[发明专利]一种以圆锥螺旋线构造主动线齿的同平面轴线齿轮机构

说明书

本发明公开了一种以圆锥螺旋线构造主动线齿的同平面轴线齿轮机构，包括主动轮和从动轮，所述主动轮和从动轮满足线齿轮空间曲线啮合理论并采用与轴间角、传动比相适应的圆锥螺旋线进行主动接触线构造，本发明的主动线齿和从动线齿的齿面上分别包含两条接触线，所述两条主动接触线和两条从动接触线是两对相互啮合的共轭接触曲线，分别位于主动线齿和从动线齿的两侧，可实现无侧隙正反转双向传动。本发明具有线齿轮的空间尺寸小、传动比大等优点；主动轮的形状可采用任意顶角的圆锥螺旋线，具有空间利用率高、滑动率小的特点；可实现无侧隙正反转双向传动，且易于加工，特别适用于空间受限的微小型机械、微型机械和常规机械领域应用。

技术领域

本发明属于齿轮传动的技术领域，具体为一种以圆锥螺旋线构造主动线齿的同平面轴线齿轮机构。

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。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扼空间曲线,即,一对共扼的主动轮接触线和从动轮接触线。已有的线齿轮机构一致采用圆柱螺旋线构造主动接触线，如中国专利(专利申请号2010101059023)公开的“一种斜交齿轮机构”，在相交轴传动的情况下，圆柱螺旋线的常值啮合半径无法和相交轴变化的轴间距相适应，导致空间利用率低，滑动率大。因此,优化线齿轮主动接触线的形状是很有必要的。在许多使用场合中，要求齿轮机构具有双向传递动力的功能，但已有的线齿轮机构的线齿由齿廓沿一条接触线运动形成，如中国专利(专利申请号2015105709269)公开的“一种用于平行轴传动的凹凸弧线齿轮机构”，每个所述线齿上只有一条参与啮合的接触线，因此这种结构的线齿轮存在齿侧间隙，且只能实现单向传动。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种以圆锥螺旋线构造主动线齿的同平面轴线齿轮机构，该机构具有空间利用率高、滑动率小、可以实现正反转双向传动、具有较高的接触强度和弯曲强度、易于数控加工等特点，特别适用于空间受限的微小型机械、微型机械和常规机械领域应用。

要实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种以圆锥螺旋线构造主动线齿的同平面轴线齿轮机构，包括主动轮和从动轮，所述主动轮和从动轮满足线齿轮空间曲线啮合理论，即空间共轭的主动接触线和从动接触线以点接触形式实现啮合传动，所述空间曲线啮合理论涉及如下空间坐标系，坐标系o₀-x₀y₀z₀和坐标系o₁-x₁y₁z₁分别为主动轮的固定坐标系和随动坐标系，坐标系o_p-x_py_pz_p和坐标系o₂-x₂y₂z₂分别为从动轮的固定坐标系和随动坐标系；主动轮回转轴线与z₀(z₁)轴重合，从动轮回转轴线与z₂(z_p)轴重合，主动轮和从动轮回转轴线间夹角为θ₀，所述轴线间夹角可以根据设计需要以任意角度交叉，所述任意角度指大于等于0°且小于180°的任一角度；所述主动轮和从动轮分别以角速度和绕轴z₁和z₂轴旋转，一定时间内，主动轮和从动轮分别转过角度和所述以圆锥螺旋线构造主动线齿的同平面轴线齿轮机构啮合方程为：

其中，所述主动接触线在坐标系o₁-x₁y₁z₁的参数方程为：

其中，t₁为参变量，t_1s、t_1e为参变量t₁的取值范围，即主动接触线上啮合起始点和啮合终止点所在位置；