非线性控制的齿轮组的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及齿轮应用领域，尤其涉及一种非线性控制的齿轮组。
【背景技术】
[0002] 现有齿轮都采用正圆形状作为其垂直于轴的截面图形的模糊化的边界，且轮轴都 穿过圆心。若单纯地将现有齿轮用于控制技术领域，则控制齿轮与受控齿轮转动的角速度 之比只能为一固定的值，控制齿轮转过的角度与受控齿轮转过的角度满足线性关系;然而 许多领域需要实现控制量与受控量之间的任意确定函数关系（例如，对于洗浴喷头的温度 调控，人们总是希望控制手柄的更多的控制区间 也就是手柄所处的角度范围 所对 应的温度范围位于35°C至40°C之间，以实现在这段常用的舒适水温区间更轻松、更精确的 控制，而不是在15°C至60°C之间使手柄对应的调控角度均匀分布;又比如，许多司机希望汽 车方向盘既能实现对小转向的精确控制、又能在需要进行大转向时不必太费劲一一也就是 说，需要实现一种汽车转弯的曲率对于方向盘转过角度的变化率随着方向盘转过角度的增 大而增大的控制模式。这些情形都要求控制量与受控量之间满足非线性的对应关系），这些 控制就无法用现有的轮轴在圆心处的圆形齿轮，单纯通过控制量作用于单个控制齿轮的转 动角度，再通过传动齿轮(组)作用于受控齿轮或由控制齿轮直接作用于受控齿轮，最后由 单个受控齿轮的转动角度输出的方式实现了（除非中途切换控制齿轮或受控齿轮，但这样 做所需的齿轮数较多，且需要做离合运动，实施较为复杂，在许多场合下是不适合的）。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是针对【背景技术】中所涉及到的缺陷，提供一种非线性 控制的齿轮组，驱动齿轮所转角度与被驱动齿轮所转角度具有非线性关系，进而使得控制 量与受控量满足非线性关系。
[0004] 本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
[0005] 非线性控制的齿轮组，包含第一齿轮、第二齿轮和限制轨道；
[0006] 所述第一齿轮的轴心设置在限制轨道上，能够沿所述限制轨道滑动，第二齿轮为 轴心固定的齿轮，第一齿轮和第二齿轮相互咬合；
[0007] 所述咬合点与第一齿轮轴心之间的距离和第一齿轮相对于其初始状态所转过的 角度满足预设的第一非线性关系；
[0008] 所述第二齿轮的各个齿和其轴心之间的距离相同；
[0009] 所述非线性控制的齿轮组工作时，第一齿轮相对于其初始状态所转过的角度和第 二齿轮相对于其初始状态所转过的角度满足预设的第二非线性关系。
[0010] 作为本发明非线性控制的齿轮组另一种实施方式，非线性控制的齿轮组包含第一 齿轮、第二齿轮和限制轨道；
[0011]所述第一齿轮的轴心设置在限制轨道上，能够沿所述限制轨道滑动，第二齿轮为 轴心固定的齿轮，第一齿轮和第二齿轮相互咬合；
[0012] 所述咬合点与第一齿轮轴心之间的距离和第一齿轮相对于其初始状态所转过的 角度满足预设的第一非线性关系；
[0013] 所述咬合点与第二齿轮轴心之间的距离和第一齿轮相对于其初始状态所转过的 角度满足预设的第二非线性关系；
[0014] 所述非线性控制的齿轮组工作时，第一齿轮相对于其初始状态所转过的角度和第 二齿轮相对于其初始状态所转过的角度满足预设的第三非线性关系。
[0015] 作为本发明非线性控制的齿轮组另一种实施方式，非线性控制的齿轮组包含第一 齿轮和第二齿轮；
[0016] 所述第一齿轮、第二齿轮均为轴心固定的齿轮，相互咬合，咬合点在所述第一齿轮 和第二齿轮轴心的连线上；
[0017]设^为咬合点和第一齿轮轴心之间的距离，r2为咬合点和第二齿轮轴心之间的距 离，Θ:为第一齿轮相对于其初始状态所转过的角度，02为第二齿轮相对于其初始状态所转过 的角度，R为第一齿轮轴心和第二齿轮轴心之间的距离，则ndi满足预设的第一非线性关系 rfflOO，Γ2、θ2满足预设的第二非线性关系r2 = f2(02)，且ri+r2 = R。
[0018] 作为本发明非线性控制的齿轮组进一步的优化方案，所述第一齿轮用于输入控制 变量，所述第二齿轮用于输出受控变量。
[0019] 作为本发明非线性控制的齿轮组进一步的优化方案，所述第二齿轮用于输入控制 变量，所述第一齿轮用于输出受控变量。
[0020] 作为本发明非线性控制的齿轮组进一步的优化方案，所述限制轨道为可变轨的轨 道。
[0021] 本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
[0022] 1.在不考虑空程差的前提下，输入的控制量与输出的受控量可以实现多种函数关 系，尤其放大了受控量需要精细调节的部分所对应的控制量的区间占比；
[0023] 2.将本发明应用于卫浴水阀等的控制杆上，可使设计更为适合消费者需求；
[0024] 3.将精密制造的本发明应用于汽车内置的方向盘传动控制器等，可简化转向控制 装置；
[0025] 4.大部分情况下，可以舍弃离合装置和过多的齿轮就能实现上述功能，节省材料、 操作简易。
【附图说明】
[0026]图1是本发明的结构示意图。
[0027] 图中，1-第二齿轮的轴心，2-第二齿轮，3-第一齿轮，4-第一齿轮的轴心，5-控制 杆，6-限制轨道。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
[0029]如图1所示，本发明公开了一种非线性控制的齿轮组，该齿轮组包含三种情况：
[0030] 第一种，包含第一齿轮、第二齿轮和限制轨道；
[0031] 所述第一齿轮的轴心设置在限制轨道上，能够沿所述限制轨道滑动，第二齿轮为 轴心固定的齿轮，第一齿轮和第二齿轮相互咬合；
[0032]所述咬合点与第一齿轮轴心之间的距离和第一齿轮相对于其初始状态所转过的 角度满足预设的第一非线性关系；
[0033]所述第二齿轮的各个齿和其轴心之间的距离相同；
[0034]所述非线性控制的齿轮组工作时，第一齿轮相对于其初始状态所转过的角度和第 二齿轮相对于其初始状态所转过的角度满足预设的第二非线性关系。
[0035]设^为第一齿轮、第二齿轮的咬合点与第一齿轮轴心之间的距离,θ:为第一齿轮相 对于其初始状态所转过的角度，满足预设的第一非线性关系ηζΜθ:);
[0036] θ2为第二齿轮相对于初始状态转过的角度，满足预设的第二非线性关系θ2 = 的变化率之间的关系）
[0037]常量r2为咬合点到第二齿轮轴心的距离