一種平行軸內(nèi)嚙合傳動的螺旋圓弧齒輪機構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種平行軸內(nèi)嚙合傳動的螺旋圓弧齒輪機構(gòu)，具體地說是一種基 于平行軸傳動空間曲線嚙合方式的螺旋圓弧齒輪機構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 齒輪作為機械傳動中的基本傳動元件，廣泛應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學、國防軍事及 航空航天等領(lǐng)域，現(xiàn)代工業(yè)裝備的"輕量化、模塊化、智能化"的發(fā)展趨勢，進一步提高了對 齒輪傳動零部件質(zhì)量和性能的要求。新型高性能齒輪傳動機構(gòu)的設計理論和制造技術(shù)也一 直是機械工業(yè)的重點研宄領(lǐng)域之一，促進了齒輪嚙合理論的不斷完善和改革創(chuàng)新，出現(xiàn)了 多樣化的齒輪嚙合形式及其與之對應的多樣化齒形結(jié)構(gòu)。
[0003] 近年來，國內(nèi)外學者在齒輪嚙合領(lǐng)域進行根本性的創(chuàng)新，如中國專利文獻，申請?zhí)?為200810029649. 0,公開了"一種空間曲線嚙合傳動機構(gòu)"，專利號為201010105902. 3,公 開了"一種斜交齒輪機構(gòu)"，申請?zhí)枮?01410576829. 6,公開了"用于平行軸傳動的鉤桿齒輪 機構(gòu)"。上述幾種傳動機構(gòu)都屬于基于曲線嚙合理論的微小機械傳動機構(gòu)。上述傳動機構(gòu) 的主動輪體由主動動輪和主動鉤桿組成，主動鉤桿設在小輪的端面；從動輪體由從動輪和 從動鉤桿組成，從動鉤桿設在從動輪圓柱面圓周或者從動輪的端面上。
[0004] 上述傳動機構(gòu)的最大局限性在于，它們倚靠主、從動輪體上的空間細長鉤桿進行 嚙合運動，能承受的載荷十分有限，只能實現(xiàn)微小空間內(nèi)的微小力或者運動的連續(xù)傳遞，而 不能實現(xiàn)平面內(nèi)兩平行軸之間的工業(yè)應用所必須的常規(guī)動力傳遞；而且鉤桿之間存在很大 的間隙，在頻繁正反轉(zhuǎn)傳動的情況下，鉤桿會受到極大的沖擊，甚至會斷裂，造成傳動失效。 因此，它們的使用范圍受到了極大的限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實用新型的目的是針對目前微機械傳動領(lǐng)域現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，而提供一種 結(jié)構(gòu)簡單，傳動系零件數(shù)少，只需一個傳動副，體積小，質(zhì)量輕，強度高，剛度大，單級傳動比 大，重合度高，能進行正反轉(zhuǎn)嚙合，能實現(xiàn)減速或者增速，且傳動連續(xù)穩(wěn)定的平行軸內(nèi)嚙合 傳動的螺旋圓弧齒輪機構(gòu)。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取的技術(shù)措施是：提供一種平行軸內(nèi)嚙合傳動 的螺旋圓弧齒輪機構(gòu)，設有小輪和大齒圈組成的一對傳動副，小輪連接輸入軸，大齒圈連接 輸出軸，小輪和大齒圈的軸線互相平行；所述小輪在圓柱體外表面上均布有螺旋圓弧齒，所 述大齒圈空心圓柱體內(nèi)表面均布有螺旋圓弧槽，小輪的螺旋圓弧齒和大齒圈的螺旋圓弧槽 配合，螺旋圓弧齒和螺旋圓弧槽的中心線均為圓柱螺旋線；所述螺旋圓弧齒與小輪圓柱體 外表面之間設有過渡圓角；
[0007] 小輪通過輸入軸與驅(qū)動器固連，在驅(qū)動器的帶動下旋轉(zhuǎn)，通過螺旋圓弧齒與螺旋 圓弧槽之間的連續(xù)嚙合作用，小輪帶動大齒圈旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)平面內(nèi)兩平行軸之間的內(nèi)嚙合平 穩(wěn)傳動。
[0008] 所述小輪與大齒圈連接的輸入軸、輸出軸具有互換性，即采用小輪連接輸入軸，大 齒圈連接輸出軸，或采用大齒圈連接輸入軸，小輪連接輸出軸。
[0009] 所述大齒圈連接輸出軸或輸入軸是通過連接套與大齒圈過盈配合連接，連接套與 輸出軸或輸入軸也是通過過盈配合連接。
[0010] 所述小輪或大齒圈通過輸入軸連接驅(qū)動器，分別對應于螺旋圓弧齒輪內(nèi)嚙合傳動 機構(gòu)的減速傳動或增速傳動方式。
[0011] 所述驅(qū)動器連接的輸入軸旋轉(zhuǎn)方向為順時針或逆時針，用以實現(xiàn)小輪或大齒圈正 轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)傳動。
[0012] 本實用新型的平行軸內(nèi)嚙合傳動的螺旋圓弧齒輪機構(gòu)是基于傳統(tǒng)機械傳動機構(gòu) 形式上進行根本性創(chuàng)新的微小機械傳動機構(gòu)，這種機構(gòu)傳動的嚙合方式不同于傳統(tǒng)圓弧齒 輪傳動的曲面嚙合方式，是基于平行軸傳動空間曲線嚙合方式，能夠為微小、微機械和常規(guī) 機械裝置提供連續(xù)穩(wěn)定嚙合的傳動。
[0013] 本實用新型的平行軸內(nèi)嚙合傳動的螺旋圓弧齒輪機構(gòu)具有如下的優(yōu)點：
[0014] ⑴、本實用新型的的內(nèi)嚙合螺旋圓弧齒輪機構(gòu)相比傳統(tǒng)平行軸傳動的直齒輪、斜 齒輪等機構(gòu)具有極大的強度和剛度，能實現(xiàn)大重合度傳動，因此具備更大的承載能力。
[0015] ⑵、本實用新型的內(nèi)嚙合螺旋圓弧齒輪機構(gòu)相比鉤桿齒輪機構(gòu)具有更大的強度和 剛度，能實現(xiàn)無沖擊的正反轉(zhuǎn)傳動。
[0016] ⑶、本實用新型的內(nèi)嚙合螺旋圓弧齒輪機構(gòu)比現(xiàn)有的非傳統(tǒng)機械微驅(qū)動技術(shù)有顯 著的改進和更為廣泛的應用，具備良好的工藝性和經(jīng)濟性，可以生產(chǎn)制造成為通用的微小 型或微型傳動機構(gòu)或減速器，可簡化微小型或微型機電產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，減輕質(zhì)量，并且造價低 廉。
[0017] ⑷、本實用新型的內(nèi)嚙合螺旋圓弧齒輪機構(gòu)的最小圓弧齒數(shù)為1，相比現(xiàn)有直齒輪 斜齒輪等機構(gòu)，可以實現(xiàn)單級的大傳動比高重合度傳動，同時，結(jié)構(gòu)緊湊，可以極大的節(jié)省 安裝空間。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本實用新型的平行軸內(nèi)嚙合傳動的螺旋圓弧齒輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖2為圖1中小輪及其螺旋圓弧齒、過渡圓角的結(jié)構(gòu)主視示意圖。
[0020] 圖3為圖2的小輪俯視示意圖。
[0021] 圖4為本實用新型中的大齒圈及其螺旋圓弧齒結(jié)構(gòu)俯視示意圖。
[0022] 圖5為圖1中連接套的結(jié)構(gòu)主視示意圖。
[0023] 圖6為圖1中連接套的結(jié)構(gòu)空間立體示意圖。
[0024] 圖7為本實用新型中當小輪驅(qū)動大齒圈減速傳動時的坐標系及結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025] 圖8為本實用新型當大齒圈驅(qū)動小輪增速傳動時的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026] 上述圖中：1-螺旋圓弧齒，2-過渡圓角，3-小輪，4-輸入軸，5-驅(qū)動器，6-螺旋圓 弧槽，7-大齒圈，8-輸出軸，9-連接套，10-螺旋圓弧齒的中心線。
【具體實施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖和具體的實施例對本實用新型作進一步說明，但本實用新型的實施 不限于此。
[0028] 實施例1 :本實用新型提供一種平行軸內(nèi)嚙合傳動的螺旋圓弧齒輪機構(gòu)，采用平 行軸內(nèi)嚙合傳動方式應用于減速傳動，如圖1所示，設有小輪3和大齒圈7,小輪3和大齒圈 7組成一對傳動副，小輪3連接輸入軸4,大齒圈7通過連接套連接輸出軸8,小輪3和大齒 圈7的軸線互相平行。
[0029] 參見圖1、2、3,所述小輪3圓柱體外表面上均勻分布有螺旋圓弧齒1，小輪圓柱體 半徑為螺旋圓弧齒的中心線10的螺旋半徑m減去b，螺旋圓弧齒與小輪圓柱體之間有過渡 圓角2,過渡圓角半徑為b/2。
[0030] 參見圖1、4,大齒圈7空心圓柱體內(nèi)表面上均勻分布有螺旋圓弧槽6,大齒圈空心 圓柱體內(nèi)表面半徑等于螺旋圓弧槽6的中心線的螺旋半徑，大齒圈空心圓柱體外表面半徑 等于大齒圈空心圓柱體內(nèi)表面半徑加上e。
[0031] 連接套9的結(jié)構(gòu)參見圖5、6,連接套9的大中心孔中安裝有大齒圈7,大齒圈與連 接套9的大中心孔為過盈配合連接，輸出軸8和連接套9的小中心孔也為過盈配合連接，大 齒圈7通過連接套9、輸出軸8與被驅(qū)動負載相聯(lián)。
[0032] 所述螺旋圓弧齒1和螺旋圓弧槽6的中心線均為空間圓柱螺旋線形狀；螺旋圓弧 齒1與螺旋圓弧槽6嚙合，驅(qū)動器5帶動輸入軸4、小輪3旋轉(zhuǎn)，使螺旋圓弧齒1與螺旋圓弧 槽6連續(xù)嚙合，實現(xiàn)輸入軸4、輸出軸8此兩平行軸之間的內(nèi)嚙合傳動，本實施例中驅(qū)動器5 為微型直流電機。
[0033] 參見圖7,本實用新型的平行軸內(nèi)嚙合傳動的螺旋圓弧齒輪機構(gòu)的螺旋圓弧齒與 螺旋圓弧槽的中心線形狀由如下方法確定：在0-X,y,z及Op-Xp,yp,Zp兩個空間坐標系 中，Z軸與小輪的回轉(zhuǎn)軸線重合，Zp軸與大齒圈的回轉(zhuǎn)軸線重合，平面XOZ與平面XpOpZp共 面，平面xoy與平面xp〇pyp共面，且小輪與大齒圈之間的角速度矢量方向相同，〇〇 5的距離為 a;坐標系O1-X1,Y1,Z1與小輪固聯(lián)，坐標系〇 2-x2,y2,Z2與大齒圈固聯(lián)，小輪、大齒圈在起始 位置分別與坐標系〇-X，y,z及Op-xp,yp,Zp重合，小輪以勾角速度《 :繞z軸旋轉(zhuǎn)，大齒圈 以勾角速度繞zp軸旋轉(zhuǎn)，從起始位置經(jīng)一段時間后，坐標系0 1-xi，yi，zi及0 1?,y；E，z2 運動，此時小輪繞z軸轉(zhuǎn)過（^角，大齒圈繞zp軸轉(zhuǎn)過巾2角；
【主權(quán)項】
1. 一種平行軸內(nèi)嗤合傳動的螺旋圓弧齒輪機構(gòu)，設有小輪和大齒圈組成的一對傳動 畐IJ，小輪連接輸入軸，大齒圈連接輸出軸，小輪和大齒圈的軸線互相平行；其特征在于：所 述小輪在圓柱體外表面上均布有螺旋圓弧齒，所述大齒圈空心圓柱體內(nèi)表面均布有螺旋圓 弧槽，小輪的螺旋圓弧齒和大齒圈的螺旋圓弧槽配合，螺旋圓弧齒和螺旋圓弧槽的中心線 均為圓柱螺旋線；所述螺旋圓弧齒與小輪圓柱體外表面之間設有過渡圓角； 小輪通過輸入軸與驅(qū)動器固連，在驅(qū)動器的帶動下旋轉(zhuǎn)，通過螺旋圓弧齒與螺旋圓弧 槽之間的連續(xù)嚙合作用，小輪帶動大齒圈旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)平面內(nèi)兩平行軸之間的內(nèi)嚙合平穩(wěn)傳 動。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的平行軸內(nèi)嚙合傳動的螺旋圓弧齒輪機構(gòu)，其特征在于：所述 小輪與大齒圈連接的輸入軸、輸出軸具有互換性，即采用小輪連接輸入軸，大齒圈連接輸出 軸，或采用大齒圈連接輸入軸，小輪連接輸出軸。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的平行軸內(nèi)嚙合傳動的螺旋圓弧齒輪機構(gòu)，其特征在于：所述 大齒圈連接輸出軸或輸入軸是通過連接套與大齒圈過盈配合連接，連接套與輸出軸或輸入 軸也是通過過盈配合連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的平行軸內(nèi)嚙合傳動的螺旋圓弧齒輪機構(gòu)，其特征在于：所述 小輪或大齒圈通過輸入軸連接驅(qū)動器，分別對應于螺旋圓弧齒輪內(nèi)嚙合傳動機構(gòu)的減速傳 動或增速傳動方式。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的平行軸內(nèi)嚙合傳動的螺旋圓弧齒輪機構(gòu)，其特征在于：所述 驅(qū)動器連接的輸入軸旋轉(zhuǎn)方向為順時針或逆時針，用以實現(xiàn)小輪或大齒圈正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)傳 動。
【專利摘要】本實用新型涉及一種平行軸內(nèi)嚙合傳動的螺旋圓弧齒輪機構(gòu)，設有小輪和大齒圈組成的一對傳動副，小輪連接輸入軸，大齒圈連接輸出軸，小輪和大齒圈的軸線互相平行；小輪的圓柱體外表面上設有螺旋圓弧齒，大齒圈的空心圓柱體內(nèi)表面設有螺旋圓弧槽，螺旋圓弧齒和螺旋圓弧槽配合，螺旋圓弧槽和螺旋圓弧齒的中心線均為圓柱螺旋線；安裝小輪和大齒圈時，先使一對螺旋圓弧槽和螺旋圓弧齒嚙合，驅(qū)動器帶動輸入軸、小輪旋轉(zhuǎn)，帶動大齒圈旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)兩平行軸間的內(nèi)嚙合傳動。本齒輪機構(gòu)小輪與大齒圈連接的輸入軸、輸出軸具有互換性。本齒輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小質(zhì)量輕，強度和剛度大，重合度高，傳動比大，適于在微小、微機械和常規(guī)機械領(lǐng)域應用。
【IPC分類】F16H1-10, F16H55-17
【公開號】CN204420003
【申請?zhí)枴緾N201520072664
【發(fā)明人】陳禎, 李波, 趙 權(quán), 楊靜
【申請人】中國地質(zhì)大學（武漢）
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年2月2日