[发明专利]一种减变速一体化面齿轮副及其加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种传动机械领域，尤其是一种非圆齿轮传动副及加工方法。

背景技术

在机械传动领域中，变速比传动占有非常大的比例。很多应用场合需要设备具有变速比传动功能，以实现特定的工艺要求。在众多变速比传动机构中，非圆齿轮副兼具凸轮和齿轮的传动特性，可实现高效率，大功率的精确传动比，所以在农业机械，冶金机械，印刷机械和纺织机械等领域得到了广泛的应用。由于设备的原动机一般为电动机，转速过高，无法与变速传动机构直接连接以输出变速运动，所以实际生产中要在非圆齿轮副与原动机之间安装减速机构，这样就要通过减速机构与非圆齿轮副组成串联装置来实现减速变速传动。这种串联的传动结构相对于单对齿轮副来说，传动链长度增加，传动效率降低，并且传动空间增大，因此若能将减速和变速功能集中在一对齿轮副上，实现减变速一体化传动，将彻底改变齿轮变速比传动的串联结构，简化传动装置，提升机构传动性能，尤其适用于像航空器等具有空间限制的场合，但目前的非圆齿轮副都只能实现一些单一的减速变速传动，无法满足实际生产的需要。

平面非圆齿轮可实现两平行回转轴之间的变角速度传动，根据平面非圆齿轮的形状可以将其分成很多种类，但实际中应用最多的是椭圆齿轮副和偏心圆齿轮副。若要通过一对平面非圆齿轮副实现减速变速一体传动，需要由一个小非圆齿轮与一个大非圆齿轮配合传动。根据非圆齿轮的共轭原理可知，小非圆 齿轮的回转周期T₁与大非圆齿轮的回转周期T₂，必须满足T₁/n₁＝T₂/n₂，其中n₁和n₂分别为小非圆齿轮和大非圆齿轮节曲线的周期数。一对平面非圆齿轮副的减速效果由参数n₁和n₂控制，当n₂和n₁的差值越大时，减速效果越明显，同时n₂还控制着大非圆齿轮回转一周输出角速度的周期数。若要平面非圆齿轮副实现减速效果，n₂取值必须大于1，这就使得大非圆齿轮回转一周，角速度的变化周期数大于1，而且这个周期数还受减速比的限制，也就是说平面非圆齿轮一旦减速比确定，输出角速度的周期数也随之确定，这样无法实现传统串联机构中减速比和输出角速度周期数可任意组合的减变速传动效果，平面非圆齿轮副的只能实现某些特定的减变速传动效果。

非圆锥齿轮副结合了平面非圆齿轮与锥齿轮的传动特点，可实现两相交轴之间的变角速度传动。非圆锥齿轮的节曲线目前主要采用椭圆曲线以及由椭圆曲线改进的变形椭圆曲线以及高阶椭圆曲线，如公开号为CN1648490A的中国专利公开的卵形锥齿轮副、公开号为CN102003538A的中国专利公开的偏心椭圆锥齿轮以及公开号为CN101975247A的中国专利公开的变传动比高阶变性椭圆锥齿轮。但是这些非圆锥齿轮与平面非圆齿轮采用了相同的椭圆节曲线或改进的椭圆节曲线时，它们所实现的传动比是相同的。因此非圆锥齿轮所实现的减变速效果与平面非圆齿轮也是相同的，无法实现减速比和输出角速度周期数的任意组合。

再如，公开号为CN102518756 A的中国专利公开了一种平面椭圆齿轮与特殊面齿轮组成的变速比传动机构，用以传递两正交轴间的变传动比。椭圆齿轮 的节曲线周期数为1，当特殊面齿轮节曲线周期数为大于1的整数时，可以实现减变速传动，但与其它类型的非圆齿轮副一样，这对非圆齿轮副的减速比受输出角速度周期数的限制，因此也无法实现任意减变速传动效果。

综上所述，目前所有类型的非圆齿轮都无法实现任意减变速一体化传动，究其根本原因在于非圆齿轮副中两个齿轮的形状都是非圆的，这就注定了减速比的大小与变速比的周期数相互限制，从而无法实现减变速一体化传动。

发明内容

本发明目的在于提供一种节省传动空间、简化变速比传动机构、提高传动效率、能实现任意减速变速传动效果的减变速一体化面齿轮副。

为实现上述目的，采用了以下技术方案：