[发明专利]一种无相对滑动的螺旋圆弧锥齿轮机构

说明书

本发明涉及一种无相对滑动的螺旋圆弧锥齿轮机构，包括小轮和大轮组成的一对传动副，小轮和大轮的轴线正交，小轮圆锥体外表面均布有螺旋圆弧齿，大轮圆锥体外表面均布有螺旋圆弧槽，螺旋圆弧槽和螺旋圆弧齿的中心线均为圆锥螺旋线，螺旋圆弧齿和螺旋圆弧槽配合；安装小轮和大动轮时使其中一对螺旋圆弧齿和螺旋圆弧槽啮合，驱动器带动输入轴、小轮和大轮旋转，实现正交轴间的传动。螺旋圆弧齿和螺旋圆弧槽的形状由传动比等参数确定。本发明中螺旋圆弧锥齿轮传动时齿面无相对滑动，因而无齿面胶合、磨损和塑性变形等失效形式，具有单级传动比大，重合度高，承载能力强等优点，适合在微小、微机械和常规机械领域推广应用。

技术领域

本发明涉及一种无相对滑动的螺旋圆弧锥齿轮机构，具体地说是一种基于曲线啮合理论的用于平面正交轴传动的无相对滑动的螺旋圆弧锥齿轮机构。

背景技术

齿轮作为机械传动中的基本传动元件，实现运动或者动力的传递功能，齿轮广泛应用于工业、农业、医学、国防军事及航空航天等领域。齿轮行业已经成为大多数国家机械基础件中规模最大的行业。现代工业装备的发展进一步提高了对齿轮传动零部件质量和性能的要求。新型高性能齿轮传动机构的设计理论和制造技术促进了齿轮啮合理论的不断完善和改革创新，出现了多样化的齿轮啮合形式及其与之对应的多样化齿形结构。

近年来，国内外在齿轮啮合理论领域创新出具有原创性特色新型的微小传动机构。如中国专利文献，申请号为201510054843.4，公开了“用于平行轴外啮合传动的螺旋圆弧齿轮机构”，申请号为201510051923.4，公开了“用于平行轴内啮合传动的螺旋圆弧齿轮机构”。上述两种传动机构的局限性在于，它们只能实现平面内两平行轴之间的运动和动力传递，而不能实现平面内两正交轴之间的运动和动力的传递。因此，它们使用范围受到了极大的限制。

目前平面内两正交轴之间的运动和动力的传递，工业应用最广泛的是渐开线锥齿轮机构。但渐开线锥齿轮机构的啮合原理遵循曲面啮合理论，从设计理论上就必然存在齿面之间的相对滑动，因此不能避免齿面磨损、齿面胶合和齿面塑性变形等齿轮传动的普遍失效形式，影响了齿轮副的使用寿命和可靠性。如中国专利号为201310049845.5，公开了“基于共轭曲线的锥齿轮啮合副”，包括相互点啮合且齿廓曲线均为圆弧的锥齿轮I和锥齿轮II，该锥齿轮具有传动效率高；齿面易于加工制造，传动误差小，使用寿命长的特点；但该锥齿轮也存在锥齿轮I和锥齿轮II啮合时齿面沿着共轭曲线运动，锥齿轮齿面相对滑动，齿面有胶合、磨损和塑性变形等失效形式。

发明内容

本发明的目的是针对目前机械传动领域现有技术存在的问题，而提出一种用于平面正交轴传动，具有传动时齿面间无相对滑动，传动连续稳定的无相对滑动的螺旋圆弧锥齿轮机构，同时本锥齿轮机构结构简单，传动系零件数少，效率高，体积小，质量轻，单级传动比大，重合度高，承载能力高。

为了实现上述目的，本发明采取的技术措施是：提供一种无相对滑动的螺旋圆弧锥齿轮机构，包括小轮和大轮组成的一对传动副，小轮通过输入轴与驱动器固连，大轮连接输出轴，小轮和大轮的轴线垂直相交，所述的小轮圆锥体外表面上均布有螺旋圆弧齿，大轮圆锥体外表面上均布有螺旋圆弧槽，螺旋圆弧齿和螺旋圆弧槽的中心线均为圆锥螺旋线，小轮的螺旋圆弧齿和大轮的螺旋圆弧槽配合；所述螺旋圆弧齿与小轮圆锥体外表面之间有过渡圆角以减小根部应力集中；所述的螺旋圆弧齿和螺旋圆弧槽啮合传动为基于平面正交轴传动的空间曲线啮合方式，小轮在驱动器的带动下旋转，通过螺旋圆弧齿与螺旋圆弧槽之间的连续啮合作用，实现平面正交轴之间的平稳啮合传动，其啮合为点接触的无相对滑动啮合传动，所有啮合点位于大轮和小轮理论分度圆锥体的切线，所有啮合点的相对运动速度均为零，并且啮合点在大轮和小轮上分别形成的接触线均为圆锥螺旋线；