[发明专利]一种斜交齿轮机构

说明书

技术领域

本方法涉及齿轮传动机构和微机电系统设计，具体是空间曲线啮合传动方法，本发明还 涉及实现上述方法的机构。

背景技术

现代社会的发展，促进了微小机械装置(1～100mm)和微机械装置(10μm～1mm) 的快速发展，微机械学成为机械学科前沿之一。微小机械和微机械的核心功能之一是实现 微小空间内小功率和连续运动传递。

微小型机械传动机构的工作原理、性能特征和设计制造的创新研究已经成为机械科学 前沿研究领域的重要方向之一。另外齿轮传动是应用最广泛的一种传动技术，齿轮已经形 成一个独立的行业体系，是机械工业仍至现代工业的重要基础之一，它伴随着整个工业文 明的发展进程。新型高性能齿轮机构的设计和制造技术一直都是机械工业重点的研究领域 之一。由于微小型/微型机电产品的最重要特征是小体积(要求传动机构和传动系统占用空 间小)、轻重量，大多以小动力的运动传递或者分度运动为主，而不是以大功率的动力传 递为主，使得常规工业广泛应用的传动机构(如齿轮、链、带、连杆等)往往不适用于这 类产品。所以实现微小机械传动方法和机构成为微机电系统领域的关键技术。

各发达国家先后都大力开展了微小传动技术研究，并取得了较大的成就，近年来微小 传动技术得到了广泛的应用。目前世界各国研究开发的微小机械传动技术主要包括：

(1)传统机械传动机构的直接微小型化机械传动技术。例如，微泵机构、微弹簧机构、 微流量阀机构、微轮系机构、微并联机构、微棘轮机构、微液压驱动机构等微小机械传动 机构。传统机械传动机构直接微小型化存在着一些明显的缺点。例如，微小圆柱齿轮制造 和安装精度要求高，且成本较高，而且无法实现垂直相交轴间的传动；微小锥齿轮传动无 法实现大传动比传动，同时微小锥齿轮制造和安装更困难；微小摩擦轮传动需要附加正压 力施加装置，结构复杂，而且造成轴系的变形和摩擦、磨损加剧；微小蜗杆传动则因蜗轮 蜗杆的轴线不在同一平面所占的空间过大；微螺旋传动效率低，易磨损，低速时有爬行， 等等。

(2)非传统机械微驱动技术。例如，电-热驱动，巨磁弹性驱动、电镀微驱动、形状记 忆合金(SMA)驱动，热机械式驱动，磁流体驱动，压电驱动，基于无预应变非传导性弹 性体人工肌肉驱动器，利用光激发激光器的微冲击驱动机构等等。这些非机械微驱动技术， 有的已经得到工业应用，特别是压电微驱动技术得到了大量的工业应用。但是，有的结构 复杂、价格昂贵，性能不稳定。非传统机械微驱动技术的最重要特征是，只适用于实现微 小位移或微小力的瞬时触发或者间歇传动，而且大多还处于研究阶段。

(3)组合或者综合微驱动技术。例如，微-宏或者组合连杆微驱动；气体驱动与巨磁致 伸缩驱动混合驱动器，等等。

(4)基于传统机械传动机构形式进行根本性原理创新的微小机械传动机构。为了实现 微小空间内的微小力或者运动的连续传动，同时又要克服传统传动机构直接微小型化产生 的一系列问题，许多学者基于传统机械传动机构进行根本性原理创新而研究新型的微小传 动机构。这类微小机械传动机构研究具有原创性特色，目前属于最新的研究领域之一。

发明内容

本发明针对目前该领域现有技术存在的问题，提出一种斜交齿轮机构。本发明由同一平 面内轴线任意角度相交的主动轮，从动轮组成传动副，依靠主从动轮上均匀分布的主动钩杆 与从动轮钩杆之间的连续啮合作用实现稳定的传动。本发明的具体技术方案如下：

一种斜交齿轮机构，该机构由主动轮和从动轮组成传动副，主动轮和从动轮的轴线在 以任意角度交叉，主动轮连接输入轴，从动轮连接被驱动装置转动轴，通过主动钩杆与从 动轮钩杆之间的连续啮合作用实现传动，所述任意角度不等于90°。

上述的斜交齿轮机构中，所述主动轮上有若干主动钩杆，从动轮上有若干从动钩杆， 主动钩杆均匀分布在主动轮圆柱体的端面上，从动钩杆均匀分布在从动轮圆柱面的圆周上， 主动轮和从动轮组成一对传动副，主动轮在电机的带动下，主动钩杆与从动钩杆啮合，实 现空间任意交叉轴之间的传动。

上述的斜交齿轮机构中，所述主动钩杆为空间螺旋线形状，从动钩杆的中心空间曲线 与主动钩杆的中心空间曲线共扼。

上述的斜交齿轮机构中，其中一个主动钩杆和一个从动钩杆啮合，在即将脱离啮合但没 有完全脱离啮合时，另一个主动钩杆和另一个从动钩杆又接着参与了啮合，够实现连续稳定 的啮合传动。