[发明专利]用于平行轴内啮合传动的螺旋圆弧齿轮机构

摘要

本发明涉及一种用于平行轴内啮合传动的螺旋圆弧齿轮机构，包括小轮和大齿圈，小轮和大齿圈组成一对传动副，小轮和大齿圈的轴线互相平行；小轮的圆柱体外表面上设有螺旋圆弧齿，大齿圈的空心圆柱体内表面设有螺旋圆弧槽，螺旋圆弧齿和螺旋圆弧槽配合，螺旋圆弧齿和螺旋圆弧槽的中心线均为圆柱螺旋线。安装小轮和大齿圈时，先使一对螺旋圆弧槽和螺旋圆弧齿啮合，驱动器带动输入轴、小轮和大齿圈旋转，实现两平行轴间的内啮合传动。所述螺旋圆弧齿和螺旋圆弧槽的形状可由传动比等参数及中心线方程确定。本发明的齿轮机构结构紧凑，体积小质量轻，强度和刚度大，重合度高，传动比大，适于在微小、微机械和常规机械领域应用。

主权项

一种用于平行轴内啮合传动的螺旋圆弧齿轮机构，包括小轮和大齿圈，小轮和大齿圈组成一对传动副，小轮连接输入轴，大齿圈通过连接套连接输出轴，小轮和大齿圈的轴线互相平行；其特征在于：所述的螺旋圆弧齿轮机构内啮合传动是基于平行轴传动空间曲线啮合方式；所述的小轮在圆柱体外表面上均布有螺旋圆弧齿，所述的大齿圈空心圆柱体内表面均布有螺旋圆弧槽，小轮螺旋圆弧齿和大齿圈的螺旋圆弧槽配合，螺旋圆弧齿和螺旋圆弧槽的中心线均为圆柱螺旋线；所述的小轮圆柱体外表面与螺旋圆弧齿之间有过渡圆角；小轮通过输入轴与驱动器固连，在驱动器的带动下旋转，通过螺旋圆弧齿与螺旋圆弧槽之间的连续啮合作用，小轮带动大齿圈旋转，实现平面内两平行轴之间的内啮合平稳传动；所述的螺旋圆弧齿与螺旋圆弧槽的中心线形状由如下方法确定：在o‑‑x,y,z及op‑‑xp,yp,zp两个空间坐标系中，z轴与小轮的回转轴线重合，zp轴与大齿圈的回转轴线重合，平面xoz与平面xpopzp共面，平面xoy与平面xpopyp共面，且小轮与大齿圈之间的角速度矢量方向相同，oop的距离为a；坐标系o1‑‑x1,y1,z1与小轮固联，坐标系o2‑‑x2,y2,z2与大齿圈固联，小轮、大齿圈在起始位置分别与坐标系o‑‑x,y,z及op‑‑xp,yp,zp重合，小轮以匀角速度ω1绕z轴旋转，大齿圈以匀角速度ω2绕zp轴旋转，小轮和大齿圈从起始位置经一段时间后，小轮和大齿圈上固联的动坐标系运动到o1‑‑x1,y1,z1及o2‑‑x2,y2,z2的位置，此时小轮绕z轴转过Φ1角，大齿圈绕zp轴转过φ2角；设给定螺旋圆弧齿的中心线方程为：x1(1c)=mcosty1(1c)=-msintz1(1c)=nt+nπ---(1)]]>由曲线啮合方程求得螺旋圆弧槽的中心线方程为：x2(2c)=mi12sinπ+ti12y2(2c)=mi12cosπ+ti12z2(2c)=nt+nπ---(2)]]>小轮和大齿圈安装的轴间距为：a＝m(i12‑1)  ⑶小轮圆柱体直径为：D1＝2m‑2b  ⑷小轮圆柱体外表面与螺旋圆弧齿之间过渡圆角半径为b/2；螺旋圆弧齿的圆弧直径：d1螺旋圆弧槽的中心线的螺旋半径：m2＝i12m  ⑸大齿圈空心圆柱体内表面直径为：D2a＝2 m2＝2 i12m  ⑹大齿圈空心圆柱体外表面直径为：D2b＝D2a+2e  ⑺螺旋圆弧槽的圆弧直径：d2＝d1+c  (8)上述式中：t—为螺旋圆弧齿的中心线方程的参变量，且‑π﹤t；m—为螺旋圆弧齿的中心线的螺旋半径；n—为螺旋圆弧齿的中心线的螺距参数，2πn为螺旋圆弧齿中心线的螺距；i12—为小轮与大齿圈的传动比，即螺旋圆弧槽数量与螺旋圆弧齿数量之比；c—为螺旋圆弧槽的圆弧直径与螺旋圆弧齿的圆弧直径的差；e—为大齿圈空心圆柱体外表面半径与大齿圈空心圆柱体内表面半径的差；其中：m，n，x，y，z，x1，y1，z1，x2，y2，z2，xp，yp，zp，a，，c，d1，d2，D1，D2a，D2b，e的单位均为毫米；当确定螺旋圆弧齿中心线的参数m、n和t，螺旋圆弧齿的圆弧直径d1，及b、c、e和传动比i12时，与螺旋圆弧齿共轭的螺旋圆弧槽的中心线方程随之确定，小轮和大齿圈的结构和安装轴间距也确定，从而得到平行轴内啮合传动的螺旋圆弧齿轮机构。