[发明专利]一种弹性变传动比线齿轮机构

说明书

本发明公开了一种可变传动比的线齿轮机构，该机构由一对平行轴线齿轮组成传动副，包括主动轮和从动轮，所述主动轮和从动轮均由轮体和线齿组成，主动轮线齿和从动轮线齿的接触线按照空间共轭曲线啮合，所述主动轮上的线齿和从动轮上的线齿具有弹性可变形性，通过调节主动线齿和从动线齿的螺距比，可以达到改变齿轮副传动比的功能，并给出了所述可变传动比的线齿轮机构的传动比变化规律。进一步地，对所述可变传动比的线齿轮机构的结构进行了设计。本发明的主动线齿轮和从动线齿轮的螺距具有可调性，通过调节不同的主动线齿轮和从动线齿轮的螺距比，可以得到不同的线齿轮传动比，实现传动稳定、平均传动比精确的可变传动比传动的功能。

技术领域

本发明涉及机械传动领域，尤其涉及一种有级变速的、弹性线齿轮机构。

背景技术

变速器的主要功能是改变传动比，实现不同速度和扭矩传递的功能。根据变速器能否在一个范围内连续改变其传动比，可以将变速器分为有级变速器和无级变速器。常见的有级变速器有：汽车用齿轮有级变速器，车床挂轮箱和链轮变速器等；常见的无级变速器(CVT)有：金属带式无级变速器和液力机械式无级变速器。齿轮有级变速器，传动稳定，传动比精确；链轮有级变速器，传动过程存在周期性波动，平均传动比稳定；无级变速器，传动比可在一个范围内变化，传动过程稳定，传动比精确，但是存在打滑的风险。

无论是有级变速器还是无级变速器，目前常见的变速器，体积较大，结构复杂，不适用于轻量化场合。然而，如轻量型移动机器人、纺车轮机械、玩具机械等具体应用场合，轻量型变速器的需求是巨大的。

线齿轮是一种基于空间曲线共轭理论的齿轮，在传动过程中属于点接触传动，通常采用圆柱螺旋线和圆锥螺旋线作为其接触线，并且其设计方程、重合度、强度准则、微小变速器和制造领域等研究已经趋于完善，线齿轮的主要特点之一是适用于轻量化的应用场合。

在尺度、重量受限的轻量型机械装置中，经常有变传动比的传动要求，有时不适合用控制的方式实现，而传统的变速器又不适用于轻量化的应用。

发明内容

本发明在线齿轮理论基础之上，给出具有稳定地有级变速的线齿轮副的设计方案，用该方法设计的线齿轮副机构可以提供稳定的有级变速。

本发明所采用的技术方案如下。

一种弹性变传动比线齿轮机构，该机构由一对平行轴线齿轮组成传动副，包括主动轮和从动轮，所述主动轮和从动轮均由轮体和线齿组成，所述主动轮线齿和从动轮线齿的螺距反比恒等于所述齿轮副传动比。所述主动接触线的在自身坐标系下的方程为：

其中，m为接触线螺旋半径，n为接触线螺距相关参数，具体地，螺距为P₁，P₁＝2πn；所述从动接触线的在自身坐标系下的方程为：

其中，i为齿轮副传动比，a为中心距。

所述主动接触线为一圆柱接触线，其螺旋半径为m，螺距为P₁＝2πn；所述从动接触线也为一圆柱接触线，其螺旋半径为a-m，螺距为P₂＝2πni，齿轮副传动比为i，中心距为a，t的范围代表主动接触线的长度。所述主动轮线齿和从动轮线齿的接触线按照空间共轭曲线啮合，主动轮线齿和从动轮线齿都具有弹性可变形性，通过调节主动线齿和从动线齿的螺距比，可以达到改变齿轮副传动比的功能。

优选地，所述弹性变传动比线齿轮机构属于连续传动的齿轮副，所述弹性变传动比线齿轮机构属于有级变速，所述弹性变传动比线齿轮机构的传动比变化规律如下：