一种扇形非圆齿轮的设计方法
阅读：347发布：2020-05-16
专利汇可以提供一种扇形非圆齿轮的设计方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开一种扇形非圆 齿轮 的设计方法，该方法包括下列步骤：1)根据需要的工作环境状况，为所述扇形 非圆齿轮 制作一个简易模型，通过该简易模型测出一组需要的数据，所述数据包括主动轮每转一定度数的节曲线长度，从动轮的节曲线长度，以及瞬时 传动比 ；2)利用MATLAB 软件 拟合出主动轮节曲线方程和传动比函数；3)根据拟合出的传动比函数和主动轮节曲线，利用公式推出从动轮节曲线；4)根据节曲线弧长算出模数、齿数；5)利用SolidWorks软件插入函数曲线命令绘制出主动轮和从动轮。本发明能够实现不同工况下的非圆齿轮的设计，以极好的适应性达到预期的要求。本发明设计方法适合小批量生产，可满足一些复杂环境下的设计要求。，下面是一种扇形非圆齿轮的设计方法专利的具体信息内容。
一种扇形非圆齿轮的设计方法
技术领域
背景技术
[0003] 非圆齿轮传动以其特有的非匀速比传动，满足了不同工况下的实际需求。非圆齿轮虽有其独特的优点，但长期以来并没有得到广泛的应用，原因在于非圆齿轮副的设计计算比较复杂、加工困难。近年来，随着CAD/CAM技术的不断发展，非圆齿轮在设计、制造中的许多问题正在得到比较满意的解决，非圆齿轮传动技术进一步成熟，推动了非圆齿轮的普及和应用。非圆齿轮正步入一个新的实用化的时期，以至于有的文献把这种情况称为非圆齿轮的“再发明”。
发明内容
[0005] 本发明通过下述技术方案来实现：一种扇形非圆齿轮的设计方法，包括以下步骤：
[0006] 1)根据需要的工作环境状况，为所述扇形非圆齿轮制作一个简易模型，通过该简易模型测出一组需要的数据，所述数据包括主动轮每转一定度数的节曲线长度，从动轮的节曲线长度，以及瞬时传动比；
[0008] 3)根据拟合出的传动比函数和主动轮节曲线，利用公式推出从动轮节曲线；
[0009] 4)根据节曲线弧长算出模数、齿数；
[0010] 5)利用SolidWorks软件插入函数曲线命令绘制出主动轮和从动轮。
[0011] 本发明与现有技术相比的优越性在于：本发明能够实现不同工况下的非圆齿轮的设计，以极好的适应性达到预期的要求。它不仅可以满足许多复杂的使用环境，而且它是根据实际需求进行设计，更能满足人们的实际需要。
[0013] 图1是扇形非圆齿轮的设计方法流程图。
[0014] 图2是扇形非圆齿轮的简易模型示意图。
[0015] 图3是利用MATLAB拟合出的主动轮节曲线方程及曲线示意图。
[0016] 图4是利用MATLAB拟合出的传动比函数示意图。
[0017] 图5是利用SolidWorks绘制的主动轮示意图。
[0018] 图6是利用SolidWorks绘制的从动轮示意图。
[0019] 图7是利用SolidWorks绘制的主动轮和从动轮装配图。
具体实施方式
[0020] 下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明：
[0021] 本发明实施例的扇形非圆齿轮的设计方法流程如图1所示，具体步骤如下：
[0022] 1)在一些特殊的变速器中，需要使用扇形齿轮来完成挂档、摘档动作，根据变速器的大小、型号可以制作一个简易模型，如图2所示，代替需要设计的齿轮，通过这个简易模型测量出所需要的数据，如表1所示，以便设计出符合要求的齿轮。
[0023] 表1简易模型的数据测取值
[0024]
[0025] 表1中每一组数据为主动轮转过固定的5°测得主动轮、从动轮的节曲线以及瞬时传动比，且中心距固定为54mm。
[0026] 2)拟合主动轮节曲线方程和传动比函数曲线
[0027] 2.1)利用MATLAB软件编写程序，使用cftool命令拟合出主动轮节曲线，如图3所示，该曲线是极坐标状态下拟合出来的曲线，最外围一圈数字表示度数，里面的数字表示半径，也就是说主动轮每转过一定的角度所对应的节曲线长度，从而拟合出主动轮的节曲线函数方程。同时可以得到拟合出来的方程经过圆整如下：
[0028]
[0029] 2.2)利用MATLAB软件编写程序，使用cftool命令拟合出传动比函数曲线，如图4所示，图4为普通坐标系下的拟合方程，横坐标表示主动轮转过的角度，纵坐标表示的是瞬时传动比，从而拟合出的传动比函数曲线。同时可以得到拟合出来的方程经过圆整如下：
[0030]
[0031] 3)根据拟合出的传动比函数和主动轮节曲线，利用公式推出从动轮节曲线。
[0032] 已知 A＝r1+r2；继而得出
[0033]
[0034] i＝ω1÷ω2＝dφ1/dt÷dφ2/dt＝dφ1/dφ2
[0035] 故位置函数为
[0036] 总结得：
[0037]
[0038] 式中：i——传动比；
[0039] A——中心距；
[0040] r1——主动轮的节曲线半径；
[0041] r2——从动轮的节曲线半径；
[0042] ω1——主动轮的角速度；
[0043] ω2——从动轮的角速度；
[0044] ——主动轮转过的角度；
[0045] ——从动轮转过的角度。
[0046] 4)根据节曲线弧长算出模数、齿数
[0047] 定理：在非圆齿轮中，节曲线弧长等于模数乘以齿数乘以π。
[0048] 即：S＝m×z×π(式中S为弧长、m为模数、z为齿数)
[0049] 首先查表确定齿数Z1＝10；Z2＝10。
[0050] 节曲线弧长：
[0051] 经计算得模数m1＝1,m2＝1
[0052] 5)三维绘图
[0053] 在SolidWorks软件中打开插入函数曲线命令，输入曲线方程，生成节曲线，利用缩小命令将节曲线缩小cosα得到基曲线，根据实际需要设计齿形曲线：
[0054] 右齿型：
[0055] 左齿形：
[0056]
[0057] 式中，xg,yg——节曲线与齿形法线交点的坐标；
[0058] β——节曲线上(xg,yg)点的切线正方向与x轴的夹角；
[0059] S——由节曲线(xg,yg)点到节曲线与齿形交点间的节曲线弧长。
[0060] 画出需要的齿型，拉伸生成实体，如图5、图6所示。
[0061] 6)绘制装配图
[0062] 在SolidWorks中新建装配图，插入主动轮和从动轮，试运动仿真检验，如图7所示。
[0063] 7)生产加工
[0064] 将设计出的扇形非圆齿轮通过数控机床进行小批量生产。
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