[科普中国]-非圆齿轮机构

非圆齿轮机构的工作原理和类型

非圆齿轮机构是一种瞬时传动比按一定规律变化的齿轮机构。根据齿廓啮合基本定律，一对齿轮作变速传动比传动，其节点不是定点，因此，节线不是圆，而是两条非圆曲线。理论上讲，对节线的形状并没有限制，常用的曲线有：椭圆、变态椭圆（卵线）以及对数螺线等。1

非圆齿轮机构的类型主要有以下几种：

1、椭圆齿轮机构

如下图所示，椭圆齿轮机构的节线为两个相同的椭圆，传动时以椭圆节线作纯滚动，其传动比按一定规律周期性变化。偏心率越大，不均匀系数也越大，传动比的变化也越剧烈。

椭圆齿轮机构常与其它机构组合，如改变传动的运动特性、改善动力条件或用于要求从动件按一定规律变化的场合。

2、卵形齿轮机构

下图所示卵形齿轮机构的节线为两个相同的卵形曲线，传动时以卵形曲线作纯滚动运动。主动齿轮1转动一周，传动比周期性地变化2次。因以几何中心为回转中心，故机构有较好的平衡性。卵形齿轮机构常用于仪器仪表中。

3、偏心圆齿轮机构

如下图所示，两个全等的偏心圆齿轮组成非匀速转动机构。两个全等的偏心圆齿轮传动，可得周期性变化的传动比。

这种机构制造简单，但传动中几何中心矩是变动的，两齿轮分度圆不相切，存在变动的齿侧间隙，且也可能会因重合度不够影响连续传动，所以角速度变化范围受很大限制。为扩大变速范围可采用一个偏心圆齿轮和一个与其共轭的非圆齿轮传动。

偏心圆齿轮机构可代替椭圆齿轮机构实现从动件的非匀速转动。

非圆齿轮机构特点非圆齿轮机构是一种特殊的机械传动形式，它不仅能够像普通齿轮那样实现准确的传动比的优点，而且能够代替传统的凸轮和连杆变速比结构，可以传递两轴线间的非匀速比传动。各种机械设备及机器仪表，如金属切削机床、重型机械、压力机械、轻工（造纸、纺织）、汽车及流量计等，在需要有非匀速比传动的场合，都可以考虑使用非圆齿轮传动。非圆齿轮传动具有如下一些特点:

(1) 可以精确地按要求提出的非匀速比传动规律再现的运动函数进行设计，而一般的连杆机构等，只能近似地实现所要求的运动规律。

(2) 节曲线封闭的非圆齿轮副可以进行连续的单向周期性变速比传动。而凸轮机构一般只能实现往复运动。

(3) 非圆齿轮机构结构紧凑，刚性好，容易实现动平衡，传动比较平稳，因此特别适用于高速运动的场合。

这里所说的非圆齿轮，是指其主体结构不再是圆形或圆锥形，而齿轮间相互啮合的节曲线是非圆形或不规则形式，但是其轮齿的齿廓曲线仍是渐开线形式。2

非圆齿轮机构的应用非圆齿轮机构与连杆机构相比较，其机构紧凑、容易平衡。由于数控机床的发展，非圆齿轮的加工成本大大下降，现已广泛地应用于机床、自动化设备、印刷机、纺织机械、仪器及解算装置中，作为自动进给机构或用以实现函数关系，或借以改善运动和动力性能。

非圆齿轮机构的特点是传动比按一定规律变化，因此，常用于在要求从动件速度需要按一定变化的场合。

将非圆齿轮机构与曲柄滑块机构组合，用于卧式小型压力机，使压力机的空行程时间缩短，而工作时间增长。这不仅将使机构具有急回作用，而且可使其工作行程时的速度比较均匀，从而改善机器的受力状况。