專利名稱：純滾動(dòng)嚙合的擺線齒輪傳動(dòng)的制作方法
專利說(shuō)明純滾動(dòng)嚙合的擺線齒輪傳動(dòng) 本發(fā)明涉及一種純滾動(dòng)嚙合的擺線齒輪，其特征為擺線齒輪的齒廓由一條封閉曲線組成，擺線齒條的齒廓由一條連續(xù)的曲線組成，并且齒廓在相互嚙合的過(guò)程中，沒(méi)有滑動(dòng)摩擦。
在直接嚙合的齒輪傳動(dòng)中，有漸開(kāi)線齒輪、圓弧齒輪和擺線針輪等等，它們?cè)跈C(jī)械傳動(dòng)中都承擔(dān)著變速的作用。使用最普遍的是漸開(kāi)線齒輪，其加工容易，便于提高精度，最少齒數(shù)一般是17齒。圓弧齒輪是以凹圓弧與凸圓弧做齒廓的斜齒圓柱齒輪，比漸開(kāi)線斜齒輪的承載能力高1.5～2倍，磨損小，一對(duì)嚙合的圓弧齒輪需要兩把滾刀加工，噪聲和振動(dòng)比漸開(kāi)線齒輪大，最少齒數(shù)是11齒。擺線針輪傳動(dòng)，是短幅外擺線的等距曲線齒廓與銷齒嚙合傳動(dòng)。在上述齒輪中，其嚙合過(guò)程在齒廓間是相互存在滑動(dòng)摩擦的。
本發(fā)明的目的是，提供一種純滾動(dòng)嚙合的擺線齒輪傳動(dòng)，擺線齒輪脫離了漸開(kāi)線等齒輪的齒廓成型規(guī)律，擺線齒輪沒(méi)有頂圓和根圓，不論齒數(shù)多少，齒輪的所有齒廓由一條封閉曲線組成；擺線齒條由一條連續(xù)曲線組成；在相互嚙合的一對(duì)齒輪中，其單齒的齒廓的曲線長(zhǎng)度相等，達(dá)到純滾動(dòng)地嚙合傳動(dòng)。當(dāng)小齒輪作驅(qū)動(dòng)時(shí)，最少齒數(shù)為2齒，并且擺線齒輪不存在根切。擺線齒輪可以外嚙合、內(nèi)嚙合以及擺線齒輪與齒條嚙合。
本發(fā)明的目的通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)由于找到了擺線的法線運(yùn)動(dòng)規(guī)律，發(fā)現(xiàn)了內(nèi)外擺線的共軛效應(yīng)，推導(dǎo)出擺線的法線運(yùn)動(dòng)方程、等距曲線方程，順應(yīng)自然規(guī)律，發(fā)明純滾動(dòng)共軛嚙合的擺線齒輪；擺線齒輪的齒廓形狀，以三種擺線的等距曲線參方程描述 內(nèi)擺線齒輪的齒廓曲線由描述； 外擺線齒輪的齒廓曲線由描述； 平擺線齒條的齒廓曲線由描述； 上面三個(gè)方程中R-基圓；r-發(fā)生圓；λ-幅長(zhǎng)系數(shù)，0.75＜λ＜1；u-擺線齒輪齒數(shù)，同時(shí)u＝R/r；θ-擺線發(fā)生圓中心相對(duì)于基圓中心的轉(zhuǎn)角；發(fā)生圓r與幅長(zhǎng)系數(shù)r的乘積是擺線齒輪的模數(shù)m，m＝rλ。
在模數(shù)相同的情況，擺線齒輪可以組合五種嚙合副 1、外嚙合的擺線齒輪副，由內(nèi)擺線齒輪與外擺線齒輪共軛嚙合組成，齒廓形狀按內(nèi)擺線和外擺線的兩個(gè)等距曲線方程描述； 2內(nèi)擺線齒輪的內(nèi)嚙合副，由內(nèi)擺線的內(nèi)齒輪與內(nèi)擺線齒輪共軛嚙合組成，齒廓形狀按內(nèi)擺線的等距曲線方程描述； 3、外擺線齒輪的內(nèi)嚙合副，由外擺線的內(nèi)齒輪與外擺線齒輪共軛嚙合組成，齒廓形狀按外擺線的等距曲線方程描述； 4、內(nèi)擺線齒輪與平擺線齒條嚙合副，由內(nèi)擺線齒輪與平擺線齒條共軛嚙合組成，齒廓形狀按內(nèi)擺線和平擺線兩個(gè)等距曲線方程描述； 5、外擺線齒輪與平擺線齒條嚙合副，由外擺線齒輪與平擺線齒條共軛嚙合組成，齒廓形狀按外擺線和平擺線兩個(gè)等距曲線方程描述。
通過(guò)以上五種組合方式，由封閉曲線形成的擺線齒輪、連續(xù)曲線形成的擺線齒條達(dá)到齒廓純滾動(dòng)的共軛嚙合。
本發(fā)明的有益效果是由于擺線齒輪嚙合是純滾動(dòng)的，嚙合傳動(dòng)中無(wú)磨擦，齒面只有接觸應(yīng)力，因此，擺線齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲小，發(fā)熱少，效率高，壽命長(zhǎng)，傳遞功率大，適合持續(xù)高速運(yùn)行；當(dāng)小齒輪作驅(qū)動(dòng)時(shí)，最少齒數(shù)為2齒，沒(méi)有根切，所以承載能力大，是漸開(kāi)線齒輪的2.5倍以上；還可縮小傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，與相同功率傳動(dòng)的漸開(kāi)線比較，體積減少50％以上，可節(jié)省大量原材料，降低能源消耗。
下面參照附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明詳細(xì)說(shuō)明。


圖1為本發(fā)明純滾動(dòng)嚙合的擺線齒輪傳動(dòng)共軛外嚙合原理示意圖。
圖2為本發(fā)明的外嚙合純滾動(dòng)分析示意圖。
圖3為本發(fā)明的外嚙合實(shí)施示意圖。
圖4為本發(fā)明純滾動(dòng)嚙合的擺線齒輪傳動(dòng)共軛內(nèi)嚙合原理示意圖。
圖5為本發(fā)明內(nèi)嚙合純滾動(dòng)分析示意圖。
圖6為本發(fā)明的內(nèi)嚙合實(shí)施示意圖。
圖7為本發(fā)明純滾動(dòng)嚙合的擺線齒輪傳動(dòng)齒輪與齒條共軛嚙合原理示意圖。
圖8為本發(fā)明的齒輪與齒條嚙合純滾動(dòng)分析示意圖。
圖9為本發(fā)明的擺線齒輪與齒條嚙合實(shí)施示意圖。
圖10為本發(fā)明純滾動(dòng)嚙合的擺線齒輪與漸開(kāi)線齒輪行星變速器對(duì)比示意圖。
圖11為本發(fā)明的純滾動(dòng)嚙合的擺線齒輪傳動(dòng)的檢測(cè)示意圖。
圖12為本發(fā)明純滾動(dòng)嚙合的擺線齒輪行星變速器示意圖。
圖13所示為本發(fā)明純滾動(dòng)嚙合的擺線齒輪行星變速器效果示意圖。
如圖1所示，活動(dòng)的內(nèi)擺線基圓R2與發(fā)生圓r沿固定的外擺線基圓R1純滾動(dòng)，同時(shí)r又沿活動(dòng)基圓R2純滾動(dòng)，并且R2又沿R1純滾動(dòng)，三圓的關(guān)系是 R2＝R1-nr (1-1)，R1/r＝u (1-2)，R2/r＝k (1-3) n是一對(duì)相嚙合齒輪的齒數(shù)差，n＝u-k；半徑比u和k必須是整數(shù)，也是兩個(gè)齒輪的齒數(shù)。在開(kāi)始位置，三圓R1、R2、r都在X軸上的A點(diǎn)相切；當(dāng)r沿R1以ωr從點(diǎn)A純滾動(dòng)θ角至切點(diǎn)B，與R1相切的R2以ω2同步地沿R1純滾動(dòng)α角至切點(diǎn)B，此時(shí)，內(nèi)擺線基圓R2與外擺線基圓R1的切點(diǎn)由A移動(dòng)至D；對(duì)于外擺線基圓R1，r圓上的定點(diǎn)由A旋轉(zhuǎn)uθ角至B′；同時(shí)，對(duì)于內(nèi)擺線基圓R2，r圓上的定點(diǎn)由D旋轉(zhuǎn)kα角至B′；顯然弧長(zhǎng)L＝AB＝DB＝BB′； r沿R1純滾動(dòng)，由切點(diǎn)A至B，旋轉(zhuǎn)θ角，由弧長(zhǎng)公式θ＝L/R1 (1-4) r沿R2純滾動(dòng)，由切點(diǎn)D至B，旋轉(zhuǎn)α角，由弧長(zhǎng)公式α＝L/R2 (1-5) 將(1-1)、(1-2)兩式代入(1-5)式 將(1-4)式代入(1-6)式 r沿R1純滾動(dòng)θ角，r圓上的定點(diǎn)P旋轉(zhuǎn)了uθ； r沿R2純滾動(dòng)α角，r圓上的定點(diǎn)P旋轉(zhuǎn)了kα； 這樣(1-7)式可寫(xiě)成 將(1-1)、(1-3)兩式代入(1-8)式 (1-9)式說(shuō)明；內(nèi)擺線基圓R2沿外擺線基圓R1純滾動(dòng)的同時(shí)，擺線發(fā)生圓r既沿R2純滾動(dòng)，又沿R1純滾動(dòng)，發(fā)生圓r上的軌跡動(dòng)點(diǎn)p處處重合；公切點(diǎn)B是R1、R2和r的共同瞬時(shí)中心，發(fā)生圓r上的固定點(diǎn)p與R1、R2、r三圓的公切點(diǎn)B的連線pB是軌跡點(diǎn)p的法線；使得兩種擺線軌跡在動(dòng)點(diǎn)p處共軛；從而，r相對(duì)于R1的法線與r相對(duì)于R2的法線處處重合；因此內(nèi)擺線與外擺線以及它們的等距曲線，依次在重合著運(yùn)動(dòng)的法線p點(diǎn)和q點(diǎn)共軛，由此證明，內(nèi)擺線齒輪與外擺線齒輪是共軛嚙合。而圖1中的基圓R2沿基圓R1純滾動(dòng)，正好就是內(nèi)擺線齒輪沿外擺線齒輪嚙合滾動(dòng)。
如圖2所示，是圖1中的發(fā)生圓r沿R1純滾動(dòng)一周經(jīng)由點(diǎn)G1，p，T1產(chǎn)生的短幅外擺線的一支；發(fā)生圓r沿R2純滾動(dòng)一周經(jīng)由點(diǎn)g1，p，t1所產(chǎn)生的短幅內(nèi)擺線的一支；在這對(duì)曲線左邊的則是G2，q，T2，G3，q1，T3二條短幅外擺線的等距曲線，以及g2，q，t2和g3，q1，t3二條短幅內(nèi)擺線的等距曲線。兩條短幅擺線是在p點(diǎn)共軛，其余二對(duì)輪齒曲線依次在法線上的q點(diǎn)和q1點(diǎn)共軛，將短幅擺線G1，p，T1(41.5698mm)和g1，p，t1(29.9314mm)進(jìn)行比較，顯然G1，p，T1＞g1，p，t1的長(zhǎng)度；再將G3，q1，T3(33.8899mm)和g3，q1，t3(43.7542mm)進(jìn)行比較，卻是G3，q1，T3＜g3，q1，t3的長(zhǎng)度；這兩對(duì)曲線在嚙合過(guò)程肯定是有滑動(dòng)的，不能作為齒輪的齒廓。但是這兩對(duì)曲線之間的G2，q，T2和g2，q，t2，它們的長(zhǎng)度都是37.413mm，這對(duì)曲線長(zhǎng)度相等；這就表明，在G1，p，T1＞g1，p，t1和G3，q1，T3＜g3，q1，t3之間肯定有一對(duì)曲線等長(zhǎng)的共軛齒廓；因此，擺線齒輪外嚙合是純滾動(dòng)的。
如圖3所示，是三對(duì)外嚙合純滾動(dòng)的螺旋(斜齒)擺線齒輪副，圖3(a)、(b)是上面齒輪為外擺線的等距曲線，下面為內(nèi)擺線等距曲線；圖3(c)左邊為外擺線等距曲線，右邊為內(nèi)擺線等距曲線，是螺桿壓縮機(jī)的主要部件螺旋軸。根據(jù)擺線齒輪嚙合原理，擺線齒輪嚙合旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，一對(duì)齒廓的共軛法線是變動(dòng)的，其變動(dòng)量在兩個(gè)齒輪的中心連線的垂直范圍內(nèi)。同時(shí)一對(duì)齒廓理論上運(yùn)動(dòng)著法線上是點(diǎn)接觸，端面重合度趨近于零；因此齒輪必須做成螺旋(斜)齒，達(dá)到連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，保證工作的平穩(wěn)性；對(duì)于擺線齒輪內(nèi)嚙合，擺線齒輪與擺線齒條的嚙合，同樣須做成螺旋(斜)齒。
如圖4所示，外擺線的發(fā)生圓r沿固定基圓R1純滾動(dòng)，同時(shí)r又沿活動(dòng)基圓R2純滾動(dòng)，R2同時(shí)又沿R1純滾動(dòng)，三圓的關(guān)系是 R1＝R2-nr (4-1)，R1/r＝u (4-2)，R2/r＝k (4-3) 式中n是一對(duì)相嚙合齒輪的齒數(shù)差，n＝u-k；半徑比u和k必須是整數(shù)，也是兩個(gè)齒輪的齒數(shù)。在開(kāi)始位置，三圓R1、R2、r都在X軸上的A點(diǎn)相切；當(dāng)r沿R1從點(diǎn)A純滾動(dòng)θ角至切點(diǎn)B時(shí)，R2以ω2也沿R1純滾動(dòng)α角至切點(diǎn)B，此時(shí)，活動(dòng)基圓R2與固定基圓R1的切點(diǎn)由A移動(dòng)至D；相對(duì)固定基圓R1，發(fā)生圓r的切點(diǎn)A旋轉(zhuǎn)uθ角至B′；相對(duì)活動(dòng)基圓R2，r圓上的切點(diǎn)已經(jīng)由D旋轉(zhuǎn)kα角至B′；顯然弧長(zhǎng)L＝AB＝DB＝BB′； r沿R1純滾動(dòng)，由切點(diǎn)A至B，旋轉(zhuǎn)θ角，由弧長(zhǎng)公式θ＝L/R1 (4-4) r沿R2純滾動(dòng)，由切點(diǎn)D至B，旋轉(zhuǎn)α角，由弧長(zhǎng)公式α＝L/R2 (4-5) 將(4-1)、(4-2)兩式代入(4-5)式 將(4-4)式代入(4-6)式 r沿R1純滾動(dòng)θ角，r圓上的定點(diǎn)p旋轉(zhuǎn)了uθ； r沿R2純滾動(dòng)α角，r圓上的定點(diǎn)p旋轉(zhuǎn)了kα； 這樣(4-7)式可寫(xiě)成 將(4-1)、(4-2)、(4-3)三式代入(4-8)式 (4-9)式說(shuō)明，活動(dòng)基圓R2沿固定基圓R1純滾動(dòng)的同時(shí)，擺線發(fā)生圓r既沿R2純滾動(dòng)，又沿R1純滾動(dòng)，發(fā)生圓r上的軌跡動(dòng)點(diǎn)p處處重合；公切點(diǎn)B是R1、R2和r的共同瞬時(shí)中心，發(fā)生圓r上的固定點(diǎn)p與三圓R1、R2、r的公切點(diǎn)B的連線pB是軌跡點(diǎn)p的法線；使得兩條擺線軌跡在動(dòng)點(diǎn)p處共軛；從而，r相對(duì)于R1的法線與r相對(duì)于R2的法線處處重合；因此一對(duì)外擺線和它們的等距曲線，依次在重合運(yùn)動(dòng)著的法線p點(diǎn)和q點(diǎn)共軛，由此說(shuō)明，外齒擺線齒輪與外擺線輪內(nèi)齒輪是共軛嚙合?；鶊AR2的沿基圓R1純滾動(dòng)，正好就是外擺線齒輪沿外擺線內(nèi)齒擺線輪嚙合滾動(dòng)。
如圖5所示，是圖4中的發(fā)生圓r沿基圓R1純滾動(dòng)一周經(jīng)由點(diǎn)g1，p，t1和r沿R2純滾動(dòng)一周經(jīng)由G1，p，T1產(chǎn)生的短幅外擺線各一支；在這對(duì)曲線左邊的是G2，q，T2，g2，q1，t2和G3，q1，T3，g3，q1，t3二對(duì)短幅外擺線的等距曲線。圖5中的兩條短幅外擺線是在p點(diǎn)共軛，其余二對(duì)齒廓曲線依次在法線pB上的q點(diǎn)和q1點(diǎn)共軛；將擺線G1，p，T1(47.2592mm)和g1，p，t1(49.8862mm)進(jìn)行比較，顯然g1，p，t1＞G1，p，T1的長(zhǎng)度；再將G3，q1，T3(35.2193mm)和g3，q1，t3(32.2923mm)進(jìn)行比較，g3，q1，t3＜G3，q1，T3的長(zhǎng)度；這兩對(duì)曲線在嚙合過(guò)程肯定是有相對(duì)滑動(dòng)，不能作為齒輪的齒廓。但是這兩對(duì)曲線之間的G2，q，T2和g2，q，t2，它們的長(zhǎng)度都是37.4139mm，這對(duì)曲線完全等長(zhǎng)，是理想的齒廓曲線；這就表明，在g1，p，t1＞G1，p，T1和g3，q1，t3＜G3，q1，T3之間肯定有一對(duì)曲線等長(zhǎng)的共軛齒廓，因此，擺線齒輪內(nèi)嚙合是純滾動(dòng)的。
如圖6所示，是二對(duì)內(nèi)嚙合純滾動(dòng)的螺旋(斜齒)外擺線齒輪副；圖6(a)是當(dāng)小齒輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，最少齒數(shù)為2齒，內(nèi)齒輪是9齒；圖6(b)的小齒輪是5齒；當(dāng)(4-1)式中的n＝1時(shí)就可制造一齒差內(nèi)嚙合的純滾動(dòng)螺旋(斜齒)擺線齒輪副。
如圖7所示，擺線的發(fā)生圓r和基圓R同時(shí)以同等線速度ωr、ωR和方向沿直線X純滾動(dòng)，圓r和R的關(guān)系是R/r＝u；u必須是整數(shù)，也是擺線齒輪的齒數(shù)。在開(kāi)始位置，r、R都在直線X軸上的A點(diǎn)相切；當(dāng)R沿直線X從公切點(diǎn)A純滾動(dòng)θ角至切點(diǎn)B時(shí)，r同時(shí)沿直線X從點(diǎn)A純純滾動(dòng)uθ角至切點(diǎn)B，此時(shí)，圓R的初始切點(diǎn)由A移動(dòng)至D，圓r的初始切點(diǎn)由A移動(dòng)至B′；顯然直線段AB與弧長(zhǎng)DB和BB′的長(zhǎng)度相等，即L＝AB＝DB＝BB′。R由切點(diǎn)A沿直線X純滾動(dòng)θ角至B，按弧長(zhǎng)公式θ＝L/R；r由切點(diǎn)A沿直線X純滾動(dòng)uθ角至B，按弧長(zhǎng)公式θ＝L/ur；直線AB的長(zhǎng)度為L(zhǎng)＝AB＝Rθ＝urθ。相對(duì)于基圓R，發(fā)生圓r上的固定點(diǎn)p的軌跡是內(nèi)擺線N1；相對(duì)于直線X，發(fā)生圓r上的p點(diǎn)軌跡是平擺線P1；公切點(diǎn)B是R和r在直線X上的瞬時(shí)中心，發(fā)生圓r上的固定點(diǎn)p與B的連線是p點(diǎn)的法線，顯然，法線pB對(duì)于圓r上的固定點(diǎn)p既是內(nèi)擺線的法線，又是平擺線的法線，二者處處重合。法線上q點(diǎn)的軌跡必然就是P1的等距曲線P2，也是N1的等距曲線N2。兩條擺線軌跡N1和P1的在動(dòng)點(diǎn)p處共軛；同時(shí)，它們的等距曲線N2和P2在法線上的q點(diǎn)共軛，由此說(shuō)明，內(nèi)擺線齒輪與擺線齒條是共軛嚙合。而圖7中的R沿直線X純滾動(dòng)，正好就是內(nèi)擺線齒輪N2沿平擺線齒條P2嚙合滾動(dòng)。
如圖8所示，是圖7中由發(fā)生圓r沿?cái)[線基圓R純滾動(dòng)一周經(jīng)由點(diǎn)G1，p，T1產(chǎn)生的短幅外擺線的一支；發(fā)生圓r沿直線X純滾動(dòng)一周經(jīng)由g1，p，t1點(diǎn)產(chǎn)生的短幅平擺線的一支，它們是共軛嚙合的一對(duì)曲線；在這對(duì)曲線下邊的G2，q，T2和G3，q1，T3是二條短幅內(nèi)擺線的等距曲線，g2，q，t2和g3，q1，t3是二條短幅平擺線的等距曲線。兩條短幅擺線是在p點(diǎn)重合，其余二對(duì)輪齒曲線依次在法線上的q點(diǎn)和q1共軛。將G1，p，T1(30.8284mm)和g1，p，t1(38.5351mm)進(jìn)行比較，顯然g1，p，t1＞G1，p，T1的長(zhǎng)度；再將G3，q1，T3(42.8509mm)和g3，q1，t3(38.6359mm)進(jìn)行比較，卻是g3，q1，t3＜G3，q1，T3的長(zhǎng)度；這兩對(duì)曲線在嚙合過(guò)程肯定是有滑動(dòng)的，不能作為齒輪的齒廓曲線。但是這兩對(duì)曲線之間的G2，q，T2和g2，q，t2都是38.5353mm，完全等長(zhǎng)，是理想的齒廓曲線；這就是說(shuō)，在G1，p，T1＞g1，p，t1和G3，q1，T3＜g3，q1，t3這兩對(duì)曲線之間肯定有一對(duì)曲線等長(zhǎng)的共軛齒廓，因此，擺線齒輪、齒條嚙合是純滾動(dòng)的。
如圖9所示，圖中(a)是螺旋外擺線齒輪與斜齒平擺線齒條純滾動(dòng)嚙合；圖中(b)是螺旋內(nèi)擺線齒輪與斜齒平擺線齒條純滾動(dòng)嚙合。
如圖10所示，是兩種行星變速器按是計(jì)算尺寸在電腦上繪制，精度為保留小數(shù)點(diǎn)后8位；它們的輸入、輸出效果完全相同；漸開(kāi)線齒輪模數(shù)＝2，齒圈為56齒，分度圓直徑φ112mm，漸開(kāi)線gt段長(zhǎng)度是4.3217mm；行星輪為14齒(有根切)，分度圓直徑φ28mm，由cd段漸開(kāi)線3.1542mm和根切的de段0.9193mm組成，de段是不參與嚙合的；太陽(yáng)輪為28齒，分度圓直徑φ56mm，漸開(kāi)線ab段長(zhǎng)度3.9491mm；齒圈與行星輪齒廓漸開(kāi)線長(zhǎng)度差是1.1675mm，在嚙合中的相對(duì)滑動(dòng)量是1.1675mm；行星輪與太陽(yáng)輪的齒廓漸開(kāi)線長(zhǎng)度差是0.7949mm，嚙合滑動(dòng)量是0.7949mm。擺線齒輪模數(shù)＝1.98，齒圈為16齒，基圓直徑φ70.4mm，行星輪為為4齒，基圓直徑φ17.6mm，太陽(yáng)輪為8齒，基圓直徑φ35.2mm，它們的單齒齒廓曲線長(zhǎng)度都是16.8084mm，長(zhǎng)度差為零，在實(shí)際中會(huì)存在制造誤差，將誤差長(zhǎng)度差控制在0.03mm以下是可以做到的。漸開(kāi)線齒圈與行星輪的齒廓相對(duì)滑動(dòng)量除以擺線齒輪滑動(dòng)量1.1675/0.03＝38.9；這樣，漸開(kāi)線的嚙合滑動(dòng)量是擺線齒輪的38.9倍，擺線齒輪的嚙合滑動(dòng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于漸開(kāi)線。兩種變速器的齒圈與太陽(yáng)輪的齒數(shù)比都是2∶1，擺線齒圈基圓直徑是漸開(kāi)線的62.8％，在直徑的面積上是漸開(kāi)線的39.5％，在體積上顯然是漸開(kāi)線的50％以下，可節(jié)省大量的材料消耗。比較兩種齒輪的齒廓形狀，漸開(kāi)線的瘦長(zhǎng)，小于17齒就有根切；擺線的肥短，無(wú)根切；擺線齒輪的承載能力自然就比漸開(kāi)線齒輪要大很多。擺線齒輪嚙合是純滾動(dòng)的，齒面只有接觸應(yīng)力，是無(wú)磨損地嚙合傳動(dòng)，使用壽命長(zhǎng)，噪聲小，發(fā)熱少，承載能力大，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，效率高，適合持續(xù)高速傳動(dòng)。
如圖11所示，對(duì)于擺線齒輪的檢測(cè)，是在法面進(jìn)行公法線L、弦齒高h(yuǎn)和弦齒厚s測(cè)量。
如圖12所示的純滾動(dòng)擺線齒輪行星變速器，是內(nèi)擺線齒輪的太陽(yáng)輪(1)齒數(shù)6，四個(gè)外擺線齒輪的行星輪(4)齒數(shù)6，外擺線內(nèi)齒輪的齒圈(6)齒數(shù)18，通過(guò)行星輪軸(2)、軸承(3)、行星架(5)組成；由于齒輪(1)、(4)、(6)的單齒齒廓曲線長(zhǎng)度都是15.2805mm，達(dá)到理論上的純滾動(dòng)。擺線齒輪行星變速器可組合出6種不同的輸出形式，應(yīng)用于不同的場(chǎng)合。在一臺(tái)擺線齒輪行星變速器可切換出7種輸出速度，成為機(jī)械變速箱，用于汽車的自動(dòng)變速，可提高汽車的效率5％以上，縮小變速箱體積，延長(zhǎng)使用壽命。
如圖13所示為純滾動(dòng)擺線齒輪行星變速器的變速效果表。
權(quán)利要求
1、一種純滾動(dòng)嚙合的擺線齒輪，是內(nèi)擺線齒輪、外擺線齒輪和平擺線齒條；其特征為一個(gè)擺線齒輪的所有齒廓是一條封閉曲線，一個(gè)擺線齒條的所有齒廓是一條連續(xù)曲線，方程為
內(nèi)擺線齒輪的齒廓曲線由描述；
外擺線齒輪的齒廓曲線由描述；
平擺線齒條的齒廓曲線由描述；
三個(gè)方程中R-基圓；r-發(fā)生圓；λ-幅長(zhǎng)系數(shù)，0.75≤λ＜1；u-擺線齒輪齒數(shù)，同時(shí)u＝R/r；θ-擺線發(fā)生圓中心相對(duì)于基圓中心的轉(zhuǎn)角，也是擺線發(fā)生圓沿直線滾動(dòng)的轉(zhuǎn)角；發(fā)生圓r與幅長(zhǎng)系數(shù)λ的乘積是擺線齒輪的模數(shù)m，m＝rλ。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的純滾動(dòng)嚙合的擺線齒輪，其特征為模數(shù)相同的內(nèi)擺線齒輪與外擺線齒輪的齒廓共軛外嚙合。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的純滾動(dòng)嚙合的擺線齒輪，其特征為模數(shù)相同的內(nèi)擺線齒輪與內(nèi)擺線內(nèi)齒輪的齒廓共軛內(nèi)嚙合。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的純滾動(dòng)嚙合的擺線齒輪，其特征為模數(shù)相同的外擺線齒輪與外擺線內(nèi)齒輪的齒廓共軛內(nèi)嚙合。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的純滾動(dòng)嚙合的擺線齒輪，其特征為模數(shù)相同的內(nèi)擺線齒輪與平擺線齒條的齒廓共軛嚙合。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的純滾動(dòng)嚙合的擺線齒輪，其特征為模數(shù)相同的外擺線齒輪與平擺線齒條的齒廓共軛嚙合。
7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的純滾動(dòng)嚙合的擺線齒輪，其特征為模數(shù)相同的內(nèi)擺線齒輪、外擺線齒輪和外擺線內(nèi)齒輪組合成擺線齒輪行星變速器。
8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的純滾動(dòng)嚙合的擺線齒輪，其特征為模數(shù)相同的外擺線齒輪、內(nèi)擺線齒輪和內(nèi)擺線內(nèi)齒輪組合成擺線齒輪行星變速器。
全文摘要
共軛嚙合純滾動(dòng)的擺線齒輪，包括內(nèi)擺線齒輪、外擺線齒輪和平擺線齒條；每個(gè)擺線齒輪的所有齒廓是一條封閉曲線，每個(gè)擺線齒條的所有齒廓是一條連續(xù)曲線；由內(nèi)擺線齒輪與外擺線齒輪組成外嚙合副，由內(nèi)擺線齒輪與內(nèi)擺線內(nèi)齒輪、外擺線齒輪與外擺線內(nèi)齒輪組成二種內(nèi)嚙合副，內(nèi)擺線齒輪與平擺線齒條、外擺線齒輪與平擺線齒條組成二種齒輪齒條嚙合副。由于擺線齒輪嚙合是純滾動(dòng)，傳動(dòng)中無(wú)磨擦，齒面只有接觸應(yīng)力，因此，擺線齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲小，發(fā)熱少，效率高，壽命長(zhǎng)，傳遞功率大，適合持續(xù)高速運(yùn)行；當(dāng)小齒輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，最少齒數(shù)為2齒，無(wú)根切，所以承載能力大，是漸開(kāi)線齒輪的2.5倍以上；體積小，與同功率的漸開(kāi)線傳動(dòng)比較，體積減少50％以上，節(jié)省原材料，降低能源消耗。
文檔編號(hào)F16H55/02GK101328967SQ200710127669
公開(kāi)日2008年12月24日 申請(qǐng)日期2007年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月22日
發(fā)明者李遠(yuǎn)慶 申請(qǐng)人:李遠(yuǎn)慶