輪傳動機構(gòu)。
本發(fā)明的余弦齒輪傳動機構(gòu)包括一個余弦齒輪和一個與其共軛的齒輪。其中，余弦齒輪的齒廓曲線是以余弦曲線的零位線為節(jié)線、以余弦曲線的一個周期為齒距、以余弦曲線的幅值為齒頂高構(gòu)建而成。共軛齒輪的齒廓曲線是幅值和周期隨傳動比變化的余弦齒輪的共軛曲線，兩齒輪的嚙合線近似直線。
本發(fā)明的余弦齒輪傳動機構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)少齒數(shù)下的定傳動比連續(xù)傳動。同漸開線齒輪傳動相比，該傳動機構(gòu)具有齒數(shù)少、強度高、相對滑動小、壓力角大等特點。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2和圖3是本發(fā)明余弦齒輪齒廓的形成原理圖；圖4是本發(fā)明共軛齒輪齒廓的形成原理圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述。
參見圖1，該余弦齒輪傳動機構(gòu)，包括一個余弦齒輪1和一個與其共軛的齒輪2，余弦齒輪1的齒廓曲線是一條余弦曲線，其共軛齒輪2的齒廓曲線是幅值和周期隨傳動比變化的余弦齒輪的共軛曲線，兩齒輪的嚙合線近似直線。
所述余弦齒輪1及其共軛齒輪2的齒廓曲線及其嚙合線由如下的方式來確定第一步，確定余弦齒輪1的齒廓曲線的參數(shù)方程。參見圖2和圖3，以余弦曲線的零位線作為齒輪的節(jié)線，以曲線的一個周期作為齒輪的一個齒距，以曲線的幅值h作為齒輪的齒頂高(暫不考慮齒頂高系數(shù))來構(gòu)建余弦齒輪，即該齒輪的齒廓曲線是一條以其節(jié)圓為基線而展開的余弦曲線。其中，坐標系∑1(X1，O1，Y1)為直角坐標系，∑(X0，O0，Y0)為自然坐標系。圖2中r1為余弦齒輪的分度圓半徑，θ為K點相對于坐標系∑1的轉(zhuǎn)角，余弦齒輪1的齒廓曲線的參數(shù)方程是x1=[mz1/2+hcos(z1θ)]sin(θ)y1=[mz1/2+hcos(z1θ)]cos(θ)]]>其中，z1為齒輪1的齒數(shù)；m為模數(shù)；h為齒頂(根)高。
第二步，確定共軛齒輪2的齒廓曲線的參數(shù)方程。參見圖4，設(shè)坐標系∑(x，o，y)為靜坐標系，坐標系∑1(x1，o1，y1)與齒廓C1相固連，坐標系∑2(x2，o2，y2)與齒廓C2相固連，O1和O2分別為∑1(x1，o1，y1)和∑2(x2，o2，y2)的原點。設(shè)i為齒輪傳動比，a為齒輪中心距，由圖4可知a=mz12(1+i)]]> β=arctan-[mz1/2+hcos(z1θ)]tanθ-hz1sin(z1θ)[mz1/2+hcos(z1θ)]-hz1tanθsin(z1θ)]]>當(dāng)一對齒廓相嚙合時，共軛齒廓C2可視為C1在坐標系∑2(x2，o2，y2)中形成的曲線族包絡(luò)。將嚙合點在坐標系∑1(x1，o1，y1)中的徑矢r1k由坐標系∑1(x1，o1，y1)直接變換到坐標系∑2(x2，o2，y2)下，因此得共軛齒輪2的齒廓曲線方程為 式中，1、2為齒輪1和齒輪2的旋轉(zhuǎn)角度。
第三步，確定兩齒輪的嚙合線方程。將嚙合點在∑1(x1，o1，y1)中的徑矢r1k由∑1(x1，o1，y1)變換到∑(x，o，y)中，就是共軛齒廓C1和C2的嚙合線方程，即 經(jīng)過上述三個步驟完成的余弦齒輪傳動機構(gòu)，同漸開線齒輪傳動相比，具有壓力角大、相對滑動小、強度高等特點，并能夠?qū)崿F(xiàn)少齒數(shù)下的定傳動比連續(xù)傳動。
以上圖2、圖3、圖4中符號的定義是A——齒頂高
ρ——余弦曲線的坐標極徑h——余弦曲線幅值b——余弦曲線頻率r1——余弦齒輪分度圓半徑r2——共軛齒輪分度圓半徑M——兩齒輪的嚙合點P——齒輪節(jié)點
權(quán)利要求
1.一種余弦齒輪傳動機構(gòu)，包括一個余弦齒輪(1)和一個與其共軛的齒輪(2)，其特征在于余弦齒輪(1)的齒廓曲線是一條余弦曲線，其共軛齒輪(2)的齒廓曲線是幅值和周期隨傳動比變化的余弦齒輪的共軛曲線，兩齒輪的嚙合線近似直線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的余弦齒輪傳動機構(gòu)，其特征在于所述共軛齒輪(2)的齒廓曲線滿足如下條件當(dāng)一對齒廓相嚙合時，共軛齒輪(2)的齒廓C2可視為C1在坐標系∑2(x2，o2，y2)中形成的曲線族包絡(luò)，將嚙合點在坐標系∑1(x1，o1，y1)中的徑矢由坐標系∑1(x1，o1，y1)直接變換到坐標系∑2(x2，o2，y2)下，得共軛齒輪(2)的齒廓C2的直角坐標方程為 式中，z1為余弦齒輪(1)的齒數(shù)，m為模數(shù)，h為齒頂高，1、2為余弦齒輪(1)和共軛齒輪(2)的旋轉(zhuǎn)角度，i為齒輪傳動比，a為齒輪中心距，且a=mz12(1+i).]]>
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的余弦齒輪傳動機構(gòu)，其特征在于余弦齒輪(1)和共軛齒輪(2)的嚙合線滿足如下條件將嚙合點在∑1(x1，o1，y1)中的徑矢r1k由∑1(x1，o1，y1)變換到∑(x，o，y)中，就得出嚙合線方程，即 其中，θ為K點相對于坐標系∑1的轉(zhuǎn)角。
全文摘要
本發(fā)明屬于機械傳動技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一個余弦齒輪和一個與其共軛齒輪的傳動機構(gòu)。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能改善齒輪傳動性能，提高齒輪承載能力的余弦齒輪傳動機構(gòu)。本發(fā)明的技術(shù)要點是余弦齒輪的齒廓曲線是一條余弦曲線，其共軛齒輪的齒廓曲線是幅值和周期隨傳動比變化的余弦齒輪的共軛曲線，兩齒輪的嚙合線近似直線；余弦齒輪的齒廓曲線是以余弦曲線的零位線為節(jié)線、以余弦曲線的一個周期為齒距、以余弦曲線的幅值為齒頂高構(gòu)建而成。本發(fā)明的余弦齒輪傳動機構(gòu)，具有壓力角大，滑動系數(shù)較小，接觸和彎曲強度較高，并且能夠?qū)崿F(xiàn)少齒數(shù)下的定傳動比連續(xù)傳動。
文檔編號F16H55/17GK101046237SQ20071003476
公開日2007年10月3日 申請日期2007年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月17日
發(fā)明者羅善明, 王建, 余以道, 陳立峰 申請人:湖南科技大學(xué)