[发明专利]啮闭式转子

说明书

本发明是一对具有自啮合特性的特殊曲线构成的工作齿和啮闭齿槽，它们分别与一对啮合旋转的渐开线齿轮连为一体组成的一对转子，称作“啮闭式转子”机构。它实用于液体泵/马达、真空泵、计量泵、内燃机、液压有级/无级减速机。

德国专利1973年6月18日公开的专利号为D T 2330992的发明，它仅仅是一种机械原理的设想，没有工作齿形和啮闭齿槽曲线的数学公式，也没有提供啮闭齿槽与工作齿形的具体构成形式。

PCT 1991年3月7日专利号为WO 91/02888专利公开了一种马达，其中的一对转子，它没有工作齿形和啮闭齿槽与渐开线齿形结为一体的设想，没有工作齿形曲线和啮闭齿槽曲线的数学公式，也没有提供啮闭齿槽与工作齿形的具体构成形式。

现有技术美国专利“齿轮式旋转机器”(专利公开号：US30,574,491)中所描述的一对齿轮转子具体形式是该齿轮转子由外置一对齿轮承担传动扭矩和对位，齿轮转子本身不具备自啮合传动功能，该齿轮上的大齿是渐开线齿形，受到渐开线齿啮合特性限制。此外，该专利没有提出所述齿轮上的大齿和齿槽具体构成形式。

因此，本发明的目的在于向社会提供一个优于传统机械原理的“啮闭式转子”机械，本发明提出的啮闭式转子是一种相互自啮合的一对转子，在该一对转子的外圆周上，分别具有可相互啮合转动的渐开线齿，以及有大于渐开线齿轮的工作齿和小于渐开线齿根圆的啮闭齿槽，所述工作齿齿形和啮闭齿槽槽形由特殊函数确定，并且在工作齿和啮闭齿槽相互啮合旋转时，它们和渐开线齿轮同样地具有等圆周啮合旋转的特性。

本发明的特征在于有数学公式(1、5、7)确定的啮闭齿槽曲线构成的啮闭齿槽，由数学公式(2、6、8)确定的工作齿曲线构成的工作齿，公式(1、5、7)确定的啮闭齿槽曲线和公式(2、6、8)确定的工作齿曲线是一对按等圆周啮合旋转，具有自啮合旋转特性的一对曲线。把啮闭齿槽与渐开线齿形(标准齿、短齿压力角为20°、22.5°、15°均可)组合在B轮上，把工作齿与渐开线齿形(标准齿、短齿压力角为20°、22.5°、15°均可)组合在A轮上，形成的原始结构形式(见图3所示)。在实际应用中，有(图7、图8)两种基本结构。

本发明由于采用了上述结构的啮闭式转子，因此它具有以下优点；

它用作泵或马达时：1、它与齿轮泵/马达制造工艺相仿，而单位体积只有齿轮泵/马达的二分之一弱；2、能形成连贯的圆弧形空腔，能够压缩弹性模量大的气体。

与罗茨风机、真空泵比较：1、零件少。“啮闭式转子”是自身啮合旋转，不需要壳体外使之对位旋转的齿轮；2、气闭效果好，“啮闭式转子”机械两转子间是啮合封闭的，罗茨结构两转子之间是切闭。

与叶片泵/马达比较：1、结构强度高；2、磨损小。

与曲轴连杆比较：1、零件少、2、完全对称、质量平衡、振动小；3、逆变性好，泵/马达通用。

图1是啮闭齿槽曲线形成原理图

图2是工作齿曲线形成原理图

图3是原始啮闭齿槽曲线和工作齿曲线示意图

图4是啮闭齿槽曲线增加角φ的原理图

图5是工作齿曲线增加角φ的原理图

图6是增加了角φ的工作齿曲线和啮闭齿槽曲线示意图

图7是啮闭式机械的基本结构形式示例(1.啮闭轮2.工作轮3.啮闭4.工作齿5.渐开线齿)

图8是啮闭式机械的综合结构形式示例(3.啮闭4.工作齿5.渐开线齿)

图9a是i＞1是工作齿和啮闭齿槽啮合旋转各参量间的关系示意图

图9b是i＜1是工作齿和啮闭齿槽啮合旋转各参量间的关系示意图

图10是啮闭轮的结构和尺寸示例

图11是工作轮的结构和尺寸示例

“啮闭式转子”中啮闭齿槽曲线和工作齿曲线，它们的具体形式和数学公式来源由以下文字和图例说明。

一对模数相同，齿数相等、传动比为i，i＝1，啮合旋转的齿轮A、B(为了方便计算，把一对啮合旋转的渐开线齿轮简化为其中一个齿轮固定于直角座标系，以圆心为0点，另一个齿轮绕固定轮作行星公转和自转)(如图1所示)。