专利名称：非调和比齿数分配仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及科学仪器、计算工具、直观教具技术领域，特别是涉及齿轮 设计中使用的齿数分配仪及其使用方法。
背景技术：
在现有的齿轮设计中，齿数分配都是进行的人T:计算，费时、费力，又
不够精确，到目前为止，还没有专门设计的齿数分配仪，在专利85103479. A 中提到一种利用调和比原理设计的一种教具"调和仪"，由一对对称形曲柄 滑块机构、 个正圆形的刻度盘和一个内嵌装定位针的螺钉轴等部件组成， 其作为一种绘图仪器是对调和比原理的一次成功应用。调和比和非调和比
(交比)是射影几何中的两个基本不变量，早在古希腊，数学家、天文学家 就注意到这化匕值不变的特性，即O (dcba) = (ABCD)=入，当(ABCD)= —1时称四点A、 B、 C、 D为调和共轭，比值一l称为调和比，即交于一点0 的四直线a、 b、 c、 d被一条不过0的直线截于四点A、 B、 C、 D，定义(abcd) =(ABCD)，当比值等于-1时称为调和比，而比值不等于-l时，为非调和比
(也称交比)，非调和比(A， B， C， D)亦可写成(CA/CB) / (DA/DB)， 图6是四共线点列(ABCD)与四共点线束O(abcd)的关系图，根据非调和比 定理有
(CBAD) = (C' B' A' D') =X (入为任一实数) (1)
公式(1)也可写成
(AC/AB)/(DC/DB) = ( A' C' / A' B' )/( D' C' / D' B')=入 (2) 如果将共线点A'移动与A点重合；D'点移动至无穷远点(参见图7)，
根据定理非调和比性质仍然保持不变，则公式(2)可写成
(AC/AB)/(DC/DB) = A' C' / A' B'=入 (3)
若令AB=Z1， AC二Z2， DC=Z3， DB二Z4，入为总速比。 则公式(3)可写成二级齿轮速比计算公式，
艮口总速比<formula>formula see original document page 5</formula>(4)
此公式为非调和比齿数分配仪提供了设计依据。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用非调和比原理设计、能够通过简单操作就 能得出齿数分配数值的齿数分配仪及其使用方法。
本发明的技术解决方案是这样实现的，提供一种用于齿轮设计的非调和 比齿数分配仪，主要由两个滑座、两个销槽、 一个中心销、 一个平头销连接 的底尺和两个摆杆及上连杆构成的平行四连杆机构及通过中心销在摆杆与 上连杆相交处活动连接一个左摆尺和右摆尺组成；在平行四边形左下、右上 的两个对角上，通过压板、销槽、螺钉、沉头垫将两个摆杆、 一个上连杆、 底尺和上滑尺、下滑尺活动连接在一起；在底尺、上滑尺、下滑尺上刻有标 尺，在底尺上从左至右刻有0-240的标尺；在上滑尺上从右至左刻有0-220 的标尺，在下滑尺上从左至右刻有0-220的标尺，上滑尺右端与销槽固定连 接，上滑尺左端活动安置在压板、销槽组成的滑道内；下滑尺左端与销槽固 定连接，右端活动安置在另一组由压板、销槽组成的滑道内；摆杆、上连杆 和底尺的左端与销槽活动连接；可绕中心销转动的摆杆、上连杆、左摆尺、 右摆尺通过中心销、定位套、螺钉、沉头垫活动连接；通过小销槽、小压板、 滑座、压板将左摆尺、右摆尺和底尺活动连接在一起；小销槽的销轴活动安 装在滑座的通孔中；左摆尺、右摆尺活动安装在小销槽、小压板组成的滑 道中；底尺活动安装在滑座、压板组成的滑道中；能将滑座锁紧在底尺上的 顶丝安装在滑座上加工的螺孔内；能绕平头销的销轴转动的摆杆、底尺通过 平头销、螺钉、沉头垫活动连接在一起。特征还在于由摆杆、左摆尺、右 摆尺、上连杆构成的四共点线束结构为非调和线束O(abcd)结构，以下滑尺 和上滑尺在非调和线束上截得的四共线点列结构为对应的非调和点列
(ABCD)结构。
一种非调和比齿数分配仪的使用方法，特征是首先根据使用需求确定 齿轮传动的总速比，然后，调整滑座至相应的标尺位置，并用顶丝分别将其 固定在底尺上，则速比即在底尺上确定；此时转动摆杆即可在下滑尺和上滑 尺上读出满足此速比的多组符合要求的齿数分配值，即可选取一组最佳齿数 分酉己数值。
本发明的实施效果是由于利用非调和比原理设计，通过简单抽拉操作 就能简单、方便的得出一组最佳齿数分配数值，减少繁杂的人工计算，节省 大量时间，提高了齿轮设计的工作效率。
图1是本发明实施例非调和比齿数分配仪的结构示意图 图2是图1的E-E剖视图 图3是图1的F-F剖视图 图4是图1的G-G剖视图 图5是图1的H-H剖视图
图6是本发明实施例非调和比(四共线点列/VBCD与共点线束0abcd的) 原理示意图
图7是本发明实施例非调和比(点A'移动与A点重合，D'点移动至无穷 远点的)原理示意图
在附图中1.左摆尺；2.滑座；3.右摆尺；4.下滑尺；5.底尺； 6.销槽；7.压板；8.上滑尺；9.摆杆；10.中心销；11.上连杆；12.平 头销；13.定位套；14.螺钉；15.沉头垫；16.顶丝；17.小销槽；18.小压板。
具体实施例方式
下面结合附图进一步详细描述本发明实施例非调和比齿数分配仪，图1 是本发明实施例的非调和比齿数分配仪结构示意图，在图1中，其结构主要
由底尺5、摆杆9和上连杆11构成的平行四连杆机构及左摆尺1、右摆尺3， 下滑尺4、上滑尺8经滑座2、销槽6、中心销10、平头销12活动连接而成， 在底尺5上以A点为起点从左至右刻有0-240的标尺；在下滑尺4上以A点 为起点从左至右刻有0-220的标尺；在上滑尺8上以D点为起点从右至左刻 有0-220的标尺；在图2中通过中心销10、定位套13、螺钉14、沉头垫15 活动连接着可绕中心销10转动的摆杆9、上连杆11、左摆尺1和右摆尺3; 在图1和图3中，在平行四边形左下、右上的两个对角上，通过压板7、销 槽6、螺钉14、沉头垫15将两个摆杆9、 一个上连杆11、底尺5和上滑尺8、 下滑尺4活动连接在一起；在图1和图4中，小销槽17、小压板18、滑座2 和压板7将左摆尺1、右摆尺3和底尺5活动连接在一起；小销槽17的销轴 活动安装在滑座2的通孔中；左摆尺1、右摆尺3活动安装在小销槽17、小 压板18组成的滑道中；底尺5活动安装在滑座2、压板7组成的滑道中；能 将滑座(2)锁紧在底尺(5)上的顶丝(16)安装在滑座(2)上加工的螺 孔内；在图5中，能绕平头销12的销轴转动的摆杆9、底尺5通过平头销 12、螺钉14、沉头垫15活动连接在一起。底尺5上的二个滑座2可分别带 动左摆尺1、右摆尺3在底尺5上作任意滑动，当滑座2由顶丝16固定于底 尺5的某一位置上时，左摆尺l、右摆尺3仍可以随摆杆9的摆动而分别在 小销槽17中上、下滑动，同时，下滑尺4、上滑尺8也随着摆杆9的摆动分 别在二个销槽6中作左、右滑动。下滑尺4的标尺零位对正于齿数分配仪的 点位A，并始终跟随A点运动；上滑尺8的标尺零位对正于仪器的点位D， 并始终跟随D点运动，转动仪器，即可在底尺5，下滑尺4和上滑尺8的标 尺上分别读出所需的相应数值。由摆杆9、左摆尺l、右摆尺3、上连杆ll 构成的四共点线束为非调和线束O(abcd)结构，以下滑尺4和上滑尺8在非 调和线束上截得的四共线点列为对应的非调和点列(ABCD)结构，该机构满 足非调和比原理。
一种非调和比齿数分配仪的使用方法，特征是首先根据使用需求确定
齿轮传动的总速比，即按照公式速比入=(Z2/Z1) X (Z4/Z3) = A' C' /A' B'，在底尺5上任意设置一组比值A' C' /A' B' 二A，如首先按速比 入二3初定A' C' 二180， A' B' =60 ，然后调整滑座2至相应的标尺位置， 并用顶丝16分别将其固定在底尺5上，则速比即在底尺5上确定，此时转 动摆杆9即可在下滑尺4和上滑尺8上读出满足此速比的多组符合要求的齿 数分配值(如Z1， Z2， Z3， Z4)，综合考虑各种因素，即可选取一组最佳齿 数分配数值。非调和比齿数分配仪的工作原理是应用射影几何学中的重要定 理一_非调和比(或称交比)不变的性质设计而成。参见图6，根据非调和比 定理有(CBAD) = (C' B' A' D') 二入(入为任一实数) (1)
公式(1)也可写成
(AC/AB)/(DC/DB)二( A' C' / A' B' )/( D' C' / D' B')=入(2)
如果将共线点A'移动与A点重合；D'点移动至无穷远点(参见图7)，
根据定理非调和比性质仍然保持不变，则公式(2)可写成
(AC/AB)/(DC/DB)= A' C'' / A' B''=入 (3)
若令AB二Z1， AOZ2， DC=Z3， DB=Z4，
则公式(3)可写成二级齿轮速比计算公式，
艮卩总速比 入=(Z2/Z1) X (Z4/Z3) =A' C' / A' B' (4)
按照公式(4)速比入=(Z2/Z1) X (Z4/Z3) 二A' C' /A' B'，在底 尺5上任意设置一组比值A' C' / A' B'=入，即将总速比确定好，则立即 可在下滑尺4和上滑尺8上读出满足此速比的多组4个齿数分配值(Z1， Z2， Z3， Z4)方案，从中可迅速便捷地选择出所需的最佳方案。 例如设计一台速比为3的二级齿轮减速机，求适合传动的4个齿轮的齿数。 首先按速比入^3初定A' C' =180， A' B' 二60 ，而后调整滑座2至 相应的标尺位置，并用顶丝16分别将其固定在底尺5上，
则速比入=A' C' / A' B' = 3即在底尺5上确定，此时转动摆杆9 即可在下滑尺4和上滑尺8上读出满足此速比的多组4个齿数分配值(Zl， Z2， Z3， Z4)。任取其中3组列表如下
Zl二 AB294263
Z2=AC5580120
Z3=DC4566100
Z4二 DB71104157
相应的速比入二 2.99 3.00 2.99，综合考虑比较后，选择第一组方案较 好，艮卩(Zl， Z2， Z3， Z4) = (29， 55， 45， 71)。
权利要求
1、一种非调和比齿数分配仪，主要由两个滑座(2)、两个销槽(6)、一个中心销(10)、一个平头销(12)连接的底尺(5)和两个摆杆(9)及上连杆(11)构成的平行四连杆机构及通过中心销(10)在摆杆(9)与上连杆(11)相交处活动连接一个左摆尺(1)和右摆尺(3)组成；在平行四边形左下、右上的两个对角上，通过压板(7)、销槽(6)、螺钉(14)、沉头垫(15)将两个摆杆(9)、一个上连杆(11)、底尺(5)和上滑尺(8)、下滑尺(4)活动连接在一起；在底尺(5)、上滑尺(8)、下滑尺(4)上刻有标尺，在底尺(5)上从左至右刻有0-240的标尺；在上滑尺(8)上从右至左刻有0-220的标尺，在下滑尺(4)上从左至右刻有0-220的标尺，上滑尺(8)右端与销槽(6)固定连接，上滑尺(8)左端活动安置在压板(7)、销槽(6)组成的滑道内；下滑尺(4)左端与销槽(6)固定连接，右端活动安置在另一组由压板(7)、销槽(6)组成的滑道内；摆杆(9)、上连杆(11)和底尺(5)的左端与销槽(6)活动连接；可绕中心销(10)转动的摆杆(9)、上连杆(11)、左摆尺(1)、右摆尺(3)通过中心销(10)、定位套(13)、螺钉(14)、沉头垫(15)活动连接；通过小销槽(17)、小压板(18)、滑座(2)、压板(7)将左摆尺(1)、右摆尺(3)和底尺(5)活动连接在一起；小销槽(17)的销轴活动安装在滑座(2)的通孔中；左摆尺(1)、右摆尺(3)活动安装在小销槽(17)、小压板(18)组成的滑道中；底尺(5)活动安装在滑座(2)、压板(7)组成的滑道中；能将滑座(2)锁紧在底尺(5)上的顶丝(16)安装在滑座(2)上加工的螺孔内；能绕平头销(12)的销轴转动的摆杆(9)、底尺(5)通过平头销(12)、螺钉(14)、沉头垫(15)活动连接在一起。
2、根据权利要求l所述的一种非调和比齿数分配仪，特征是由 摆杆(9)、左摆尺(1)、右摆尺(3)、上连杆(11)构成的四共点线 束结构为非调和线束O(abcd)结构，以下滑尺(4)和上滑尺(8)在非 调和线束上截得的四共线点列结构为对应的非调和点列(ABCD)结构。 3、 一种非调和比齿数分配仪的使用方法，特征是首先根据使用 需求确定齿轮传动的总速比，然后，调整滑座(2)至相应的标尺位置， 并用顶丝(16)分别将其固定在底尺(5)上，则速比即在底尺(5) 上确定；此时转动摆杆(9)即可在下滑尺(4)和上滑尺(8)上读出 满足此速比的多组符合要求的齿数分配值，即可选取一组最佳齿数分 配数值。
全文摘要
一种非调和比齿数分配仪，主要由两个滑座、两个销槽、一个中心销、一个平头销连接的底尺和两个摆杆及上连杆构成的平行四连杆机构及通过中心销在摆杆与上连杆相交处活动连接一个左、右摆尺组成；在平行四边形左下、右上的两个对角上，通过压板、销槽、螺钉、沉头垫将两个摆杆、一个上连杆、底尺和上滑尺、下滑尺活动连接在一起；在底尺、上滑尺、下滑尺上刻有标尺。一种非调和比齿数分配仪的使用方法，首先根据需求确定齿轮传动的总速比，然后调整滑座至相应的标尺位置，并用顶丝分别将其固定在底尺上，此时转动摆杆即可在下滑尺和上滑尺上读出满足要求的齿数分配值，本发明能简单、方便的得出一组最佳齿数分配数值。
文档编号G01M13/02GK101349610SQ20081014712
公开日2009年1月21日 申请日期2008年8月20日 优先权日2008年8月20日
发明者李克涵, 旭 韩 申请人:中冶集团北京冶金设备研究设计总院