[发明专利]用于平行轴传动的钩杆齿轮机构

摘要

本发明涉及一种用于平行轴传动的钩杆齿轮机构，包括由主、从动轮组成的一对传动副，主、从动轮的轴线互相平行，主动轮连接输入轴，从动轮连接输出轴，主动轮上设的主动钩杆均布在主动轮圆柱体端面上的圆周内，从动轮上设的从动钩杆也均布在从动轮圆柱体端面上的圆周内，主、从动钩杆均为圆柱螺旋线形状；安装主、从动轮时，其中一对主、从动钩杆啮合，主动轮在驱动器的带动下旋转，通过啮合的钩杆完成连续稳定啮合，实现两平行轴间的传动。所述主、从动钩杆的螺旋线形状可由主、从动轮安装的空间坐标系、传动比等参数及钩杆接触线方程确定。本发明结构简单，传动机构部件少，体积小质量轻，传动比大，传动稳定，适于在微小、微机械领域应用。

主权项

一种用于平行轴传动的钩杆齿轮机构，包括主动轮和从动轮，主动轮和从动轮组成一对传动副，主动轮连接输入轴，从动轮连接输出轴，主动轮上设有主动钩杆，从动轮上设有从动钩杆，主动钩杆和从动钩杆均为圆柱螺旋线形状，主动钩杆和从动钩杆的中心线空间曲线均为圆柱螺旋线；其特征在于：所述的主动轮和从动轮的轴线互相平行，所述主动钩杆和从动钩杆直径相同，主动钩杆均匀分布在主动轮圆柱体端面上的圆周内，从动钩杆也均匀分布在从动轮圆柱体端面上的圆周内，主动轮通过输入轴与驱动器固连，主动轮在驱动器的带动下旋转，通过主动钩杆与从动钩杆之间的连续啮合作用，实现平面内两平行轴之间的平稳传动；所述钩杆齿轮机构的主动钩杆与从动钩杆的中心线形状由如下方法确定：在o‑‑x,y,z及o_p‑‑x_p,y_p,z_p两个空间坐标系中，z轴与主动轮的回转轴线重合，z_p轴与从动轮的回转轴线重合，平面xoz与平面x_po_pz_p共面，且主动轮与从动轮之间的角速度矢量夹角为θ，θ＝0°或180°，oo_p的距离为a；坐标系o₁‑‑x₁,y₁,z₁与主动轮固联，坐标系o₂‑‑x₂,y₂,z₂与从动轮固联，主动轮、从动轮在起始位置分别与坐标系o‑‑x,y,z及o_p‑‑x_p,y_p,z_p重合，主动轮以匀角速度ω₁绕z轴旋转，从动轮以匀角速度ω₂绕z_p轴旋转，从起始位置经旋转后，坐标系o₁‑‑x₁,y₁,z₁及o₂‑‑x₂,y₂,z₂运动，此时主动轮绕z轴转过φ₁角，从动轮绕z_p轴转过φ₂角；设给定主动钩杆中心线方程为：$\left\{\begin{array}{c}{x}_1^{\left(1c\right)}=m\cos t\\ y_1^{\left(1c\right)}=m\sin t\\ z_1^{\left(1c\right)}=\mathrm{nt}+\mathrm{n\π}\end{array}\right.$则主动钩杆接触线方程可表示为：$\left\{\begin{array}{c}{x}_1=m\cos t\\ y_1=m\sin t\\ z_1=\mathrm{nt}+\mathrm{n\π}+h\end{array}\right.$根据空间曲线啮合理论，从动钩杆接触线方程可表示为：$\left\{\begin{array}{c}{x}_2={\mathrm{mi}}_{12}\cos \frac{\mathrm{\π}+t}{i_{12}}\\ y_2=-{\mathrm{mi}}_{12}\sin \frac{\mathrm{\π}+t}{i_{12}}\\ z_2=-\mathrm{nt}-\mathrm{n\π}-h\end{array}\right.$此时，从动钩杆中心线方程可表示为：$\left\{\begin{array}{c}{x}_2^{\left(2c\right)}={\mathrm{mi}}_{12}\cos \frac{\mathrm{\π}+t}{i_{12}}\\ y_2^{\left(2c\right)}=-{\mathrm{mi}}_{12}\sin \frac{\mathrm{\π}+t}{i_{12}}\\ z_2^{\left(2c\right)}=-\mathrm{nt}-\mathrm{n\π}-2h\end{array}\right.$主动轮和从动轮安装的轴间距为：a＝mi₁₂‑mcosθ其中：$h=\frac{D\sqrt{m^2+n^2}}{2m}$上述式中：m，n，h，x，y，z，x₁，y₁，z₁，x₂，y₂，z₂，x_p，y_p，z_p，a，b，D的单位均为毫米；t—为主动钩杆中心线方程的参变量，且‑π﹤t；m—为主动钩杆中心线的螺旋半径；n—为主动钩杆中心线的螺距参数，2πn为主动钩杆中心线的螺距；θ—为主、从动轮角速度矢量夹角，其值为0°或180°；i₁₂—为主动轮与从动轮的传动比，即从动钩杆数量与主动轮钩杆数量之比；D—为主动钩杆和从动钩杆直径；当确定主动钩杆中心线的参数m和n、钩杆直径D、主、从动轮角速度矢量夹角θ和传动比i₁₂时，与之共轭的从动钩杆的中心线方程随之确定，主动轮和从动轮的形状也确定，从而得到平行轴传动钩杆齿轮机构。