一种变传动比线齿轮机构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及机械传动领域，尤其涉及一种基于空间共辄曲线啮合的，能提供周期 性变传动比的线齿轮机构。
【背景技术】
[0002] 在两个轴之间的增速或减速传动中，能实现传动速比可变的齿轮称为变传动比齿 轮。变传动比齿轮主要运用于有特殊要求的传动场合，如汽车的无极调速、椭圆齿轮流量 计、变传动比操控器等方面。
[0003] 常常用于变传动比传动的齿轮主要有非圆齿轮，因为非圆齿轮机构可实现特殊的 运动和函数运算，如摆动、分度、变速等，同时也可以根据传动比函数来设计非圆齿轮。目 前用于变速比传动的非圆齿轮有非圆柱齿轮，非圆锥齿轮。椭圆锥齿轮是一种典型的非圆 锥齿轮，因其大端节曲线为球面椭圆而得名。正交非圆面齿轮副是一种新型的变传动比齿 轮传动，它具有非圆齿轮、非圆锥齿轮和面齿轮的优点，其设计和加工比变传动比非圆齿 轮更为简单。另外，变传动比也可通过行星齿轮组实现。连续变量磁齿轮包含三相绕组的 定子和三个同心转子。通过控制中心转子的速度，输出转子和输入转子之间的传动比可以 改变。
[0004] 线齿轮是一种运用空间曲线啮合理论代替传统空间曲面啮合理论的新型齿轮，主 要运用于微小传动领域，具有尺寸小，传动比大，制造方便等优点。线齿轮目前可以运用于 垂直轴、相交轴和交错轴上的传动，并且其设计方程、重合度、强度准则、微小变速器和制造 领域等研究已经趋于完善。
[0005] 在尺度受限的微小机械装置中，有时有复杂的周期性变传动比的传动要求，这难 以用控制的方式实现，而传统非圆齿轮又不适用于微小尺度。
【发明内容】
[0006] 本发明在线齿轮理论基础之上，给出具有周期性变传动比的线齿轮副的设计方 案，用该方法设计的线齿轮副机构可以提供周期性变传动比的传动。
[0007] 本发明所采用的技术方案如下。
[0008] -种变传动比线齿轮机构，该机构由任意角度相交轴的主动轮和从动轮组成传动 副，主动轮由轮体和线齿组成，从动轮由轮体和线齿组成，主动轮线齿和从动轮线齿的接触 线按照一对空间共辄曲线啮合，主动轮与驱动器联接以提供输入，主动轮上的线齿有一条 或多条；主动轮的线齿和从动轮的线齿通过点接触啮合；从动轮与输出端联接以提供运动 或力的输出，从动轮上的线齿为具有变传动比性质的线齿：在一个运动周期内，存在多个传 动比，不同传动比之间可进行平稳过渡，从而产生周期性变传动比的传动。
[0009] 上述的变传动比线齿轮机构中，主动轮的线齿上用于啮合的接触线为圆柱螺旋 线；从动轮的线齿分为等传动比部分和变传动比部分，线齿上的用于啮合的接触线的方程 有两种，一种为实现等传动比的等传动比方程，另一种为实现变传动比的变传动比方程。
[0010] 上述的变传动比线齿轮机构，在传动过程中，变传动比方程能使线齿轮的传动比 从一个值平稳变到另一个值，即传动比函数的导数值由0开始增大或减小到某一个值，再 平稳回到0。
[0011] 上述的变传动比线齿轮机构中，所述变传动比方程确定如下：〇-xyz为空间上任 意固定笛卡尔坐标系，〇为〇-xyz坐标系原点，x、y、z是o-xyz坐标系的三个坐标轴，笛卡 尔坐标系〇 p_xpypzp根据坐标系0-xyz位置进行确定，x p0pzp平面与xOz平面在同一平面内， 坐标原点仏到z轴的距离为a，0 P到x轴的距离为b，z轴与z p轴之间的夹角为（JT - 0 )， 0为主、从动轮角速度矢量的夹角，0°彡0彡180°，坐标系分别为 固定在主动轮和从动轮上的坐标系，传动时主动轮和从动轮各自绕着z轴和zp轴转动，且 主动轮与从动轮起始嗤合处为起始位置，在起始位置，坐标系Oi-XAzdP0 2_x2y2z2分别与 坐标系〇-xyz及0p-xpypzp重合，在任意时亥I」，原点0占0重合，zi轴与z轴重合，原点02与 〇p重合，z 2轴与z p轴重合，主动轮以匀角速度《 1绕z轴旋转，主动轮角速度方向为z轴负 方向，主动轮绕z轴转过的角度为明：从动轮以匀角速度《2绕 z p轴旋转，从动轮角速度方 向为Zp轴负方向，从动轮绕z p轴转过的角度为終.，.侧若主动接触线在坐标系Oi-x^Zi上的 方程为：
[0012]
[0013] 则，变传动比接触线的方程为：
[0014]
[0015] 其中，A和C由方程
il定，m为主动轮接触线的螺旋 半径，n为主动轮接触线与螺距相关的参数，若螺距为p，则定义：= i，t为参变量， 表示主动轮一条线齿的接触线为|圆周的螺旋线，当t = - 31时，主动轮和从动 轮线齿开始啮合，当时，主动轮转过|圆周，主动轮和从动轮线齿啮合到末端，开始 脱离山和i b为其中某段变化过程前后的两个传动比；各和轉为变传动比过程中，主动轮 某线齿在传动时的起始和终止角度，比如当-T S f<-1时，约-乳二Ic
[0016] 本机构得到主动轮上的线齿是以圆柱螺旋线为基础设计的，可有一条或多条线 齿；主动轮的线齿和从动轮的线齿通过点接触啮合；从动轮与输出端联接以提供运动或力 的输出，从动轮上的线齿包含多种设计，根据线齿轮上接触线的不同方程，可设计成具有变 传动比性质的线齿：在一个运动周期内，可存在多个传动比，不同传动比之间可进行平稳过 渡。
[0017] 本发明的原理为：根据线齿轮空间共辄曲线啮合理论，可以设计出等传动比传动 所需的从动轮线齿接触线方程；改进从动轮线齿接触线方程，使其开始进入啮合时，传动比 为某一个值，脱离啮合时，传动比为另一个值，期间的传动比平稳变化，即传动比函数的导 数值由〇开始增大或减小到某一个值，再平稳回到0。
[0018] 本发明与现有技术相比具有如下的优点：
[0019] 1.能够在从动轮的运动周期内提供多个传动比，并且各个传动比之间能进行符合 运动规律的平稳过渡。
[0020] 2.传动只依赖于主动轮线齿与从动轮线齿之间的点接触，所以只要保证接触线的 精度即可，设计简单，加工方便，且质量体积相比传统变传动比齿轮更小，适用于微小型机 电广品。
[0021] 3.主动轮最少齿数为1，能够提供较大传动比的传动，且能在任意角度相交轴的 条件下设计线齿轮副。
【附图说明】
[0022] 图1为本发明的机构的坐标体系。
[0023] 图2为本发明的两种实施例，包括主动轮和从动轮。
[0024] 图3为本发明的从动轮实施例。
[0025] 图4为线齿实体的建立