用于交叉轴传动的凸-凸啮合纯滚动螺旋锥齿轮机构.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CN108533683A(43)申请公布日2018.09.14(21)申请号201810603086.5(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)发明人陈祯丁华锋曾鸣杨静(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.F16H1/14(2006.01)F16H55/17(2006.01)F16H55/08(2006.01)G06F17/50(2006.01)权利要求书4页说明书18页附图5页(54)发明名称用于交叉轴传动的凸-凸啮合纯滚动螺旋锥齿轮机构(57)摘要本发明提供一种用于交叉轴传动的凸-凸啮合纯滚动螺旋锥齿轮机构，包括小轮和大轮组成一对传动副，小轮通过输入轴与驱动器固连，大轮连接输出轴，小轮轴线和大轮轴线交叉，小轮圆锥体外表面设有n1条均匀分布的螺旋圆弧齿，所有螺旋圆弧齿的中心线均为等升距圆锥螺旋线，螺旋圆弧齿与小轮圆锥体外表面之间有过渡圆角，大轮圆锥体外表面设有n2条均匀分布的螺旋圆弧齿，所有螺旋圆弧齿的中心线均为等升距圆锥螺旋线，螺旋圆弧齿与大轮圆锥体外表面之间有过渡圆角，小轮的螺旋圆弧齿和大轮的螺旋圆弧齿啮合方式为点接触的纯滚动啮合传动。本发明的有益效果：传动效率高、重合度大、承载能力强，可广泛应用于不易润滑的微小、微机械和常规机械领域。CN108533683ACN108533683A权利要求书1/4页1.用于交叉轴传动的凸-凸啮合纯滚动螺旋锥齿轮机构，包括小轮和大轮组成一对传动副，所述小轮通过输入轴与驱动器固连，所述大轮连接输出轴，所述小轮的轴线和所述大轮的轴线交叉，其特征在于：所述小轮圆锥体外表面设有n1条均匀分布的螺旋圆弧齿，所有螺旋圆弧齿的中心线均为等升距圆锥螺旋线，所述螺旋圆弧齿与所述小轮圆锥体外表面之间有过渡圆角，所述大轮圆锥体外表面设有n2条均匀分布的螺旋圆弧齿，所有螺旋圆弧齿的中心线均为等升距圆锥螺旋线，所述螺旋圆弧齿与所述大轮圆锥体外表面之间有过渡圆角，所述小轮的螺旋圆弧齿和所述大轮的螺旋圆弧齿啮合方式为点接触的纯滚动啮合传动，通过所述大轮上的螺旋圆弧齿与所述小轮上的螺旋圆弧齿之间的连续啮合作用，带动所述大轮转动，所述小轮的螺旋圆弧齿结构和所述大轮的螺旋圆弧齿结构由如下方法确定：S1构建坐标系，定义所述小轮和所述大轮与各坐标系的位置关系：构建o--x,y,z、ok--xk,yk,zk及op--xp,yp,zp三个空间坐标系，使z轴与所述小轮的回转轴线重合，zp轴与所述大轮的回转轴线重合，zk轴与所述小轮和所述大轮的啮合线重合，z轴与zp、zk轴相交于一点，构建与所述小轮固联的坐标系o1--x1,y1,z1，与所述大轮固联的坐标系o2--x2,y2,z2，所述小轮和所述大轮在起始位置分别与坐标系o--x,y,z及op--xp,yp,zp重合，ook距离为R1，opok距离为R2，zk轴与z轴所夹锐角为δ1，zk轴与zp轴所夹锐角为δ2，所述小轮以匀角速度ω1绕z轴旋转，所述大轮以匀角速度ω2绕zp轴旋转，所述小轮和所述大轮回转轴线的角速度矢量夹角为θ，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，此时啮合点为M，所述小轮绕z轴转过角，所述大轮绕zp轴转过角；S2确定啮合点M的运动参数方程：当所述小轮和所述大轮啮合传动时，啮合点M从坐标原点ok沿啮合线k-k匀速直线运动，定义M点运动的参数方程为：式中t为啮合点M的运动参数变量，0≤t≤Δt；c1为啮合点运动待定系数，所述小轮与所述大轮的纯滚动啮合，确定所述小轮和所述大轮的转角与啮合点的运动必须是线性关系，关系式如下：式中k为啮合点运动的线性比例系数，i12为小轮与大轮之间的传动比；S3确定啮合点M的运动参数变量t的取值范围Δt：由所述小轮和大轮组成传动副的合度设计计算公式求得S4确定所述小轮齿面上接触线C1和所述大轮齿面上接触线C2的参数方程：当啮合点M沿啮合线k-k运动时，点M同时在小轮和大轮齿面分别形成接触线C1和C2，根据坐标变换，可以得到坐标系o--x,y,z、ok--xk,yk,zk、op--xp,yp,zp、o1--x1,y1,z1和o2--x2,y2,z2之间的齐次坐标变换矩阵为：2CN108533683A权利要求书2/4页齐次坐标变换分别求得所述小轮齿面上接触线C1和所述大轮齿面上接触线C2的参数方程，接触线C1为等升距圆锥螺旋线且参数方程为：接触线C2为等升距圆锥螺旋线且参数方程为：式中T为等升距圆锥螺旋线的角度参数变量，T＝kt，且0≤T≤ΔT；S5确定所述小轮凸齿面的产形母线参数方程