[发明专利]一种用于平行轴传动的凹凸弧线齿轮机构

说明书

技术领域

本发明涉及技术领域为齿轮传动技术，具体是一种用于平行轴传动的凹凸弧线齿轮机构。

背景技术

齿轮传动是应用最广泛的一种传动与变速技术，线齿轮传动副可实现轴线以任意角度相交或交错的传动和大传动比，在应用方面有优势。此前的线齿轮又称为空间曲线啮合轮，传动过程中参与啮合的是一对共轭空间曲线，即，一对共轭的主动轮接触线和从动轮接触线；齿廓为圆形、椭圆或椭圆环，等。齿廓沿接触线运动形成线齿轮的轮齿，轮齿与圆柱形轮体构成线齿轮。这种结构的线齿轮采用激光快速成型技术可以获得较高的形状精度。为了达到更好的加工效率，也可以采用数控加工的方法加工线齿轮。但是，由于前述的线齿轮的轮齿是杆状结构，与轮体形成悬臂梁结构，在数控加工中会发生振动，导致轮齿加工精度不高，齿根弯曲强度不够。因此，合理的改变并优化线齿轮的轮齿结构对线齿轮的数控加工来说是很有必要的。本发明提出的就是轮齿优化设计后的线齿轮，它与普通圆柱齿轮相类似，不同的是啮合原理是一对共轭的空间曲线啮合，两啮合齿廓曲线在啮合点处的两段圆弧内切。这种优化设计后的线齿轮具有较高的接触强度和弯曲强度，更易于数控加工，更易于批量化生产。

发明内容

本发明的目的是针对机械传动领域现有技术存在的问题，提出一种具有线齿轮原有的共轭空间曲线啮合、传动比大、结构紧凑等优点，又具有较高的接触强度和弯曲强度、易于数控加工、易于批量化生产等新特点，一种用于平行轴传动的凹凸弧线齿轮机构。

为了实现上述目的，本发明采取的技术措施是：

一种用于平行轴传动的凹凸弧线齿轮机构，包括主动轮和从动轮，所述主动轮和从动轮的轴线互相平行地组成一对传动副；所述主动轮由凸形轮齿和主动轮轮体构成，凸形轮齿表面包括一对外凸弧形齿面和齿顶面；所述从动轮由凹形轮齿和从动轮轮体构成，凹形轮齿表面包括一对内凹弧形齿面和齿底面。

进一步地，所述主动轮的凸形轮齿是由两段主动轮齿廓圆弧、一段主动轮齿廓直线段沿主动轮接触线和两条主动轮齿厚辅助线运动而形成；所述从动轮的凹形轮齿是由两段从动轮齿廓圆弧、一段从动轮齿廓直线段沿从动轮接触线和两条从动轮齿厚辅助线运动而形成；所述主动轮接触线和从动轮接触线为符合空间曲线啮合方程的一对共轭空间曲线；所述主动轮的凸形轮齿的齿廓和所述从动轮的凹形轮齿的齿廓分别位于主动轮接触线和从动轮接触线的法平面上。

进一步地，所述传动副在传动时的啮合迹线是空间曲线；所述主动轮和从动轮各自的一个弧形齿面在啮合点处呈外凸圆弧和内凹圆弧的点接触。

进一步地，所述主动轮和从动轮的齿形可互换，即主动轮是凹形轮齿，从动轮是凸形轮齿。

进一步地，所述的主动轮轮体和从动轮轮体是圆柱形轮体；所述的主动轮轮体上的主动轮齿凸出圆柱形轮体；所述的从动轮轮体上的从动轮齿凹入圆柱形轮体。

进一步地，所述的主动轮接触线为一条空间螺旋曲线，它在坐标系o₁-x₁y₁z₁下的方程：

其中，t是参变量，t∈[t_s,t_e]，Δt＝t_e-t_s，满足重合度条件：m是空间螺旋曲线的螺旋半径，n是空间螺旋曲线的螺距参数，螺距p＝2πn；

所述的从动轮接触线是一条与主动轮接触线共轭的空间曲线，它在坐标系o₂-x₂y₂z₂下的方程：

其中，i₁₂为主动轮与从动轮的传动比，a是两个齿轮的中心距，a＝(1+i₁₂)m。

进一步地，所述的两条主动轮齿厚辅助线包括第一主动轮齿厚辅助线和第二主动轮齿厚辅助线，所述第一主动轮齿厚辅助线位于主动轮接触线和第二主动轮齿厚辅助线之间，所述第一主动轮齿厚辅助线在坐标系o₁-x₁y₁z₁下的方程为：

所述第二主动轮齿厚辅助线在坐标系o₁-x₁y₁z₁下的方程为：

其中，2c₁是主动轮齿的齿厚；