平行轴内啮合传动的凸-平啮合纯滚动齿轮机构.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108533682A(43)申请公布日2018.09.14(21)申请号201810603090.1(22)申请日2018.06.12(71)申请人中国地质大学（武汉）地址430000湖北省武汉市洪山区鲁磨路388号(72)发明人陈祯李波曾鸣杨静(74)专利代理机构武汉知产时代知识产权代理有限公司42238代理人曹雄(51)Int.Cl.F16H1/10(2006.01)F16H1/08(2006.01)F16H55/17(2006.01)F16H55/08(2006.01)G06F17/50(2006.01)权利要求书4页说明书15页附图7页(54)发明名称平行轴内啮合传动的凸-平啮合纯滚动齿轮机构(57)摘要本发明公开平行轴内啮合传动的凸-平啮合纯滚动齿轮机构及其设计方法，所述凸-平内啮合纯滚动齿轮机构包括轴线平行的小轮和大齿圈组成，小轮圆柱体外表面均布有螺旋圆弧齿，大齿圈圆柱体内表面均布有螺旋梯形槽，螺旋圆弧齿和螺旋梯形槽配合，螺旋圆弧齿和螺旋梯形槽的结构由纯滚动的啮合线参数方程和重合度、传动比等参数共同确定；安装时使螺旋圆弧齿和螺旋圆弧槽啮合，在驱动器带动下小轮和大齿圈旋转，实现两轴间的传动。本发明公开的设计方法可用于平行轴内啮合传动的纯滚动齿轮机构设计，具有设计简单，易于加工，传动效率高、重合度大、承载能力强等优点，可广泛应用于不易润滑的微小、微机械和常规机械领域和行星齿轮传动设计。CN108533682ACN108533682A权利要求书1/4页1.平行轴内啮合传动的凸-平啮合纯滚动齿轮机构，包括小轮和大齿圈，所述小轮和大齿圈组成的一对传动副，小轮通过输入轴与驱动器固连，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：所述的小轮圆柱体外表面均布有螺旋圆弧齿，大齿圈圆柱体内表面均布有螺旋梯形槽，螺旋梯形槽的参考线和螺旋圆弧齿的中心线均为等升距圆柱螺旋线；所述螺旋圆弧齿与小轮圆柱体外表面之间有过渡圆角，以减小根部应力集中；所述的螺旋圆弧齿和螺旋梯形槽啮合方式为点接触的纯滚动啮合传动，小轮在驱动器的带动下旋转，通过螺旋圆弧齿与螺旋梯形槽之间的连续啮合作用，实现平行轴之间的平稳啮合传动；所述螺旋梯形槽的结构及其参考线的形状与螺旋圆弧齿的结构及其中心线的形状由如下方法确定：在o--x,y,z、ok--xk,yk,zk及op--xp,yp,zp三个空间坐标系中，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，zk轴与小轮和大齿圈的啮合线重合，z轴与zp、zk轴之间互相平行，x轴与xp、xk轴重合，平面xoz、平面xpopzp和平面xkokzk共面，平面xoy、平面xpopyp和平面xkokyk共面，所述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，从起始位置经一段时间后，坐标系o1--x1,y1,z1及o2--x2,y2,z2分别运动，此时小轮绕z轴转过角，大齿圈绕zp轴转过角；在坐标系ok--xk,yk,zk中，设定小轮和大齿圈的啮合点运动的啮合线参数方程为：所述小轮和大齿圈的转角与啮合点的关系式为：在坐标系o1--x1,y1,z1中，所述啮合点沿啮合线运动在小轮齿面形成接触线C1的参数方程为：在坐标系o--x,y,z中，所述小轮螺旋圆弧齿的轴向圆弧齿形截形形成的小轮齿面的产形母线参数方程为：在坐标系o1--x1,y1,z1中，所述小轮螺旋圆弧齿中包含啮合点的轴向圆弧齿形截形通过左旋螺旋运动形成所述小轮螺旋圆弧齿的齿面，所述小轮螺旋圆弧齿的齿面参数方程为：2CN108533682A权利要求书2/4页在坐标系o1--x1,y1,z1中，根据所述小轮螺旋圆弧齿的齿面参数方程求得所述小轮螺旋圆弧齿面中心线的参数方程为：同时，在坐标系o2--x2,y2,z2中，所述啮合点沿啮合线运动在大齿圈齿面形成接触线C2的参数方程为：所述大齿圈螺旋梯形槽的轴向等腰梯形截形满足下式：设定过啮合点的啮合线与所述轴向等腰梯形截形两腰交点连线的中点为参考点，在坐标系o2--x2,y2,z2中，求得所述大齿圈螺旋梯形槽参考线的参数方程为：上述所有式中：t—啮合点M的运动参数变量，且t∈[0,Δt]；T—等升距圆锥螺旋线的参数变量，且T∈[0,ΔT]，ΔT＝kΔt；k—为线性比例系数；R1—为小轮的理论分度圆柱体半径；R2—为大齿圈的理论分度圆柱体半径，R2＝i12R1；i12—为小轮与大齿圈的传动比，即大齿圈与小