一种可变角度传动的线齿轮机构制造技术

本发明专利技术公开了一种可变角度传动的线齿轮机构，该机构由一对相交轴线齿轮组成传动副，包括主动轮和从动轮，所述主动轮和从动轮均由轮体和线齿组成，主动轮线齿和从动轮线齿的接触线按照一对空间共轭曲线啮合，所述主动轮上的线齿有一条或多条，从动轮上的线齿为具有变角度传动性质的线齿，在传动过程中，该机构可调整相交轴线齿轮副的传动角度，使啮合点在不同的接触线上，同时保持传动比不变，并且传动平稳。本发明专利技术的主动线齿轮和从动线齿轮的接触线在不同的传动角度下是不同的，不同的啮合线可以让齿轮机构具有相同的传动比，可以实现两轴之间无级变角度、定传动比传动。

A linear gear mechanism with variable angle transmission

The invention discloses a linear gear mechanism with variable angle transmission, which consists of a pair of intersecting axis gears, which consists of an active wheel and a moving wheel. The active wheel and the driven wheel are composed of wheel and line teeth, and the contact line between the active wheel and the line teeth of the moving wheel is meshed with a pair of space conjugate curves. The line tooth on the moving wheel has one or more lines, and the line tooth from the moving wheel is a line tooth with variable angle transmission. In the course of transmission, the mechanism can adjust the transmission angle of the gear pair of the intersecting axis, make the meshing point on the different contact line, and keep the transmission ratio constant at the same time, and the transmission is stable. The active line gear of the invention and the contact line from the moving gear are different in different transmission angles. Different meshing lines can make the gear mechanism have the same transmission ratio, and can realize the stepless variable angle and the fixed transmission ratio transmission between the two axes.

【技术实现步骤摘要】
一种可变角度传动的线齿轮机构
本专利技术涉及机械传动领域，尤其涉及一种基于空间共轭曲线啮合的、可变角度传动的线齿轮机构。
技术介绍
在两个轴之间的增速或减速传动中，能实现传动角度可变的齿轮称为可变角度传动齿轮。可变角度传动的齿轮机构主要运用于有特殊要求的传动场合，如方向自适应发电机、变角度剃须刀，潜水器方向控制等方面。目前用于变角度传动的机构主要有联轴器和软轴。联轴器可以实现两轴之间变角度传动的功能；万向联轴器的两端连接的轴可以获得变角度传动。软轴变角度传动是因为轴的材料决定的，轴的材料柔软，容易扭曲，扭曲后，软轴的传动角度发生了改变。线齿轮是一种运用空间曲线啮合理论代替传统空间曲面啮合理论的新型齿轮，主要运用于微小传动领域，具有尺寸小，传动比大，制造方便等优点。线齿轮目前可以运用于垂直轴、相交轴和交错轴上的传动，并且其设计方程、重合度、强度准则、微小变速器和制造领域等研究已经趋于完善。在尺度受限的微小机械装置中，有时有改变传动角度的传动要求，这难以用控制的方式实现，而传统联轴器又不适用于微小尺度，软轴缺乏一定的可靠性。
技术实现思路
本专利技术在线齿轮理论基础之上，给出具有稳定地可变角度传动的线齿轮副的设计方案，用该方法设计的线齿轮副机构可以提供稳定的可变角度传动。本专利技术所采用的技术方案如下。一种可变角度传动的线齿轮机构，该机构由一对相交轴线齿轮组成传动副，包括主动轮和从动轮，所述主动轮和从动轮均由轮体和线齿组成，主动轮线齿和从动轮线齿的接触线按照一对空间共轭曲线啮合，所述主动轮上的线齿有一条或多条，从动轮上的线齿为具有变角度传动性质的线齿，在传动过程中，该机构可调整相交轴线齿轮副的传动角度，使啮合点在不同的接触线上，同时保持传动比不变，并且传动平稳。优选地，所述主动轮线齿和从动轮线齿的接触线或接触面中，所述主动轮线齿上的工作面为一条主动轮接触线，或者为一系列主动轮接触线构成的一个曲面；从动轮线齿上的工作面由一系列从动轮接触线构成的。优选地，所述主动轮线齿和从动轮线齿通过点接触啮合，可实现连续的点接触传动；在不同的传动角度时，主动轮接触线为同一条接触线，而从动轮接触线为不同接触线，即，在不同的传动角度下，由对应的一对不同的共轭接触线实现传动。优选地，所述主动轮线齿上用于啮合的主动轮接触线简化为圆柱螺旋线；从动轮线齿上为一系列圆锥螺旋线构成的工作面，每个传动角度对应一条从动轮线齿上的用于啮合的从动轮接触线，当改变传动角度时，从动轮接触线将发生变化。优选地，所述主动轮接触线及从动轮接触线组成的曲面的方程确定如下：设O-xyz为空间上任意的固定笛卡尔坐标系，O为O-xyz坐标系原点，x、y、z是O-xyz坐标系的三个坐标轴，笛卡尔坐标系Op-xpypzp根据坐标系O-xyz位置进行确定，xpOpzp平面与xOz平面在同一平面内，坐标原点Op到z轴的距离为a，Op到x轴的距离为b，z轴与zp轴之间的夹角为(π-θ)，θ为主、从动轮角速度矢量的夹角，0°≤θ≤180°，坐标系O1-x1y1z1和O2-x2y2z2分别为固定在主动轮和从动轮上的坐标系，传动时主动轮和从动轮各自绕着z轴和zp轴转动，主动轮与从动轮在起始啮合点时，坐标系O1-x1y1z1和O2-x2y2z2分别与坐标系O-xyz及Op-xpypzp重合，在任意时刻，原点O1与O重合，z1轴与z轴重合，原点O2与Op重合，z2轴与zp轴重合，主动轮以匀角速度ω1绕z轴旋转，主动轮角速度方向为z轴负方向，主动轮绕z轴转过的角度为从动轮以匀角速度ω2绕zp轴旋转，从动轮角速度方向为zp轴负方向，从动轮绕zp轴转过的角度为则，主动轮接触线在坐标系O1-x1y1z1中的方程为：另外，所述的从动轮接触线组成的曲面方程如下确定：1)按给定某角度θ传动的从动线齿轮的接触线方程为：2)对于可变角度传动的线齿轮副，须增加一个传动角度参数，此时，由连续变化的从动轮接触线形成一个工作面，可变角度传动的从动线齿轮的工作面的曲面方程为：3)考虑到传动过程压力角的影响，增加一个可改善压力角的参数；此时，可变角度传动的从动线齿轮的工作面的曲面方程为：其中t是参数变量，t1是变角度参数，h为从动接触面的曲面参数。引入h后主动接触线和从动接触线的啮合状态并不发生变化，可以理解为，主、从动接触线上的起始啮合点发生了移动。改变传动角度后的主动接触线方程和从动接触线工作面方程：实际上，主动接触线作了一定角度的转动后得到上述的主动接触线方程，即主动接触线实际上是同一条。优选地，所述主动轮接触线方程和从动轮接触线组成的工作面的曲面方程如下确定：主动轮接触线方程：从动轮接触线组成的工作面的曲面方程：其中t是参数变量，t1是变角度参数，i是传动比，θ为传动角度，h为从动接触面的曲面参数。本专利技术与现有技术相比具有如下的优点:1.能够在一对线齿轮副中提供一定范围的变角度传动，并且各个传动角度之间能进行平稳过渡，传动角度变化后的传动也是平稳的。2.传动只依赖于主动轮线齿与从动轮线齿之间的点接触，所以只要保证接触线的精度即可，设计简单，加工方便，且质量体积相比传统变传动比齿轮更小，适用于微小型机电产品。3.主动轮最少齿数为1，能够提供较大传动比的传动，且能在任意传动比相交轴的条件下设计线齿轮副。附图说明图1为本专利技术的机构的坐标体系。图2为本专利技术的一种实施例的啮合示意图，包括主动轮和从动轮。图3为本专利技术实施例的从动轮实施例。图4为本专利技术实施例的线齿实体的生成方法。图5为本专利技术实施例的从动线齿实体的建立方法。图中：1-从动轮；2-从动轮线齿；3-主动轮；4-主动轮线齿。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术的专利技术目的作进一步详细地描述，实施例不能在此一一赘述，但本专利技术的实施方式并不因此限定于以下实施例。如图2和3所示，一种可变角度传动的线齿轮机构，该机构由一对相交轴线齿轮组成传动副，包括主动轮3和从动轮1，所述主动轮3和从动轮1均由轮体和线齿组成，主动轮线齿4和从动轮线齿3的接触线按照一对空间共轭曲线啮合，所述主动轮上的线齿有一条或多条，从动轮上的线齿为具有变角度传动性质的线齿，在传动过程中，该机构可调整相交轴线齿轮副的传动角度，使啮合点在不同的接触线上，同时保持传动比不变，并且传动平稳。所述主动轮线齿4和从动轮线齿3的接触线或接触面中，所述主动轮线齿4上的工作面为一条主动轮接触线，或者为一系列主动轮接触线构成的一个曲面；从动轮线齿2上的工作面由一系列从动轮接触线构成的。所述主动轮线齿4和从动轮线齿3通过点接触啮合，可实现连续的点接触传动；在不同的传动角度时，主动轮接触线为同一条接触线，而从动轮接触线为不同接触线，即，在不同的传动角度下，由对应的一对不同的共轭接触线实现传动。如图3所示，所述主动轮线齿4上用于啮合的主动轮接触线简化为圆柱螺旋线；从动轮线齿2上为一系列圆锥螺旋线构成的工作面，每个传动角度对应一条从动轮线齿2上的用于啮合的从动轮接触线，当改变传动角度时，从动轮线齿3的从动轮接触线将发生变化。所述主动轮接触线及从动轮接触线组成的曲面的方程确定如下：如图1所示，设O-xyz为空间上任意的固定笛卡尔坐标系，O为O-xyz坐标系原点，x、y、z是O-xyz坐标系的三个坐标轴，笛卡尔坐标系Op-xp本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可变角度传动的线齿轮机构，其特征在于，该机构由一对相交轴线齿轮组成传动副，包括主动轮和从动轮，所述主动轮和从动轮均由轮体和线齿组成，主动轮线齿和从动轮线齿的接触线按照一对空间共轭曲线啮合，所述主动轮上的线齿有一条或多条，从动轮上的线齿为具有变角度传动性质的线齿，在传动过程中，该机构可调整相交轴线齿轮副的传动角度，使啮合点在不同的接触线上，同时保持传动比不变，并且传动平稳。

【技术特征摘要】
1.一种可变角度传动的线齿轮机构，其特征在于，该机构由一对相交轴线齿轮组成传动副，包括主动轮和从动轮，所述主动轮和从动轮均由轮体和线齿组成，主动轮线齿和从动轮线齿的接触线按照一对空间共轭曲线啮合，所述主动轮上的线齿有一条或多条，从动轮上的线齿为具有变角度传动性质的线齿，在传动过程中，该机构可调整相交轴线齿轮副的传动角度，使啮合点在不同的接触线上，同时保持传动比不变，并且传动平稳。2.根据权利要求1所述的可变角度传动的线齿轮机构，其特征在于，所述主动轮线齿和从动轮线齿的接触线或接触面中，所述主动轮线齿上的工作面为一条主动轮接触线，或者为一系列主动轮接触线构成的一个曲面；从动轮线齿上的工作面由一系列从动轮接触线构成的。3.根据权利要求2所述的可变角度传动的线齿轮机构，其特征在于，所述主动轮线齿和从动轮线齿通过点接触啮合，可实现连续的点接触传动；在不同的传动角度时，主动轮接触线为同一条接触线，而从动轮接触线为不同接触线，即，在不同的传动角度下，由对应的一对不同的共轭接触线实现传动。4.根据权利要求3所述的可变角度传动的线齿轮机构，其特征在于，所述主动轮线齿上用于啮合的主动轮接触线简化为圆柱螺旋线；从动轮线齿上为一系列圆锥螺旋线构成的工作面，每个传动角度对应一条从动轮线齿上的用于啮合的从动轮接触线，当改变传动角度时，从动轮接触线将发生变化。5.根据权利要求4所述的可变角度传动的线齿轮机构，其特征在于，所述主动轮接触线及从动轮接触线组成的曲面的方程确定如下：设O-xyz为空间上任意的固定笛卡尔坐标系，O为O-xyz坐标系原点，x、y、z是O-xyz坐标系的三个坐标轴，笛卡尔坐标系Op-xpypzp根据坐标系O-xyz位置进行确定，xpOpzp平面与xOz平面在同一平面内，坐标原点Op到z轴的距离为a，Op到x轴的距离为b，z轴与zp轴之间的夹角为(π-θ)，θ为主、从动轮角速...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈扬枝，何超，吕月玲，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44