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发表时间:2011-11-11 06:28

如何用圆柱齿轮实现“变轴距(同步)”传动?[原创]



wujianking 发表在 科学探索 华声论坛 http://bbs.voc.com.cn/forum-148-1.html


  

用圆柱齿轮实现“变轴距(同步)”传动!



  一、引言

  在机械传动中,有时不仅需要两个轴之间满足某种传动比,而且两轴之间的距离也可以改变,但是在轴间距改变的时候,不能影响两轴之间的同步传动。(同步的概念就是这两个轴好像两个时钟,它们不仅要转的一样快,而且每时每刻都要指向相同的时间)典型的例子就是齿轮加工机床,工件和刀具之间的距离渐渐靠近,但是这种靠近丝毫不影响它们之间的传动比,否则,工件上的齿就被切掉了。实现这种传动通常需要四个锥齿轮和一根花键轴。图1显示了这种传动的原理。

  

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图1



  由于齿轮1和轴2之间采用滑键传动,所以可以实现两轴之间的“变轴距”传动。

  这种传动方式已经沿用了很长时间,它有一个明显的缺点——锥齿轮的制造精度总是不如直齿轮,而安装精度却要求很高。否则就会影响传动精度和增加噪音。长时间以来人们似乎专注于想方设法来提高锥齿轮的加工精度和安装精度。

  本人在工余时间思考能不能不用锥齿轮,而是只用直齿轮,这样就从根本上跳出了“圈子”。终于想出了一个办法。图2给出了这种传动的传动图。

  

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图2



  这个传动系统由四个直齿轮和一组平行四连杆机构组成,其中齿轮1和齿轮4完全相同;齿轮2和齿轮5完全相同。齿轮1的轴可以沿水平方向移动,在移动过程中不影响齿轮1的轴和齿轮4的轴的同步传动。

  二、工作原理

  这个系统由左右完全对称的两部分组成,先看其中右半部分,见图3。

  

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图3



  齿轮1的轴可以沿水平方向移动,而齿轮2的轴可以沿垂直方向移动。两个轮轴被连杆3连在一起以保证齿轮1和齿轮2的啮合。

  当齿轮1不转动而它的轴水平向左移动的时候,在连杆3的推动下齿轮2的轴向上移动,同时齿轮2围绕齿轮1顺时针转动一个角度β,齿轮2顺时针自转一个角度α。这两个角度与齿轮1的轴水平移动的距离有关。

  设初始位置连杆3与水平夹角为λ1,移动以后为λ2。

  β=λ2-λ1,α=β*D1/D2;D1,D2分别为齿轮1,2的节圆直径。

  再看左半部分。

  

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图4



  和右半部分完全对称。当齿轮4不转动而它的轴向右移动的时候,齿轮5的轴被推着向上移动,同时齿轮5围绕齿轮4逆时针转动一个角度δ,齿轮5逆时针自转一个角度φ。这两个角度与齿轮4的轴水平移动的距离有关。

  接下来会发现一个有趣的现象——当齿轮1向左移动的距离和齿轮4向右移动的距离相等的时候,(所以齿轮2和齿轮5上升的距离也相等),β=δ;α=φ。α=φ而且方向相反!这恰恰是齿轮2和5正常的啮合转动。在整个过程中,齿轮1和齿轮4始终没有转动(时针的指向没有改变)。

  于是我们得知在一定的条件下齿轮1和齿轮4的轴间距变化了,而它们的同步关系没有遭到破坏。

  这个条件就是齿轮2和齿轮5上升的距离相等。只有这样才能保障α=φ。

  

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再回到图2



  平行四连杆机构保证了当齿轮1的轴水平移动的时候,齿轮2和齿轮5的轴垂直移动的距离相等。

  当然这个条件也可以用其他方法实现,比如把齿轮2和齿轮5的轴设置在一个十字导轨上。

  从工作原理可以知道,齿轮2和齿轮5两轴连线和齿轮1水平移动的平行度对保证同步是至关重要的,同样重要的是齿轮2和齿轮5向上的运动和齿轮1水平运动的垂直度。

  三、结束语

  这种传动方式的优点是显而易见的,它的缺点是轴间距变化的范围受结构限制不能很大。

  我是业余的,如果有行家需要高精度高平稳的传动,而轴间距变化又不是很大的情况下,不妨试试这个办法。

  欢迎讨论!

  本人邮箱:351724384@qq.com

  

[本帖最后由 戴格里 于 2011-11-15 01:04 编辑]

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戴格里 +1
比这精彩的帖子还有木有
2011-11-15 01:09:36
总计:魅力1点 助威1查看所有助威>>
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回复时间:2011-11-11 10:46
奇怪!有高人可以指点一下吗?图片为什么小?

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回复时间:2011-11-11 18:56
图片全挂了 。。

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回复时间:2011-11-15 01:07

原帖由 wujianking 于 2011-11-11 10:46 发表
奇怪!有高人可以指点一下吗?图片为什么小?


图片上传后的尺寸同你的图片真实大小是相同的,请楼主以后上传图片时,注意把图片的尺寸设置的大些,这样更有利于阅读。




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回复时间:2011-11-15 01:09

原帖由 wlyer521 于 2011-11-11 18:56 发表
图片全挂了 。。


QQ空间的图片是不能直接转载到本版块的,否则就显示不出来。我已经在网上搜索到相关的图片补充上了。请楼主以后直接将图片通过电脑上传到本论坛,谢谢!




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回复时间:2011-11-15 22:26
謝謝分享,學習了!




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數風流人物,莫看今朝。
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回复时间:2011-11-29 15:51
我不知道啊 好的

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回复时间:2011-12-6 00:53
非常好的构思,后生可畏。

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回复时间:2012-1-11 01:28
为什么不弄个动态的图?

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回复时间:2012-1-11 10:57
深奥

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回复时间:2012-1-11 19:48
......---机械.革新~~~......




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