[发明专利]非对称传动比高阶非圆齿轮副设计方法

说明书

本发明公开了非对称传动比高阶非圆齿轮副设计方法。目前缺乏具有自由节曲线和非对称传动比并能实现高阶齿轮传动形式的非圆齿轮设计方法。本发明针对具有非对称变化性和高阶齿轮传动特征的传动比规律曲线，在分析一个传动周期内主、从动轮分别转过的角度后明确两者阶数的基础上，根据齿轮阶数对原始的传动比规律曲线进行分割，得到多个传动比曲线段，将这些传动比曲线段进行平移重组成新传动比曲线段，利用这些新传动比曲线段进行非圆齿轮的自由节曲线设计，最终得到的非圆齿轮副中主动轮为多个不完整非圆齿轮，从动轮为多个完整非圆齿轮。本发明设计出的非圆齿轮副实现了传动规律曲线的随意性和多样性，并且实现了高阶齿轮副特有的传动形式。

技术领域

本发明属于机械设计领域，具体涉及一种非对称传动比高阶非圆齿轮副的设计方法。

背景技术

高阶椭圆齿轮副或高阶非圆齿轮副在旋转一周中传动比会发生多个对称的变化周期，而高阶变性椭圆齿轮副在多个对称的周期性变化中每个周期内部则会发生非对称特征的变化——但它的传动比仍是周期性变化的。两类齿轮均可使主动轮转过360°时，从动轮也转过一定的角度值，而非一定是360°，但在某些工作情况中，具有周期性变化特征的传动比规律曲线不能满足要求，目前，由自由节曲线构成的非圆齿轮可以实现更为多样化的传动比规律曲线，但其主、从动轮多为一阶齿轮，不能实现主、从动轮在一个传动周期中转过不同角度的要求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种非对称传动比高阶非圆齿轮副的设计方法，针对具有非对称变化性和高阶齿轮传动特征的传动比规律曲线，利用自由节曲线构建非圆齿轮，一是实现传动规律曲线的随意性和多样性，二是实现高阶齿轮副特有的传动形式。

本发明具体步骤如下：

第一步，根据转角关系曲线得到原传动比曲线：

转角关系曲线的末端点需要满足：主动轮转角为360°时对应的从动轮转角为主动轮转角的n倍，n为大于1的整数；由转角关系曲线利用式(1)求得转角关系曲线对应的原传动比曲线：

式中，α为主动轮转角，i为传动比，β为从动轮转角；

第二步，寻求分割点：

在原传动比曲线上找到n个点P₁，P₂，P_k-1，P_k，…，P_n，n个点须满足条件：

1)所有点对应的传动比均相等；

2)每相邻两点P_k-1和P_k之间的传动比曲线段满足下式：

式中，Δβ为主动轮从转角α_k-1转至转角α_k过程中对应的从动轮转角，k＝2，3，…，n；当k＝2时，α_k-1为P₁点对应的主动轮转角，α_k为P₂点对应的主动轮转角；当k＞2时，α_k-1为P_k-1点对应的主动轮转角，α_k为P_k点对应的主动轮转角；

第三步，分割重组原传动比曲线，形成新传动比曲线：