[发明专利]匀-变速齿轮及其主动设计方法

说明书

本发明公开了一种匀‑变速齿轮及其主动设计方法，属于机械传动领域。所述匀‑变速齿轮分为Ⅰ型、Ⅱ型…N型。所谓Ⅰ型匀‑变速齿轮，是指主动齿轮匀速转动一周的过程中，从动齿轮也转动一个周期，并作一次等速、一次加速和一次减速运动，Ⅱ型匀‑变速齿轮是指主动齿轮匀速转动一周的过程中，从动齿轮也转动一个周期，并作两次等速、两次加速和两次减速运动，依次类推可定义其他类型的匀‑变速齿轮；本发明还提供了所述主动设计方法：预先给定一对非圆齿轮中从动齿轮的角速度和角加速度曲线，根据数值计算方法和非圆齿轮啮合原理，主动设计非圆齿轮的节曲线，实现在设计阶段，通过改变从动齿轮的运动特性，对非圆齿轮的节曲线形状进行直接、有效的控制。

技术领域

本发明属于机械传动技术领域，具体涉及一种匀-变速齿轮及其主动设计方法。

背景技术

一对共轭的非圆齿轮传动中，主动齿轮一般作匀速转动，从动齿轮作变速转动，非圆齿轮的运动特性由其节曲线决定。目前，非圆齿轮节曲线的设计方法主要有两种，一是按要求的传动比函数设计节曲线，二是按要求再现的函数设计节曲线。这两种设计方法都无法实现如下功能：1)通过给定非圆齿轮的角速度和角加速度曲线，主动设计非圆齿轮节曲线；2)在设计时，通过改变非圆齿轮的角速度和角加速度曲线，主动控制节曲线形状。

发明内容

本发明提供了一种匀-变速齿轮及其主动设计方法，所述匀-变速齿轮分为I型、II型…N型。所谓I型匀-变速齿轮，是指主动齿轮匀速转动一周的过程中，从动齿轮也转动一个周期，并作一次等速、一次加速和一次减速运动，II型匀-变速齿轮是指主动齿轮匀速转动一周的过程中，从动齿轮也转动一个周期，并作两次等速、两次加速和两次减速运动，依次类推可定义其他类型的匀-变速齿轮。

本发明还公开了所述主动设计方法：预先给定一对非圆齿轮中从动齿轮的角速度和角加速度曲线，根据数值计算方法和非圆齿轮啮合原理，主动设计非圆齿轮的节曲线，实现在设计阶段，通过改变从动齿轮的运动特性，对非圆齿轮的节曲线形状进行直接、有效的控制。一种匀-变速齿轮的主动设计方法，包括以下步骤：

S1，给出非圆齿轮的主动齿轮和从动齿轮节曲线方程可表示为：

其中，为主动齿轮的转角，为从动齿轮的转角，i₁₂为传动比；

S2，预先给定从动齿轮的角加速度和角速度曲线形状，α₂和ω₂分别为从动齿轮的角加速度和角速度。将给定的曲线进行分段，分为等速运动段、加速运动段和减速运动段，在一个周期内，段为等速运动段，段为加速运动段，段为减速运动段，上述三段分别对应着非圆齿轮的等速运动段AB、加速运动段BC和减速运动段CA，即主动齿轮在转动一周的过程中，从动齿轮作一次等速、一次加速和一次减速运动。

S3，推导等速运动段、加速运动段和减速运动段的角速度、角加速度和传动比的表达式：

对于等速运动段

其中，k为系数。

对于加速运动段其角加速度、角速度和传动比曲线可用如下多项式表示：

其中，b₀、b₁、b₂、b₃、b₄、b₅为多项式系数。

同样地，对于减速运动段可表示为：