[发明专利]一种可变角度传动的线齿轮机构

权利要求书

1.一种可变角度传动的线齿轮机构，其特征在于，该机构由一对相交轴线齿轮组成传动副，包括主动轮和从动轮，所述主动轮和从动轮均由轮体和线齿组成，主动轮线齿和从动轮线齿的接触线按照一对空间共轭曲线啮合，所述主动轮上的线齿有一条或多条，从动轮上的线齿为具有变角度传动性质的线齿，在传动过程中，该机构可调整相交轴线齿轮副的传动角度，使啮合点在不同的接触线上，同时保持传动比不变，并且传动平稳；所述主动轮线齿和从动轮线齿的接触线或接触面中，所述主动轮线齿上的工作面为一条主动轮接触线，或者为一系列主动轮接触线构成的一个曲面；从动轮线齿上的工作面由一系列从动轮接触线构成的；

所述主动轮接触线及从动轮接触线组成的曲面的方程确定如下：

设O-xyz为空间上任意的固定笛卡尔坐标系，O为O-xyz坐标系原点，x、y、z是O-xyz坐标系的三个坐标轴，笛卡尔坐标系O_p-x_py_pz_p根据坐标系O-xyz位置进行确定，x_pO_pz_p平面与xOz平面在同一平面内，坐标原点O_p到z轴的距离为a，O_p到x轴的距离为b，z轴与z_p轴之间的夹角为(π-θ)，θ为主、从动轮角速度矢量的夹角，0°≤θ≤180°，坐标系O₁-x₁y₁z₁和O₂-x₂y₂z₂分别为固定在主动轮和从动轮上的坐标系，传动时主动轮和从动轮各自绕着z轴和z_p轴转动，主动轮与从动轮在起始啮合点时，坐标系O₁-x₁y₁z₁和O₂-x₂y₂z₂分别与坐标系O-xyz及O_p-x_py_pz_p重合，在任意时刻，原点O₁与O重合，z₁轴与z轴重合，原点O₂与O_p重合，z₂轴与z_p轴重合，主动轮以匀角速度ω₁绕z轴旋转，主动轮角速度方向为z轴负方向，主动轮绕z轴转过的角度为从动轮以匀角速度ω₂绕z_p轴旋转，从动轮角速度方向为z_p轴负方向，从动轮绕z_p轴转过的角度为则，主动轮接触线在坐标系O₁-x₁y₁z₁中的方程为：

另外，所述的从动轮接触线组成的曲面方程如下确定：

1)按给定某角度θ传动的从动线齿轮的接触线方程为：

2)对于可变角度传动的线齿轮副，须增加一个传动角度参数，此时，由连续变化的从动轮接触线形成一个工作面，可变角度传动的从动线齿轮的工作面的曲面方程为：

3)考虑到传动过程压力角的影响，增加一个可改善压力角的参数；此时，可变角度传动的从动线齿轮的工作面的曲面方程为：

其中t是参数变量，t₁是变角度参数，θ为传动角度，h为从动接触面的曲面参数。

2.根据权利要求1所述的可变角度传动的线齿轮机构，其特征在于，所述主动轮线齿和从动轮线齿通过点接触啮合，可实现连续的点接触传动；在不同的传动角度时，主动轮接触线为同一条接触线，而从动轮接触线为不同接触线，即，在不同的传动角度下，由对应的一对不同的共轭接触线实现传动。

3.根据权利要求2所述的可变角度传动的线齿轮机构，其特征在于，所述主动轮线齿上用于啮合的主动轮接触线简化为圆柱螺旋线；从动轮线齿上为一系列圆锥螺旋线构成的工作面，每个传动角度对应一条从动轮线齿上的用于啮合的从动轮接触线，当改变传动角度时，从动轮接触线将发生变化。

4.根据权利要求1所述的可变角度传动的线齿轮机构，其特征在于，所述主动轮接触线方程和从动轮接触线组成的工作面的曲面方程如下确定：

主动轮接触线方程：

从动轮接触线组成的工作面的曲面方程：

其中t是参数变量，t₁是变角度参数，i是传动比，θ为传动角度，h为从动接触面的曲面参数。