一種變傳動比線齒輪機構的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及機械傳動領域，尤其涉及一種基于空間共輒曲線嚙合的，能提供 周期性變傳動比的線齒輪機構。
【背景技術】
[0002] 在兩個軸之間的增速或減速傳動中，能實現傳動速比可變的齒輪稱為變傳動比齒 輪。變傳動比齒輪主要運用于有特殊要求的傳動場合，如汽車的無極調速、橢圓齒輪流量 計、變傳動比操控器等方面。
[0003] 常常用于變傳動比傳動的齒輪主要有非圓齒輪，因為非圓齒輪機構可實現特殊的 運動和函數運算，如擺動、分度、變速等，同時也可以根據傳動比函數來設計非圓齒輪。目 前用于變速比傳動的非圓齒輪有非圓柱齒輪，非圓錐齒輪。橢圓錐齒輪是一種典型的非圓 錐齒輪，因其大端節曲線為球面橢圓而得名。正交非圓面齒輪副是一種新型的變傳動比齒 輪傳動，它具有非圓齒輪、非圓錐齒輪和面齒輪的優點，其設計和加工比變傳動比非圓齒 輪更為簡單。另外，變傳動比也可通過行星齒輪組實現。連續變量磁齒輪包含三相繞組的 定子和三個同心轉子。通過控制中心轉子的速度，輸出轉子和輸入轉子之間的傳動比可以 改變。
[0004] 線齒輪是一種運用空間曲線嚙合理論代替傳統空間曲面嚙合理論的新型齒輪，主 要運用于微小傳動領域，具有尺寸小，傳動比大，制造方便等優點。線齒輪目前可以運用于 垂直軸、相交軸和交錯軸上的傳動，并且其設計方程、重合度、強度準則、微小變速器和制造 領域等研究已經趨于完善。
[0005] 在尺度受限的微小機械裝置中，有時有復雜的周期性變傳動比的傳動要求，這難 以用控制的方式實現，而傳統非圓齒輪又不適用于微小尺度。 【實用新型內容】
[0006] 本實用新型在線齒輪理論基礎之上，給出具有周期性變傳動比的線齒輪副的設計 方案，用該方法設計的線齒輪副機構可以提供周期性變傳動比的傳動。
[0007] 本實用新型所采用的技術方案如下。
[0008] -種變傳動比線齒輪機構，該機構由任意角度相交軸的主動輪和從動輪組成傳動 副，主動輪由輪體和線齒組成，從動輪由輪體和線齒組成，主動輪線齒和從動輪線齒的接觸 線按照一對空間共輒曲線嚙合，主動輪與驅動器聯接以提供輸入，主動輪上的線齒有一條 或多條；主動輪的線齒和從動輪的線齒通過點接觸嚙合；從動輪與輸出端聯接以提供運動 或力的輸出，從動輪上的線齒為具有變傳動比性質的線齒：在一個運動周期內，存在多個傳 動比，不同傳動比之間可進行平穩過渡，從而產生周期性變傳動比的傳動。
[0009] 上述的變傳動比線齒輪機構中，主動輪的線齒上用于嚙合的接觸線為圓柱螺旋 線；從動輪的線齒分為等傳動比部分和變傳動比部分，線齒上的用于嚙合的接觸線的方程 有兩種，一種為實現等傳動比的等傳動比方程，另一種為實現變傳動比的變傳動比方程。
[0010] 上述的變傳動比線齒輪機構，在傳動過程中，變傳動比方程能使線齒輪的傳動比 從一個值平穩變到另一個值，即傳動比函數的導數值由0開始增大或減小到某一個值，再 平穩回到0。
[0011] 上述的變傳動比線齒輪機構中，所述變傳動比方程確定如下：〇-xyz為空間上任 意固定笛卡爾坐標系，〇為〇-xyz坐標系原點，x、y、z是o-xyz坐標系的三個坐標軸，笛卡 爾坐標系〇p_xpypzp根據坐標系0-xyz位置進行確定，x p0pzp平面與xOz平面在同一平面內， 坐標原點仏到z軸的距離為a，0p到x軸的距離為b，z軸與z p軸之間的夾角為（JT - 0 )，0 為主、從動輪角速度矢量的夾角，0°彡0彡180°，坐標系分別為固 定在主動輪和從動輪上的坐標系，傳動時主動輪和從動輪各自繞著z軸和zp軸轉動，且主 動輪與從動輪起始嚙合處為起始位置，在起始位置，坐標系Oi-x^zdP 0 2_x2y2z；^v別與坐 標系〇-xyz及0p-xpypzp重合，在任意時亥I」，原點0占0重合，z i軸與z軸重合，原點02與0P重合，z2軸與z p軸重合，主動輪以勻角速度《 1繞z軸旋轉，主動輪角速度方向為z軸負方 向，主動輪繞z軸轉過的角度為供；從動輪以勻角速度co 2繞z p軸旋轉，從動輪角速度方向 為zp軸負方向，從動輪繞z p軸轉過的角度為的，貝lj若主動接觸線在坐標系Oi-x^Zi上的方 程為：
[0012]
[0013] 則，變傳動比接觸線的方程為：
[0015] 其中，A和C由方i
，確定，m為主動輪接觸線的螺旋 半徑，n為主動輪接觸線與螺距相關的參數，若螺距為p，則定義
t為參變量， :7T 1 -s-表示主動輪一條線齒的接觸線為圓周的螺旋線，當t = - ji時，主動輪和從動 2- 4 輪線齒開始嚙合，當？=-f時，主動輪轉過|圓周，主動輪和從動輪線齒嚙合到末端，開始 脫離；1和ib為其中某段變化過程前后的兩個傳動比；灼和終為變傳動比過程中，主動輪 某線齒在傳動時的起始和終止角度，比如當
[0016] 本機構得到主動輪上的線齒是以圓柱螺旋線為基礎設計的，可有一條或多條線 齒；主動輪的線齒和從動輪的線齒通過點接觸嚙合；從動輪與輸出端聯接以提供運動或力 的輸出，從動輪上的線齒包含多種設計，根據線齒輪上接觸線的不同方程，可設計成具有變 傳動比性質的線齒：在一個運動周期內，可存在多個傳動比，不同傳動比之間可進行平穩過 渡。
[0017] 本實用新型的原理為：根據線齒輪空間共輒曲線嚙合理論，可以設計出等傳動比 傳動所需的從動輪線齒接觸線方程；改進從動輪線齒接觸線方程，使其開始進入嚙合時，傳 動比為某一個值，脫離嚙合時，傳動比為另一個值，期間的傳動比平穩變化，即傳動比函數 的導數值由0開始增大或減小到某一個值，再平穩回到0。
[0018] 本實用新型與現有技術相比具有如下的優點：
[0019] 1.能夠在從動輪的運動周期內提供多個傳動比，并且各個傳動比之間能進行符合 運動規律的平穩過渡。
[0020] 2.傳動只依賴于主動輪線齒與從動輪線齒之間的點接觸，所以只要保證接觸線的 精度即可，設計簡單，加工方便，且質量體積相比傳統變傳動比齒輪更小，適用于微小型機 電廣品。
[0021] 3.主動輪最少齒數為1，能夠提供較大傳動比的傳動，且能在任意角度相交軸的 條件下設計線齒輪副。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本實用新型的機構的坐標體系。
[0023] 圖2a、圖2b為實例中的主動輪和從動輪的兩種視圖。
[0024] 圖3為本實用新型的從動輪實施例示意圖。
[0025] 圖4為線齒實體的建立方法流程圖。
【具體實施方式】
[0026] 下面結合附圖對本實用新型作進一步說明，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0027] 1.本實用新型所述變傳動比