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双渐开线小 齿轮-平面齿轮 传动系统

阅读：635发布：2020-05-11

专利汇可以提供双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及双渐开线小齿轮 -平面齿轮传动系统，其在相对彼此处于直角的非相交轴间提供扭矩和速度的传递或运动方向的修改。具体地，该系统包括三种不同类型的齿轮传动机构，安装在两个轴线之一上的双渐开线圆柱小齿轮接合安装在第二轴线上的可旋转盘状齿轮，第二轴线相对第一轴线以规定中心距离正交偏移地设置。圆柱小齿轮的齿以缩短、标准或延伸渐开形状弯曲，并在穿过齿节点且与小齿轮轴线正交的平面中包括渐开线形状的齿深轮廓。平面齿轮的齿在齿的纵长方向上以缩短、标准或延伸渐开线形状弯曲，并可包括直线形状齿深轮廓。这些齿轮传动系统能同时是双向旋转和双向的，允许紧凑布置中低至1∶1且高至7.5∶1的较宽范围的低的齿轮传动速比。，下面是双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构，所述双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构以组合的方式包括：
双渐开线小齿轮，所述双渐开线小齿轮设置在第一轴线上，并且所述双渐开线小齿轮具有多个标准渐开线的齿，这些标准渐开线的齿径向设置在所述双渐开线小齿轮的圆柱周缘上并且在所述齿的纵长方向上沿渐开线曲线成形，具有左旋螺旋角和右旋螺旋角中的一种；以及
平面齿轮，所述平面齿轮设置在第二轴线上，所述第二轴线与所述第一轴线正交并且与所述第一轴线以预定中心距离间隔开，所述平面齿轮与所述双渐开线小齿轮啮合并且具有多个齿，这些齿设置在所述平面齿轮的一个侧面上并且在所述齿的纵长方向上沿渐开线曲线成形，具有左旋螺旋角和右旋螺旋角中的一种；
所述双渐开线小齿轮具有与其轴线垂直的节平面，所述双渐开线小齿轮的所述节平面包含：所述双渐开线小齿轮的节圆；和作为所述小齿轮与所述平面齿轮的齿面之间的公共瞬时接触点的节点；
所述平面齿轮具有与其轴线垂直的节平面，所述平面齿轮的所述节平面包含：所述平面齿轮的基圆，所述平面齿轮的渐开线的齿从所述平面齿轮的基圆形成；和节点，所述节点作为所述小齿轮和所述平面齿轮的齿面之间的公共瞬时接触点；
所述双渐开线小齿轮的节平面相对于所述平面齿轮的基圆处于预定布置中。
2.根据权利要求1所述的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构，其特征在于，所述双渐开线小齿轮和所述平面齿轮的齿纵向成形为所述平面齿轮的基圆的缩短渐开线曲线的形式，而且所述双渐开线小齿轮的节平面设置成与所述平面齿轮的基圆的同心圆相切，所述同心圆以规定的渐开线修正度位于所述基圆之外。
3.根据权利要求1所述的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构，其特征在于，所述双渐开线小齿轮和所述平面齿轮的齿纵向成形为所述平面齿轮的基圆的标准渐开线曲线的形式，而且所述双渐开线小齿轮的节平面设置成与所述平面齿轮的基圆相切。
4.根据权利要求1所述的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构，其特征在于，所述双渐开线小齿轮和所述平面齿轮的齿纵向成形为所述平面齿轮的基圆的延伸渐开线曲线的形式，而且所述双渐开线小齿轮的节平面设置成与所述平面齿轮的基圆的同心圆相切，所述同心圆以规定的渐开线修正度位于所述基圆之内。
5.根据权利要求1所述的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构，其特征在于，所述双渐开线小齿轮上的多个齿等于所述平面齿轮上的多个齿。
6.根据权利要求1所述的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构，其特征在于，所述双渐开线小齿轮上的所述多个齿具有在所述双渐开线小齿轮的节平面内具有相等压力角的标准渐开线轮廓的凸形齿侧，而所述平面齿轮上的所述多个齿具有在所述双渐开线小齿轮的节平面内同样具有相等压力角的直线齿条形状轮廓的凸形以及凹形齿侧。
7.根据权利要求1所述的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构，其特征在于，所述双渐开线小齿轮上的所述多个齿具有在所述双渐开线小齿轮的节平面内具有不同压力角的标准渐开线轮廓的凸形齿侧，而所述平面齿轮上的所述多个齿具有在所述双渐开线小齿轮的节平面内同样具有不同压力角的直线齿条形状轮廓的凸形以及凹形齿侧。
8.根据权利要求1所述的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构，其特征在于，所述双渐开线小齿轮驱动所述平面齿轮。
9.根据权利要求1所述的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构，其特征在于，所述平面齿轮驱动所述双渐开线小齿轮。
10.一种双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统，所述双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统以组合的方式包括：
双渐开线小齿轮，所述双渐开线小齿轮设置在第一轴线上，并且所述双渐开线小齿轮具有多个标准渐开线的齿，这些标准渐开线的齿具有相同或不同压力角的齿侧，径向设置在所述双渐开线小齿轮的圆柱周缘上，并且在所述齿的纵长方向上沿渐开线曲线成形，具有左旋螺旋角和右旋螺旋角中的一种；以及
平面齿轮，所述平面齿轮设置在第二轴线上，所述第二轴线与所述第一轴线正交并且与所述第一轴线以预定中心距离间隔开，所述平面齿轮与所述双渐开线小齿轮啮合并且具有多个齿，这些齿具有相同或不同压力角的齿侧，设置在所述平面齿轮的一个侧面上，并且在所述齿的纵长方向上沿渐开线曲线成形；
所述双渐开线小齿轮具有与其轴线垂直的节平面，所述双渐开线小齿轮的所述节平面包含：所述双渐开线小齿轮的节圆；和作为所述小齿轮与所述平面齿轮的齿面之间的公共瞬时接触点的节点；
所述平面齿轮具有与其轴线垂直的节平面，所述平面齿轮的所述节平面包含：所述平面齿轮的基圆，所述平面齿轮的渐开线的齿从所述平面齿轮的基圆形成；和节点，所述节点作为所述小齿轮和所述平面齿轮的齿面之间的公共瞬时接触点；
所述双渐开线小齿轮的节平面相对于所述平面齿轮的基圆处于预定布置中。

说明书全文

双渐开线小齿轮-平面齿轮 传动系统

技术领域

[0001] 本发明总体上涉及一种异面轴线的齿轮装置，其中相配合的齿轮之一是平面齿轮，并且更具体地，涉及双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构和双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统。

背景技术

[0002] 该部分的阐述仅提供与本发明有关的背景信息，并且可能构成或可能不构成现有技术。

[0003] 常规地，圆柱的直齿轮和斜齿轮对通常被用于在平行的轴之间传递扭矩和速度。锥齿轮对通常被用于在具有相交轴线的一对轴之间传递扭矩，该相交轴线相对于彼此以一定角度(通常是直角)设置。类似地，所谓的“居中(on-center)”平面齿轮对能够被用于在相交轴之间传递扭矩。这种齿轮布置包括位于彼此正交地相交的轴上并且类似于锥齿轮那样安装的圆柱直齿小齿轮和平面齿轮。当圆柱小齿轮的齿与平面齿轮的齿啮合时，它们像斜齿轮那样起作用，其节面是旋转的锥。与锥齿轮相比，圆柱直齿小齿轮和平面齿轮除了在安装距离方面更不敏感之外，它们的主要优势还在于，小齿轮支承件承载了大多数径向负载，而齿轮支承件具有径向负载和推力负载两者。由于操作压力在朝向外径变化时增加，同时齿深保持恒定，因此最大可用外径是齿变尖处的直径。在内端，极限值是根切变得过大处的半径。

[0004] 通常来说，在异面轴线的轴(既不平行也不相交的轴)之间、更具体地在以直角“偏移”设置的不相交的轴之间传递扭矩是更困难的挑战。一个明显的困难是：在相同齿轮传动系统内，沿驱动构件的两个旋转方向在不相交的正交轴线之间传递扭矩和速度，而且能够使两个部件的状态从驱动到从动互换，并且反之亦然。虽然大多数异面轴线的传动机构是“双向旋转的”，但是并非许多斜轴线传动机构能够同时是“双向”的。如本文所使用的，术语“双向旋转的”是指齿轮组件能够沿驱动构件的任一旋转方向传递扭矩；而术语“双向”是指特定齿轮(例如，小齿轮)能够作为输入齿轮或驱动齿轮操作，或者也能够作为输出齿轮或从动齿轮操作。有时，在专门关于齿轮的技术文献中，齿轮传动系统的“非双向”的能力被称为“自锁定”或“防反向驱动”。

[0005] 解决在不相交的正交轴之间传递扭矩的问题的最常见的现有技术方法涉及使用准双曲面齿轮，在典型的机动车差速器中尤其如此。所述准双曲面齿轮在一些方面类似于锥齿轮，但是与真实的锥齿轮的区别在于，所述准双曲面齿轮的轴线彼此不相交。准双曲面小齿轮(在全部实际情况下，为驱动构件)的轴线与准双曲面齿轮(在全部实际情况下，为从动构件)的轴线之间的距离被称为“偏移”。与通常具有不少于十个齿的锥齿轮相比，准双曲面小齿轮可以具有少至五个的齿，因此这表明准双曲面小齿轮能够实现高的减速传动比，并且它们几乎不被用作传动比倍乘器。如在美国专利No.2,961,888中公开的那样，准双曲面齿轮尤其适合用于通过具有良好的效率和改善的接触负载能力的角度来传递大量扭矩。准双曲面齿轮的使用也具有缺点。准双曲面齿轮对于其部件的相对位置极度敏感，并且还不利地受操作期间小量的热增长以及受齿轮支承结构在负载下的缺陷影响。这种敏感性还需要复杂的制造、组装和齿轮配合过程，这限制了减速比，所述减速比能够被有利地用于降低齿轮传动减速比(小于4∶1的比)。

[0006] 在下文中，术语“小齿轮”将被用于齿轮传动系统部件，其具有径向设置在圆柱或圆锥形表面上的齿，该圆柱或圆锥形表面的旋转轴线与对厘部件的旋转轴线相同。通常，小齿轮是处于啮合中的较小部件，并且能够是具有螺旋齿的圆柱齿轮、具有沿其轴线的弧齿的圆柱齿轮、或者是圆柱或圆锥形蜗杆。术语“齿轮”、“平面齿轮”或“冠状齿轮”通常用于处在啮合中的较大部件，其旋转轴线相对于小齿轮的轴线以直角偏移地设置，并且在其一个侧面上形成齿。这些齿能够非径向设置，具有笔直齿侧，或者使齿侧沿螺旋曲线弯曲，因此这些齿配置有凸形和凹形齿侧。齿顶可以位于一个平面内，并且该齿轮因此能够被称为“扁齿轮(flat gear)”，或者位于圆锥表面上。类似地，齿轮齿的齿槽底面也能够位于一个平面内或位于圆锥表面上。

[0007] 如在美国专利No.5,178,028中部分地公开的那样，解决不相交的正交轴之间的扭矩传递的问题的常规现有技术方法包括使用偏移平面齿轮。相对于平面齿轮的轴线以直角偏移地设置的柱状小齿轮的齿是螺旋形的，而具有笔直边缘的平面齿轮的齿形成在其一个端面上并且从径向方向倾斜。齿顶和齿槽底面位于两个平行的平面内。虽然该类型的齿轮系统对于小齿轮在平面齿轮上的轴向位置展现较小的敏感性，并且与等同的准双曲面齿轮对相比对于朝向或远离其从动的平面齿轮的运动具有更大的容差，但是由于偏移的缘故，因此平面齿轮的齿的轮廓变形更为显著。类似于居中平面齿轮，偏移平面齿轮的外径和内径受到齿变尖和根切现象的限制。偏移平面齿轮能够容易地适应大于4∶1的减速比。在另一实施方式中，如由美国专利No.2,311,006公开的那样，螺旋形冠状齿轮具有曲率半径不断增大的多个纵向弯曲的齿以及贯穿其长度的变化截面，该螺旋形冠状齿轮与具有贯穿其长度的恒定截面的多个螺旋齿的圆柱小齿轮啮合，但是该螺旋形冠状齿轮的节面是双曲面。由于这两个部件的齿的非对称性，该新颖齿轮传动机构允许避免干涉并且允许延长的接触。但该文献未提及该齿轮传动机构的双向能力。

[0008] 解决不相交的正交轴之间的扭矩传递的问题的另一常规现有技术方法包括使用所谓的“蜗杆-平面齿轮传动机构”类型的异面轴线齿轮传动装置。这类齿轮的特征是其在紧凑布置下的高传动比以及其高负载承载能力。通常，这类齿轮装置通过其商标名识别，最有名的是和齿轮传动系统。特别对于其中轴线平行或相交的全部齿轮传动机构，配合齿轮的节圆直径必须精确地与其相应齿数成正比并且与相对速度成反比。在偏移齿轮传动机构的情况下，相应的节圆直径独立于传动比。如在美国专利No.1,683,758中公开的那样，其中一个构件是蜗杆，其节圆直径能够根据需要通过改变其牙型角来变化。这种齿轮因此具有这样的优势：与具有相同传动比的相交轴线的锥齿轮相比，驱动构件或蜗杆能够按比例更大地制成。在此，具有恒定高度的纵向弯曲齿的冠状齿轮与圆柱蜗杆配合，所述蜗杆螺纹与齿轮齿具有相反的旋向。

[0009] 美国专利No.Re.16,137公开了一种常规齿轮系统，其中锥形蜗杆或锥形小齿轮与螺旋锥齿轮啮合。锥齿轮的齿成形为圆的修正渐开线的形式。对于所提及的两种齿轮系统而言，明确的情况是蜗杆是主要构件。美国专利No.2,896,467公开了另一种常规齿轮系统，其能够具有非常大的偏移、大接触面积以及低减速比。在该情况下，齿轮而不是蜗杆被认为是主要构件。虽然蜗杆螺纹是弯曲的，但是平面齿轮的齿是笔直的，并且非径向地设置在齿轮的一个端面上，其中齿顶位于一个平面内并且齿槽底面位于圆锥表面上。全部这些组合虽然有时是有益的，但是其显著困难在于，扭矩传递仅能够从蜗杆发生到锥齿轮，而蜗杆齿轮不能够被往回驱动。因此，这种齿轮组件虽然是双向旋转的，但不是双向的。

[0010] 确实存在既是双向旋转又是双向的用于不相交的正交轴的齿轮构造。现有技术由美国专利No.4,238,970公开，其中，斜渐开线(bevolute)齿轮系统被设计成是完全非自锁的。该齿轮系统包括非锥形的小齿轮，其具有成形为渐开螺旋形状的齿并且与平面齿轮的螺旋渐开的弯曲齿啮合，该螺旋渐开的弯曲齿以在平面齿轮的节圆半径的50％至75％范围内的偏移相对于彼此以大约90°定位。小齿轮包括成形为标准渐开螺旋形的齿。斜渐开线齿轮系统包括第二齿轮，该第二齿轮还包括成形为标准渐开螺旋形状并且平坦的、在一个平面中、并且相对于小齿轮的轴线以直角安装在不相交轴线上的齿。然而，这些构造通常受限于：齿轮传动速度比范围；避免在啮合中的齿干涉以及避免在制造过程中的根切的手段；在降低齿轮重量、操作中的接触应力和噪音的同时，改善齿轮负载能力和效率的手段。

发明内容

[0011] 期望且通常有必要提供一种用于不相交的正交轴的齿轮构造，该齿轮构造是双向旋转的，能够双向操作并且还提供了相对宽范围的低齿轮传动速度比，包括低至1∶1以及高至7.5∶1的齿轮传动速度比。同样，还期望的是提供一种用于不相交的正交轴的双向旋转的齿轮构造，该齿轮构造能够双向操作并且还避免了啮合中的干涉以及根切。通过利用圆的修正渐开线曲线和标准渐开线曲线的组合作为齿轮齿廓形状以及其纵长形状，在不对相对于平面齿轮基圆的小齿轮中心线位置施加限制的同时，能够修改齿曲率。还期望的是，提供一种用于不相交的正交轴的双向旋转的齿轮构造，该齿轮构造能够双向操作，并且具有带一定程度非对称性的齿，该带有一定程度非对称性的齿在降低了该齿轮构造的重量、操作中的接触应力和噪音的同时，能够改善其负载能力和效率。还期望的是提供一种用于不相交的正交轴的双向旋转的齿轮构造，该齿轮构造能够双向操作，并且具有这样的小齿轮和平面齿轮的齿，所述小齿轮和平面齿轮的齿由金属通过切削制成、由塑性材料通过注射模制制成、以及由粉末金属烧结材料通过烧结工艺来制成。最后但并非不重要的，期望提供一种用于不相交的正交轴的双向旋转的齿轮构造，该齿轮构造能够双向操作，并且具有这样的齿面，该齿面被硬化精加工，以便改善啮合质量，同时扩展其齿的制造能力，以便降低制造成本。本发明涉及如上所述的方面。

[0012] 本发明提供了一种双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统，该双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统是双向的、双向旋转的、并且提供了相对宽范围的速度比，包括低至1∶1以及高至7.5∶1的齿轮传动速度比。该双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统在彼此成直角的不相交轴之间提供了扭矩和速度的传递。具体地，本发明是一种正交的异面轴线齿轮传动系统，其使得圆柱小齿轮与平面齿轮啮合，该圆柱小齿轮具有沿其平行于小齿轮轴线的纵长方向弯曲的齿，所述平面齿轮也具有沿该纵长方向弯曲的齿。圆柱小齿轮的齿以及平面齿轮的齿能够在平面齿轮的节平面内沿它们的纵向方向以缩短渐开线曲线形状、标准渐开线曲线形状或延伸渐开线曲线形状弯曲，该平面齿轮节平面垂直于该平面齿轮的轴线并且与小齿轮的节圆柱相切。平面齿轮的节圆位于其节平面上，包含其节点，并且通常其半径被认为是定位成接近平面齿轮宽度的中心。在该平面(通常被指示为齿的纵向轮廓形状形成平面)内，能够观察到小齿轮和平面齿轮的齿的纵向形状的作为标准、延伸或缩短渐开线曲线的性质。此外，在该平面内，小齿轮的齿和平面齿轮的齿之间的啮合能够被想象为具有弯曲接触点的两个共轭弯曲的齿条(conjugate curved-racks)之间的啮合。小齿轮的齿以及平面齿轮的齿能够被想象成通过将小齿轮和平面齿轮的坯件在其对应的弯曲的齿条刀具上滚动而形成。垂直于平面齿轮节平面并且与平面齿轮基圆柱相切的平面被指示为齿轮传动机构作用平面。现将平面齿轮节平面与齿轮传动机构作用平面之间的交线考虑为刚性地附接到小齿轮节圆柱的不可延伸的绳，那么当小齿轮和平面齿轮以恒定角速度绕其轴线旋转时，该绳从小齿轮节圆柱的周缘解绕，同时以相同的切向速度卷绕到平面齿轮基圆柱的周缘上。换句话说，小齿轮绕其自身轴线的旋转将使得平面齿轮绕其自身轴线旋转，因此在小齿轮和平面齿轮之间传递真实的角速度。类似地，平面齿轮绕其自身轴线的旋转将使得小齿轮绕其自身轴线旋转，因此在平面齿轮和小齿轮之间传递真实的角速度。与刚性地连接到其的作用平面平行并且包含小齿轮节点的平面被指示为小齿轮节平面。显然，用于双小齿轮-平面齿轮传动机构的节平面与作用平面重叠，该双小齿轮-平面齿轮传动机构使齿轮的齿纵向成形为半径为rbg的平面齿轮基圆的标准渐开线曲线。对于使齿轮的齿纵向成形为相同平面齿轮基圆的缩短和延伸渐开线曲线的双小齿轮-平面齿轮传动机构而言，小齿轮节平面平行于该齿轮传动机构的作用平面，并且与分别以等于期望渐开线修正大小的一定距离相对于相同平面齿轮基圆柱定位在外侧和内侧的半径为(rbg+p)和(rbg-p)的同心圆柱相切。在通常指示为齿轮齿深轮廓形成平面的小齿轮节平面内，能够考虑并观察到具有标准渐开深度轮廓的无限小宽度的直齿圆柱小齿轮与具有相同压力角以及属于平面齿轮齿的无限小宽度的直线形状齿条之间的真实共轭动作。在齿轮作用平面的任一侧上，沿齿面发生滑动动作。通过选择渐开线修正p的正确大小以及通过相应地限制小齿轮宽度，能够在所述生成过程中考虑到这种偏差，以避免啮合的干涉以及在制造过程中的根切。由于渐开线螺旋齿形轮廓，所以产生了安静且平稳的齿轮动作。

[0013] 如本文所使用的，术语“双渐开线小齿轮”是指包括这样的多个齿的圆柱小齿轮，所述多个齿在两个特定的垂直平面内具有渐开线形状轮廓：小齿轮齿深轮廓形状在其节平面内是小齿轮基圆的标准渐开线曲线，而在它们纵长方向上的小齿轮的齿形状曲线在平面齿轮节平面内是相配合的平面齿轮的基圆的标准、延伸或缩短渐开线曲线。

[0014] 如本文使用的，术语“双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构”是指用于在以预定中心距离正交地偏移设置的不相交轴线之间传递扭矩的正交异面轴线齿轮传动装置，其包括安装在所述轴线中的一个上的圆柱小齿轮，该圆柱小齿轮与安装在第二所述轴线上的平面齿轮啮合地接合。小齿轮具有圆柱形式，包括在其周缘上的具有凸形齿侧的多个径向齿，这些齿在它们的深度轮廓上以小齿轮基圆的标准渐开线曲线的形式成形，并且在它们的纵长方向上成形为下述形式中的任一种：相配合的平面齿轮基圆的标准、延伸或缩短渐开线曲线。平面齿轮是在其一个侧面上形成有齿的扁平轮，并且通常是啮合中的较大部件。应当提及的是，通常而言，小齿轮可以比相配合的平面齿轮具有更多的齿。平面齿轮的齿非径向地设置、在它们的纵长方向上具有沿螺旋曲线的弯曲齿侧、并且配置有凸形和凹形齿侧。类似于小齿轮的齿的纵向形状，平面齿轮的齿的纵向形状也能够是平面齿轮基圆的标准、延伸或缩短渐开线曲线。平面齿轮的齿顶和齿槽底面位于两个平行的平面内，其将齿限定为恒定高度。平面齿轮的深度轮廓形状仅在齿深轮廓形成平面内是直线的。

[0015] 如本文使用的，术语“双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统”是指通过选择如下方面的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构的可能不同组合的全部类别，所述方面为：用于小齿轮和平面齿轮的齿的纵向形状的一定类型的纵向渐开线曲线；特定的左旋或右旋的平面齿轮的齿的螺旋方向；作为驱动或从动输入构件的特定构件；或者齿轮齿的一定程度的非对称性。

[0016] 仅以示例的方式，能够想到设计这样的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构的可能性，该双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构为小齿轮和平面齿轮的齿的纵向形状使用了平面齿轮基圆的延伸渐开线曲线。这种齿轮传动机构的主要优势在于：可能通过在6轴CNC机床上的滚齿工艺来制造平面齿轮的齿。具有纵向成形为延伸渐开线曲线的齿的这类平面齿轮还能够额外地使其齿通过研磨来硬化精加工。双小齿轮-平面齿轮传动机构的另一示例为小齿轮和平面齿轮的齿的纵向形状使用了平面齿轮基圆的标准渐开线。因此，美国专利No.4,238,970可以被认为是该双小齿轮-平面齿轮传动系统的特定情形。然而，根据本发明的小齿轮和平面齿轮的齿能够具有一定程度的非对称性，这在降低其重量、操作中的接触应力和噪音的同时，能够改善其负载能力和效率。此外，根据本发明的平面齿轮能够使其齿通过除了美国专利No.4,367,058要求保护的那些方法以外的不同方法来制造成。双小齿轮-平面齿轮传动机构的另一示例是为小齿轮和平面齿轮的齿的纵向形状使用了平面齿轮基圆的缩短渐开线。该类型允许对齿曲率的修正，以便避免啮合中的干涉以及避免制造过程中的根切。双小齿轮-平面齿轮传动机构的全部这些示例能够被实现为双向的，并且取决于特定设计要求，能够是左旋或右旋类型的。

[0017] 本发明的渐开线平面齿轮传动系统能够被广泛且常见地用于机动车工业、军事应用、机械工具构造、医疗和器械工业、航空航天工业、以及需要紧凑齿轮布置、降低的操作噪音、减小的力和齿隙、可逆(双向)的扭矩传递和相对大的传动比范围(包括低至1∶1(比率为“一”)的齿轮传动速度比)的工程应用。

[0018] 因此，本发明的一个方面在于提供一种双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统，该双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统包括三种类型的双小齿轮-平面齿轮传动机构。在每种类型中，通过合适选择它们的如下特征能够设计变体：齿的对称性或非对称性；渐开线形成的方向，等等。

[0019] 本发明的另一方面在于提供一种是双向的并且双向旋转的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统。

[0020] 本发明的又一方面在于提供一种双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统，该双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统在彼此成直角的不相交的轴之间提供了扭矩和速度的传递，或者仅提供了运动方向的改变。

[0021] 本发明的又一方面在于提供一种双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统，该双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统使两个部件的齿具有对称性质或非对称性质，以便改善这些齿的负载能力和效率，并且同时降低它们的接触应力和重量。

[0022] 本发明的又一方面在于提供一种双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统，该双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统是双向的并且是双向旋转的，并且对于相同的预定偏移中心距离大小而言，允许多种传动比，该系统利用相同的平面齿轮部件来接合具有相同模数但不同齿数的不同小齿轮。通常，该特征已知为异面轴线齿轮传动装置互换性，这对于如下的齿轮传动装置来说是常见的，在该齿轮装置中，两个部件中的一个具有设置在两个侧端的一个上的齿，例如和蜗杆-平面齿轮传动机构，等等。

[0023] 本发明的又一方面在于提供一种双渐开线平面齿轮传动系统，该双渐开线平面齿轮传动系统是紧凑的，并且具有在从30°至45°范围内的平面齿轮齿的中等螺旋角。

[0024] 本发明的又一方面在于提供了一种双渐开线平面齿轮传动系统，该双渐开线平面齿轮传动系统是紧凑的、降低了操作噪音、减小了轴向力和齿隙、并且提供了相对大的传动比范围，尤其在较低的传动比范围内：低至1∶1以及高至7.5∶1。

[0025] 本发明还包括以下方案：

[0026] 1.一种双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构，所述双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构以组合的方式包括：

[0027] 双渐开线小齿轮，所述双渐开线小齿轮设置在第一轴线上，并且所述双渐开线小齿轮具有多个标准渐开线的齿，这些标准渐开线的齿径向设置在所述双渐开线小齿轮的圆柱周缘上并且在所述齿的纵长方向上沿渐开线曲线成形，具有左旋螺旋角和右旋螺旋角中的一种；以及

[0028] 平面齿轮，所述平面齿轮设置在第二轴线上，所述第二轴线与所述第一轴线正交并且与所述第一轴线以预定中心距离间隔开，所述平面齿轮与所述双渐开线小齿轮啮合并且具有多个齿，这些齿设置在所述平面齿轮的一个侧面上并且在所述齿的纵长方向上沿渐开线曲线成形，具有左旋螺旋角和右旋螺旋角中的一种；

[0029] 所述双渐开线小齿轮具有与其轴线垂直的节平面，所述双渐开线小齿轮的所述节平面包含：所述双渐开线小齿轮的节圆；和作为所述小齿轮与所述平面齿轮的齿面之间的公共瞬时接触点的节点；

[0030] 所述平面齿轮具有与其轴线垂直的节平面，所述平面齿轮的所述节平面包含：所述平面齿轮的基圆，所述平面齿轮的渐开线的齿从所述平面齿轮的基圆形成；和节点，所述节点作为所述小齿轮和所述平面齿轮的齿面之间的公共瞬时接触点；

[0031] 所述双渐开线小齿轮的节平面相对于所述平面齿轮的基圆处于预定布置中。

[0032] 2.根据方案1所述的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构，其特征在于，所述双渐开线小齿轮和所述平面齿轮的齿纵向成形为所述平面齿轮的基圆的缩短渐开线曲线的形式，而且所述双渐开线小齿轮的节平面设置成与所述平面齿轮的基圆的同心圆相切，所述同心圆以规定的渐开线修正度位于所述基圆之外。

[0033] 3.根据方案1所述的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构，其特征在于，所述双渐开线小齿轮和所述平面齿轮的齿纵向成形为所述平面齿轮的基圆的标准渐开线曲线的形式，而且所述双渐开线小齿轮的节平面设置成与所述平面齿轮的基圆相切。

[0034] 4.根据方案1所述的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构，其特征在于，所述双渐开线小齿轮和所述平面齿轮的齿纵向成形为所述平面齿轮的基圆的延伸渐开线曲线的形式，而且所述双渐开线小齿轮的节平面设置成与所述平面齿轮的基圆的同心圆相切，所述同心圆以规定的渐开线修正度位于所述基圆之内。

[0035] 5.根据方案1所述的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构，其特征在于，所述双渐开线小齿轮上的多个齿等于所述平面齿轮上的多个齿。

[0036] 6.根据方案1所述的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构，其特征在于，所述双渐开线小齿轮上的所述多个齿具有在所述双渐开线小齿轮的节平面内具有相等压力角的标准渐开线轮廓的凸形齿侧，而所述平面齿轮上的所述多个齿具有在所述双渐开线小齿轮的节平面内同样具有相等压力角的直线齿条形状轮廓的凸形以及凹形齿侧。

[0037] 7.根据方案1所述的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构，其特征在于，所述双渐开线小齿轮上的所述多个齿具有在所述双渐开线小齿轮的节平面内具有不同压力角的标准渐开线轮廓的凸形齿侧，而所述平面齿轮上的所述多个齿具有在所述双渐开线小齿轮的节平面内同样具有不同压力角的直线齿条形状轮廓的凸形以及凹形齿侧。

[0038] 8.根据方案1所述的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构，其特征在于，所述双渐开线小齿轮驱动所述平面齿轮。

[0039] 9.根据方案1所述的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构，其特征在于，所述平面齿轮驱动所述双渐开线小齿轮。

[0040] 10.根据方案1所述的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构，其特征在于，所述双渐开线小齿轮是能够互换的，以便关于多个所述双渐开线小齿轮的以规定中心距离的相同偏置布置来获得不同的齿轮传动速度比，其中多个所述双渐开线小齿轮具有相同的模数，但具有不同的齿数。

[0041] 11.根据方案1所述的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构，其特征在于，所述平面齿轮上的所述多个齿具有在从30°至45°范围内的中等螺旋角。

[0042] 12.根据方案1所述的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构，其特征在于，所述双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构能够提供宽范围的相对低的齿轮传动速度比，包括低至1∶1以及高至7.5∶1的齿轮传动速度比。

[0043] 13.根据方案1所述的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构，其特征在于，所述双渐开线小齿轮限定与所述第一轴线对齐的孔，并且所述双渐开线小齿轮被接收在第一轴上并且被紧固到所述第一轴，所述平面齿轮限定与所述第二轴线对齐的孔，并且所述平面齿轮被接收在第二轴上并且被紧固到所述第二轴。

[0044] 14.根据方案1所述的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构，其特征在于，所述双渐开线小齿轮是整体形成的柄杆并且与所述第一轴线对齐；所述平面齿轮限定与所述第二轴线对齐的孔，所述平面齿轮被接收在第二轴上，并且被直接紧固到所述第二轴，或者通过可旋转的法兰被紧固到所述第二轴。

[0045] 15.根据方案1所述的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构，其特征在于，所述双渐开线小齿轮的所述多个齿以及所述平面齿轮的所述多个齿由金属通过切削工艺制成。

[0046] 16.根据方案1所述的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构，其特征在于，所述双渐开线小齿轮的所述多个齿以及所述平面齿轮的所述多个齿由塑料通过注射模制工艺制成。

[0047] 17，根据方案1所述的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构，其特征在于，所述双渐开线小齿轮的所述多个齿以及所述平面齿轮的所述多个齿由粉末金属通过金属烧结工艺制成。

[0048] 18.一种双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统，所述双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统以组合的方式包括：

[0049] 双渐开线小齿轮，所述双渐开线小齿轮设置在第一轴线上，并且所述双渐开线小齿轮具有多个标准渐开线的齿，这些标准渐开线的齿具有相同或不同压力角的齿侧，径向设置在所述双渐开线小齿轮的圆柱周缘上，并且在所述齿的纵长方向上沿渐开线曲线成形，具有左旋螺旋角和右旋螺旋角中的一种；以及

[0050] 平面齿轮，所述平面齿轮设置在第二轴线上，所述第二轴线与所述第一轴线正交并且与所述第一轴线以预定中心距离间隔开，所述平面齿轮与所述双渐开线小齿轮啮合并且具有多个齿，这些齿具有相同或不同压力角的齿侧，设置在所述平面齿轮的一个侧面上，并且在所述齿的纵长方向上沿渐开线曲线成形；

[0051] 所述双渐开线小齿轮具有与其轴线垂直的节平面，所述双渐开线小齿轮的所述节平面包含：所述双渐开线小齿轮的节圆；和作为所述小齿轮与所述平面齿轮的齿面之间的公共瞬时接触点的节点；

[0052] 所述平面齿轮具有与其轴线垂直的节平面，所述平面齿轮的所述节平面包含：所述平面齿轮的基圆，所述平面齿轮的渐开线的齿从所述平面齿轮的基圆形成；和节点，所述节点作为所述小齿轮和所述平面齿轮的齿面之间的公共瞬时接触点；

[0053] 所述双渐开线小齿轮的节平面相对于所述平面齿轮的基圆处于预定布置中。

[0054] 19.根据方案18所述的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统，其特征在于，所述双渐开线小齿轮和所述平面齿轮的齿纵向成形为所述平面齿轮的节平面内的标准、缩短或延伸渐开线曲线的形式，而且所述双渐开线小齿轮的节平面对应地设置成分别与下述各项相切，所述各项为：所述平面齿轮的基圆；以规定的渐开线修正度在所述平面齿轮的基圆之外的同心圆；或以规定的渐开线修正度在所述平面齿轮的基圆之内的同心圆。

[0055] 20.根据方案19所述的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统，其特征在于，所述双渐开线小齿轮上的所述多个齿等于或不等于所述平面齿轮上的所述多个齿，因此提供了宽范围的相对低的齿轮传动速度比，包括低至1∶1以及高至7.5∶1的齿轮传动速度比；

[0056] 所述平面齿轮上的所述多个齿具有在从30°至45°范围内的中等螺旋角；

[0057] 所述双渐开线小齿轮或所述平面齿轮是驱动构件；

[0058] 具有相同模数但具有不同齿数的所述双渐开线小齿轮对于采用规定中心距离的相同偏移布置来说是能够互换的；

[0059] 所述双渐开线小齿轮的所述多个齿以及所述平面齿轮的所述多个齿由下述制成：由金属通过切削工艺制成；由塑料通过注射模制工艺制成；或由粉末金属通过金属烧结工艺制成。

[0060] 其他方面、优势和应用领域从本文所提供的描述将显而易见。应当理解的是，该描述和具体示例仅旨在用于描述目的，并且不旨在限制本发明的范围。附图说明

[0061] 本文所述的附图仅用于描述目的，并且绝不旨在以任何方式限制本发明的范围。

[0062] 图1是这样的图示，其总体上描述形成圆的标准、缩短和延伸渐开线曲线的原理，以及特别描述了平面齿轮的标准、缩短和延伸渐开线曲线的形成原理，作为用于双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统的齿的未来纵向形状曲线；

[0063] 图2A是常规螺旋齿轮的立体图，所述常规螺旋齿轮用于总体上限定根据本发明的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构、尤其是双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统的成因；

[0064] 图2B是图2A所示的常规螺旋齿轮传动机构的简化剖切立体图，该视图示出了下述的彼此垂直的两个垂直平面：与齿轮轴线垂直的第一横向平面；以及第二平面，该第二平面被指示为常规螺旋齿轮的作用平面；

[0065] 图2C是图2A所示的常规螺旋齿轮传动机构在图2B中限定的横向平面中剖取的剖切立体图；

[0066] 图2D是图2A所示的常规螺旋齿轮传动机构在图2B中限定的作用平面中剖取的剖切立体图；

[0067] 为了探索本发明的成因，图3A是总体上的一般性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统的立体图、尤其是双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构左旋系统的立体图，并且不限制方法的一般性的情况下，其中小齿轮以及平面齿轮的齿纵向成形为平面齿轮基圆的标准渐开线曲线；

[0068] 图3B是图3A所示的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构的简化剖切立体图，该图示出了下述的彼此垂直的两个垂直平面：平面齿轮节平面和齿轮传动机构作用平面；

[0069] 图3C是图3A所示的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构在图3B中限定的平面齿轮节平面中剖取的剖取立体图；

[0070] 图3D是图3A所示的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构在图3B中限定的齿轮传动机构作用平面中剖取的剖取立体图；

[0071] 图4是双渐开线小齿轮的齿的纵向形状生成过程模拟的立体图，所述双渐开线小齿轮的齿沿平行于其轴线的纵向方向成形为平面齿轮基圆的标准渐开曲线的部分；

[0072] 图5A是根据本发明的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构的透视图，其中这两个齿轮的齿纵向成形为相同平面齿轮基圆的标准渐开曲线的一部分；

[0073] 图5B是如图5A所示的根据本发明的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构的平面图；

[0074] 图5C是如图5B所示的根据本发明的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构沿线5C-5C截取的局部剖切图；

[0075] 图5D是根据本发明的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构的如图5C所示的局部剖切图的放大细节图；

[0076] 图5E是假想的齿条刀具的示意图，所述齿条刀具生成如图5A所示的根据本发明的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构的小齿轮的齿；

[0077] 图5F是小齿轮的齿深轮廓生成模拟的局部示意性细节图，用于具有非对称和对称的齿的小齿轮，并且示出为如图5E所示的齿条刀具边缘的包络线；

[0078] 图5G是如图5C所示的根据本发明的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构沿线5G-5G剖取的局部剖切图；

[0079] 图6是示出了关于如图5G所示的根据本发明的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构的、形成在平面齿轮节平面内的速度图形的示意性平面图；

[0080] 图7是用于双渐开线小齿轮的齿的纵向形状生成过程模拟的立体图，所述双渐开线小齿轮使其齿在平行于其轴线的纵向方向上成形为平面齿轮基圆的延伸渐开线曲线的部分；

[0081] 图8A是根据本发明的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构的立体图，其中这两个齿轮的齿都纵向成形为相同平面齿轮基圆的延伸渐开线曲线的一部分；

[0082] 图8B是如图8A所示的根据本发明的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构的平面图；

[0083] 图8C是如图8B所示的根据本发明的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构沿线8C-8C剖取的局部剖切图；

[0084] 图8D是根据本发明的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构的如图8C所示的局部剖切图的放大细节图；

[0085] 图8E是假想的齿条刀具的示意图，所述齿条刀具生成如图8A所示的根据本发明的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构的小齿轮的齿；

[0086] 图8F是小齿轮的齿深轮廓生成模拟的局部示意性细节图，用于具有非对称和对称的齿的小齿轮，并且示出为如图8E所示的齿条刀具边缘的包络线；

[0087] 图8G是如图8C所示的根据本发明的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构沿线8G-8G剖取的局部剖切图；

[0088] 图9是关于如图8G所示的根据本发明的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构的、形成在平面齿轮节平面中的速度图形的示意性平面图；

[0089] 图10是用于双渐开线小齿轮的齿的纵向形状生成过程模拟的立体图，所述双渐开线小齿轮使其齿在平行于其轴线的纵向方向上成形为平面齿轮基圆的缩短渐开线曲线的一部分；

[0090] 图11A是根据本发明的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构的立体图，其中这两个齿轮的齿都纵向成形为相同平面齿轮基圆的缩短渐开线曲线的一部分；

[0091] 图11B是如图11A所示的根据本发明的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构的平面图；

[0092] 图11C是如图11B所示的根据本发明的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构沿线11C-11C剖取的局部剖切图；

[0093] 图11D是根据本发明的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构的如图11C所示的局部剖切图的放大细节图；

[0094] 图11E是假想的齿条刀具的示意图，该齿条刀具形成如图11A所示的根据本发明的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构的小齿轮的齿；

[0095] 图11F是小齿轮的齿深轮廓生成模拟的局部示意性细节图，用于具有非对称和对称的齿的小齿轮，并且被示出为如图11E所示的齿条刀具边缘的包络线；

[0096] 图11G是如图11C所示的根据本发明的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构沿线11G-11G剖取的局部剖切图；

[0097] 图12是示出了关于如图11G所示的根据本发明的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构的、形成到平面齿轮节平面中的速度图形的示意性平面图；

[0098] 图13是根据本发明的一般性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构系统的透视图，其中所述小齿轮和所述平面齿轮借助花键或键安装在其相应的轴上；

[0099] 图14是根据本发明的一般性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构系统的透视图，其中，小齿轮是整体形成的柄杆的形式，而环形的平面齿轮被铆接到法兰，同时该法兰被键接到相应的轴上；

[0100] 图15是根据本发明的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统的立体图，其中，小齿轮是驱动构件；

[0101] 图16是根据本发明的双渐开线小齿轮平-面齿轮传动系统的透视图，其中，平面齿轮是驱动构件；

[0102] 图17A是根据本发明的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统实施方式的立体图，其具有1∶1的传动比，并且齿轮的齿的纵向成形为平面齿轮基圆的标准渐开线；

[0103] 图17B是如图17A所示的根据本发明的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构沿小齿轮节平面剖取的局部剖切图；

[0104] 图18A是根据本发明的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统的立体图，其中小齿轮具有较小的齿数并且齿轮的齿纵向成形为平面齿轮基圆的标准渐开线；

[0105] 图18B是如图18A所示的根据本发明的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统的俯视图；

[0106] 图18C是如图18B所示的根据本发明的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构沿线18C-18C剖取的局部剖切图；

[0107] 图18D是如图18B所示的根据本发明的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统的侧视图；

[0108] 图18E是根据本发明的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构系统的如图18C所示的局部剖切图的放大细节图；

[0109] 图18F是如图18A所示的根据本发明的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统的小齿轮的齿的根切的放大细节图；

[0110] 图18G是如图18A所示的根据本发明的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统的平面齿轮的齿的根切的放大细节图；

[0111] 图19A是根据本发明的按左旋系(LH)的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构沿平面齿轮轴线的俯视图；

[0112] 图19B是根据本发明的按右旋系(RH)的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构沿平面齿轮轴线的俯视图；

[0113] 图20是根据本发明的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统的立体图，其中平面齿轮的齿能够与具有不同齿数的不同的双渐开线小齿轮的齿啮合。

具体实施方式

[0114] 下述说明本质上仅是示例性的，并且不旨在限制本发明、其应用或使用。

[0115] 该新颖的正交异面轴线齿轮传动装置(指示为双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构)的一个特征在于：圆柱小齿轮和平面齿轮两者的在其纵向廓形中的齿形能够是相同的平面齿轮基圆的标准、延伸或缩短渐开线曲线。图1是这样的示意图，其总体上描述了生成半径为Rb的基圆的标准、延伸和缩短渐开线曲线的原理，以及尤其描述了具有相同基圆半径Rb的平面齿轮基圆的标准、延伸和缩短渐开线曲线的形成原理，其作为小齿轮和平面齿轮的齿在纵向方向上的形式，该图示在下文中由附图标记10指示。图示10包括中心轴线12，被指示为平面齿轮基圆的半径为Rb的圆15绕该中心轴线设置。平面齿轮基圆的标准(通常被指示为常规右旋的)渐开线曲线20能够形成为点26的连续位置的迹线，该点26位于与该基圆相切的直线d-d上，该直线d-d沿顺时针方向在圆15上无滑动地滚动。如果线d-d沿逆时针方向滚动，那么形成平面齿轮基圆的左旋标准渐开线曲线22，该左旋标准渐开线曲线22通常被指示为已经形成的标准渐开线曲线20的返回支线(returning branch)。在相同的线d上的一系列等距离隔开的点26、27、28等将形成一系列标准渐开线曲线20、20’、20”等。这些曲线是不平行的，并且是向外发散的。此外，在所考虑的每个等距离的点26、27、28等处的全部这些曲线的法线全都穿过线d-d与基圆15之间的相同瞬时接触点26。能够想象的是，由恒定节距(等于等距离隔开的点之间的距离)并且无限小厚度的齿条刀具通过包络过程来形成相同系列的标准渐开线曲线，所述齿条刀具具有在全部等距离隔开的点处刚性且垂直地连接到线d-d的形成要素(generating elements)t-t。通过将齿条刀具以恒定速度vt沿线d-d平移，使得齿条始终与基圆15相切，该基圆以恒定角速度ω绕其中心12旋转，则该系列曲线中的每条标准渐开线曲线(为了说明目的，这里仅示例性示出曲线50)能够由形成要素t-t通过包络过程来形成，该形成要素t-t属于齿条刀具并且相对于将当前形成点P与平面齿轮的中心12连接的线以角度αc倾斜。齿条在可旋转基圆15的周缘上无滑动地平移的运动学条件由下述关系式给出：

[0116] vt＝ω·Rb (1)

[0117] 也能够由相同齿条刀具的刃t’-t’通过包络过程来形成标准渐开线曲线(为了说明目的，在此仅示例出曲线51)，该齿条刀具的刃t’-t’平行于切线t-t并且刚性地连接到与平面齿轮的节圆45相切的另一直线n-n。刃t’-t’沿线n-n以恒定线速度vt’平移，使得当节圆45以与基圆15相同的恒定角速度ω绕其中心12旋转时，现在被刚性地连接到线n的相同齿条刀具始终与节圆45相切。齿条刀具在可旋转的节圆45上无滑动地平移的新的运动学条件变为：

[0118]

[0119] 其中，R是平面齿轮的节圆半径，αc是齿条刀具的刃的压力角。

[0120] 半径为(Rb-p)的平面齿轮的圆25的标准右旋渐开线曲线30能够形成为点36的连续位置的迹线，该点36位于直线e-e上，直线e-e与该圆25相切并且在该圆上沿顺时针方向无滑动地滚动。相同的曲线30能够被认为由这样的相同点36形成，即：如果线d’-d’在半径为Rb的平面齿轮基圆15上无滑动地滚动，那么该点36位于在点26’处与线d’-d’刚性地连接的大小为p的正交部段上。在该情况下，曲线30被指示为相同的平面齿轮基圆15的延伸渐开线曲线。如果线d’-d’在圆15上沿逆时针方向滚动，那么形成平面齿轮基圆的左旋延伸渐开线曲线33，其通常被称为已经形成的延伸渐开线曲线30的返回支线。位于向内偏移的线e-e上的以相同偏移距离p刚性地连接到线d’-d’的一系列等距离隔开的点36、37、38等将形成一系列延伸渐开曲线30、30’、30”等。这些曲线也都是不平行且向外发散的。此外，在所考虑的每个等距离点36、37、38等处所有这些曲线的法线都将穿过线d’-d’与基圆15之间的相同瞬时接触点26’。能够想象的是，当齿条刀具以由关系式(1)给出的恒定线速度vt沿线d’-d’平移，从而使得当基圆绕其中心12以恒定角速度ω旋转的过程中该齿条刀具始终与基圆15相切时，由恒定节距(等于等距离隔开的点之间的距离)并且无限小厚度的齿条刀具通过包络过程来形成相同系列的延伸渐开线曲线，该齿条刀具具有在全部等距离隔开的点处刚性地连接到线d’-d’的形成要素t-t。由于齿条不断地改变其相对于曲线的角度(在每个点36、37、38等处曲线的切线彼此不平行而是稍微发散)，因此所形成的曲线将不平行，并且这些曲线之间的间隔将逐渐增加，以及这些曲线的曲率。当在平面齿轮和双小齿轮的齿的形成中需要避免干涉和根切时，能够有利地采用这些特征。

[0121] 半径为(Rb+p)的平面齿轮的圆35的标准右旋渐开线曲线40能够形成为点46的连续位置的迹线，该点46位于直线s-s上，直线s-s与该圆35相切并且在该圆35上沿顺时针方向无滑动地滚动。相同的曲线40能够被认为由这样的相同点46形成，即：如果线d”-d”在半径为Rb的平面齿轮基圆15上无滑动地滚动，那么该点46位于在点26”处刚性地连接到线d”-d”的大小为p的正交部段上。在这种情况下，曲线40被指示为相同的平面齿轮基圆15的缩短渐开线曲线。如果线d”-d”在圆15上沿逆时针方向滚动，那么形成平面齿轮基圆的左旋延伸渐开线曲线44，其通常指定为已经形成的缩短渐开线曲线40的返回支线。位于向外偏移的线s-s上并且以相同偏移距离p刚性地连接到线d”-d”的一系列等距离隔开的点46、47、48等将形成一系列缩短渐开线曲线40、40’、40”等。这些曲线也都不平行并且向外发散。此外，在所考虑的每个等距离隔开的点46、47、48等处的全部这些曲线的法线都将穿过线d-d与基圆15之间的相同瞬时接触点26”。

[0122] 能够想象的是，由恒定节距(等于等距离隔开的点之间的距离)并且无限小厚度的齿条刀具通过包络过程来形成相同系列的缩短渐开线曲线，该齿条刀具具有在全部等距离隔开的点处刚性连接到线d”-d”的形成要素，沿线d”-d”以由关系式(1)给出的恒定线速度vt平移，使得当基圆15绕其中心以恒定角速度ω旋转时，齿条刀具始终与基圆15相切。由于齿条刀具同样不断地改变其相对于曲线的角度(在每个点46、47、48等处，这些曲线的切线彼此不平行而是稍微发散)，因此所形成的曲线将不平行，并且这些曲线之间的间隔将逐渐增加，以及它们的曲率。当在平面齿轮和双小齿轮的齿形成过程中需要避免干涉和根切时，能够有利地采用这些特征。

[0123] 这两个系列的渐开线曲线的主要特征在于这样的事实，即：基圆的任何系列的标准、延伸和/或缩短渐开线曲线能够设置成与相同或不同基圆半径的任何其他系列的标准、延伸和/或缩短渐开线曲线相切。因此，三类渐开线曲线(标准的、延伸的和缩短的)都能够用作新颖的正交异面轴线齿轮传动装置的齿的纵向形状曲线，该新颖的正交异面轴线齿轮传动装置包括双渐开线圆柱小齿轮和平面齿轮，如将在下文描述的那样。

[0124] 图2A-2D是总体上用附图标记100指示的典型螺旋齿轮系统的齿的形成和啮合的示意图。如图2A所示，齿轮对包括与圆柱齿轮70啮合的圆柱齿轮60，该圆柱齿轮60具有在其周缘上径向设置的齿62，该圆柱齿轮70具有同样在其周缘上径向设置的齿72，为了说明目的，将这两个部件简化成被认为具有相同宽度81。这两个部件具有其分别用于小齿轮和齿轮的由65和75标记的轴线，这些轴线设置成以用80标记的规定中心距离彼此平行。如图2B所示，考虑贯通齿轮对基圆柱(所述基圆柱对于小齿轮标记为67，并且对于齿轮标记为77)的两个简化剖面：第一剖面，该第一剖面在横向平面85内、在距离齿轮侧面中的一个以任意距离72处垂直于这两个部件的轴线；以及第二剖面，该第二剖面在平面90内、与两个齿轮的基圆柱相切，并且通常被指示为作用平面(plane of action)。作为用于小齿轮和齿轮两者的齿廓形状的标准渐开线曲线的形成过程能够在平面85内被描述，而像倾斜齿条那样的剖切的齿啮合能够在平面90内被描述。这两个平面的交线将是直线92，该直线与两个齿轮的基圆(关于小齿轮的基圆78和关于齿轮的基圆88)相切，该直线通常被指示为所考虑的横向剖面85的作用线(line of action)。对于该特定的横向平面，作用线将在点94处与齿轮的中心连线93相交。将线92考虑为拉紧的绳，则该拉紧的绳在卷绕到齿轮基圆上时从小齿轮基圆解绕，点94将在与小齿轮和齿轮连接的可动的旋转平面内分别形成两条渐开线曲线79和89，这两条渐开曲线在点94处将彼此相切，并且被用作横向平面
85内的齿轮齿廓曲线。

[0125] 类似地，围绕其自身轴线旋转的渐开线齿廓将在平行于平面85的全部连续的横向平面内形成。因此，齿侧表面形成为全部这些连续的横向平面85的渐开线轮廓的包络面。点94被认为是与该横向剖面对应的瞬时旋转中心，并且将中心连线划分为与其角速度成反比的两个部段，使得圆86和96将分别变为小齿轮和齿轮的节圆。当小齿轮和齿轮分别以恒定角速度ω1和ω2旋转时，它们的节圆将借助点94在彼此上无滑动地滚动。在图2C中，示出了齿轮传动装置的横向的渐开线轮廓啮合的细节。小齿轮和齿轮的齿的作用轮廓87和97分别是渐开线轮廓曲线79和89的由齿轮的内径和外径限定的部分。在均匀旋转期间，小齿轮和齿轮的齿侧将始终沿线82接触，线82位于它们的作用平面内并且相对于它们的轴线方向以角度βb倾斜。小齿轮和齿轮的配对齿侧74和84之间的接触不是同时在齿轮的整个宽度上实现的，而是逐渐地实现，接触长度随着时间可变，如在图2D中所示的那样。因此小齿轮和齿轮的齿可以被认为是通过在相同齿条刀具上无滑动地滚动来形成的，该齿条刀具相对于齿轮轴线的公共方向以角度βb倾斜。基于关系式(1)，在该情况下小齿轮和齿轮的基圆(分别是半径为rb1的小齿轮基圆78和半径为rb2的齿轮基圆88)的切向速度能够用下述关系式来表述：

[0126] vt＝ω1·rb1＝ω2·rb2 (3)

[0127] 小齿轮和齿轮的齿还可以被认为是通过在类似的齿条刀具上无滑动地滚动来形成的，所述类似的齿条刀具在与所述小齿轮和齿轮的节圆柱相切并且垂直于它们的中心连线93的平面内相对于齿轮轴线的公共方向以角度β倾斜。基于关系式(2)，在节点94处，小齿轮和齿轮的节圆(分别是半径为r1的小齿轮节圆86和半径为r2的齿轮节圆96)的切向速度能够由下述关系式表述：

[0128]

[0129] 其中，ω1和ω2分别是小齿轮和齿轮的角速度，αc是齿条刀具的刃的压力角。因此，齿轮的速度比变为：

[0130]

[0131] 其中，N1和N2分别是作为驱动构件的小齿轮的齿数以及作为从动构件的齿轮的齿数。

[0132] 现在考虑将小齿轮轴线65绕作用线92逆时针旋转90°的构思。不限制该讨论的一般性，图3A、图3B、图3C和图3D是关于新颖的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统的齿的形成和啮合的示意图，其中标准渐开线纵向形状的齿由附图标记200指示。该方法的结论及其固有的特征对于将相同平面齿轮基圆的其他两种类型的现有类型渐开线曲线(即，分别为延伸渐开线曲线和缩短渐开线曲线)用作齿轮的齿的有效纵向形状而言也是有效的。如图3A所示，新颖的齿轮对包括与平面齿轮170啮合的圆柱小齿轮160，该圆柱小齿轮160具有齿162，该齿162具有径向设置在其周缘上凸形齿侧，所述平面齿轮170将其具有恒定高度以及凹形和凸形齿侧的齿172设置在其两个端侧的一个上。这两个部件将其轴线(在本文中分别由小齿轮的轴线165和平面齿轮的轴线175表示)以用180示出的规定中心距离相对于彼此正交偏移地设置。如在图3B中示出的那样，贯穿由187指示的小齿轮节圆柱以及贯穿由177指示的平面齿轮基圆柱的两个简化剖面被看作：第一剖面，其在横向平面185内，垂直于平面齿轮的轴线，并且与小齿轮的节圆柱相切；以及，第二剖面，其在作用平面190内，垂直与小齿轮的轴线，并且与平面齿轮的基圆柱相切。

[0133] 关于小齿轮和平面齿轮两者的齿深轮廓形状的形成过程和啮合能够在小齿轮的节平面内被描述，小齿轮的节平面通常被指示为齿轮的齿深轮廓形成平面，并且在该情况下与作用平面190重合，而用于小齿轮和平面齿轮两者的齿的纵向形状的形成过程和啮合能够在平面185内作为具有曲线接触的两个共轭弯曲的齿条被描述，该平面185通常被指示为平面齿轮的节平面。这两个平面的交线是直线192，该直线分别在点194和195处与小齿轮节圆167和平面齿轮基圆188相切。将平面齿轮基圆的中心分别与点194和195连接的线限定了角度δm，该角度被指示为平面齿轮的齿的中等螺旋角，并且由下述关系式来计算：

[0134]

[0135] 其中，CD是异面轴线之间的规定中心距离并且在图3A中用180表示，rbg是平面齿轮基圆半径。图3C是如图3A所示的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构的剖切透视图，其中贯穿了在图3B中限定的平面齿轮的节平面，在平面齿轮的节平面中示出了齿的纵向轮廓的啮合。小齿轮和平面齿轮的齿的作用轮廓193和197分别是标准渐开曲线189’和189的分别由小齿轮宽度183、平面齿轮内径198和平面齿轮外径199所限定的部分。在均匀旋转期间，小齿轮和平面齿轮的齿侧将沿共轭的(conjugate)齿侧193和197曲线接触。
因此，小齿轮和平面齿轮的齿能够被认为是通过在相同曲线的齿条刀具上无滑动地滚动来形成的。在图3D中，示出了齿轮传动装置的齿深轮廓啮合的细节。小齿轮的齿深轮廓187是渐开线轮廓曲线179的由小齿轮内径和外径限定的部分，而平面齿轮的齿深轮廓196是由平面齿轮齿顶和齿槽底面限定的直线89。因此，在小齿轮的节平面190内，双渐开线小齿轮和平面齿轮的齿之间的啮合能够被认为是基准平面齿轮齿条和正齿渐开线小齿轮之间的标准共轭动作。如果容易理解分别作为标准渐开线曲线和直线的小齿轮和平面齿轮的齿深轮廓的形成，那么进一步密切关注作为相同平面齿轮基圆的标准、延伸和缩短渐开线曲线的部分来形成其齿的纵向形状的可能性。如图3B所示，将线192看作是拉紧的绳，该绳在卷绕到定位在平面齿轮节平面185中的平面齿轮基圆的周缘188上时从位于小齿轮的节平面190中的小齿轮节圆167解绕，点194将在与平面齿轮连接的平面齿轮可动旋转平面内形成标准渐开线曲线189。因此，已经限定平面齿轮的齿的纵向形状。将示出的是，小齿轮的齿的纵向形状还能够是定位在这样的平面上的标准渐开曲线189’，该平面与小齿轮的节圆柱相切并且设置成在节点194处与平面齿轮的齿的纵向标准渐开形状曲线相切。考虑在图3B中描述的特定布置，其中小齿轮和平面齿轮分别绕其轴线以恒定角速度ωp和ωg旋转，拉紧的绳192在卷绕到半径为rbg的平面齿轮的基圆柱上时从半径为rp的小齿轮节圆167上以下述相同的切向速度解绕：

[0136] vt＝ωp·rp＝ωg·rbg (7)

[0137] 因此，齿轮的速度比变为：

[0138]

[0139] 其中，Np和Ng分别是小齿轮(驱动构件)的齿数以及平面齿轮(从动构件)的齿数。此外，如图3B所示，如果相对速度矢量的方向与公共点194处对小齿轮和平面齿轮两者的齿的纵向曲线189’和189的切线t-t的方向相同，那么将保持它们的齿在节点194的永久接触。基于上述原理，从图3B和关系式(8)，平面齿轮的节圆将具有由下述关系式给出的半径rg：

[0140]

[0141] 至于具体特性，相同的考虑将被证实对于下述情形是有效的，所述情形为：小齿轮和平面齿轮的齿的纵向形状曲线是相同平面齿轮基圆188的延伸或缩短渐开线曲线。

[0142] 考虑到在如图4所示的特定布置中小齿轮和平面齿轮使其轴线相对于彼此以规定中心距离正交地偏移，其中小齿轮的节平面在点T处与半径为rbg的平面齿轮基圆188相切。已经在数学上被证实并且运动学上被模拟的是，在由关系式(8)给出的规定齿轮速度比下，在小齿轮和平面齿轮分别绕其轴线以恒定角速度ωp和ωg均匀旋转期间，在小齿轮可旋转运动副中，来自其节平面且定位在平面齿轮基圆的标准渐开线上的全部点的轨迹与下述这样的轨迹将是相同的标准渐开线曲线，所述轨迹为来自平面齿轮的节平面且设置在相对于平面齿轮节平面的位置以一定角度连接到小齿轮的节圆(节圆柱)的切向平面内的那些轨迹，所述角度由以下关系式给出：

[0143]

[0144] 其中，n是整数。如图4所示，跟随来自基准平面P0的点M的迹线210，该基准平面最初与平面齿轮节平面185重叠，并且该点M属于半径为rbg的平面齿轮基圆188的标准渐开线189，形成到与其节圆235(其中心为Op且半径为rp)连接的小齿轮可旋转运动副中的相应点将是位于与P1相似的切向平面内的点M1、M2、M3...等，所述切向平面相对于平面齿轮节平面的初始位置P0以由关系式(10)给出的角度γnp设置。全部点M1在小齿轮切向平面P1内的轨迹将是能够被认为是小齿轮的齿的纵向形状曲线的相同的标准渐开曲线189’。这开启了这样的可能性，即：使双小齿轮的齿的纵向形状由加工工具盘(tool-disk)来形成，该加工工具盘具有由部段205和205’在图4中描绘的切削齿的刃，设置在半径为rbg的相同平面齿轮基圆的一系列等距离隔开的标准渐开线曲线上，绕其中心Og旋转。使用允许其切向布置的相同基圆的两个系列的渐开线曲线的主要特征，标准渐开线曲线189’和189理论上彼此重叠，并且它们的一部分能够分别被用作小齿轮和平面齿轮的齿的纵向轮廓曲线。因此，小齿轮的齿深轮廓形状将是标准渐开线曲线的一部分，而其纵向形状也将是平面齿轮基圆的标准渐开线曲线的一部分，因此采用了术语“双渐开线小齿轮”。

[0145] 图5A-5G是用于双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构的齿轮齿的形状形成和啮合的示意图，该双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构具有由相同平面齿轮基圆的标准渐开线曲线形成的齿的纵向形状曲线部。参考图5A，其描绘了并且总体上用附图标记220表示根据本发明的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构，其中该双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构具有由相同平面齿轮基圆的标准渐开线曲线形成的两个齿轮的齿的纵向成形部。如本文所使用的，术语“双渐开线”是指这样的小齿轮，在该小齿轮中，齿深轮廓形状和沿纵长方向的齿形状都是标准渐开线曲线。具体地，该新颖的齿轮传动机构220包括与平面齿轮240持续啮合的双渐开线圆柱小齿轮230，该双渐开线圆柱小齿轮230具有旋转轴线236，该平面齿轮240则具有设置成相对于第一轴线236既不平行也不相交而是以规定中心距离180正交地偏移的旋转轴线246。圆柱小齿轮230包括多个等距离隔开的齿232，这些齿具有恒定高度的凸形齿侧，所述凸形齿侧不仅沿其纵长方向成形为标准渐开线曲线的形状，而且沿其深度轮廓方向也成形为标准渐开线曲线的形状，并且被安装在第一轴(在此未示出)上，该第一轴由该小齿轮的圆柱孔234保持。双渐开线小齿轮的齿232将接合盘状轮240的齿242，这些齿242具有在该盘的一个侧面上形成的恒定高度的凸形和凹形齿侧，因此被称为“平面齿轮”。平面齿轮240(通常是较大的齿轮传动部件)具有定位在与其轴线246垂直的平行平面内的齿顶和齿根底面，并且在空间上被正交偏移地安装在第二轴(未示出)上，该第二轴由平面齿轮的孔244保持。

[0146] 图5B是沿着如图5A所示的根据本发明的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构的平面齿轮轴线的平面图，所述双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构具有中心为Og并且半径为rbg的相同平面齿轮基圆的标准渐开线曲线形成的齿轮齿纵向成形部，所述标准渐开线曲线如在此由代表性标准渐开线曲线189示出的那样，该标准渐开线曲线189具有定位在平面齿轮基圆188上的起始点M0。小齿轮节平面(在该视图中由线d-d示出)与平面齿轮基圆188相切、垂直于小齿轮的轴线并且包含节点M。节点M属于标准渐开线189并且被认为是小齿轮和平面齿轮的齿廓的公共瞬时接触点。图5C是图5B的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构沿线5C-5C(与线d-d一致)剖取的局部剖切图。在下文中被指示为小齿轮节圆的中心为Op且半径为rp的圆235在节点M处与线d-d相切。平面齿轮的节平面在该情况下与在该视图中由线d-d描绘的作用平面重合，该平面齿轮节平面与小齿轮的节圆235相切、垂直于平面齿轮的轴线并且包含节点M。如在图5D中示出的那样，图5D是在小齿轮以恒定角速度ωp均匀旋转期间在图5C中示出的局部剖切图的放大细节图，该小齿轮在节点M处的节圆切向速度矢量(用指示)与半径为rp的小齿轮节圆相切。将小齿轮的节平面定位成在点T处与平面齿轮的基圆188相切，那么在平面齿轮的齿242和小齿轮的齿232之间的在小齿轮节平面内的啮合能够被认为是基本直线形状的齿条间的啮合，该基本直线形状的齿条属于平面齿轮本体，并且当小齿轮根据关系式(7)绕其轴线以恒定角速度ωp旋转时以切向速度vp＝vt平移。在最常见的情况下，由237和238指示的小齿轮的齿的驱动齿侧和滑行齿侧分别具有不同的压力角αd和αc。类似地，由247和248指示的平面齿轮的齿的驱动齿侧和滑行齿侧也分别具有不同的压力角αd和αc。

[0147] 图5E是由非对称切割齿条刀具239得到双渐开线小齿轮的齿形成模拟的示意图，该双渐开线小齿轮在其节平面内具有非对称齿侧，所述非对称切割齿条刀具239的基准线233与小齿轮坯件的节圆235相切。如图5F所示，该图是双渐开线小齿轮的齿深渐开线轮廓形成模拟的局部示意图，所述形成是作为对图5E所示的齿条刀具的刃的包络，其中分别用237和238指示的小齿轮的齿的驱动和滑行凸形齿侧的深度渐开线轮廓能够具有非对称性质或对称性质。分别用247和248指示的平面齿轮的凸形驱动齿侧和凹形滑行齿侧也可以具有非对称(αd≠αc)或对称(αd＝αc)性质。平面齿轮的齿深轮廓在驱动齿侧和滑行齿侧两者上始终是直线形状的。应当强调的是，小齿轮和平面齿轮的齿深轮廓仅在小齿轮节平面(通常被指示为小齿轮和平面齿轮的齿深轮廓形成平面)内被分别识别为标准渐开线曲线和直线。在小齿轮节平面的任一侧上，小齿轮和平面齿轮的相配合的齿深轮廓都与上述轮廓不同。仅在齿轮传动机构的作用平面内发生纯滚动运动。在该平面的任一侧上，还发生沿齿面的滑动动作，该滑动动作通过合适选择的齿面曲率以及在图5B中用183标记的小齿轮宽度来控制。小齿轮的中间平面可以与其节平面重合，或者可以不重合。

[0148] 图5G是如图5C所示的根据本发明的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构沿线5G-5G剖取的局部剖切图。小齿轮和平面齿轮的齿沿这些齿的纵向轮廓接触，即在节点M处相切。在平面齿轮以恒定角速度ωg均匀旋转期间，其在节点M处的节圆切向速度(指示为 )与半径为rg的平面齿轮的节圆相切。通过如前所述地相对于彼此定位小齿轮和平面齿轮的轴线，对于处在接触中的小齿轮和平面齿轮的齿的纵向轮廓249和250而言，在节点M处的公共法线n-n相应地将始终穿过在线d-d和平面齿轮基圆之间的切点T。因此，点T能够被认为是齿的纵向轮廓曲线的瞬时旋转中心。现在，能够为图5G中示出的根据本发明的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构建立起在它们的公共节点M处相配合的齿的纵向轮廓的相切条件。

[0149] 图6是示出了用于如图5G所示的根据本发明的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构的、在平面齿轮的节平面中形成的速度图示说明的示意性平面图。双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构的齿在其接合时段期间以滚动和滑动运动的组合进行运动。能够证实的是，对于分别属于平面齿轮的齿和小齿轮的齿的齿纵向曲线189和189’的任意接触位置而言，在公共接触点M处的公共法线n-n穿过直线d-d在平面齿轮的基圆上无滑动地滚动的瞬时点T。当小齿轮和平面齿轮的切向速度矢量在公共法线n-n上的投影相等时，满足两个纵向曲线189和189’在节点M处保持接触的条件。根据图6，并且基于相似三角形MNH和OgTM的条件，能够建立起下述关系式：

[0150]

[0151] 已知：

[0152] vp＝ωp·rp (12)

[0153] vg＝ωg·rg (13)

[0154]

[0155] 并且基于关系式(11)、(12)和(13)，齿轮速度比表达式(14)变为：

[0156]

[0157] 在下述明显的关系式内：

[0158]

[0159] 将分子乘以2π，齿轮传动机构的恒定节距的表达式能够如下被确定：

[0160]

[0161] 其中，m是新颖的齿轮传动机构的模数。因此，如果相对速度矢量的方向平行于在节点M处的公共切线t-t的方向并且这些齿具有由关系式(17)给出的恒定节距，那么双渐开线小齿轮和平面齿轮的齿的纵向轮廓彼此正确地啮合。基于图6，平面齿轮的节圆半径rg的表达式能够确定为平面齿轮的齿的中等螺旋角δm的如下函数，所述中等螺旋角具有在30°和45°之间的实际范围限制：

[0162]

[0163] 当小齿轮和平面齿轮将分别以恒定角速度ωp和ωg旋转时，它们的分别位于小齿轮节平面和平面齿轮节平面内的半径为rp和rg的节圆将在彼此上无滑动地滚动，并且在节点M处持续接触。

[0164] 考虑小齿轮和平面齿轮将它们的轴线在如图7所示的特定布置中以规定中心距离相对于彼此正交偏移地设置，其中小齿轮节平面在点P处与半径为(rbg-p)的平面齿轮的圆相切，其中p是齿的纵向渐开线形状曲线修正的大小。在数学上证实并且运动学模拟的是，在由关系式(8)给出的规定齿轮速度比下，在小齿轮和平面齿轮分别以恒定角速度ωp和ωg绕它们的轴线均匀旋转期间，在小齿轮可旋转运动副中，来自其节平面且定位在平面齿轮基圆的延伸渐开线上的全部点的轨迹与下述这样的轨迹是相同的延伸渐开线曲线，所述轨迹是来自平面齿轮的节平面且设置在相对于平面齿轮节平面的位置以一定角度连接到小齿轮的节圆(节圆柱)的切向平面内的那些轨迹，所述角度由相同的关系式(10)给出。如图7所示，跟随来自基准平面P0的点M的迹线310，该基准平面最初与平面齿轮的节平面185重叠，并且该点M属于半径为rbg的平面齿轮基圆188的延伸渐开线289，形成到与小齿轮的节圆335(其中心为Op且半径为rp)连接的小齿轮可旋转运动副中的相应点是位于与P1相似的切向平面内的点M1、M2、M3...等，所述切向平面相对于平面齿轮的节平面的初始位置P0以由关系式(10)给出的角度γnp设置。全部的点M1在小齿轮的切向平面P1内的轨迹将是能够被认为是小齿轮的齿的纵向形状曲线的相同延伸渐开线曲线289’。这开启了这样的可能性，即：使双渐开线小齿轮的齿的纵向形状通过加工工具盘来形成，该加工工具盘具有由部段305和305’在图7中描绘的切削齿的刃，设置在绕半径为rbg的相同平面齿轮基圆的一系列等距离隔开的延伸渐开线曲线上，绕其中心Og旋转。使用允许其切向布置的相同基圆的两个系列的渐开线曲线的主要特征，延伸渐开线曲线289’和289理论上彼此重叠，并且它们的一部分能够分别被用作小齿轮和平面齿轮的齿的纵向轮廓曲线。因此，小齿轮的齿深轮廓形状将是标准渐开线曲线的一部分，而其纵向形状将是平面齿轮基圆的延伸渐开线曲线的一部分，因此采用了术语“双渐开线小齿轮”。

[0165] 图8A-8G是用于双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构的齿轮齿的形状形成和啮合的示意图，该双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构具有由相同平面齿轮基圆的延伸渐开线曲线形成的齿的纵向形状曲线部。参考图8A，其描绘了并且总体上用附图标记320表示根据本发明的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构，其中该双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构具有由相同平面齿轮基圆的延伸渐开线曲线形成的两个齿轮的齿的纵向成形曲线部。如本文所使用的，术语“双渐开线”是指这样的小齿轮，在该小齿轮中，齿深轮廓形状是标准渐开线曲线，而沿纵长方向的齿形状是延伸渐开线曲线。具体地，新颖的齿轮传动机构320包括与平面齿轮340持续啮合的双渐开线圆柱小齿轮330，该双渐开线圆柱小齿轮330具有旋转轴线336，该平面齿轮340则具有设置成相对于第一轴线336既不平行也不相交而是以规定中心距离180正交地偏移的旋转轴线346。圆柱小齿轮330包括多个等距离隔开的齿332，这些齿具有恒定高度的凸形齿侧，所述凸形齿侧沿其纵长方向成形为延伸渐开线曲线的形状，而沿其深度轮廓方向则成形为标准渐开线曲线的形状，并且被安装在第一轴(在此未示出)上，该第一轴由该小齿轮的圆柱孔334保持。双渐开线小齿轮的齿332将接合盘状轮340的齿342，这些齿342具有在该盘的一个侧面上形成的恒定高度的凸形和凹形齿侧，因此被称为“平面齿轮”。平面齿轮340(通常是较大的齿轮传动部件)具有定位在与其轴线346垂直的平行平面内的齿顶和齿根底面，并且在空间上被正交偏移地安装在第二轴(未示出)上，该第二轴由平面齿轮的孔344保持。图8B是沿着如图8A所示的根据本发明的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构的平面齿轮轴线的平面图，所述双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构具有中心为Og并且半径为rbg的相同平面齿轮基圆的延伸渐开线曲线的齿轮齿纵向成形部，所述延伸渐开线曲线如在此由代表性延伸渐开线曲线289示出的那样，该延伸渐开曲线289具有定位在半径为(rbg-p)的平面齿轮的圆上的起始点M0。小齿轮的节平面(在该视图中由线e-e示出)现在与半径为(rbg-p)的平面齿轮的圆相切、垂直于小齿轮的轴线并且包含节点M。显然，在该情况下，小齿轮的节平面平行于在该视图中由线d-d描绘的齿轮传动机构的作用平面并在其内侧。节点M属于延伸渐开线289，并且被认为是小齿轮和平面齿轮的齿廓的公共瞬时接触点。此外，节点M被认为与作用线d-d上的点Q正交地刚性连接，该作用线d-d在点T处与平面齿轮的基圆188相切。
图8C是图8B的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构沿线8C-8C(与线e-e一致)剖取的局部剖切图。在下文中被指示为小齿轮节圆的中心为Op且半径为rp的圆335在节点M处与线e-e相切。在该视图中由线e-e描述的平面齿轮的节平面与小齿轮节圆335相切、垂直于平面齿轮的轴线并且包含节点M。如在图8D中示出的那样，图8D是在小齿轮以恒定角速度ωp均匀旋转期间在图8C中示出的局部剖切图的放大细节图，该小齿轮在节点M处的节圆切向速度矢量(用表示)与半径为rp的小齿轮节圆相切。将小齿轮的节平面定位成在点P处与半径为(rbg-p)的平面齿轮的圆相切，那么在平面齿轮的齿342和小齿轮的齿332之间的在小齿轮节平面内的啮合能够被认为是基本直线形状的齿条间的啮合，该基本直线形状的齿条属于平面齿轮本体，并且当小齿轮根据关系式(7)绕其轴线以恒定角速度ωp旋转时以切向速度vp＝vt平移。在最常见情况下，由337和338指示的小齿轮的齿的驱动齿侧和滑行齿侧分别具有不同的压力角αd和αc。类似地，由347和348指示的平面齿轮的齿的驱动齿侧和滑行齿侧也分别具有不同的压力角αd和αc。

[0166] 图8E是由非对称切割齿条刀具339得到双渐开线小齿轮的齿形成模拟的示意图，该双渐开线小齿轮在其节平面内具有非对称齿侧，所述非对称切割齿条刀具339的基准线333与小齿轮坯件的节圆335相切。如图8F所示，该图是双渐开线小齿轮的齿深渐开线轮廓形成模拟的局部示意图，所述形成是作为对图8E所示的齿条刀具的刃的包络，其中分别用337和338指示的小齿轮的齿的驱动和滑行凸形齿侧的深度渐开线轮廓能够具有非对称性质或对称性质。分别用347和348指示的平面齿轮的凸形驱动齿侧和凹形滑行齿侧也可以具有非对称(αd≠αc)或对称(αd＝αc)性质。平面齿轮的齿深轮廓在驱动齿侧和滑行齿侧两者上始终是直线形状的。应当强调的是，小齿轮和平面齿轮的齿深轮廓仅在小齿轮节平面(通常被指示为小齿轮和平面齿轮的齿深轮廓形成平面)内被分别识别为标准渐开线曲线和直线。在小齿轮节平面的任一侧上，小齿轮和平面齿轮的相配合的齿深轮廓都与上述轮廓不同。如上所述，仅在齿轮传动机构的作用平面内发生纯滚动运动。在该平面的任一侧上，还发生沿齿面的滑动动作，该滑动动作通过合适选择的齿面曲率以及在图8B中用183指示的小齿轮宽度来控制。小齿轮的中间平面可以与其节平面重合，或者可以不重合。

[0167] 图8G是如图8C所示的根据本发明的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构沿线8G-8G剖取的局部剖切图。小齿轮和平面齿轮的齿沿这些齿的纵向轮廓接触，即在节点M处相切。在平面齿轮以恒定角速度ωg均匀旋转期间，其在节点M处的节圆切向速度(指示为 )与半径为rg的平面齿轮的节圆相切。通过如前所述地相对于彼此定位小齿轮和平面齿轮的轴线，对于处在接触中的小齿轮和平面齿轮的齿的纵向廓形349和350而言，在节点M处的公共法线n-n相应地将始终穿过在线d-d和平面齿轮基圆之间的切点T。因此，点T能够被认为是齿的纵向廓形轮廓的瞬时旋转中心。现在，能够为图8G中示出的根据本发明的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构建立起在它们的公共节点M处相配合的齿的纵向轮廓的相切条件。

[0168] 图9是示出了用于如图8G所示的根据本发明的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构的、在平面齿轮的节平面中形成的速度图示说明的示意性平面图。双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构的齿在其接合时段期间以滚动和滑动运动的组合进行运动。能够证实的是，对于分别属于平面齿轮的齿和小齿轮的齿的齿纵向曲线289和289’的任意接触位置而言，在公共接触点M处的公共法线n-n穿过直线d-d在平面齿轮的基圆上无滑动地滚动的瞬时点T。当小齿轮和平面齿轮的切向速度矢量在公共法线n-n上的投影相等时，满足两个纵向曲线289和289’在节点M处保持接触的条件。根据图9，并且基于相似三角形MGH和OgTM的条件，能够建立起下述关系式：

[0169]

[0170] 基于关系式(11)、(12)和(13)，齿轮速度比表达式(14)在该情形中变为：

[0171]

[0172] 即变为在结构上与关系式(15)相同的关系式。显然，关系式(17)和(18)在该情况下也都是有效的。

[0173] 考虑小齿轮和平面齿轮将它们的轴线在如图10所示的特定布置中以规定中心距离相对于彼此正交偏移地设置，其中小齿轮节平面在点P处与半径为(rbg+p)的平面齿轮的圆相切，其中p是齿的纵向渐开线形状曲线修正的大小。在数学上证实并且运动学模拟的是，在由关系式(8)给出的规定齿轮速度比下，在小齿轮和平面齿轮分别以恒定角速度ωp和ωg绕它们的轴线均匀旋转期间，在小齿轮可旋转运动副中，来自其节圆平面且定位在平面齿轮基圆的缩短渐开线上的全部点的轨迹与下述这样的轨迹是相同的缩短渐开线曲线，所述轨迹是来自平面齿轮的节平面且设置在相对于平面齿轮节平面的位置以一定角度连接到小齿轮的节圆(节圆柱)的切向平面内的那些轨迹，所述角度由相同的关系式(10)给出。如图10所示，跟随来自基准平面P0的点M的迹线410，该基准平面最初与平面齿轮的节平面185重叠，并且该点M属于半径为rbg的平面齿轮基圆188的缩短渐开线389，形成到与小齿轮的节圆435(其中心为Op且半径为rp)连接的小齿轮可旋转运动副中的相应点是位于与P1相似的切向平面内的点M1、M2、M3...等，所述切向平面相对于平面齿轮的节平面的初始位置P0以由关系式(10)给出的角度γnp设置。

[0174] 全部点M1在小齿轮的切向平面P1内的轨迹将是能够被认为是小齿轮的齿的纵向形状曲线的相同缩短渐开线曲线389’。这开启了这样的可能性，即：使双渐开线小齿轮的齿的纵向形状通过加工工具盘来形成，该加工工具盘具有由部段405和405’在图10中描绘的切削齿的刃，设置在半径为rbg的相同平面齿轮基圆的一系列等距离隔开的缩短渐开线曲线上，绕其中心Og旋转。使用允许其切向布置的相同基圆的两个系列的渐开线曲线的主要特征，缩短渐开曲线389’和389理论上彼此重叠，并且它们的一部分能够分别被用作小齿轮和平面齿轮的齿的纵向轮廓曲线。因此，小齿轮的齿深轮廓形状将是标准渐开曲线的一部分，而其纵向形状将是平面齿轮基圆的缩短渐开线曲线的一部分，因此采用了术语“双渐开线小齿轮”。

[0175] 图11A-11G是用于双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构的齿轮齿的形状形成和啮合的示意图，该双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构具有由相同平面齿轮基圆的缩短渐开线曲线形成的齿的纵向成形部。参考图11A，其描绘了并且总体上用附图标记420表示根据本发明的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构，其中该双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构具有由相同平面齿轮基圆的缩短渐开线曲线形成的两个齿轮的齿的纵向成形部。如本文所使用的，术语“双渐开线”是指这样的小齿轮，在该小齿轮中，齿深轮廓形状是标准渐开线曲线，而沿纵长方向的齿形状是缩短渐开线曲线。具体地，新颖的齿轮传动机构420包括与平面齿轮440持续啮合的双渐开线圆柱小齿轮430，该双渐开线圆柱小齿轮430具有旋转轴线436，该平面齿轮440则具有设置成相对于第一轴线436既不平行也不相交而是以规定中心距离180正交地偏移的旋转轴线446。圆柱小齿轮430包括多个等距离隔开的齿432，这些齿具有恒定高度的凸形齿侧，所述凸形齿侧沿其纵长方向成形为缩短渐开线曲线的形状，而沿其深度轮廓方向则成形为标准渐开曲线的形状，并且被安装在第一轴(在此未示出)上，该第一轴由该小齿轮的圆柱孔434保持。双渐开线小齿轮的齿432将接合盘状轮440的齿442，这些齿442具有在该盘的一个侧面上形成的恒定高度的凸形和凹形齿侧，因此被称为“平面齿轮”。平面齿轮440(通常是较大的齿轮传动部件)具有定位在与其轴线446垂直的平行平面内的齿顶和齿根底面，并且在空间上被正交偏移地安装在第二轴(未示出)上，该第二轴由平面齿轮的孔444保持。

[0176] 图11B是沿着如图11A所示的根据本发明的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构的平面齿轮轴线的平面图，所述双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构具有中心为Og并且半径为rbg的相同平面齿轮基圆的缩短渐开线曲线的齿轮齿纵向成形部，所述缩短渐开线曲线如在此由代表性缩短渐开线曲线389示出的那样，该缩短渐开线曲线389具有定位在半径为(rbg+p)的平面齿轮的圆上的起始点M0。小齿轮的节平面(在该视图中由线s-s示出)现在与半径为(rbg+p)的平面齿轮的圆相切、垂直于小齿轮的轴线并且包含节点M。显然，在该情况下，小齿轮的节平面平行于在该视图中由线d-d描绘的齿轮传动机构的作用平面并在其外侧。节点M属于缩短渐开线389，并且被认为是小齿轮和平面齿轮的齿廓的公共瞬时接触点。此外，节点M被认为与在线d-d上的点Q正交地刚性连接，该线d-d在点T处与平面齿轮的基圆188相切。图11C是图11B的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构沿线11C-11C(与线s-s一致)剖取的局部剖切图。在下文中被指示为小齿轮节圆的中心为Op且半径为rp的圆435在节点M处与线s-s相切。在该视图中由线s-s描述的平面齿轮的节平面与小齿轮节圆435相切、垂直于平面齿轮的轴线并且包含节点M。如在图11D中示出的那样，图11D是在小齿轮以恒定角速度ωp均匀旋转期间在图11C中示出的局部剖切图的放大细节图，该小齿轮在节点M处的节圆切向速度矢量(用表示)与半径为rp的节圆相切。将小齿轮节平面定位成在点P处与半径为(rbg+p)的平面齿轮的圆相切，那么在平面齿轮的齿442和小齿轮的齿432之间的在小齿轮节平面内的啮合能够被认为是基本直线形状的齿条间的啮合，该基本直线形状的齿条属于平面齿轮本体，并且当小齿轮根据关系式(7)绕其轴线以恒定角速度ωp旋转时以切向速度vp＝vt平移。在最常见的情况下，由437和438指示的小齿轮的齿的驱动齿侧和滑行齿侧分别具有不同的压力角αd和αc。类似地，由447和448指示的平面齿轮的齿的驱动齿侧和滑行齿侧也分别具有不同的压力角αd和αc。

[0177] 图11E是由非对称切割齿条刀具439得到双渐开线小齿轮的齿形成模拟的示意图，该双渐开线小齿轮在其节平面内具有非对称齿侧，所述非对称切割齿条刀具439的基准线433与小齿轮坯件的节圆435相切。如图11F所示，该图是双渐开线小齿轮的齿深渐开线轮廓形成模拟的局部示意图，所述形成是作为如图11E所示的齿条刀具的刃的包络，其中分别用437和438指示的小齿轮的齿的驱动和滑行凸形齿侧的深度渐开线轮廓能够具有非对称性质或对称性质。分别用447和448指示的平面齿轮凸形驱动齿侧和凹形滑行齿侧也可以具有非对称(αd≠αc)或对称(αd＝αc)性质。平面齿轮的齿深轮廓在驱动齿侧和滑行齿侧两者上始终是直线形状的。应当强调的是，小齿轮和平面齿轮的齿深轮廓仅在小齿轮节平面(通常被指示为小齿轮和平面齿轮的齿深轮廓形成平面)内被分别识别为标准渐开曲线和直线。在小齿轮节平面的任一侧上，小齿轮和平面齿轮的相配合的齿深轮廓都与上述轮廓不同。如上所述，仅在齿轮传动机构的作用平面内发生纯滚动运动。在该平面的任一侧上，还发生沿齿面的滑动动作，该滑动动作通过合适选择的齿面曲率以及在图11B中用183指示的小齿轮宽度来控制。小齿轮的中间平面可以与其节平面重合，或者可以不重合。

[0178] 图11G是如图11C所示的根据本发明的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构沿线11G-11G剖取的局部剖切图。小齿轮和平面齿轮的齿沿这些齿的纵向轮廓接触，即在节点M处相切。在平面齿轮以恒定角速度ωg均匀旋转期间，其在节点M处的节圆切向速度(指示为 )与半径为rg的平面齿轮的节圆相切。通过如前所述地相对于彼此定位小齿轮和平面齿轮的轴线，对于处在接触中的小齿轮和平面齿轮的齿的纵向廓形449和450而言，在节点M处的公共法线n-n相应地将始终穿过在直线d-d和平面齿轮基圆之间的切点T。因此，点T能够被认为是齿的纵向廓形轮廓的瞬时旋转中心。现在，能够为图11G中示出的根据本发明的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构建立起在它们的公共节点M中相配合的齿的纵向轮廓的相切条件。

[0179] 图12是示出了用于如图11G所示的根据本发明的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构的、在平面齿轮的节平面中形成的速度图示说明的示意性平面图。双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构的齿在其接合时段期间以滚动和滑动运动的组合进行运动。能够证实的是，对于分别属于平面齿轮的齿和小齿轮的齿的齿纵向曲线389和389’的任意接触位置而言，在公共接触点M处的公共法线n-n穿过直线d-d在平面齿轮的基圆上无滑动地滚动的瞬时点T。当小齿轮和平面齿轮的切向速度矢量在公共法线n-n上的投影相等时，满足两个纵向曲线389和389’在节点M处保持接触的条件。根据图12，并且基于相似三角形MGH和OgTM的条件，能够建立起下述关系式：

[0180]

[0181] 基于关系式(11)、(12)和(13)，齿轮速度比表达式(14)在该情形中变为：

[0182]

[0183] 即变为在结构上与关系式(15)相同的关系式。显然，关系式(17)和(18)在该情况下也都是有效的。

[0184] 现参考图13，其描绘并且总体上用附图标记460指示了根据本发明的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统。如本文所使用的，术语“双渐开线”是指这样的小齿轮，在该小齿轮中，齿深轮廓形状是标准渐开线曲线，而沿纵长方向的齿形状可以是用189指示的标准渐开线曲线，或者是相同平面齿轮基圆488的延伸或缩短渐开线曲线(在此未示出)。双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构460包括双渐开线小齿轮470和与该小齿轮470持续啮合的平面齿轮480。小齿轮470包括多个齿轮齿472并且被设置在第一轴474上，该第一轴474限定基准轴线476，该基准轴线476与第二轴484正交(垂直)并且从该第二轴484偏移，该第二轴484上设置有平面齿轮480并且第二轴484具有基准轴线486。类似地，平面齿轮480包括多个齿482，所述多个齿482沿标准渐开线曲线(在此由189指示)弯曲，或者沿相同平面齿轮基圆488的延伸或缩短渐开线曲线(在此未示出)弯曲，所述平面齿轮的基圆涉及作为沿纵长方向的平面齿轮齿形的全部三种类型渐开线曲线的形成。半径为rp的小齿轮节圆在此由圆478来指示，用于沿纵长方向的小齿轮齿形状的标准渐开线曲线，并且分别关于沿纵长方向的小齿轮齿形状的延伸和缩短渐开线曲线，由相同半径rp的圆477和479示意性地表示。小齿轮470和平面齿轮480优选地设置并定向成使得与小齿轮节圆478相切的基准线498也与半径为rbg的平面齿轮基圆488相切。在如此构造和定向的情况下，根据关系式(14)和(15)，小齿轮470在其基准轴线476上以恒定角速度ωp的旋转将导致平面齿轮480以恒定角速度ωg旋转。因此，真实角速度在第一小齿轮轴474和第二平面齿轮轴484之间传递，这些轴以规定中心距离180彼此正交并且偏移地定位。在该情况下，小齿轮和平面齿轮两者的齿沿标准渐开线曲线在纵长方向上弯曲。此外，定位小齿轮以使其节圆477与基准线497相切，该基准线497还与半径为(rbg-p)的圆487相切、圆
487与基圆488同心并且位于该基圆488内，真实角速度在小齿轮轴474和平面齿轮轴484之间传递，这些轴以规定中心距离180彼此正交并且偏移地定位。在该情况下，小齿轮和平面齿轮两者的齿沿延伸渐开曲线在纵长方向上弯曲，其中p是渐开线曲线修正的量。类似地，定位小齿轮以使其节圆479与基准线499相切，该基准线499也与半径为(rbg+p)的圆
489相切、圆489与基圆488同心并且在该基圆488外，真实角速度在小齿轮轴474和平面齿轮轴484之间传递，这些轴以规定中心距离180彼此正交并且偏移地定位。在该情况下，小齿轮和平面齿轮两者的齿沿缩短渐开线曲线在纵长方向上弯曲，其中p是渐开线曲线修正的量。如图13所示，小齿轮和平面齿轮能够分别借助键475和485或通过花键(在此未示出)连接到其相应轴。应当提到的是，对于在双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统内的全部三种类型的齿轮传动机构，小齿轮和平面齿轮的齿深轮廓在相应的小齿轮节平面内分别是标准渐开线曲线和直线的轮廓。

[0185] 在图14中，其描绘并且总体上用附图标记510指示了根据本发明的代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统的另一实施方式。齿轮传动机构510包括小齿轮520，该小齿轮520具有多个齿轮齿522，这些齿轮齿在垂直于小齿轮轴线524的剖面中具有凸形渐开线轮廓，所述小齿轮轴线与第二正交轴线526以中心距离180偏移，平面齿轮530绕该第二正交轴线526设置并旋转。平面齿轮530包括在其端面平面内形成的多个螺旋形齿532，具有用534和536指示的凸形和凹形支承表面。在该实施方式中，小齿轮520能够借助整体形成的柄杆525绕其轴线524旋转，同时从动构件530是环形轮类型的，其具有中心孔535以及多个孔538，平面齿轮借助所述孔538被引导并铆接到法兰(在此未示出)，同时法兰被键接到相应的轴，该相应的轴具有与平面齿轮的轴线526相一致的旋转轴线。仅以示例和描述的方式，小齿轮520包括沿延伸渐开线曲线纵向弯曲的十九个渐开线的齿522，而平面齿轮530包括沿平面齿轮基圆的相同延伸渐开线曲线纵向弯曲的二十九个齿532。如上所述，小齿轮520是输入齿轮或驱动齿轮，并且根据关系式(20)，输入速度与输出速度的比是29/19或1.526。齿轮传动减速比将是19/29或0.655∶1。因此，该特定齿轮传动机构能够同时被认为是角速度减速器和扭矩增加装置。

[0186] 现参考图15，其示出并且用附图标记610指示了第一示例性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构，在该双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构中，小齿轮是驱动齿轮。第一双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统610包括具有多个渐开线的齿622的小齿轮620，所述渐开线的齿622沿标准渐开线曲线625纵向弯曲并且设置在第一轴线624上。仅作为示例和描述，小齿轮620包括二十九个渐开线的齿622。第一轴线624(小齿轮620的轴线)从第二正交轴线626偏移以距离180，平面齿轮630设置在该第二正交轴线626上并且绕该第二正交轴线旋转。平面齿轮630包括多个齿632，这些齿沿平面齿轮基圆615的相同标准渐开线曲线625纵向弯曲。仅以示例和描述的方式，平面齿轮630包括十二个渐开线的齿632。如上所述，小齿轮620是输入齿轮或驱动齿轮，并且根据关系式(15)，输入速度与输出速度的比是12/29或0.414。齿轮传动减速比将是29/12或2.416。因此，该特定的齿轮传动机构能够同时被认为是角速度增加装置和扭矩减小装置。

[0187] 参考图16，其示出并且用附图标记650指示了第二示例性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构，在该双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构中，平面齿轮是驱动齿轮。第二双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统650在结构上与第一双渐开线平面齿轮传动系统610相同，包括小齿轮660，该小齿轮660具有沿标准渐开线曲线625纵向弯曲的多个渐开线的齿662并且被设置在第一轴线664上。仅作为示例和描述，小齿轮660包括二十九个渐开线的齿轮齿662。第一轴线664(小齿轮660的轴线)与第二正交轴线666偏移以距离180，平面齿轮670设置在该第二正交轴线666上并且绕该第二正交轴线666旋转。平面齿轮670包括多个渐开线的齿672，这些渐开线的齿沿平面齿轮基圆615的相同的标准渐开线曲线
625纵向弯曲。仅以示例和描述的方式，平面齿轮670包括十二个渐开线的齿轮齿672。如上所述，平面齿轮670是输入齿轮或驱动齿轮，并且根据与关系式(15)类似的关系式，输入速度与输出速度的比现在是29/12或2.416。齿轮传动减速比将是12/29或0.414。因此，该特定的齿轮传动机构在该情况下能够同时被认为是角速度减速器和扭矩增加装置。

[0188] 因此，应当理解的是，根据本发明的双渐开线小齿轮-平面齿轮系统610和650不仅能够双向旋转运动(即，它们能够沿顺时针方向或逆时针方向旋转)，而且能够双向(或，可逆地)传递扭矩，即：小齿轮620或平面齿轮670能够是驱动(输入)齿轮，并且平面齿轮630或小齿轮660能够是从动(输出)齿轮。但是应当提及的是，对于低传动比和高传动比的具体值，并且结合平面齿轮中等螺旋角的具体值以及小齿轮和平面齿轮的齿的材料摩擦系数的具体值，该新颖的齿轮传动机构可能经历自锁定特征。

[0189] 还应当理解的是，根据本发明的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动组件能够容易地在小齿轮上以及在平面齿轮上具有相同的齿数。现参考图17A，其用附图标记710表示示例性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构，其中小齿轮是驱动齿轮。双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构系统710包括小齿轮720，该小齿轮720具有沿标准渐开线曲线725纵向弯曲的多个渐开线的齿722并且设置在第一轴线724上。仅作为示例和描述，小齿轮720包括十二个渐开线的齿722。第一轴线724(小齿轮720的轴线)从第二正交轴线726偏移以距离180，平面齿轮730设置在该第二正交轴线726上并且绕该第二正交轴线旋转。平面齿轮730包括多个齿732，这些齿沿平面齿轮基圆715的相同的标准渐开线曲线725纵向弯曲。在该实施方式中，小齿轮720能够借助整体形成的柄杆723绕其轴线724旋转，而从动构件730是环形轮类型的，其具有中心孔735、键特征736和多个孔738，平面齿轮分别通过这些特征被引导、键接和铆接到可旋转法兰(在此未示出)，该可旋转法兰具有与平面齿轮的轴线726一致的旋转轴线。仅以示例和描述的方式，平面齿轮730还包括十二个渐开线的齿732。如图17B所示，在与小齿轮轴线724垂直并且包含小齿轮节圆728的小齿轮节平面内，当小齿轮节圆728设置成与线745相切时，并且线745还与平面齿轮的基圆715相切时，小齿轮的齿724具有凸形形状和标准渐开线轮廓的对称的齿侧737和739，而平面齿轮的齿732具有直线轮廓的对称的凸形齿侧741和凹形齿侧743。如上所述，小齿轮720是输入齿轮或驱动齿轮，并且根据关系式(15)，输入速度与输出速度的比是12/12或1.0。齿轮传动减速比也将是12/12或1∶1(即，为“一”)，也就是说，输入速度和扭矩以及输出速度和扭矩是相同的(忽略效率损失)。因此，该特定的齿轮传动机构能够被认为是角速度和扭矩方向改变装置。

[0190] 应当理解的是，根据本发明的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统在齿轮传动机构的齿的制造过程中可能经历根切，对于利用具有小的齿数的小齿轮的高传动比来说尤其如此。参考图18A-18G，描绘并且总体上用附图标记810指示了另一代表性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构。如图18A所示，双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统810包括小齿轮820，该小齿轮820具有沿标准渐开线曲线纵向弯曲的多个渐开线的齿822，并且设置在第一轴线824上。仅以示例和描述的方式，小齿轮820包括六个渐开线的齿822。第一轴线824(小齿轮820的轴线)从第二正交轴线826偏移以距离180，平面齿轮830设置在该第二正交轴线826上并且绕该第二正交轴线826旋转。平面齿轮830包括多个齿832，这些齿沿平面齿轮基圆815的相同的标准渐开线曲线纵向弯曲，如图18B所示。在该实施方式中，小齿轮820能够借助整体形成的柄杆823绕其轴线824旋转，而从动构件830是环形轮类型的，其具有中心孔835以及在与平面齿轮的齿相反的平面齿轮侧上形成的多个孔838，平面齿轮通过这些孔838被相应地引导和铆接到可旋转的法兰(在此未示出)，所述可旋转的法兰具有与平面齿轮的轴线826相同的旋转轴线。仅以示例和描述的方式，平面齿轮830具有四十五个渐开线的齿832。如图18E所示，该图是沿图18B的线18C-18C剖取的如图18C所示的局部剖切图的放大细节图，该线18C-18C垂直于小齿轮轴线824并且与平面齿轮的基圆815相切，当小齿轮的节圆828设置成与线845相切时，并且线845还与平面齿轮的基圆815相切时，小齿轮的齿824具有凸形形状和标准渐开线轮廓的对称的齿侧
837和839，而平面齿轮的齿832具有直线轮廓的对称的凸形齿侧841和凹形齿侧843。如上所述，小齿轮820是输入齿轮或驱动齿轮，并且根据关系式(15)，输入速度与输出速度的比是45/6或7.5。齿轮传动减速比将是6/45或0.133。因此，该特定的齿轮传动机构在该情况下能够同时被认为是角速度减速器和扭矩增加装置。在小齿轮的齿的形成过程中，如图18F所示，可能在小齿轮齿面上出现用附图标记846指示的根切现象。通过限制小齿轮的齿宽(face width)或通过修改小齿轮的齿的曲率和几何，能够避免该现象。如图18G所示，在平面齿轮的齿形成过程中，也可能存在由附图标记848指示的类似现象。通过限制由附图标记849指示的平面齿轮的齿的内径表面或者通过修改平面齿轮的齿的曲率和几何，也能够避免该不期望的现象。对于包括双渐开线小齿轮和平面齿轮的功能组件而言，在中心距离180的值处在实际公差内的情况下，在图18D中用附图标记844和847指示的两个其他尺寸也是重要的。尺寸844被用于控制齿轮齿隙的量，并且本发明公开了一种这样的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统，由于在小齿轮节平面内小齿轮的齿的标准渐开线轮廓以及平面齿轮的齿的直线齿侧，所以该双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统在沿平面齿轮的轴线对齐小齿轮方面具有更宽的公差。尺寸847有助于对于根据本发明的齿轮传动机构将小齿轮的节平面定位成与半径为rbg、(rbg-p)或(rbg+P)的平面齿轮的圆柱相切，其中所述齿轮传动机构使得其齿分别沿标准、延伸或缩短渐开线曲线纵向弯曲并且处于自由公差范围内，其中p是特定设计所需的渐开曲线修正的程度。

[0191] 还应当理解的是，由于平面齿轮的齿的纵向渐开线形状曲线的形成方向，根据本发明的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构能够具有左旋(LH)或右旋(RH)的平面齿轮齿的螺旋角方向，这对于在相应的支承件上的力方向有影响。参考图19A，其示出并且用附图标记910指示了示例性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构，其中小齿轮是驱动齿轮。双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统910包括小齿轮920，该小齿轮920具有沿标准渐开线曲线纵向弯曲的多个渐开线的齿922，并且被设置在第一轴线924上。第一轴线924(小齿轮920的轴线)从第二正交轴线926偏移以距离180，平面齿轮930被设置在该第二正交轴线926上并且绕该第二正交轴线926旋转。平面齿轮930包括多个齿932，这些齿932沿平面齿轮930的基圆相同的标准渐开线曲线纵向弯曲，这些齿932具有左旋(left-hand)方向的螺旋角。附图标记920’、920”和920”’图示了双渐开线小齿轮920以相同的规定中心距离180在相同的LH平面齿轮930上的可能的装配啮合位置。参考图19B，其以附图标记940图示了示例性双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构，其中小齿轮是驱动齿轮。双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统940包括小齿轮950，该小齿轮950具有沿标准渐开线曲线纵向弯曲的多个渐开线的齿952，并且设置在第一轴线954上。第一轴线954(小齿轮950的轴线)从第二正交轴线956偏移以距离180，平面齿轮960被设置在该第二正交轴线956上并且绕该第二正交轴线956旋转。平面齿轮960包括多个齿962，这些齿962沿平面齿轮960的基圆的相同的标准渐开线曲线纵向弯曲，这些齿962具有右旋(right-hand)方向的螺旋角。附图标记950’、950”和950”’图示了双渐开线小齿轮950以相同的规定中心距离180在相同的RH平面齿轮960上的一些可能的装配啮合位置。

[0192] 如在正交异面轴线齿轮传动装置家族中通常已知的“蜗杆-平面齿轮传动机构”的那样，应当理解的是，对于根据本发明的双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统，还可能利用相同的平面齿轮传动机构来实现不同的齿轮传动速度比。参考图20，其示出并且用附图标记970指示了第一示例性LH双渐开线小齿轮-平面齿轮传动机构，其中小齿轮是驱动齿轮。第一双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统970包括小齿轮975，该小齿轮975具有沿标准渐开线纵向弯曲的多个渐开线的齿972，并且被设置在第一轴线974上。仅以示例和描述的方式，小齿轮975包括六个渐开线的齿972。第一轴线974(小齿轮975的轴线)从第二正交轴线976偏移以距离180，平面齿轮985设置在该第二正交轴线976上并且绕该第二正交轴线976旋转。平面齿轮985包括多个齿982，这些齿982沿平面齿轮的基圆973的相同的标准渐开线曲线纵向弯曲。仅以示例和描述的方式，平面齿轮985包括四十五个渐开线的齿982。如上所述，小齿轮975是输入齿轮或驱动齿轮，并且根据关系式(15)，输入速度与输出速度的比是45/6或7.5。齿轮传动减速比将是6/45或0.133。第二双渐开线小齿轮平面齿轮传动系统990包括小齿轮995，该小齿轮995具有沿标准渐开线曲线纵向弯曲的多个渐开线的齿992，并且设置在第一轴线994上。仅以示例和描述的方式，小齿轮995包括十九个渐开线的齿992。第一轴线994(小齿轮995的轴线)从第二正交轴线976偏移以距离180，平面齿轮985设置在该第二正交轴线976上并且绕该第二正交轴线976旋转。平面齿轮985包括沿该平面齿轮的基圆973的相同的标准渐开线曲线纵向弯曲的多个齿982。仅以示例和描述的方式，平面齿轮985包括四十五个渐开线的齿982。如上所述，小齿轮995是输入齿轮或驱动齿轮，并且根据关系式(15)，输入速度与输出速度的比是45/19或2.368。齿轮传动减速比将是19/45或0.422。因此，相同的平面齿轮传动机构985能够啮合两个不同的小齿轮975和995，这两个小齿轮具有不同的齿数但是具有由关系式(17)给出的相同节距(模数)。该特征通常已知为齿轮传动机构互换能力。显然，许多其他齿轮传动速度比都是可能的，但是它们的数量是有限的。双渐开线小齿轮相对于平面齿轮传动机构的另选的可能布置位置能够被考虑成：不仅以如图20中由附图标记998示出的90°的增量倍增角度，而且可以是以由附图标记999示出的不同于90°的增量倍增角度。

[0193] 本发明的说明本质上仅仅是示例性的，并且不偏离本发明实质的变形都旨在落入本发明的范围内。这种变形被认为不偏离本发明的精神和范围。

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双渐开线小齿轮-平面齿轮传动系统

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