[实用新型]过渡齿轮及过渡轮系

说明书

技术领域

本发明涉及一种齿轮及轮系，尤其是一种过渡齿轮及过渡轮系。 

背景技术

经过一百多年的努力，科学技术已经充分认识往返活塞内燃机的性能，充分提高各零部件的效率，只是还找不到更理想的力转化机构取代曲轴连杆。曲轴连杆是0～π的正弦机构，有0点，传动比平均为2/π，不足2/3，是一个特别需要置换的机构。当前，排炭过度对地球的生态影响愈来愈严重，内燃机是排炭的重要源头，必须大幅度节能减炭。要内燃机大幅度节能减炭，最好的办法是用效率更高的力转化机构取代曲轴连杆。 

不完全齿轮的间歇运动机构，由于转速的突然变化会产生刚性冲击，故多用于低速轻载的场合，不能用作内燃机的力转化机构。 

在变速齿轮旋转活塞动力机，由于压缩气体推力与燃气推力方向相反，相互抵消，使同向运动的不完全齿轮变速时处于相对轻载低速状态，缓冲刚性冲击，因此能够用不完全齿轮做交替变速力转化机构，但不能做活塞往返运动的力转化机构。 

在“齿轮扭矩转化器及齿轮传动往返活塞动力机”的发明中，说是用不完全齿轮做“齿轮扭矩转化器”，其实是用一种“变形的不完全齿轮”。由于这种齿轮具有过渡轮齿，性状产生了重大变化，应该称为过渡齿轮，有过渡齿轮的轮系应该称为过渡轮系。 

过渡齿轮、过渡轮系是已知齿轮、已知轮系的另类，主要有四大区别： 

(完全)齿轮，齿廓相同，轮齿完整，齿轮副传动比固定，转动方向相反。 

不完全齿轮，齿廓相同，轮齿不完全，齿轮副传动比固定，转动方向相反或一动一静。 

过渡齿轮，齿廓不同，轮齿不完全，齿轮副传动比不固定，转动方向相反、相同或者一动一静。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，为往返活塞式热机提供一种简单、实用、高效的作力转化系统使用的齿轮及轮系。 

研究发现，往返活塞式热机的原动力特点是往返直线运动，用齿轮取代曲轴连杆，需要使用往返运动的齿条，齿轮必须能够与反向、同向及静止不动的齿条不产生刚性冲击地平稳啮合，组成齿轮副。其中最关键的技术是在传递运动之前，必须使传递运动的轮齿提前密切 接触，避免刚性冲击。与此同时还要体积不大、不难制造、机械效率明显高于曲轴连杆、节能减炭效果显著，取代曲轴连杆有较大效益，才可能得到厂家接受，转化为生产力。达到这些苛刻要求，只能使用过渡齿轮、过渡轮系。 

过渡齿轮的结构特征：是齿廓变形的不完全齿轮，齿廓变形为能够紧密接触速度方向和速度大小反复变化的齿轮，构成齿轮副。齿轮从同向运动、静止不动到反向运动，从不传递运动到传递运动，这个过渡前后的紧密接触的齿廓变形，是为了适应从齿轮不啮合过渡到啮合，适应齿轮速度方向同向、静止、反向运动的过渡，适应没有传递运动过渡到传递运动，形成没有刚性冲击的齿轮副。这种齿轮副能够从不同的相对运动速度中传递不同的传动比。 

过渡齿轮中，只含有过渡轮齿为纯过渡齿轮(如图1、图2)；含有过渡轮齿以及过渡轮齿以外的平行轴通常轮齿(简称通常轮齿)为混合过渡齿轮(如图3)；通称过渡齿轮。 

过渡轮系的结构特征是：在轮系中至少含有一个过渡齿轮。齿条作为直径为无限大的齿轮特例，应用于过渡轮系，形成齿条过渡轮系，通称过渡轮系。 

如图1、图2、图3所示，过渡齿轮可分为三个部分：①-④为过渡轮齿部分，④-⑤为通常轮齿部分，④-①、⑤-①为无轮齿部分，通常轮齿部分为零成为纯过渡齿轮，不为零是混合过渡齿轮。过渡轮齿的齿廓分为三段：过渡前段①-②、过渡中段②-③、过渡后段③-④，过渡中段齿廓可以很小，甚至为零。 

从图4、图5、图6可知，齿廓的过渡前段①-②为与逆行运动齿廓密切接触的滑动过渡段，这一段的齿廓突入齿轮副的齿顶下面，有防止齿轮副的轮齿分离、冲击，以及迫使齿轮副的轮齿在运动传递之前紧密接触的作用，有些能推送齿轮副的轮齿到达过渡中段齿廓起点②(图4)。只要能避免刚性冲击，有时仅需②端紧密接触。过渡中段②-③在与齿轮副轮齿紧密接触的情况下，接受接触面逆行(图4)或静止(图5、图6)的齿条作用力F，由于没有间隙不会产生刚性冲击。另一方面，如图4，齿条还没有到达运动的终点，过渡中段②-③的齿廓随着过渡齿廓半径逐渐增加的转动，继续把齿条推向行程的终点。过渡后段③-④是齿条与过渡齿轮触点同向运动，齿条向过渡轮齿按传动比传递推力F的齿廓。 

过渡轮系适用于活塞式热机作力转化机构。应用于往返活塞内燃机的结构举例：