一種變傳動(dòng)比線齒輪機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及機(jī)械傳動(dòng)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于空間共輒曲線嚙合的，能提供 周期性變傳動(dòng)比的線齒輪機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在兩個(gè)軸之間的增速或減速傳動(dòng)中，能實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)速比可變的齒輪稱為變傳動(dòng)比齒 輪。變傳動(dòng)比齒輪主要運(yùn)用于有特殊要求的傳動(dòng)場(chǎng)合，如汽車的無(wú)極調(diào)速、橢圓齒輪流量 計(jì)、變傳動(dòng)比操控器等方面。
[0003] 常常用于變傳動(dòng)比傳動(dòng)的齒輪主要有非圓齒輪，因?yàn)榉菆A齒輪機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)特殊的 運(yùn)動(dòng)和函數(shù)運(yùn)算，如擺動(dòng)、分度、變速等，同時(shí)也可以根據(jù)傳動(dòng)比函數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)非圓齒輪。目 前用于變速比傳動(dòng)的非圓齒輪有非圓柱齒輪，非圓錐齒輪。橢圓錐齒輪是一種典型的非圓 錐齒輪，因其大端節(jié)曲線為球面橢圓而得名。正交非圓面齒輪副是一種新型的變傳動(dòng)比齒 輪傳動(dòng)，它具有非圓齒輪、非圓錐齒輪和面齒輪的優(yōu)點(diǎn)，其設(shè)計(jì)和加工比變傳動(dòng)比非圓齒 輪更為簡(jiǎn)單。另外，變傳動(dòng)比也可通過(guò)行星齒輪組實(shí)現(xiàn)。連續(xù)變量磁齒輪包含三相繞組的 定子和三個(gè)同心轉(zhuǎn)子。通過(guò)控制中心轉(zhuǎn)子的速度，輸出轉(zhuǎn)子和輸入轉(zhuǎn)子之間的傳動(dòng)比可以 改變。
[0004] 線齒輪是一種運(yùn)用空間曲線嚙合理論代替?zhèn)鹘y(tǒng)空間曲面嚙合理論的新型齒輪，主 要運(yùn)用于微小傳動(dòng)領(lǐng)域，具有尺寸小，傳動(dòng)比大，制造方便等優(yōu)點(diǎn)。線齒輪目前可以運(yùn)用于 垂直軸、相交軸和交錯(cuò)軸上的傳動(dòng)，并且其設(shè)計(jì)方程、重合度、強(qiáng)度準(zhǔn)則、微小變速器和制造 領(lǐng)域等研究已經(jīng)趨于完善。
[0005] 在尺度受限的微小機(jī)械裝置中，有時(shí)有復(fù)雜的周期性變傳動(dòng)比的傳動(dòng)要求，這難 以用控制的方式實(shí)現(xiàn)，而傳統(tǒng)非圓齒輪又不適用于微小尺度。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 本實(shí)用新型在線齒輪理論基礎(chǔ)之上，給出具有周期性變傳動(dòng)比的線齒輪副的設(shè)計(jì) 方案，用該方法設(shè)計(jì)的線齒輪副機(jī)構(gòu)可以提供周期性變傳動(dòng)比的傳動(dòng)。
[0007] 本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下。
[0008] -種變傳動(dòng)比線齒輪機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)由任意角度相交軸的主動(dòng)輪和從動(dòng)輪組成傳動(dòng) 副，主動(dòng)輪由輪體和線齒組成，從動(dòng)輪由輪體和線齒組成，主動(dòng)輪線齒和從動(dòng)輪線齒的接觸 線按照一對(duì)空間共輒曲線嚙合，主動(dòng)輪與驅(qū)動(dòng)器聯(lián)接以提供輸入，主動(dòng)輪上的線齒有一條 或多條；主動(dòng)輪的線齒和從動(dòng)輪的線齒通過(guò)點(diǎn)接觸嚙合；從動(dòng)輪與輸出端聯(lián)接以提供運(yùn)動(dòng) 或力的輸出，從動(dòng)輪上的線齒為具有變傳動(dòng)比性質(zhì)的線齒：在一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)，存在多個(gè)傳 動(dòng)比，不同傳動(dòng)比之間可進(jìn)行平穩(wěn)過(guò)渡，從而產(chǎn)生周期性變傳動(dòng)比的傳動(dòng)。
[0009] 上述的變傳動(dòng)比線齒輪機(jī)構(gòu)中，主動(dòng)輪的線齒上用于嚙合的接觸線為圓柱螺旋 線；從動(dòng)輪的線齒分為等傳動(dòng)比部分和變傳動(dòng)比部分，線齒上的用于嚙合的接觸線的方程 有兩種，一種為實(shí)現(xiàn)等傳動(dòng)比的等傳動(dòng)比方程，另一種為實(shí)現(xiàn)變傳動(dòng)比的變傳動(dòng)比方程。
[0010] 上述的變傳動(dòng)比線齒輪機(jī)構(gòu)，在傳動(dòng)過(guò)程中，變傳動(dòng)比方程能使線齒輪的傳動(dòng)比 從一個(gè)值平穩(wěn)變到另一個(gè)值，即傳動(dòng)比函數(shù)的導(dǎo)數(shù)值由0開(kāi)始增大或減小到某一個(gè)值，再 平穩(wěn)回到0。
[0011] 上述的變傳動(dòng)比線齒輪機(jī)構(gòu)中，所述變傳動(dòng)比方程確定如下：〇-xyz為空間上任 意固定笛卡爾坐標(biāo)系，〇為〇-xyz坐標(biāo)系原點(diǎn)，x、y、z是o-xyz坐標(biāo)系的三個(gè)坐標(biāo)軸，笛卡 爾坐標(biāo)系〇p_xpypzp根據(jù)坐標(biāo)系0-xyz位置進(jìn)行確定，x p0pzp平面與xOz平面在同一平面內(nèi)， 坐標(biāo)原點(diǎn)仏到z軸的距離為a，0p到x軸的距離為b，z軸與z p軸之間的夾角為（JT - 0 )，0 為主、從動(dòng)輪角速度矢量的夾角，0°彡0彡180°，坐標(biāo)系分別為固 定在主動(dòng)輪和從動(dòng)輪上的坐標(biāo)系，傳動(dòng)時(shí)主動(dòng)輪和從動(dòng)輪各自繞著z軸和zp軸轉(zhuǎn)動(dòng)，且主 動(dòng)輪與從動(dòng)輪起始嚙合處為起始位置，在起始位置，坐標(biāo)系Oi-x^zdP 0 2_x2y2z；^v別與坐 標(biāo)系〇-xyz及0p-xpypzp重合，在任意時(shí)亥I」，原點(diǎn)0占0重合，z i軸與z軸重合，原點(diǎn)02與0P重合，z2軸與z p軸重合，主動(dòng)輪以勻角速度《 1繞z軸旋轉(zhuǎn)，主動(dòng)輪角速度方向?yàn)閦軸負(fù)方 向，主動(dòng)輪繞z軸轉(zhuǎn)過(guò)的角度為供；從動(dòng)輪以勻角速度co 2繞z p軸旋轉(zhuǎn)，從動(dòng)輪角速度方向 為zp軸負(fù)方向，從動(dòng)輪繞z p軸轉(zhuǎn)過(guò)的角度為的，貝lj若主動(dòng)接觸線在坐標(biāo)系Oi-x^Zi上的方 程為：
[0012]
[0013] 則，變傳動(dòng)比接觸線的方程為：
[0015] 其中，A和C由方i
，確定，m為主動(dòng)輪接觸線的螺旋 半徑，n為主動(dòng)輪接觸線與螺距相關(guān)的參數(shù)，若螺距為p，則定義
t為參變量， :7T 1 -s-表示主動(dòng)輪一條線齒的接觸線為圓周的螺旋線，當(dāng)t = - ji時(shí)，主動(dòng)輪和從動(dòng) 2- 4 輪線齒開(kāi)始嚙合，當(dāng)？=-f時(shí)，主動(dòng)輪轉(zhuǎn)過(guò)|圓周，主動(dòng)輪和從動(dòng)輪線齒嚙合到末端，開(kāi)始 脫離；1和ib為其中某段變化過(guò)程前后的兩個(gè)傳動(dòng)比；灼和終為變傳動(dòng)比過(guò)程中，主動(dòng)輪 某線齒在傳動(dòng)時(shí)的起始和終止角度，比如當(dāng)
[0016] 本機(jī)構(gòu)得到主動(dòng)輪上的線齒是以圓柱螺旋線為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的，可有一條或多條線 齒；主動(dòng)輪的線齒和從動(dòng)輪的線齒通過(guò)點(diǎn)接觸嚙合；從動(dòng)輪與輸出端聯(lián)接以提供運(yùn)動(dòng)或力 的輸出，從動(dòng)輪上的線齒包含多種設(shè)計(jì)，根據(jù)線齒輪上接觸線的不同方程，可設(shè)計(jì)成具有變 傳動(dòng)比性質(zhì)的線齒：在一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)，可存在多個(gè)傳動(dòng)比，不同傳動(dòng)比之間可進(jìn)行平穩(wěn)過(guò) 渡。
[0017] 本實(shí)用新型的原理為：根據(jù)線齒輪空間共輒曲線嚙合理論，可以設(shè)計(jì)出等傳動(dòng)比 傳動(dòng)所需的從動(dòng)輪線齒接觸線方程；改進(jìn)從動(dòng)輪線齒接觸線方程，使其開(kāi)始進(jìn)入嚙合時(shí)，傳 動(dòng)比為某一個(gè)值，脫離嚙合時(shí)，傳動(dòng)比為另一個(gè)值，期間的傳動(dòng)比平穩(wěn)變化，即傳動(dòng)比函數(shù) 的導(dǎo)數(shù)值由0開(kāi)始增大或減小到某一個(gè)值，再平穩(wěn)回到0。
[0018] 本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下的優(yōu)點(diǎn)：
[0019] 1.能夠在從動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)提供多個(gè)傳動(dòng)比，并且各個(gè)傳動(dòng)比之間能進(jìn)行符合 運(yùn)動(dòng)規(guī)律的平穩(wěn)過(guò)渡。
[0020] 2.傳動(dòng)只依賴于主動(dòng)輪線齒與從動(dòng)輪線齒之間的點(diǎn)接觸，所以只要保證接觸線的 精度即可，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，加工方便，且質(zhì)量體積相比傳統(tǒng)變傳動(dòng)比齒輪更小，適用于微小型機(jī) 電廣品。
[0021] 3.主動(dòng)輪最少齒數(shù)為1，能夠提供較大傳動(dòng)比的傳動(dòng)，且能在任意角度相交軸的 條件下設(shè)計(jì)線齒輪副。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1為本實(shí)用新型的機(jī)構(gòu)的坐標(biāo)體系。
[0023] 圖2a、圖2b為實(shí)例中的主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的兩種視圖。
[0024] 圖3為本實(shí)用新型的從動(dòng)輪實(shí)施例示意圖。
[0025] 圖4為線齒實(shí)體的建立方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
[0027] 1.本實(shí)用新型所述變傳動(dòng)比