[发明专利]用于平行轴外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外啮合传动的螺旋圆弧齿轮机构，包括大轮和小轮组成的一对传动副，小轮连接输入轴，大轮连接输出轴，小轮和大轮的轴线互相平行，小轮圆柱体外表面上均布有螺旋圆弧槽，大轮圆柱体外表面上均布有螺旋圆弧齿，螺旋圆弧槽和螺旋圆弧齿的中心线均为圆柱螺旋线，小轮的螺旋圆弧槽和大轮的螺旋圆弧齿配合；安装小轮和大动轮时，先使其中一对螺旋圆弧槽和螺旋圆弧齿啮合，驱动器带动输入轴、小轮旋转，实现两平行轴间的外啮合传动。所述螺旋圆弧槽和螺旋圆弧齿的形状可由传动比等参数及中心线方程确定。本发明结构简单、紧凑，体积小质量轻，强度刚度大，重合度高，单级传动比大，适于在微小、微机械和常规机械领域应用。

主权项

一种用于平行轴外啮合传动的螺旋圆弧齿轮机构，包括小轮和大轮，小轮和大轮组成一对传动副，小轮连接输入轴，大轮连接输出轴，小轮和大轮的轴线互相平行；其特征在于：所述的螺旋圆弧齿轮机构传动的啮合方式是基于平行轴传动空间曲线啮合方式；所述的小轮圆柱体外表面上均布有螺旋圆弧槽，大轮圆柱体外表面上均布有螺旋圆弧齿，螺旋圆弧槽和螺旋圆弧齿的中心线均为圆柱螺旋线，小轮的螺旋圆弧槽和大轮的螺旋圆弧齿配合；所述螺旋圆弧齿与大轮圆柱体外表面之间有过渡圆角；小轮通过输入轴与驱动器固连，小轮在驱动器的带动下旋转，通过螺旋圆弧槽与螺旋圆弧齿之间的连续啮合作用，实现平面内两平行轴之间的外啮合平稳传动；所述螺旋圆弧齿轮机构的螺旋圆弧槽与螺旋圆弧齿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轴与大轮的回转轴线重合，平面xoz与平面xpopzp共面，平面xoy与平面xpopyp共面，且小轮与大轮之间的角速度矢量方向相反，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与大轮固联，小轮、大轮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，大轮以匀角速度ω2绕zp轴旋转，小轮和大轮从起始位置经一段时间后，小轮、大轮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，大轮绕zp轴转过Φ2角；设给定螺旋圆弧槽的中心线方程为：x1(1c)=mcosty1(1c)=-msintz1(1c)=nt+nπ---(1)]]>由曲线啮合方程求得螺旋圆弧齿的中心线方程为：x2(2c)=mi12cosπ+ti12y2(2c)=mi12sinπ+ti12z2(2c)=nt+nπ---(2)]]>小轮和大轮安装的轴间距为：a＝m(i12+1)  ⑶小轮圆柱体半径R1与螺旋圆弧槽中心线的螺旋半径m相等，即R1＝m  ⑷螺旋圆弧槽的圆弧直径：d1大轮的螺旋圆弧齿中心线的螺旋半径为：m2＝i12m  ⑸大轮圆柱体半径为：R2＝i12m‑b  ⑹螺旋圆弧齿与大轮圆柱体外表面之间的过渡圆角半径为b/2；螺旋圆弧齿的圆弧直径d2等于螺旋圆弧槽圆弧直径d1减去c，即d2＝d1‑c  ⑺上述式中：t—为螺旋圆弧槽中心线方程的参变量，且‑π﹤t；m—为螺旋圆弧槽中心线的螺旋半径；n—为螺旋圆弧槽中心线的螺距参数，2πn为圆弧槽中心线的螺距；i12—为小轮与大轮的传动比，即螺旋圆弧齿数量与螺旋圆弧槽数量之比；其中：m，m2，n，x，y，z，x1，y1，z1，x2，y2，z2，xp，yp，zp，a，b，c，d1，d2，R1，R2的单位均为毫米；当确定螺旋圆弧槽中心线的参数m、n和t，螺旋圆弧槽的圆弧直径d1，及b、c和传动比i12时，与螺旋圆弧槽共轭的螺旋圆弧齿的中心线方程随之确定，小轮和大轮的结构和安装轴间距也确定，从而得到平行轴外啮合传动的螺旋圆弧齿轮机构。