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卵形锥齿轮

阅读:555发布:2021-04-10

专利汇可以提供卵形锥齿轮专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种卵形锥 齿轮 副,由一对轴线垂直相交的卵形 锥齿轮 组成,其中主动齿轮的大端面节曲线为卵形, 节圆 方程为 附图 式(1),节圆方程中a为卵形的长半轴,e为偏心率,φ1为主动齿轮的极 角 ;从动齿轮的大端面节曲线为卵形,节圆方程为附图式(2),节圆方程中a为卵形的长半轴,e为偏心率,φ1为主动齿轮的极角。本 发明 通过将卵形齿轮副在空间展开得到卵形锥齿轮副,使它同时具备了卵形齿轮和圆锥齿轮的优点:可以传递两相交轴间的非匀速比运动,结构紧凑、动平衡性好,承载能 力 好,传动效率较高,其运动为转动和轴向往复直线运动的复合传动,可以用于同时具有转动和轴向往复直线运动的特殊运动场合。,下面是卵形锥齿轮专利的具体信息内容。

1一种卵形锥齿轮副,其特征是:由一对轴线垂直相交的卵形锥齿轮组成, 其中主动齿轮的大端面节曲线为卵形,节圆方程为 r 1 = a · 1 - e 2 1 + e · cos 2 φ 1 , 节圆方 程中a为卵形的长半轴,e为偏心率,φ1为主动齿轮的极;从动齿轮的大端面. 节曲线为卵形,节圆方程为 r 2 = a · 1 + 2 e · cos 2 φ 1 + e 2 1 + e · cos 2 φ 1 , 节圆方程中a为卵形的长 半轴,e为偏心率,φ1为主动齿轮的极角。
2如权利要求1所述的卵形锥齿轮副,其特征是:主从动齿轮安装时主动 齿轮的最大半径与从动齿轮的最小半径啮合

说明书全文

技术领域

发明涉及一种用于传递两相交轴间非匀速比运动的齿轮机构。

背景技术

现有的用来传递两轴间的运动和动的机构有:圆柱齿轮副、圆锥齿轮副和 非圆齿轮副。其中圆柱齿轮副用来传递两平行轴间的匀速比运动;圆锥齿轮副用 来传递两相交轴间的匀速比运动;非圆齿轮副用来传递两平行轴间的非匀速比运 动。中国专利CN1490541公开了一种非圆齿轮型匀速往复直线运动机构,采用非 圆齿轮副和正弦机构的组合,实现输出匀速往复直线运动。要传递两相交轴间的 非匀速比运动,现有技术一般采用非圆齿轮副和圆锥齿轮副的组合机构或其它组 合机构,但会造成机构体积较大、动平衡性较差、结构复杂,效率低,承载能力 较弱等缺点。

发明内容

本发明的目的在于为了克服上述缺陷,提供一种用来传递两相交轴间的非匀 速比运动的齿轮机构,使它同时具备卵形齿轮和圆锥齿轮的优点,而且结构紧凑、 动平衡性好,效率较高,承载能力好。
本发明的技术方案涉及一种卵形锥齿轮副,由一对轴线垂直相交的卵形锥齿 轮组成,其中主动齿轮的大端面节曲线为卵形,其节圆方程为 r 1 = a · 1 - e 2 1 + e · cos 2 φ 1 , 节圆方程中的a为卵形的长半轴,e为偏心率,φ1为主动齿 轮的极。从动齿轮的大端面节曲线为卵形,节圆方程为 r 2 = a · 1 + 2 e · cos 2 φ 1 + e 2 1 + e · cos 2 φ 1 , 节圆方程中的a为卵形的长半轴,e为偏心率,φ1为 主动齿轮的极角。
本发明的技术方案所涉及的卵形锥齿轮副节锥的建立方法是:在卵形齿轮 中,设主动齿轮的节圆半径为r1,齿轮副的中心距为A,从动齿轮的节圆半径为 r2=A-r1,主动齿轮的转角为φ1。和圆锥齿轮展成一样,将卵形齿轮在空间中 展成卵形锥齿轮。讨论两相交轴为90°的情形,在直角坐标系下,对每一特定的 φ1值,取x=r1,y=r2,由原点(0,0),点(0,r2),点(r1,r2)构成三角 形Δ1,由原点(0,0),点(r1,0),点(r1,r2)构成三角形Δ2。当φ1从0°转 动到360°时,每一个φ1都对应了一组三角形Δ1、Δ2,并且保证点(r1,r2)在 同一个平面上,连接每一个φ1值对应的三角形Δ1、Δ2,这样三角形Δ1、Δ2就 构成了两个封闭的锥体。分别以这两个锥体作为卵形锥齿轮副的主动齿轮、从动 齿轮的节锥。这样就建立了卵形锥齿轮副的节锥。
本发明通过将卵形齿轮副在空间展开得到卵形锥齿轮,使它同时具备了卵形 齿轮和圆锥齿轮的优点:可以传递两相交轴间的非匀速比运动,结构紧凑、动平 衡性好,承载能力好,传动效率较高,其运动为转动和轴向往复直线运动的复合 传动,可以用于同时具有转动和轴向往复直线运动的特殊场合。
本发明的技术方案所涉及的卵形锥齿轮副,传动比与卵形齿轮副相同,其方 程为 i 12 = 1 + 2 e · cos 2 φ 1 + e 2 1 - e 2 .
本发明的技术方案所涉及的卵形锥齿轮副的从动齿轮转角为φ2,其计算表达 式为 φ 2 = arctan [ 1 - e 1 + e · tan φ 1 ] .
本发明的技术方案所涉及的卵形锥齿轮副具有以下四个特点:
1.卵形锥齿轮副的支承轴具有轴向移动(位移、速度及加速度)
1)卵形锥齿轮副主动轴和从动轴的轴向移动位移:
设主动齿轮初始极角φ1=0,则当极角为φ1时主动轴轴向移动位移Δs1,其 表达式为 Δ s 1 = a · 1 - e 2 1 + e · cos 2 φ 1 - a ( 1 - e ) - - - ( 1 )
从动轴的轴向位移为 Δ s 2 = a ( 1 - e ) - a · 1 - e 2 1 + e · cos 2 φ 1 - - - ( 2 )
由(1)和(2)可知:主动轴和从动轴移动位移大小相等,方向相反。
2)卵形锥齿轮副主动轴和从动轴的轴向移动速度
设φ1=ω·t,其中ω为输入角速度,t为时间,主动轴轴向移动速度为v1, 其表达式为 v 1 = 2 aeω ( 1 - e 2 ) · sin 2 φ 1 ( 1 + e · cos 2 φ 1 ) 2 - - - ( 3 )
从动轴轴向速度为 v 2 = - 2 aeω ( 1 - e 2 ) · sin 2 φ 1 ( 1 + e · cos 2 φ 1 ) 2 - - - ( 4 )
由(3)和(4)可知:主动轴和从动轴轴向移动速度大小相等,方向相反。
3)卵形锥齿轮副主动轴和从动轴的轴向移动加速度
主动轴加速度 a 1 = 4 ae w 2 ( 1 - e 2 ) · cos 2 φ 1 · ( 1 + e · cos 2 φ 1 ) + 2 e sin 2 2 φ 1 ( 1 + e · cos 2 φ 1 ) 3 - - - ( 5 )
从动轴加速度 a 2 = - 4 ae w 2 ( 1 - e 2 ) · cos 2 φ 1 · ( 1 + e · cos 2 φ 1 ) + 2 e sin 2 2 φ 1 ( 1 + e · cos 2 φ 1 ) 3 - - - ( 6 )
由(5)和(6)可知:主动轴和从动轴轴向移动加速度大小相等,方向相反。
2.卵形锥齿轮的啮合线具有摆动(摆角变化量、摆角变化速度及摆角变化 加速度)
1)卵形锥齿轮副摆角变化量
设初始主动齿轮极角φ1=0,则当极角为φ1时摆角变化量为Δθ,其表达式 为 Δθ = arctan ( 1 + e 1 - e ) - arctan i 12 - - - ( 7 )
由(7)可知:摆角变化量Δθ只与偏心率e有关。
2)卵形锥齿轮副摆角变化速度
摆角变化速度 ω 2 = 4 1 - e 2 · sin 2 φ 1 1 + i 12 2 - - - ( 8 )
由(8)可知:摆角变化速度ω2只与偏心率e有关。
3)卵形锥齿轮副摆角变化加速度
摆角变化加速度 ξ = 8 e ω 2 1 - e 2 · ( cos 2 φ 1 1 + i 12 2 + 4 e i 12 sin 2 2 φ 1 ( 1 - e 2 ) · ( 1 + i 12 2 ) 2 ) - - - ( 9 )
由(9)可知:摆角变化加速度ξ只与偏心率e有关。
3.卵形锥齿轮副的传动比i12满足 1 - e 1 + e i 12 1 + e 1 - e .
4.卵形锥齿轮副的运动为旋转和轴向的往复直线运动的复合。
附图说明
图1为卵形锥齿轮副的传动结构示意图。
图2为主动齿轮0°,180°截面图。
图3为主动齿轮45°,225°截面图。
图4为主动齿轮90°,270°截面图。
图5为主动齿轮大端面示意图。
图6为卵形锥齿轮副的传动比曲线。其中a=10,L1为e=0.2时卵形锥齿 轮副的传动比曲线,L2为e=0.5时卵形锥齿轮副的传动比曲线。
图7为卵形锥齿轮副主动轴的位移曲线。其中a=10,L3为e=0.2时卵形 锥齿轮副主动轴的位移曲线,L4为e=0.5时卵形锥齿轮副主动轴的位移曲线。
图8为卵形锥齿轮副主动轴移动速度曲线。其中a=10,输入角速度ω=1, L5为e=0.2时卵形锥齿轮副主动轴的移动速度曲线,L6为e=0.5时卵形锥齿轮 副主动轴移动的位移曲线。
图9为卵形锥齿轮副主动轴移动加速度曲线。其中a=10,输入角速度ω=1, L7为e=0.2时卵形锥齿轮副主动轴的移动加速度曲线,L8为e=0.5时卵形锥齿 轮副主动轴的移动加速度曲线。
图10为卵形锥齿轮副摆角变化量曲线。其中a=10,输入角速度ω=1,L9 为e=0.2时卵形锥齿轮副摆角变化量曲线,L10为e=0.5时卵形锥齿轮副摆角变 化量曲线。
图11为卵形锥齿轮副摆角变化速度曲线。其中a=10,输入角速度ω=1, L11为e=0.2时卵形锥齿轮副摆角变化速度曲线,L12为e=0.5时卵形锥齿轮副 摆角变化速度曲线。
图12为卵形锥齿轮副摆角变化加速度曲线。其中a=10,输入角速度ω=1, L13为e=0.2时卵形锥齿轮副摆角变化加速度曲线,L14为e=0.5时卵形锥齿轮 副摆角变化加速度曲线。

具体实施方式

下面结合附图对卵形锥齿轮的运动学特性简要分析如下:
由图6可知:①卵形锥齿轮副与卵形齿轮副有相同的传动比;②偏心率e 越大,卵形锥齿轮副的传动比i12的变化范围就越大。偏心率e越大,传动比曲线 变化就越尖锐。
由图7可知:偏心率e越大,卵形锥齿轮副主动轴的位移s的变化范围就越 大。偏心率e越大,主动轴位移曲线变化就越尖锐。
由图8可知:偏心率e越大,卵形锥齿轮副主动轴的移动速度v的变化范围 就越大。偏心率e越大,主动轴速度曲线变化就越尖锐。
由图9可知:偏心率e越大,卵形锥齿轮副主动轴的移动加速度a的变化范 围就越大。偏心率e越大,主动轴加速度曲线变化就越尖锐。
由图10可知:偏心率e越大,卵形锥齿轮副摆角变化量Δθ的变化范围就越 大。偏心率e越大,摆角变化量曲线变化就越尖锐。
由图11可知:偏心率e越大,卵形锥齿轮副摆角变化速度ω1的变化范围就 越大。偏心率e越大,摆角变化速度曲线变化就越尖锐。
由图12可知:偏心率e越大,卵形锥齿轮副摆角变化加速度ξ的变化范围就 越大。偏心率e越大,摆角变化加速度曲线变化就越尖锐。
下面给出卵形锥齿轮的一个实施例
本实施例的结构图如图1所示,卵形锥齿轮副由主动卵形锥齿轮1和从动卵 形锥齿轮2构成。两者大端面节曲线坐标长度单位为毫米,可以确定其安装距为 78.6毫米。主动齿轮大端面卵形长半轴为53,偏心率为0.2,齿数为54,压力 角为20°,齿宽为15,从动齿轮大端面卵形长半轴为53,偏心率为0.2,齿数为 54,压力角为20°,齿宽为15,主动齿轮从动齿轮的模数均为2。主动齿轮1上 的最大半径处为齿顶,最小半径处为齿槽,从动齿轮2上的最大半径处为齿顶, 最小半径处为齿槽,以使在安装时主动齿轮最大半径处与从动齿轮最小半径处准 确啮合。
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