專利名稱：一種空間交錯軸齒輪機構的制作方法
技術領域：
本發明涉及技術領域為機械傳動和微機電系統，具體是一種空間交錯軸空間曲線哨合傳動齒輪機構。
背景技術：
科學技術的迅猛發展及社會生活水平的不斷提高，促使微小機械得到越來越多的需求。而微機電系統中，微傳動機構是不可缺少的組成部分，其性能特征對微機械系統的整體性能有決定性影響，因此，對于微傳動機構的研究就變得尤為重要。盡管現在對于微小機械傳動的研究有著很大的進步，但是在交錯軸傳動方面卻不是很多。所以對運用于交錯軸的微小機械傳動方法和機構的研究成為機械傳動和微機電系統領域的關鍵課題。目前，運用于交錯軸的傳統機械傳動類型有半交叉帶傳動、有導輪的角度帶傳動、螺旋摩擦輪傳動、準雙曲面齒輪傳動、交錯軸斜齒圓柱齒輪傳動、蝸桿傳動、多級齒輪系傳動、凸輪式間歇運動機構等傳動機構。然而這些傳動仍存在各種不足之處，如機構自身的局限帶傳動和摩擦輪傳動由于滑動而不能保證準確的傳動比，緩和沖擊的能力很小，摩擦副材料均為鋼且無潤滑時，噪聲較大；并且，這些傳動機構也存在一定的應用限制，如蝸輪蝸桿傳動只能用于垂直交錯軸間的傳動。在微機械中，如果對傳統機械傳動機構進行直接縮小，運用于微傳動中，這些傳動機構的結構特性和力學特性都發生變化，產生微觀效應和多物理場耦合效應，從而對微機械的傳動產生影響；同時，雖然經過十余年的飛速發展，國內外在微細電火花加工、光刻電鑄加工、能束加工和特種精密加工等制造工藝上取得了很大進步，已經制造出如微齒輪、微蝸桿、微軸承、微連桿等傳動機構，但這些機構的加工技術仍需進一步提高；并且，對于微傳動機構的許多重要的基礎研究仍不足，如微觀條件下微齒輪的運動規律、物理特性及其力學特性等并沒有解決，造成不能對微齒輪的性能進行評價和預測。目前，運用于交錯軸傳動的微機械傳動則只有微斜齒輪傳動、微輪系傳動和微蝸桿傳動，這些機構的研究也還不是很完善，且對于交錯軸的角度有一定的要求。
發明內容
本發明針對現有交錯軸傳動在微小機械傳動領域應用中存在的問題，提出能夠為微小機械裝置提供連續穩定嚙合的空間交錯軸齒輪機。本發明的空間交錯軸齒輪機構的主動輪軸線和從動輪軸線間交錯角可以為0° 180°中的任意角度，且質量小，制造簡單，造價低廉特別便于在微機電領域的應用。本發明通過如下技術方法實現。一種空間交錯軸齒輪機構，該機構包括主動輪、從動輪、主動鉤桿和從動鉤桿，主動鉤桿均勻布置在主動輪端部圓柱體上底面的圓周上，從動鉤桿均勻布置在從動輪端部圓柱體側面的圓周上，主動輪和從動輪組成一對傳動副，主動輪軸線和從動輪軸線間交錯角為 O。 180。。進一步的，所述主動鉤桿和從動鉤桿是分別以任意形狀的封閉曲線為母線沿以主動接觸線和從動接觸線為導線運動而成的實體，所述主動接觸線和從動接觸線為符合空間交錯軸齒輪空間曲線嚙合方程的一對共軛空間曲線。進一步的，主動輪和從動輪通過主動鉤桿和從動鉤桿上的一對共軛的主動接觸線和從動接觸線間的點接觸嚙合，實現該空間交錯軸齒輪機構的傳動。進一步的,所述空間交錯軸齒輪空間曲線哨合方程由如下確定0-xyz、Op-XpYpZp與Otl-XtJytlZtl是三個空間笛卡爾直角坐標系，ο為o-xyz坐標系原點，x、y、z是o_xyz坐標系的三個坐標軸，Op為op_xpypzp坐標系原點，xp、yp、Zp是op_xpypzp坐標系的三個坐標軸，oq為Otl-XtJytlZtl坐標系原點，Xp yq> Zq是Otl-XtJytlZtl坐標系的三個坐標軸，平面xoz與平面xP0PzP在同一平面內，Qp點到z軸的距離為|a|, op點到在X軸的距離為|b I, Otl-XtJytlZtl是在01)-11^1^的基礎上沿著yp方向平移一個距離|c|得到的，且記z和Zp兩軸夾角的補角為θ，0° ( Θ彡180°，Θ等于ζ與\兩軸夾角的補角，空間笛卡爾坐標系01-^21與主動輪固聯，O1為OfX1Y1Z1坐標系原點，XpypZ1是OfX1Y1Z1坐標系的三個坐標軸,空間笛卡爾坐標系o3-x3y3z3與從動輪固聯，O3為o3-x3y3z3坐標系原點，X3> y3、Z3是o3_x3y3z3坐標系的三個坐標軸，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O1-X1Y1Z1和o3_x3y3z3分別與坐標系o-xyz及Otl-XtJytlZtl重合,在任意時刻,原點O1與ο重合,Z1軸與ζ軸重合，原點O3與oq重合，Z3軸與Zq軸重合，當0° ( Θ <90°時，主動輪以勻角速度％繞ζ軸旋轉，主動輪角速度方向為ζ軸負方向，主動輪繞ζ軸轉過的角度為奶，從動輪以勻角速度軸旋轉，從動輪角速度方向為2(1軸負方向，從動輪繞Zq軸轉過的角度為％，則空間交錯軸齒輪空間曲線嚙合方程
權利要求
1.一種空間交錯軸齒輪機構，其特征在于該機構包括主動輪、從動輪、主動鉤桿和從動鉤桿，主動鉤桿均勻布置在主動輪端部圓柱體上底面的圓周上，從動鉤桿均勻布置在從動輪端部圓柱體側面的圓周上，主動輪和從動輪組成一對傳動副，主動輪軸線和從動輪軸線間交錯角為0° 180°。
2.根據權利要求I所述的一種空間交錯軸齒輪機構，其特征在于所述主動鉤桿和從動鉤桿是分別以任意形狀的封閉曲線為母線沿以主動接觸線和從動接觸線為導線運動而成的實體，所述主動接觸線和從動接觸線為符合空間交錯軸齒輪空間曲線嚙合方程的一對共軛空間曲線。
3.根據權利要求2所述的空間交錯軸齒輪機構，其特征在于主動輪和從動輪通過主動鉤桿和從動鉤桿上的一對共軛的主動接觸線和從動接觸線間的點接觸嚙合，實現該空間交錯軸齒輪機構的傳動。
4.根據權利要求2所述的空間交錯軸齒輪機構，其特征在于所述空間交錯軸齒輪空間曲線哨合方程由如下確定o-xyz、op-xpypzp與Oq-XtJyqZq是三個空間笛卡爾直角坐標系,ο為o-xyζ坐標系原點，x、y、z是o_xyz坐標系的三個坐標軸，op為op_xpypzp坐標系原點，xp、yp、zp是op_xpypzp坐標系的三個坐標軸，Oq為Oq-XtJyqZq坐標系原點，xq> yq> Zq是Oq-XtJyqZq坐標系的三個坐標軸，平面xoz與平面XpOpZp在同一平面內，Op點到ζ軸的距離為|a| , Op點到X軸的距離為|b I ,Oq-XtJyqZq是在op_xpypzp的基礎上沿著yp方向平移一個距離|c|得到的，且記ζ和Zp兩軸夾角的補角為θ，0° ( Θ ^ 180°，Θ等于ζ與Zq兩軸夾角的補角，空間笛卡爾坐標系OfX1Y1Z1與主動輪固聯，O1為OfX1Y1Z1坐標系原點，X1^ Y1 > Z1是OfX1Y1Z1坐標系的三個坐標軸，空間笛卡爾坐標系o3_x3y3z3與從動輪固聯,O3為o3_x3y3z3坐標系原點，x3>y3>z3是o3-x3y3z3坐標系的三個坐標軸,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Orx1Y1Z1和03-x3y3z3分別與坐標系ο-xyz及Oq-XtJyqZq重合,在任意時亥Ij,原點O1與ο重合,Z1軸與ζ軸重合,原點O3與Oq重合,Z3軸與Zq軸重合，當0° ( Θ〈90°時，主動輪以勻角速度％繞ζ軸旋轉，主動輪角速度方向為ζ軸負方向，主動輪繞ζ軸轉過的角度為爐!;從動輪以勻角速度〃2繞ζ,軸旋轉，從動輪角速度方向為ζ,軸負方向，從動輪繞^軸轉過的角度為％，則空間交錯軸齒輪空間曲線嚙合方程
全文摘要
本發明涉及一種空間交錯軸齒輪機構，該機構包括主動輪、從動輪、主動鉤桿和從動鉤桿，主動鉤桿均勻布置在主動輪端部圓柱體上底面的圓周上，從動鉤桿均勻布置在從動輪端部圓柱體側面的圓周上，主動輪和從動輪組成一對傳動副，主動輪軸線和從動輪軸線間交錯角為0°～180°中的任意值。本發明通過主動鉤桿和從動鉤桿上的主動接觸線和從動接觸線間的點接觸嚙合，實現該空間交錯軸齒輪機構的平穩傳動。本發明可以實現類似蝸輪蝸桿機構的大傳動比傳動；且兩個輪軸位于不同的平面，兩軸之間的交錯角可為0°～180°中的任意角度值；該機構同時具有結構簡單、空間尺寸較小，應用范圍更大，且易于加工等優點，特別適合于微小機械的交錯軸傳動中。
文檔編號F16H1/12GK102954153SQ201210449290
公開日2013年3月6日 申請日期2012年11月12日 優先權日2012年11月12日
發明者陳揚枝, 呂月玲 申請人:華南理工大學