[发明专利]一种转动-移动转换的线齿轮机构

摘要

本发明涉及一种转动‑移动转换的线齿轮机构，包括主动线齿轮和从动线齿轮。本发明的主动线齿轮轴线和从动线齿轮轴线间交错角为0°～180°中的任意值。本发明通过主动线齿轮上的主动线齿和从动线齿轮上的从动线齿主动接触线和从动接触线间的点接触啮合，利用主动线齿轮的转动，而实现从动线齿轮的转动同时平稳移动。本发明的转动‑移动转换的线齿轮机构结构简单，设计方便，能实现较小位移的移动，特别适合于微小机械的转动变直线运动中。

主权项

1.一种转动‑移动转换的线齿轮机构，其特征在于:包括主动线齿轮和从动线齿轮，主动线齿轮和从动线齿轮组成一对传动副，通过主动线齿轮转动，从动线齿轮则在转动的同时平稳移动，主动线齿轮轴线和从动线齿轮轴线间交错角为0°～180°；该机构的传动副是通过主动线齿和从动线齿上的一对共轭的主动接触线和从动接触线间的点接触啮合，实现该线齿轮机构的传动；所述转动‑移动转换的线齿轮机构空间曲线啮合方程由如下确定：o‑xyz、o_p‑x_py_pz_p与o_q‑x_qy_qz_q是三个空间笛卡尔直角坐标系，o为o‑xyz坐标系原点，x、y、z是o‑xyz坐标系的三个坐标轴，o_p为o_p‑x_py_pz_p坐标系原点，x_p、y_p、z_p是o_p‑x_py_pz_p坐标系的三个坐标轴，o_q为o_q‑x_qy_qz_q坐标系原点，x_q、y_q、z_q是o_q‑x_qy_qz_q坐标系的三个坐标轴，平面xoz与平面x_po_pz_p在同一平面内，o_p点到z轴的距离为|a|，o_p点到x轴的距离为|b|，o_q‑x_qy_qz_q是在o_p‑x_py_pz_p的基础上沿着y_p方向平移一个距离|c|得到的，y轴和y_q轴平行，z轴和z_p轴的夹角为(π‑θ)，0°≤θ≤180°，空间笛卡尔坐标系o₁‑x₁y₁z₁与主动线齿轮轮固联，o₁为o₁‑x₁y₁z₁坐标系原点，x₁、y₁、z₁是o₁‑x₁y₁z₁坐标系的三个坐标轴，空间笛卡尔坐标系o₃‑x₃y₃z₃与从动线齿轮固联，o₃为o₃‑x₃y₃z₃坐标系原点，x₃、y₃、z₃是o₃‑x₃y₃z₃坐标系的三个坐标轴，且主动线齿轮轮与从动线齿轮轮起始啮合处为起始位置，在起始位置，坐标系o₁‑x₁y₁z₁和o₃‑x₃y₃z₃分别与坐标系o‑xyz及o_q‑x_qy_qz_q重合，在任意时刻，原点o₁与o重合，z₁轴与z轴重合，原点o₃与o_q重合，z₃轴与z_q轴重合，当0°≤θ<90°时，主动线齿轮以匀角速度绕z轴转动，主动线齿轮角速度方向为z轴负方向，主动线齿轮绕z轴转过的角度为从动线齿轮以匀角速度绕z_q轴转动，从动线齿轮角速度方向为z_q轴负方向，从动线齿轮绕z_q轴转过的角度为同时，从动线齿轮以速度大小为A沿z_q轴负方向移动，从动线齿轮移动的位移大小为s，则其空间曲线啮合方程：其中，是主动线齿轮的主动接触线的方程,t为参变量，为该机构的主动接触线在啮合点处在o₁‑x₁y₁z₁坐标系下的单位主法失，i⁽¹⁾、j⁽¹⁾、k⁽¹⁾是x₁、y₁、z₁轴的单位向量，从动线齿轮的从动接触线在o₃‑x₃y₃z₃坐标系下的方程为：其中，i₂₁为主动线齿轮与从动线齿轮的传动比；当90°≤θ≤180°时，主动线齿轮以匀角速度绕z轴转动，主动线齿轮角速度方向为z轴负方向，此时从动线齿轮以大小为方向为z_q轴正方向的角速度绕z_q轴转动，同时，从动线齿轮以大小为A、方向为z_q轴正方向的速度沿z_q轴移动，主动线齿轮绕z轴转过的角度为从动线齿轮绕z_q轴转过的角度为沿z_q轴移动的位移为s，则，该机构的空间曲线啮合方程为：其中，是主动线齿轮的主动接触线在o₁‑x₁y₁z₁坐标系下的方程,t为参变量，为该机构主动接触线在啮合点处在o₁‑x₁y₁z₁坐标系下的单位主法失，i⁽¹⁾、j⁽¹⁾、k⁽¹⁾是x₁、y₁、z₁轴的单位向量，从动线齿轮的从动接触线在o₃‑x₃y₃z₃坐标系下的方程为：其中i₂₁为主动轮与从动轮的传动比。