[发明专利]一种面接触齿轮传动机构

说明书

技术领域

本发明涉及机械工程中的机械传动领域，特别涉及一种面接触齿轮传动机构。

背景技术

机械传动在机械工程中应用非常广泛，主要是指利用机械方式传递动力和运动的传动。分为两类:一是靠构件间的摩擦力传递动力叫做摩擦传动，二是靠主动件与从动件啮合或借助中间件啮合传递动力。

其中，齿轮传动是利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机构。具有结构紧凑、效率高、寿命长等特点。目前，现有的齿轮传动形式按空间轴线布置情况，可分为平行轴齿轮传动、相交轴齿轮传动、交错轴齿轮传动。

平行轴直齿轮传动和平行轴斜齿轮传动可以实现线接触。在大多数的空间齿轮传动形式中，例如锥齿轮、涡轮蜗杆传动等，齿面间主要以点接触为主。线接触、点接触是多数齿轮传动的特点，但从运动副的角度来看，齿面与齿面之间为高副接触。高副接触的最大缺点在于单位面积内承受应力大，齿面容易发生变形、滑移等现象，从而降低了齿轮传动精度，使得齿轮的承载能力下降。

一般平行轴定传动比齿轮传动机构，在垂直于轴线方向的平面上，齿廓曲面变成两条相切的曲线∑₁,∑₂（如图1所示），其中切点M为瞬时啮合点。根据齿廓啮合基本定理，在啮合点的相对速度方向应当与齿顶齿廓曲率中心N₁、N₂的连线垂直。

啮合点处的运动副类型为高副接触，根据平面四杆机构中的“高副低代”原理，为了把高副转变为低副，在瞬时啮合点M处，可用杆件N₁N₂连接两齿廓曲线的曲率中心，曲率中心分别与各自的回转中心O₁、O₂连接，这样组成了铰链四杆机构O₁N₁N₂O₂（如图2所示）。接触点M处的高副由中间杆件的两端低副N₁、N₂代替，中间杆N₁N₂作为新添加的第三个活动构件，瞬时替代的铰链四杆机构的自由度、瞬时速度、瞬时加速度均与替代前的齿轮传动机构保持不变。

虽然，瞬时替代的铰链四杆机构实现了高副低代，但并不能实现连续的啮合传动，不能够应用于齿轮传动中。

另外，齿轮传动机构在高速重载的环境下工作时，由于齿面有较高的相对滑动速度，产生大量的热，同时在重载的作用，以及润滑不足的情况下，使得齿面近似于熔融状态，即，两个齿轮齿面上的材料会出现相互粘连的现象，也就是，两齿面易产生胶合问题。

以点、线接触为特点的齿轮传动，从工作原理上限制了齿轮传动机构齿面的接触应力和承载能力，进而影响了齿轮传动机构的精度。

如何提供一种面接触齿轮传动机构及方法，成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种面接触的齿轮传动机构，避免齿轮传动过程中，由于齿面与齿面的高副接触，而产生的齿面变形、滑移承载能力低等问题。

为解决上述问题，本发明提供一种面接触的齿轮传动机构，包括：主动齿轮、从动齿轮、滑块、支撑部件、弹性部件；具体地：所述滑块两侧面为凹圆弧曲面，且所述凹圆弧曲面的半径分别等于所述主动齿轮和从动齿轮齿顶的齿面曲率半径；所述支撑部件的一端与所述滑块固定，且使所述滑块的凹圆弧曲面与所述主动齿轮或从动齿轮齿顶齿廓贴合；另一端连接在所述主动齿轮或所述从动齿轮齿顶齿廓的中心孔上，所述支撑部件带动所述滑块贴合齿顶齿廓滑动；所述弹性部件的一端固定在所述支撑部件上，随所述支撑部件的滑动而伸缩；另一端固定于安装有所述支撑部件的所述主动齿轮或从动齿轮上，将所述滑块定位于所述主动齿轮或所述从动齿轮的每个齿顶预设的初始位置上，使所述滑块凹圆弧曲面在啮合过程中与所述主或从动齿轮的齿面啮合，且所述滑块在啮合完毕后复位到所述初始位置。

优选地，所述支撑部件上还设置有与所述中心孔相对应的槽型开口，且该槽形开口的方向与所述支撑部件长度方向一致，通过定位销将所述槽型开口与所述中心孔连接，所述支撑部件通过所述弹性部件作用，在所述支撑部件长度方向上保证所述滑块与所述齿顶齿廓的贴合。

优选地，所述支撑部件包括第一支撑板和第二支撑板，分别固定于所述主动齿轮或从动齿轮的两侧。

优选地，所述支撑部件与所述滑块之间通过采用螺栓、螺钉或焊接的方式固定。

优选地，所述弹性部件分别位于所述第一支撑板和所述第二支撑板上，并与所述主从齿轮或从动齿轮连接。