一种用于平行轴传动的凹凸弧线齿轮机构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及技术领域为齿轮传动技术，具体是一种用于平行轴传动的凹凸弧线齿 轮机构。
【背景技术】
[0002] 齿轮传动是应用最广泛的一种传动与变速技术，线齿轮传动副可实现轴线W任意 角度相交或交错的传动和大传动比，在应用方面有优势。此前的线齿轮又称为空间曲线晒 合轮，传动过程中参与晒合的是一对共辆空间曲线，即，一对共辆的主动轮接触线和从动轮 接触线；齿廓为圆形、楠圆或楠圆环，等。齿廓沿接触线运动形成线齿轮的轮齿，轮齿与圆柱 形轮体构成线齿轮。运种结构的线齿轮采用激光快速成型技术可W获得较高的形状精度。 为了达到更好的加工效率，也可W采用数控加工的方法加工线齿轮。但是，由于前述的线齿 轮的轮齿是杆状结构，与轮体形成悬臂梁结构，在数控加工中会发生振动，导致轮齿加工精 度不高，齿根弯曲强度不够。因此，合理的改变并优化线齿轮的轮齿结构对线齿轮的数控加 工来说是很有必要的。本发明提出的就是轮齿优化设计后的线齿轮，它与普通圆柱齿轮相 类似，不同的是晒合原理是一对共辆的空间曲线晒合，两晒合齿廓曲线在晒合点处的两段 圆弧内切。运种优化设计后的线齿轮具有较高的接触强度和弯曲强度，更易于数控加工，更 易于批量化生产。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是针对机械传动领域现有技术存在的问题，提出一种具有线齿轮原 有的共辆空间曲线晒合、传动比大、结构紧凑等优点，又具有较高的接触强度和弯曲强度、 易于数控加工、易于批量化生产等新特点，一种用于平行轴传动的凹凸弧线齿轮机构。
[0004] 为了实现上述目的，本发明采取的技术措施是：
[0005] -种用于平行轴传动的凹凸弧线齿轮机构，包括主动轮和从动轮，所述主动轮和 从动轮的轴线互相平行地组成一对传动副；所述主动轮由凸形轮齿和主动轮轮体构成，凸 形轮齿表面包括一对外凸弧形齿面和齿顶面；所述从动轮由凹形轮齿和从动轮轮体构成， 凹形轮齿表面包括一对内凹弧形齿面和齿底面。
[0006] 进一步地，所述主动轮的凸形轮齿是由两段主动轮齿廓圆弧、一段主动轮齿廓直 线段沿主动轮接触线和两条主动轮齿厚辅助线运动而形成；所述从动轮的凹形轮齿是由两 段从动轮齿廓圆弧、一段从动轮齿廓直线段沿从动轮接触线和两条从动轮齿厚辅助线运动 而形成；所述主动轮接触线和从动轮接触线为符合空间曲线晒合方程的一对共辆空间曲 线；所述主动轮的凸形轮齿的齿廓和所述从动轮的凹形轮齿的齿廓分别位于主动轮接触线 和从动轮接触线的法平面上。
[0007] 进一步地，所述传动副在传动时的晒合迹线是空间曲线；所述主动轮和从动轮各 自的一个弧形齿面在晒合点处呈外凸圆弧和内凹圆弧的点接触。
[0008] 进一步地，所述主动轮和从动轮的齿形可互换，即主动轮是凹形轮齿，从动轮是凸 形轮齿。
[0009] 进一步地，所述的主动轮轮体和从动轮轮体是圆柱形轮体；所述的主动轮轮体上 的主动轮齿凸出圆柱形轮体；所述的从动轮轮体上的从动轮齿凹入圆柱形轮体。
[0010] 进一步地，所述的主动轮接触线为一条空间螺旋曲线，它在坐标系〇i-XiyiZi下的 方程： xfi=incost
[0011] <y\\'=msmt, =n巧 +nt
[0012] 其中，t是参变量，tG[ts,te]，At=te-ts，
，满足重 合度条件
；111是空间螺旋曲线的螺旋半径，n是空间螺旋曲线的螺 距参数，螺距P= 2 31n;
[0013] 所述的从动轮接触线是一条与主动轮接触线共辆的空间曲线，它在坐标系 0厂SzYsZs了 :
[0014]
，
[001引其中，ii2为主动轮与从动轮的传动比，a是两个齿轮的中屯、距，a=(1+iI2)m。
[0016] 进一步地，所述的两条主动轮齿厚辅助线包括第一主动轮齿厚辅助线和第二主动 轮齿厚辅助线，所述第一主动轮齿厚辅助线位于主动轮接触线和第二主动轮齿厚辅助线之 间，所述第一主动轮齿厚辅助线在坐标系〇i-XiyiZi下的方程为：
[0017]
[0018] 所述第二主动轮齿厚辅助线在坐标系〇i-XiyiZi下的方程为：
[0019]
[0020] 其中，2ci是主动轮齿的齿厚；
[0021] 所述两段主动轮齿廓圆弧关于第一主动轮齿厚辅助线对称，圆弧的半径为P1;在 晒合点处，晒合点与圆弧中屯、的连线与主动轮接触线的副法矢T的夹角为巧；所述的主动 轮齿廓直线段与主动轮接触线的副法矢丫互相平行，该主动轮齿廓直线段与副法矢丫的 距离为\.1，馬1=气,'^片|(1-8;149).]1。*为齿顶高系数，11。*取值范围是0.8~0.97，该主动 轮齿廓直线段长度取决于齿厚2ci、圆弧半径P1、夹角管和hgi，它是由两段主动轮齿廓圆弧 截取指定距离hgl的直线所得。
[0022] 进一步地，所述两条从动轮齿厚辅助线包括第一从动轮齿厚辅助线和第二从动轮 齿厚辅助线，所述第一从动轮齿厚辅助线位于从动轮接触线和第二从动轮齿厚辅助线之 间，所述第一从动轮齿厚辅助线在坐标系〇2-X2y2Z2下的方程为：
[0023]
[0024] 所述第二从动轮齿厚辅助线在坐标系〇2-X2y2Z2下的方程为：
[00巧]
[0026] 其中，2c2是从动轮齿的齿厚；
[0027] 所述两段从动轮齿廓圆弧关于中间的第一从动轮齿厚辅助线对称，圆弧的半径为 P2;在晒合点处，晒合点与圆弧中屯、的连线与从动轮接触线的副法矢T的夹角为所述 的从动轮齿廓直线段与从动轮接触线的副法矢T互相平行，该从动轮齿廓直线段与副法 矢丫的距离为hf2,hf2=h/Xhgi，h/为齿根高系数，h/取值范围是1.4~2,该从动轮齿 廓直线段长度取决于齿厚2c2、圆弧半径P2、夹角^和hf2,它是由两段从动轮齿廓圆弧截取 指定距离hf2的直线所得。
[0028] 进一步地，:所述的主动轮轮体的直径为dfi，其值为dfi= 2m-2化ai+df*)，df*为间隙 系数，d/取值范围是0. 5~2;所述的从动轮轮体的直径为d。2,其值为屯2= 2 (a-m)巧h。1。
[0029]进一步地，所述两段主动轮齿廓圆弧的圆弧半径P1、所述两段从动轮齿廓圆弧的 圆弧半径P2W及夹角口满足W下条件：
[0030] P 2= k P 1;
[0031] 当咨臣[30\40。]化有
；或
[0032]当梦寺护，4穿]时，有
[0033] 本发明与现有技术相比具有如下的优点：
[0034] (1)接触强度高：主动轮与从动轮的轮齿在晒合点为凹凸弧接触，相比此前的两 空间圆柱体线齿结构的线齿轮机构具有更大的接触强度和弯曲强度，因此具备更大的承载 能力。
[0035] (2)传动比大：主动轮的最小齿数为1，比现有的直齿轮、斜齿轮等传动机构传动 比大，可W实现单级的大传动比高重合度传动。
[003引 做结构简单：主动轮和从动轮构成一对传动副，与传统微小型变速机构相比，该 传动系结构十分简单；与传统机械传动的直齿轮、斜齿轮相比，结构紧凑，可极大地节省安 装空间。
【附图说明】
[0037] 图1是本发明实施例的一种用于平行轴传动的凹凸弧线齿轮机构示意图。
[0038] 图2是图1中主动轮接触线与从动轮接触线在M点晒合的示意图。
[0039] 图3是图1中主动轮的左视图。
[0040] 图4是图3中主动轮经主动轮接触线法平面P剖切后的A-A向S维示意图。
[0041] 图5是图1中从动轮的右视图。
[0042] 图6是图5中从动轮经从动轮接触线法平面P询J切后的B-B二维不意图。
[0043] 图7是图1中主动轮与从动轮在晒合点处的法平面剖面的S维示意图。
[0044] 图8是图7中主动轮与从动轮在晒合点处的法平面的断面局部放大图。
[0045] 上述图中：1-主动轮齿面，2-主动轮齿顶，3-主动轮副齿面，4-主动轮轮体，5-从 动轮齿面，6-从动轮齿底，7-从动轮副齿面，8-从动轮轮体，9-主动轮接触线，10-第一主 动轮齿厚辅助线，11-第二主动轮齿厚辅助线，12-第一主动轮齿廓圆弧，13-主动轮齿廓直 线段，14-第二主动轮齿廓圆弧，15-从动轮接触线，16-第一从动轮齿厚辅助线，17-第二从 动轮齿厚辅助线，18-第一从动轮齿廓圆弧，19-从动轮齿廓直线段，20-第二从动轮齿廓圆 弧。
【具体实施方式】
[0046]W下结合附图对本发明的实施作进一步说明，但本发明的实施不限于此。
[0047] 参见图1，本发明提供一种用于平行轴传动的凹凸弧线齿轮机构，包括主动轮和从 动轮，所述主动轮和从动轮的轴线互相平行地组成一对传动副；所述主动轮由凸形轮齿和 主动轮轮体构成，凸形轮齿表面包括一对外凸弧形齿面和齿顶面；所述从动轮由凹形轮齿 和从动轮轮体构成，凹形轮齿表面包括一对内凹弧形齿面和齿底面。
[0048] 具体来说，所述主动轮的凸形轮齿是由两段主动轮齿廓圆弧和主动轮齿廓直线段 13沿主动轮接触线9和两条主动轮齿厚辅助线运动而形成；所述从动轮的凹形轮齿是由两 段从动轮齿廓圆弧和从动轮齿廓直线段19沿从动轮接触线15和两条从动轮齿厚辅助线运 动而形成；所述主动轮接触线9和从动轮接触线15为符合空间曲线晒合方程的一对共辆空 间曲线；所述主动轮的凸形轮齿的齿廓和所述从动轮的凹形轮齿的齿廓分别位于主动轮接 触线9和从动轮接触线15的法平面上。
[0049] 具体来说，所述传动副在传动时的晒合迹线是空间曲线；所述主动轮和从动轮各 自的一个弧形齿面在晒合点处呈外凸圆弧和内凹圆弧的点接触。
[0050] 另外，根据需要，所述主动轮和从动轮的齿形可互换，即主动轮是凹形轮齿，从动 轮是凸形轮齿。
[0051] 具体来说，所述的主动轮轮体和从动轮轮体是圆柱形轮体；所述的主动轮轮体上 的主动轮齿凸出圆柱形轮体；所述的从动轮轮体上的从动轮齿凹入圆柱形轮体。
[0052] 本实施例通过设定不同传动比的值，可应用于增速、减速传动。主动轮与从动轮轴 线互相平行，主动轮齿数为1，从动轮齿数