專利名稱：非圓齒輪型勻速往復直線運動機構的制作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種非圓齒輪型勻速往復直線運動機構，尤其是其中非圓齒輪的節曲線的形狀。
背景技術：
現有的用于輸出勻速往復直線運動的非圓齒輪型勻速往復直線運動機構中，非圓齒輪有三種形式橢圓齒輪+減速圓柱齒輪、卵形齒輪和偏心圓共軛非圓齒輪。例如在毛紡高速無捻粗紗機上，為實現勻速往復直線導紗運動，設有一偏心率為0.34(e＝0.34)的偏心圓共軛非圓齒輪型勻速往復直線運動機構。這三者在適當選取偏心率后輸出的運動規律十分相似，都為近似勻速的往復直線運動，因為它們都僅能調節其偏心率，所以要輸出理想的速度曲線是根本辦不到的。
發明內容
針對上述缺陷，本發明所要解決的技術問題就是要使非圓齒輪型勻速往復直線運動機構在大部分時間內所輸出的運動速度達到勻速，從而提供一種用于輸出勻速往復直線運動的非圓齒輪型勻速往復直線運動機構。
本發明提供的非圓齒輪型勻速往復直線運動機構，由非圓齒輪傳動副和正弦機構組合而成，其中正弦機構中的曲柄4的回轉中心與非圓齒輪傳動副中的從動齒輪2的齒輪軸3在同一軸線上，并且正弦機構中的曲柄與非圓齒輪傳動副中的從動齒輪之間有固定的安裝夾角，所說的正弦機構包括連桿與曲柄長度比值較大的近似正弦機構的曲柄滑塊機構，在所說的非圓齒輪傳動副中①主動齒輪1的節曲線由下表中同一序號中的極徑和極角所確定的極坐標上的點及它們的以其中0°線為對稱軸的鏡像點平滑連接而成
②從動齒輪2的節曲線由下表中同一序號中的極徑和極角所確定的極坐標上的點及它們的分別以其中0°線和90°線為對稱軸的鏡像點平滑連接而成
其中在描述主動齒輪節曲線的極坐標和描述從動齒輪節曲線的極坐標中極徑采用同一長度單位，極角采用角度制；主動齒輪和從動齒輪的回轉中心都在極坐標原點上。在實際制作齒輪時主動齒輪1的最大半徑處和從動齒輪2的最小半徑處最好互為齒槽和齒頂，以便在安裝時使主動齒輪上的最大半徑處和從動齒輪上的最小半徑處準確嚙合。所謂的主動齒輪的最大半徑處就是主動齒輪上描述其節曲線的極坐標上的0°線，而從動齒輪上的最小半徑處也就是從動齒輪上描述其節曲線的極坐標上的0°線。
本發明提供的非圓齒輪型勻速往復直線運動機構，在非圓齒輪傳動副中的主動齒輪1和從動齒輪2上的齒廓為漸開線齒廓。
本發明提供的非圓齒輪型勻速往復直線運動機構，正弦機構中的曲柄4與非圓齒輪傳動副中的從動齒輪2上最大半徑所在的軸線重合。即正弦機構中的曲柄與非圓齒輪傳動副中的從動齒輪上描述其節曲線的極坐標上的90°(或270°)線的夾角為0°。若使兩齒輪的回轉中心的連線與滑桿4垂直，則結構比較緊湊。
本發明提供的非圓齒輪型勻速往復直線運動機構，正弦機構中的曲柄3上的滑塊5直接以銷軸安裝在非圓齒輪傳動副中的從動齒輪2上最大半徑所在的軸線上。即正弦機構中的曲柄上的滑塊直接以銷軸安裝在非圓齒輪傳動副中的從動齒輪上描述其節曲線的極坐標上的90°(或270°)線上，滑塊可依銷軸轉動。
上述確定的非圓齒輪傳動副與正弦機構之間的安裝關系是一種特殊的安裝關系，實際上在本發明提供的非圓齒輪型勻速往復直線運動機構中，非圓齒輪傳動副與正弦機構的安裝關系可以為當滑桿4到達動程端點時，主從動齒輪之間在描述它們節曲線的極坐標上的0°(或180°)點嚙合即可。
本發明提供的非圓齒輪型勻速往復直線運動機構，其中非圓齒輪傳動副中主從動齒輪的節曲線完全按預先設定的理想輸出運動曲線設計，與原有的非圓齒輪型勻速往復直線運動機構相比，滑桿所輸出的運動在動程中部速度不勻完全消失。在考慮了機械可承受沖擊能力的前提下，兩端低速區間也有了較大縮短。本發明對非圓齒輪節曲線的設計是完全基于樣條曲線、CAD技術進行的，節曲線及齒廓完全適宜數控插齒和線切割技術加工。所提供的非圓齒輪型勻速往復直線運動機構是具有真正勻速往復運動特性的往復勻速直線運動機構。
圖1為本發明中一實施例的結構示意圖；圖2為本發明中一實施例中正弦機構中的滑桿6所輸出的位移—時間曲線和偏心圓(e＝0.34)共軛非圓齒輪型勻速往復直線運動機構中的滑桿所輸出的位移—時間曲線及正弦曲線的對照圖；圖3為本發明中一實施例中正弦機構中的滑桿6所輸出的速度—時間曲線和偏心圓(e＝0.34)共軛非圓齒輪型勻速往復直線運動機構中的滑桿所輸出的速度—時間曲線及正弦曲線的對照圖；圖4為本發明中一實施例中正弦機構中的滑桿6所輸出的加速度—時間曲線和偏心圓(e＝0.34)共軛非圓齒輪型勻速往復直線運動機構中的滑桿所輸出的加速度—時間曲線及正弦曲線的對照圖。
具體實施例方式
本實施方式是用于毛紡高速無捻粗紗機上的，其結構如圖1所示，非圓齒輪傳動副由卵圓形主動齒輪1和腰形從動齒輪2構成，兩者的節曲線坐標長度單位為毫米，可確定其中心距為159.561毫米。主動齒輪的齒數為36齒，從動齒輪的齒數為72齒，主從動齒輪的模數均為3。主動齒輪1上的最大半徑處為齒槽和從動齒輪2上的最小半徑處為齒頂，以使在安裝時將主動齒輪的最大半徑處和從動齒輪的最小半徑處作準確嚙合。正弦機構由曲柄4、滑塊5、滑槽8和滑桿6構成。主動齒輪的齒輪軸9、從動齒輪的齒輪軸3和滑桿的支架7均以安裝構件安裝在機架上，且兩齒輪的回轉中心的連線與滑桿垂直。曲柄是和從動齒輪一體的，滑塊以銷軸安裝在從動齒輪上最大半徑所處的軸線上。因導紗動程為200mm，所以曲柄長度定為100mm。本實施方式中滑桿輸出的往復直線運動的位移曲線、速度曲線和加速度曲線分別如圖2、3、4所示。為比較，圖中還分別描繪了用偏心圓(e＝0.34)共軛非圓齒輪型勻速往復直線運動機構的滑桿所輸出的往復直線運動的位移曲線、速度曲線和加速度曲線，以及正弦曲線。圖2中坐標軸s為位移，坐標軸t為時間，時間坐標上0-T為一個往復周期，L1為本實施例滑桿的位移曲線，L2為對比的滑桿位移曲線，L3為正弦曲線。圖3中坐標軸v為速度，坐標軸t為時間，時間坐標上0-T為一個往復周期，L4為本實施例滑桿的速度曲線，L5為對比的滑桿速度曲線，L6為正弦曲線。圖4中坐標軸a為加速度，坐標軸t為時間，時間坐標上0-T為一個往復周期，L7為本實施例滑桿的加速度曲線，L8為對比的滑桿加速度曲線，L9為正弦曲線。
權利要求
1.一種非圓齒輪型勻速往復直線運動機構，由非圓齒輪傳動副和正弦機構組合而成，其中正弦機構中的曲柄[4]的回轉中心與非圓齒輪中的從動齒輪[2]的齒輪軸[3]在同一軸線上，并且正弦機構中的曲柄與非圓齒輪傳動副中的從動齒輪之間有固定的安裝夾角，其特征是在所說的非圓齒輪傳動副中①主動齒輪[1]的節曲線由下表中同一序號中的極徑和極角所確定的極坐標上的點及它們的以其中0°線為對稱軸的鏡像點平滑連接而成
②從動齒輪[2]的節曲線由下表中同一序號中的極徑和極角所確定的極坐標上的點及它們的分別以其中0°線和90°線為對稱軸的鏡像點平滑連接而成
其中在描述主動齒輪節曲線的極坐標和描述從動齒輪節曲線的極坐標中極徑采用同一長度單位，極角采用角度制；主動齒輪和從動齒輪的回轉中心都在極坐標原點上。
2.如權利要求1所述的非圓齒輪型勻速往復直線運動機構，其特征是非圓齒輪傳動副中的主動齒輪[1]和從動齒輪[2]的齒廓為漸開線齒廓。
3.如權利要求1或2所述的非圓齒輪型勻速往復直線運動機構，其特征是正弦機構中的曲柄[4]與非圓齒輪傳動副中的從動齒輪[2]上最大半徑所在的軸線重合。
4.如權利要求1或2所述的非圓齒輪型勻速往復直線運動機構，其特征是正弦機構中的曲柄[3]上的滑塊[5]直接以銷軸安裝在非圓齒輪傳動副中的從動齒輪[2]上最大半徑所在的軸線上。
5.如權利要求3所述的非圓齒輪型勻速往復直線運動機構，其特征是正弦機構中的曲柄[3]上的滑塊[5]直接以銷軸安裝在非圓齒輪傳動副中的從動齒輪2上最大半徑所在的軸線上。
全文摘要
現有的用于輸出勻速往復直線運動的非圓齒輪型勻速往復直線運動機構中，非圓齒輪有三種形式橢圓齒輪+減速圓柱齒輪、卵形齒輪和偏心圓共軛非圓齒輪。這三者在適當選取偏心率后輸出的運動規律十分相似，都只是近似的勻速的往復直線運動。本發明提供的非圓齒輪型勻速往復直線運動機構，其中非圓齒輪傳動副中主從動齒輪1、2的節曲線完全按預先設定的理想輸出運動曲線設計，與原有的非圓齒輪型勻速往復直線運動機構相比，滑桿6所輸出的運動在動程中部速度不勻完全消失。所提供的非圓齒輪型勻速往復直線運動機構是具有真正勻速往復運動特性的往復勻速直線運動機構。
文檔編號F16H49/00GK1490541SQ0314556
公開日2004年4月21日 申請日期2003年7月3日 優先權日2003年7月3日
發明者孫錦行 申請人:孫錦行