[发明专利]一种可变角度传动的线齿轮机构

说明书

本发明公开了一种可变角度传动的线齿轮机构，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。本发明的主动线齿轮和从动线齿轮的接触线在不同的传动角度下是不同的，不同的啮合线可以让齿轮机构具有相同的传动比，可以实现两轴之间无级变角度、定传动比传动。

技术领域

本发明涉及机械传动领域，尤其涉及一种基于空间共轭曲线啮合的、可变角度传动的线齿轮机构。

背景技术

在两个轴之间的增速或减速传动中，能实现传动角度可变的齿轮称为可变角度传动齿轮。可变角度传动的齿轮机构主要运用于有特殊要求的传动场合，如方向自适应发电机、变角度剃须刀，潜水器方向控制等方面。

目前用于变角度传动的机构主要有联轴器和软轴。联轴器可以实现两轴之间变角度传动的功能；万向联轴器的两端连接的轴可以获得变角度传动。软轴变角度传动是因为轴的材料决定的，轴的材料柔软，容易扭曲，扭曲后，软轴的传动角度发生了改变。

线齿轮是一种运用空间曲线啮合理论代替传统空间曲面啮合理论的新型齿轮，主要运用于微小传动领域，具有尺寸小，传动比大，制造方便等优点。线齿轮目前可以运用于垂直轴、相交轴和交错轴上的传动，并且其设计方程、重合度、强度准则、微小变速器和制造领域等研究已经趋于完善。

在尺度受限的微小机械装置中，有时有改变传动角度的传动要求，这难以用控制的方式实现，而传统联轴器又不适用于微小尺度，软轴缺乏一定的可靠性。

发明内容

本发明在线齿轮理论基础之上，给出具有稳定地可变角度传动的线齿轮副的设计方案，用该方法设计的线齿轮副机构可以提供稳定的可变角度传动。

本发明所采用的技术方案如下。

一种可变角度传动的线齿轮机构，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。

优选地，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。

优选地，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。

优选地，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。

优选地，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：