一种面接触齿轮传动机构制造技术

一种面接触齿轮传动机构，包括：主动齿轮、从动齿轮、滑块、支撑部件、弹性部件；通过设置的滑块实现主动齿轮与从动齿轮之间在啮合过程中的面接触，避免了由于齿面与齿面的高副接触，而产生的齿面变形、滑移以及承载能力低等问题，同时也避免了在重载时产生的胶合问题，进而提高了的承载能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机械工程中的机械传动领域，特别涉及一种面接触齿轮传动机构。
技术介绍
机械传动在机械工程中应用非常广泛，主要是指利用机械方式传递动力和运动的传动。分为两类:一是靠构件间的摩擦力传递动力叫做摩擦传动，二是靠主动件与从动件啮合或借助中间件啮合传递动力。其中，齿轮传动是利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机构。具有结构紧凑、效率高、寿命长等特点。目前，现有的齿轮传动形式按空间轴线布置情况，可分为平行轴齿轮传动、相交轴齿轮传动、交错轴齿轮传动。平行轴直齿轮传动和平行轴斜齿轮传动可以实现线接触。在大多数的空间齿轮传动形式中，例如锥齿轮、涡轮蜗杆传动等，齿面间主要以点接触为主。线接触、点接触是多数齿轮传动的特点，但从运动副的角度来看，齿面与齿面之间为高副接触。高副接触的最大缺点在于单位面积内承受应力大，齿面容易发生变形、滑移等现象，从而降低了齿轮传动精度，使得齿轮的承载能力下降。一般平行轴定传动比齿轮传动机构，在垂直于轴线方向的平面上，齿廓曲面变成两条相切的曲线E1, Σ 2 (如图1所示)，其中切点M为瞬时啮合点。根据齿廓啮合基本定理，在啮合点的相对速度方向应当与齿顶齿廓曲率中心NpN2的连线垂直。啮合点处的运动副类型为高副接触，根据平面四杆机构中的“高副低代”原理，为了把高副转变为低副，在瞬时啮合点M处，可用杆件N1N2连接两齿廓曲线的曲率中心，曲率中心分别与各自的回转中心O。O2连接，这样组成了铰链四杆机构O1N1N2O2 (如图2所示)。接触点M处的高副由中间杆件的两端低副％、N2代替，中间杆N1N2作为新添加的第三个活动构件，瞬时替代的铰链四杆机构的自由度、瞬时速度、瞬时加速度均与替代前的齿轮传动机构保持不变。虽然，瞬时替代的铰链四杆机构实现了高副低代，但并不能实现连续的啮合传动，不能够应用于齿轮传动中。另外，齿轮传动机构在高速重载的环境下工作时，由于齿面有较高的相对滑动速度，产生大量的热，同时在重载的作用，以及润滑不足的情况下，使得齿面近似于熔融状态，即，两个齿轮齿面上的材料会出现相互粘连的现象，也就是，两齿面易产生胶合问题。以点、线接触为特点的齿轮传动，从工作原理上限制了齿轮传动机构齿面的接触应力和承载能力，进而影响了齿轮传动机构的精度。如何提供一种面接触齿轮传动机构及方法，成为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种面接触的齿轮传动机构，避免齿轮传动过程中，由于齿面与齿面的高副接触，而产生的齿面变形、滑移承载能力低等问题。为解决上述问题，本专利技术提供一种面接触的齿轮传动机构，包括:主动齿轮、从动齿轮、滑块、支撑部件、弹性部件；具体地:所述滑块两侧面为凹圆弧曲面，且所述凹圆弧曲面的半径分别等于所述主动齿轮和从动齿轮齿顶的齿面曲率半径；所述支撑部件的一端与所述滑块固定，且使所述滑块的凹圆弧曲面与所述主动齿轮或从动齿轮齿顶齿廓贴合；另一端连接在所述主动齿轮或所述从动齿轮齿顶齿廓的中心孔上，所述支撑部件带动所述滑块贴合齿顶齿廓滑动；所述弹性部件的一端固定在所述支撑部件上，随所述支撑部件的滑动而伸缩；另一端固定于安装有所述支撑部件的所述主动齿轮或从动齿轮上，将所述滑块定位于所述主动齿轮或所述从动齿轮的每个齿顶预设的初始位置上，使所述滑块凹圆弧曲面在啮合过程中与所述主或从动齿轮的齿面啮合，且所述滑块在啮合完毕后复位到所述初始位置。优选地，所述支撑部件上还设置有与所述中心孔相对应的槽型开口，且该槽形开口的方向与所述支撑部件长度方向一致，通过定位销将所述槽型开口与所述中心孔连接，所述支撑部件通过所述弹性部件作用，在所述支撑部件长度方向上保证所述滑块与所述齿顶齿廓的贴合。优选地，所述支撑部件包括第一支撑板和第二支撑板，分别固定于所述主动齿轮或从动齿轮的两侧。优选地，所述支撑部件与所述滑块之间通过采用螺栓、螺钉或焊接的方式固定。优选地，所述弹性部件分别位于所述第一支撑板和所述第二支撑板上，并与所述主从齿轮或从动齿轮连接。优选地，所述弹性部件为弹簧，通过吊环螺钉固定。本专利技术所述滑块安装于主动齿轮或从动齿轮上每个齿顶齿廓的初始位置处，通过与滑块连接的并且能够以齿顶齿廓中心孔为中心转动的支撑部件，实现滑块的连接，并通过安装在主动齿轮或从动齿轮与支撑板上的弹性部件，能够实现弹性部件随支撑板摆动而伸缩与复位，进而使滑块能够贴合齿顶齿廓，进行齿轮的面接触啮合，并在啮合完成后将滑块复位到原来的初始位置，以便下次的啮合。通过设置的滑块实现主动齿轮与从动齿轮之间在啮合过程中的面接触，避免了由于齿面与齿面的高副接触，而产生的齿面变形、滑移以及承载能力低等问题，同时也避免了在重载时产生的胶合问题，进而提高了齿轮传动的承载能力。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例和现有技术中的技术方案，下面将对实施例和现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是现有技术中一般齿轮传动的瞬时哨合不意图；图2是现有技术中解决高副运动的齿轮传动瞬时等效铰链四杆机构示意图；图3是基于图2的一种面接触齿轮传动机构的原理示意图；图4是基于图3齿轮转过小角度后的面接触齿轮机构的状态图；图5是本专利技术提供的一种面接触齿轮传动机构的外哨合原理图6是本专利技术提供的一种面接触齿轮传动机构的内哨合原理图；图7是本专利技术提供的一种面接触齿轮传动机构的外啮合具体实施方式的示意图；图8是本专利技术提供的一种面接触齿轮传动机构的外啮合具体实施方式的侧视图；图9是本专利技术提供的一种面接触齿轮传动机构的滑块的局部放大图；图10是本专利技术提供的一种面接触齿轮传动机构的工作原理示意图；图11是本专利技术提供的一种面接触齿轮传动机构的齿根采用圆弧过渡的结构示意图；图12是本专利技术提供的一种面接触齿轮传动机构的内啮合形式示意图；图13是本专利技术提供的一种面接触齿轮传动机构的行星齿轮传动形式示意图；图14是本专利技术提供的一种面接触齿轮传动机构的外啮合传动比曲线图形。具体实施例方式下面将接合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。基于图1和图2存在的问题，本专利技术提供了一种面接触齿轮传动机构，请参考图3，图3是基于图2的一种面接触齿轮传动机构的原理示意图；因为瞬时替代的铰链四杆机构不能实现面接触的目的，为了改变齿轮副之间的接触形式，本专利技术考虑把齿廓之间的点、线接触转变为曲面与曲面接触。同样基于“高副低代”原理，将中间杆件N1N2替换为两侧呈凹圆弧曲面的滑动块，相应的两齿廓取凸圆弧齿廓Σ ΛΣ 2’，其圆心在原齿廓曲率中心处，滑块两侧凹圆弧曲面与齿顶齿廓(凸圆弧齿廓)的曲率半径相等，并且保证滑块的凹圆弧曲面与齿顶齿廓处始终贴合。结合图3参考图4所示，图4是基于图3齿轮转过小角度后的面接触齿轮机构的状态图。忽略与原齿轮传动的瞬时速度、加速度对比，保持机构的自由度数目，使凸圆弧齿廓Σ /作为主动轮，顺时针转动一个微小角度，齿廓Σ /推动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面接触齿轮传动机构，其特征在于，包括：主动齿轮、从动齿轮、滑块、支撑部件、弹性部件；具体地：所述滑块两侧面为凹圆弧曲面，且所述凹圆弧曲面的半径分别等于所述主动齿轮和从动齿轮齿顶的齿面曲率半径；所述支撑部件的一端与所述滑块固定，且使所述滑块的凹圆弧曲面与所述主动齿轮或从动齿轮齿顶齿廓贴合；另一端连接在所述主动齿轮或所述从动齿轮齿顶齿廓的中心孔上，所述支撑部件带动所述滑块贴合齿顶齿廓滑动；所述弹性部件的一端固定在所述支撑部件上，随所述支撑部件的摆动而伸缩；另一端固定于安装有所述支撑部件的所述主动齿轮或从动齿轮上，将所述滑块定位于所述主动齿轮或所述从动齿轮的每个齿顶预设的初始位置上，使所述滑块凹圆弧曲面在啮合过程中与所述主或从动齿轮的齿面啮合，且所述滑块在啮合完毕后复位到所述初始位置。

【技术特征摘要】
1.一种面接触齿轮传动机构，其特征在于，包括:主动齿轮、从动齿轮、滑块、支撑部件、弹性部件；具体地: 所述滑块两侧面为凹圆弧曲面，且所述凹圆弧曲面的半径分别等于所述主动齿轮和从动齿轮齿顶的齿面曲率半径； 所述支撑部件的一端与所述滑块固定，且使所述滑块的凹圆弧曲面与所述主动齿轮或从动齿轮齿顶齿廓贴合；另一端连接在所述主动齿轮或所述从动齿轮齿顶齿廓的中心孔上，所述支撑部件带动所述滑块贴合齿顶齿廓滑动； 所述弹性部件的一端固定在所述支撑部件上，随所述支撑部件的摆动而伸缩；另一端固定于安装有所述支撑部件的所述主动齿轮或从动齿轮上，将所述滑块定位于所述主动齿轮或所述从动齿轮的每个齿顶预设的初始位置上，使所述滑块凹圆弧曲面在啮合过程中与所述主或从动齿轮的齿面啮合，且所述滑块在啮合完毕后复位到所述初始位置。2.根据权利要求1所述的面接触齿轮传...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏世民，廖启征，宋洪舟，郭磊，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：