[发明专利]N叶非圆齿轮节曲线凹尖点设计缺陷的修复方法

说明书

本发明公开了一种N叶非圆齿轮凹尖点节曲线设计缺陷的修复方法，该修复方法以过修复节曲线的给定回转时间为约束条件，通过对N叶非圆齿轮传动中节曲线凹尖点特性的分析，基于变分原理设计了一种具有最小平均动能特性的平面曲线，并利用该平面曲线代替含有凹尖点的微小邻域内的非圆齿轮节曲线，实现了N叶非圆齿轮节曲线凹尖点设计缺陷的最小平均动能修复，克服了现有N叶非圆齿轮节曲线凹尖点设计缺陷修复方法中存在的不足，满足了N叶非圆齿轮副的高平稳性传动要求。

技术领域

本发明属于非圆齿轮传动技术领域，涉及一种非圆齿轮节曲线设计缺陷的修复方法，特别是涉及一种N叶非圆齿轮节曲线凹尖点设计缺陷的最小平均动能修复方法。

背景技术

非圆齿轮副是用来传递两轴间非匀速运动的。它的节曲线形状是按运动要求专门设计的，和其他能得到非匀速传动的机构(如凸轮、连杆等)相比，具有传动平稳、结构紧凑、运动精度高、传动功率大及传动效率高等优点。非圆齿轮的节曲线主要分为开式节曲线和封闭节曲线两大类：开式节曲线的非圆齿轮副是用于实现两轴间具有一定规律的变速连续摆动或变速间歇运动；封闭节曲线的非圆齿轮副是用于实现两轴间具有一定规律的单向变速连续回转运动。

在N叶非圆齿轮封闭节曲线的设计过程中，各单叶节曲线的外凸并不能保证其组成的N叶非圆齿轮封闭节曲线具有外凸性，其各单叶节曲线之间的衔接点往往存在着凹尖点。节曲线具有凹尖点的N叶非圆齿轮的齿廓难以设计与计算且不能用滚刀方式对其齿廓进行加工，严重制约了N叶非圆齿轮的工程应用。

现有的N叶非圆齿轮节曲线凹尖点设计缺陷的修复方法主要有直线修复、样条插值修复和圆弧修复三种：①直线修复是用一条切线和凹尖点附近的节曲线相切，形成的两个切点分别位于凹尖点的左右两边，通过切线上两个切点之间的部分直线替换该N叶非圆齿轮节曲线上两个切点之间且包含凹尖点的部分节曲线，形成的节曲线为修复后的N叶非圆齿轮节曲线；②样条插值修复是通过选取密切圆上两个切点之间且靠近凹尖点的部分圆弧上的点作为插值点，实现了凹尖点设计缺陷的修复；③圆弧修复是在插齿刀在加工具有节曲线凹尖点设计缺陷的N叶非圆齿轮时，插齿刀的节圆和该N叶非圆齿轮的节曲线在凹尖点的两边各有一个切点，通过插齿刀节圆上两个切点之间且靠近凹尖点的部分圆弧替换该N叶非圆齿轮节曲线上两个切点之间且包含凹尖点的部分节曲线，形成的节曲线为修复后的N叶非圆齿轮节曲线。

但是，现有修复方法中的直线修复使得N叶非圆齿轮副传动精度变化较大，严重影响了N叶非圆齿轮副的传动性能；样条插值和圆弧修复后的N叶非圆齿轮副传动精度的高低主要取决于插值点和插齿刀的选取，并没有提出一种合理的方法对凹尖点设计缺陷的修复效果进行评判。而在文献《Study on the pitch curve with minimal rotary inertiafor the noncircular gears》和《Classification identification and modificationof the pitch curve with nondifferentiable points for N-lobed noncirculargear》中，作者张鑫和范守文利用变分原理分别提出了一种具有最小转动惯量特性的非圆齿轮节曲线设计方法和一种N叶非圆齿轮节曲线间断点设计缺陷的最速回转修复方法，表明了变分原理在非圆齿轮节曲线的设计及缺陷修复方面具有重要的应用价值。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是基于非圆齿轮传动原理与变分原理，提供一种N叶非圆齿轮节曲线凹尖点设计缺陷的修复方法；该修复方法以过修复节曲线的给定回转时间为约束条件，通过设计一种具有最小平均动能特性的平面曲线来代替含有凹尖点的微小邻域内的节曲线，实现了N叶非圆齿轮节曲线凹尖点设计缺陷的有效修复，克服了现有N叶非圆齿轮节曲线凹尖点设计缺陷修复方法中存在的不足，满足了N叶非圆齿轮副的高平稳性传动要求。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种N叶非圆齿轮节曲线凹尖点设计缺陷的修复方法，包括以下步骤：