CN113464630B - 超径活齿变速单元及其变速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种超径活齿变速单元及其变速器，尤其是涉及一种超径活齿变速单元和一种超径活齿变速器。包括驱动轴、超径输出轮、传动轮、带有滑移齿的交叉滑移组件、滑移输出轮、动平衡块、超径活齿等。超径活齿变速单元可分为单级超径活齿传动机构和滑移输出机构；超径活齿传动机构由超径输出轮、超径活齿和传动轮构成，超径输出轮和传动轮中至少有一个带有超径滚道；超径活齿为旋转体，其最大半径大于超径滚道中心线的最小曲率半径；滑移输出机构可分为传动轮、交叉滑移组件和滑移输出轮，交叉滑移组件在传动轮和滑移输出轮上的运动方向始终不同；驱动轴上设置有用于机构动平衡的动平衡块；超径活齿变速器应用了超径活齿变速单元。

Description

超径活齿变速单元及其变速器

技术领域

本发明涉及活齿传动技术领域，具体涉及一种超径活齿变速单元及其变速器，尤其是涉及一种超径活齿变速单元和一种超径活齿变速器。

背景技术

活齿传动有众多分支，一般以活齿的形状和运动特性来区分，如弦线活齿传动、摆线活齿传动等；这些领域中的现有设计准则，要求活齿滚道不能发生根切。以摆线活齿传动为例，专利号为CN201721031991.5的专利提出了一种摆线钢球减速装置及其机器人关节，其说明书中就明确提出了啮合齿面需要避免根切及避免根切的条件，由此带来的问题是，其功率密度不高，即无法基于有限的体积实现较高的功率输出；此外，该类减速器传动比相对小，空间利用不充分，缺乏市场竞争力。对此，设计一种性能优异的活齿传动减速器，成了一个亟待解决的问题。

基于上述问题，本公司首次提出“超径活齿传动”的概念，“超径”通常与“逊径”搭配出现，是土木工程领域较常用的专业名词，意指特定直径的颗粒物，如石料、化学合成材料等，其中，“超径”指直径大于设定值的颗粒物，“逊径”指直径小于设定值的颗粒物。故而，“超径活齿”，顾名思义，指的是直径或大径大于设定的直径值的活齿，而这个设定的直径值，是可以造成活齿滚道根切的值，显然大于现有技术中活齿直径的取值范围，故而命名为“超径”。

超径活齿传动技术，区别于现有活齿传动技术，具备更高的功率密度、更合理的结构布置形式、更紧凑的结构、更高的承载能力和更长的使用寿命等优点，但超径活齿传动技术中的超径活齿如何设计、超径活齿滚道如何设计、等速输出机构如何设计、超径活齿变速器如何设计等系列问题，都是缺乏现有技术参照的，都是亟待解决的。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种超径活齿变速单元及其变速器，尤其是涉及一种超径活齿变速单元和一种超径活齿变速器。超径活齿变速单元可分为单级超径活齿传动机构和滑移输出机构；超径活齿传动机构由超径输出轮、超径活齿和传动轮构成，超径输出轮和传动轮中至少有一个带有超径滚道；超径活齿为旋转体，其最大半径大于超径滚道的中心线的最小曲率半径；滑移输出机构可分为传动轮、交叉滑移组件和滑移输出轮，交叉滑移组件在传动轮和滑移输出轮上的运动方向始终不同；驱动轴上设置有用于机构动平衡的动平衡块；超径活齿变速器应用了超径活齿变速单元。

本发明所使用的技术方案是：一种超径活齿变速单元，包括驱动轴、超径输出轮、传动轮、带有滑移齿的交叉滑移组件、滑移输出轮、动平衡块、超径活齿、切面活齿、切面滑移齿、带有一条滑移槽中心线的滑移槽特征线、特征曲线族，所述的驱动轴包括同心轴段和偏心轴段，偏心轴段设置在同心轴段中部；超径输出轮的第一端面上设置有一个超径滚道或一圈圆周均布的超径齿槽；传动轮的第一端面上设置有一个超径滚道或一圈圆周均布的超径齿槽；超径输出轮与传动轮二者之中，至多有一个设置有超径齿槽；传动轮的第二端面上设置有一圈第一滑移槽；滑移输出轮的第一端面上设置有一圈第二滑移槽。

所述的超径活齿为旋转体，过其旋转轴的截面为超径活齿特征面，超径活齿特征面的边界为两条关于超径活齿旋转轴对称的超径活齿特征线，超径活齿特征线由特征曲线族中的一种曲线构成，或由特征曲线族中的多种曲线分段拼接组成。

所述的切面活齿为旋转体，过其旋转轴的截面为切面活齿特征面，切面活齿特征面的边界为两条关于切面活齿旋转轴对称的切面活齿特征线，切面活齿特征线由特征曲线族中的一种曲线构成，或由特征曲线族中的多种曲线分段拼接组成。

所述的超径活齿外表面内切于切面活齿内表面，且超径活齿中心点与切面活齿中心点重合。

超径活齿外表面与切面活齿内表面均内切于超径齿槽的表面。

所述的超径滚道包括超径滚道中心线，超径滚道中心线为带有多个波的闭合曲线；超径活齿特征线上的点到超径活齿旋转轴的最大距离为超径活齿大径，超径活齿大径大于超径滚道中心线的最小曲率半径；切面活齿中心在超径滚道中心线上运动一周，且切面活齿旋转轴在运动过程中始终垂直于超径滚道中心线所在的平面，则切面活齿外表面运动轨迹的包络面为超径滚道特征面；超径滚道特征面内切于超径滚道的表面。

所述的滑移槽特征线为一条直线段；滑移槽特征线的两个端点分别为起始槽点和终止槽点；滑移槽特征线上设置有一个分布槽点。

所述的滑移槽中心线是以起始槽点和终止槽点为端点的平面曲线，且滑移槽中心线由特征曲线族中的一种曲线构成，或由特征曲线族中的多种曲线分段拼接组成。

所述的滑移齿为旋转体，过其旋转轴的截面为滑移齿特征面，滑移齿特征面的边界为两条关于滑移齿旋转轴对称的滑移齿特征线，滑移齿特征线由特征曲线族中的一种曲线构成，或由特征曲线族中的多种曲线分段拼接组成。

所述的切面滑移齿为旋转体，过其旋转轴的截面为切面滑移齿特征面，切面滑移齿特征面的边界为两条关于切面滑移齿旋转轴对称的切面滑移齿特征线，切面滑移齿特征线由特征曲线族中的一种曲线构成，或由特征曲线族中的多种曲线分段拼接组成。

所述的滑移齿外表面内切于切面滑移齿内表面，且滑移齿中心点与切面滑移齿中心点重合。

所述的传动轮上设置有一圈相同且互相平行的滑移槽特征线，所有滑移槽特征线及其带有的滑移槽中心线均位于同一平面内，且该平面与传动轮的轴线垂直；传动轮上设置的所有滑移槽特征线的分布槽点位于同一个圆上，该圆为传动轮特征圆，传动轮特征圆的圆心在传动轮的轴线上；传动轮上设置的所有滑移槽特征线等距分布或者所有的分布槽点圆周均布；传动轮上设置的每条滑移槽中心线对应一个第一滑移槽且与该第一滑移槽的中心线完全重合；切面滑移齿的中心从第一滑移槽的中心线上的一端运动至另一端，且运动过程中切面滑移齿旋转轴始终垂直于传动轮特征圆所在的平面，则切面滑移齿外表面运动轨迹的包络面为第一滑移槽特征面；第一滑移槽特征面内切于第一滑移槽的表面。

所述的滑移输出轮上设置有一圈相同且互相平行的滑移槽特征线，所有滑移槽特征线及其带有的滑移槽中心线均位于同一平面内，且该平面与滑移输出轮的轴线垂直；滑移输出轮上设置的所有滑移槽特征线的分布槽点位于同一个圆上，该圆为滑移输出轮特征圆，滑移输出轮特征圆的圆心在滑移输出轮的轴线上；滑移输出轮上设置的所有滑移槽特征线等距分布或者所有的分布槽点圆周均布；滑移输出轮上设置的每条滑移槽中心线对应一个第二滑移槽且与该第二滑移槽的中心线完全重合；切面滑移齿的中心从第二滑移槽的中心线上的一端运动至另一端，且运动过程中切面滑移齿旋转轴始终垂直于滑移输出轮特征圆所在的平面，则切面滑移齿外表面运动轨迹的包络面为第二滑移槽特征面；第二滑移槽特征面内切于第二滑移槽的表面。

所述的传动轮转动安装在驱动轴的偏心轴段上；超径输出轮转动安装在驱动轴的同心轴段的第一端上，且超径输出轮的第一端面与转动轮的第一端面相对；滑移输出轮转动安装在驱动轴的同心轴段的第二端上，且滑移输出轮的第一端面与转动轮的第二端面相对；超径输出轮与传动轮之间安装有一圈圆周均布的超径活齿；超径输出轮的第一端面上的超径滚道或超径齿槽同时与所有的超径活齿啮合接触；转动轮的第一端面上的超径滚道或超径齿槽同时与所有的超径活齿啮合接触；超径齿槽的个数与超径活齿的个数相同，且每个超径齿槽中有且仅有一个超径活齿；传动轮与滑移输出轮之间安装有一个带有滑移齿的交叉滑移组件；传动轮的第二端面上的每个第一滑移槽内均啮合接触有一个滑移齿；滑移输出轮的第一端面上的每个第二滑移槽内均啮合接触有一个滑移齿；传动轮上设置的滑移槽特征线投影至滑移输出轮特征圆上时，与滑移输出轮上设置的滑移槽特征线之间有一个夹角，这个夹角为滑移交角，滑移交角的取值范围区间为(0°，180°)；交叉滑移组件在传动轮与滑移输出轮之间运动时，运动分解为相对于传动轮的分运动和相对于滑移输出轮的分运动，在交叉滑移组件运动全程的任意位置处，两个分运动的方向均不在一条直线上；所述的动平衡块固定安装在驱动轴的同心轴段上。

优选地，所述的交叉滑移组件仅包括一圈滑移齿；所述的第一滑移槽和一个第二滑移槽数量相同；每个滑移齿同时与一个第一滑移槽和一个第二滑移槽啮合接触。

所述的分布槽点到起始槽点的距离大于或等于驱动轴上同心轴段轴线与偏心轴段轴线之间的距离；分布槽点到终止槽点的距离大于或等于驱动轴上同心轴段轴线与偏心轴段轴线之间的距离。

优选地，所述的交叉滑移组件包括一圈滑移齿和一个保持架；所述的第一滑移槽和一个第二滑移槽数量相同；所述保持架上有一圈圆周均布的保持孔，每个保持孔内转动安装有一个滑移齿，每个滑移齿同时与一个第一滑移槽、一个第二滑移槽和一个保持孔啮合接触。

所述的分布槽点到起始槽点的距离大于或等于驱动轴上同心轴段轴线与偏心轴段轴线之间的距离；分布槽点到终止槽点的距离大于或等于驱动轴上同心轴段轴线与偏心轴段轴线之间的距离。

优选地，所述的交叉滑移组件包括两圈滑移齿和一个介轮；介轮的第一端面上设置有一圈第三滑移槽，且介轮的第一端面与传动轮的第二端面相对；介轮的第二端面上设置有一圈第四滑移槽，且介轮的第二端面与滑移输出轮的第一端面相对。

所述的介轮第一端上设置有一圈相同且互相平行的滑移槽特征线，所有滑移槽特征线及其带有的滑移槽中心线均位于同一平面内，且该平面与介轮的轴线垂直；介轮第一端上设置的所有滑移槽特征线的分布槽点位于同一个圆上，该圆为第一介轮特征圆，第一介轮特征圆的圆心在介轮的轴线上；介轮第一端上设置的所有滑移槽特征线等距分布或者所有的分布槽点圆周均布；介轮第一端上设置的每条滑移槽中心线对应一个第三滑移槽且与该第三滑移槽的中心线完全重合；切面滑移齿的中心从第三滑移槽的中心线上的一端运动至另一端，且运动过程中切面滑移齿旋转轴始终垂直于第一介轮特征圆所在的平面，则切面滑移齿外表面运动轨迹的包络面为第三滑移槽特征面；第三滑移槽特征面内切于第三滑移槽的表面。

所述的第一介轮特征圆与传动轮特征圆直径相同，且在同一平面内；第一介轮特征圆上设置的分布槽点的数量与传动轮特征圆上设置的分布槽点的数量相同；介轮第一端上设置的所有滑移槽特征线的分布规律与传动轮上设置的所有滑移槽特征线的分布规律相同，即所有滑移槽特征线等距分布或者所有的分布槽点圆周均布，且分布规律均为等距分布时，介轮第一端上相邻两条滑移槽特征线之间的距离与传动轮上相邻两条滑移槽特征线之间的距离相等。

所述的第一介轮特征圆与传动轮特征圆中，至少有一个满足以下条件，即分布槽点到起始槽点的距离与分布槽点到终止槽点的距离均大于或等于驱动轴上同心轴段轴线与偏心轴段轴线之间的距离。

所述的第一介轮特征圆与传动轮特征圆中，至多有一个满足以下条件，即滑移槽特征线的长度为零，此时起始槽点、分布槽点和终止槽点三点重合。

所述的介轮第二端上设置有一圈相同且互相平行的滑移槽特征线，所有滑移槽特征线及其带有的滑移槽中心线均位于同一平面内，且该平面与介轮的轴线垂直；介轮第二端上设置的所有滑移槽特征线的分布槽点位于同一个圆上，该圆为第二介轮特征圆，第二介轮特征圆的圆心在介轮的轴线上；介轮第二端上设置的所有滑移槽特征线等距分布或者所有的分布槽点圆周均布；介轮第二端上设置的每条滑移槽中心线对应一个第四滑移槽且与该第四滑移槽的中心线完全重合；切面滑移齿的中心从第四滑移槽的中心线上的一端运动至另一端，且运动过程中切面滑移齿旋转轴始终垂直于第二介轮特征圆所在的平面，则切面滑移齿外表面运动轨迹的包络面为第四滑移槽特征面；第四滑移槽特征面内切于第四滑移槽的表面。

所述的第二介轮特征圆与滑移输出轮特征圆直径相同，且在同一平面内；第二介轮特征圆上设置的分布槽点的数量与滑移输出轮特征圆上设置的分布槽点的数量相同；介轮第二端上设置的所有滑移槽特征线的分布规律与滑移输出轮上设置的所有滑移槽特征线的分布规律相同，即所有滑移槽特征线等距分布或者所有的分布槽点圆周均布，且分布规律均为等距分布时，介轮第二端上相邻两条滑移槽特征线之间的距离与滑移输出轮上相邻两条滑移槽特征线之间的距离相等。

所述的第二介轮特征圆与滑移输出轮特征圆中，至少有一个满足以下条件，即分布槽点到起始槽点的距离与分布槽点到终止槽点的距离均大于或等于驱动轴上同心轴段轴线与偏心轴段轴线之间的距离。

所述的第二介轮特征圆与滑移输出轮特征圆中，至多有一个满足以下条件，即滑移槽特征线的长度为零，此时起始槽点、分布槽点和终止槽点三点重合。

介轮与传动轮之间安装有第一圈滑移齿；介轮与滑移输出轮之间安装有第二圈滑移齿；第一圈滑移齿中的每个滑移齿同时与一个第一滑移槽和一个第三滑移槽啮合接触，第一滑移槽的中心线和第三滑移槽的中心线在一条直线上，且每个第一滑移槽或每个第三滑移槽内有且只有一个滑移齿；第二圈滑移齿中的每个滑移齿同时与一个第二滑移槽和一个第四滑移槽啮合接触，第二滑移槽的中心线和第四滑移槽的中心线在一条直线上，且每个第二滑移槽或每个第四滑移槽内有且只有一个滑移齿。

优选地，所述的特征曲线族包括圆形曲线、椭圆形曲线、双曲线、幂函数曲线、指数函数曲线、对数函数曲线、三角函数曲线、反三角函数曲线、常数函数曲线和多项式函数曲线。

优选地，驱动轴内部中空，即驱动轴内部设置有一个贯穿同心轴段第一端和同心轴段第二端的通孔。

优选地，所述的超径滚道中心线为外摆线或内摆线。

超径滚道中心线为外摆线时，其在平面直角坐标系中的参数方程为：

超径滚道中心线为内摆线时，其在平面直角坐标系中的参数方程为：

以上各式中，R-超径滚道中心线的径向半径；A-超径滚道中心线的幅值；Z_c-超径滚道中心线的波数。

优选地，超径活齿大径大于或等于密切大径，密切大径的计算公式为：

R_oc＝R sin(π/Z_b)

上式中，R_oc-密切大径；Z_b-超径活齿的个数。

当超径活齿大径等于密切大径时，超径活齿密排分布，即任意两个相邻的超径活齿都彼此接触。

优选地，超径活齿的个数与超径滚道中心线的波数相差一。

优选地，超径输出轮与传动轮二者之一设置有超径齿槽，超径滚道中心线为外摆线时，超径齿槽的个数比超径滚道中心线的波数多一；超径滚道中心线为内摆线时，超径齿槽的个数比超径滚道中心线的波数少一。

优选地，超径输出轮上的超径滚道中心线为外摆线时，传动轮上的超径滚道中心线为内摆线，且超径输出轮上的超径滚道中心线的波数比传动轮上的超径滚道中心线的波数少二；超径输出轮上的超径滚道中心线为内摆线时，传动轮上的超径滚道中心线为外摆线，且超径输出轮上的超径滚道中心线的波数比传动轮上的超径滚道中心线的波数多二。

优选地，超径输出轮上的超径滚道中心线的波数或超径齿槽的个数为Z_out；传动轮上的超径滚道中心线的波数或超径齿槽的个数为Z_in；则滑移输出轮固定、驱动轴驱动、超径输出轮输出时，超径活齿变速单元的变速比为：

上式中，当Z_out的值大于Z_in的值时，变速比i为正数，代表驱动轴和超径输出轮的转向相同；当Z_out的值小于Z_in的值时，变速比i为负数，代表驱动轴和超径输出轮的转向相反。

本发明的另一方面提供一种超径活齿变速器，其包括壳体、输出轴或输出盘、调整块和前述的超径活齿变速单元，所述的壳体固定安装在超径活齿变速单元的超径输出轮或滑移输出轮上；当壳体固定安装在所述的超径输出轮上时，滑移输出轮上固定安装有一个输出轴或输出盘；当壳体固定安装在所述的滑移输出轮上时，超径输出轮上固定安装有一个输出轴或输出盘。

所述的壳体上设置有内螺纹；所述的调整块上设置有外螺纹；调整块滑动安装在壳体上，且调整块上的外螺纹与壳体的内螺纹配合构成一个螺纹副；调整块、壳体与输出轴三者同轴；调整块关于自身轴线转动的同时，可沿着壳体的轴线方向做往复移动。

调整块通过沿着壳体轴线的往复移动，驱动输出轴沿着壳体轴线往复移动，实现对所述的超径活齿变速单元轴向装配间隙的调整。

优选地，壳体与调整块之间设置有紧定螺钉，紧定螺钉装配在壳体上并与调整块接触；通过预紧紧定螺钉将调整块卡死在壳体上。

由于本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下优点：(1)由于设置了交叉滑移组件，传动轮只能小幅摆动不能转动，再配合驱动轴上的动平衡块，使得整个变速机构具备优良的动平衡特性；(2)由于传动轮只能小幅摆动不能转动，减少了摩擦损耗，提高了整个变速机构的传动效率；(3)相对于传统活齿传动技术，超径活齿体积大、数量多，可实现同体积条件下更大的减速比以及更高的承载能力；(4)超径活齿数量多，使得单个超径活齿在传递动力时所受的力较小，超径活齿体积大，使得单个超径活齿在传递动力时所受的接触应力变小，且受力小的情况下，接触应力会更小，从而大大地提高了传动机构的使用寿命；(5)传动比范围款，可适用于多种应用场合，适应能力强，具备很强的实用性；(6)结构简单紧凑，零部件数量少，加工制造成本低，尤其是当超径活齿采用标准钢球时，作为标准件的钢球可批量购买，造价低廉；(7)超径活齿减速器中设置了调整块，调整块可实现整个传动机构的轴向预紧，从而实现零回差传动，零回差传动具备非常重要的应用价值。

附图说明

图1为本发明超径活齿和切面活齿的几何关系示意图。

图2为本发明滑移齿和切面滑移齿的几何关系示意图。

图3为本发明滑移槽特征线的几何分布示意图。

图4为本发明滑移槽特征线的几何分布示意图。

图5为本发明滑移槽特征线的结构示意图。

图6为本发明滑移交角的几何关系示意图。

图7为本发明滑移槽中心线的结构示例图。

图8为本发明滑移槽中心线对应的滑移槽结构示例图。

图9为本发明滑移槽中心线对应的滑移槽结构示例图。

图10为本发明滑移槽中心线对应的滑移槽结构示例图。

图11为本发明介轮的结构示意图。

图12为本发明一齿差时的单级超径活齿传动机构的结构分解图。

图13为本发明一齿差时的单级超径活齿传动机构的结构分解图。

图14为本发明二齿差时的单级超径活齿传动机构的结构分解图。

图15为本发明实施例一的结构分解图。

图16为本发明实施例一的结构分解图。

图17为本发明实施例一的结构剖视图。

图18为本发明实施例二的结构分解图。

图19为本发明实施例二的结构分解图。

图20为本发明实施例二的结构剖视图。

图21为本发明实施例三的结构分解图。

图22为本发明实施例三的结构分解图。

图23为本发明实施例三的结构剖视图。

图24为本发明实施例四的结构分解图。

图25为本发明实施例四的结构分解图。

图26为本发明实施例四的结构剖视图。

图27为本发明实施例五的结构分解图。

图28为本发明实施例五的结构分解图。

图29为本发明实施例五的结构剖视图。

图30为本发明实施例六的结构分解图。

图31为本发明实施例六的结构分解图。

图32为本发明实施例六的结构剖视图。

图33为本发明实施例七的结构分解图。

图34为本发明实施例七的结构分解图。

图35为本发明实施例七的结构剖视图。

图36为本发明实施例八的结构分解图。

图37为本发明实施例八的结构分解图。

图38为本发明实施例八的结构剖视图。

图39为本发明实施例九的结构分解图。

图40为本发明实施例九的结构分解图。

图41为本发明实施例九的结构剖视图。

图42为本发明实施例十的结构剖视图。

图43为本发明实施例十一的结构剖视图。

图44为本发明实施例十二的结构剖视图。

图45为本发明实施例十三的结构剖视图。

图46为本发明实施例十四的结构剖视图。

图中：

1-驱动轴；2-超径输出轮；3-传动轮；4-交叉滑移组件；5-滑移输出轮；6-动平衡块；7-超径活齿；8-切面活齿；9-超径滚道；10-超径齿槽；11-第一滑移槽；12-第二滑移槽；13-第三滑移槽；14-第四滑移槽；15-滑移槽特征线；16-切面滑移齿；17-滑移交角；18-壳体；19-输出轴；20-输出盘；21-调整块；101-偏心轴段；102-同心轴段；301-传动轮特征圆；401-滑移齿；402-保持架；403-介轮；501-滑移输出轮特征圆；701-超径活齿特征面；702-超径活齿旋转轴；703-超径活齿特征线；801-切面活齿特征面；802-切面活齿旋转轴；803-切面活齿特征线；901-超径滚道中心线；1501-起始槽点；1502-终止槽点；1503-分布槽点；1504-滑移槽中心线；1601-切面滑移齿特征面；1602-切面滑移齿旋转轴；1603-切面滑移齿特征线；40101-滑移齿特征面；40102-滑移齿旋转轴；40103-滑移齿特征线；40201-保持孔；40301-第一介轮特征圆；40302-第二介轮特征圆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

由于本发明的“超径活齿传动技术”为活齿领域的一个全新概念和全新名词，其技术构成也包含了一些新概念和新名词，故在展开说明本发明的实施例之前，需对一些基本概念的定义进行严谨、明了地阐述。

在本发明的说明书附图中，未对特征曲线族进行附图说明，因为特征曲线族为公知常识，其包括圆形曲线、椭圆形曲线、双曲线、幂函数曲线、指数函数曲线、对数函数曲线、三角函数曲线、反三角函数曲线、常数函数曲线和多项式函数曲线。本发明的特征曲线族中的曲线及其对应的平面直角坐标系内的函数方程见表1。

表1本发明的特征曲线族函数表

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表1中，a、b、k、a_i和C为实数，α为有理数，n为正整数。

图1为超径活齿7和切面活齿8的几何关系示意图，在图1中，超径活齿特征面701选用了椭圆面，超径活齿特征线703为椭圆形曲线，超径活齿特征线703绕着超径活齿旋转轴702旋转一周，即可得到超径活齿7的外表面；在图1中，切面活齿特征面801为八边形，切面活齿特征线803由五条直线段拼接组合而成，活齿特征线803绕着切面活齿旋转轴802旋转一周，即可得到切面活齿8的外表面。从图1可以看出，超径活齿特征面701内切于切面活齿特征面801，这是由于超径活齿7的外表面和切面活齿8的内表面相切的原因。图1只给出了超径活齿特征线703的一种几何形状和切面活齿特征线803的一种几何形状，并非对本发明的范围进行限定。

图2为滑移齿401和切面滑移齿16的几何关系示意图，在图2中，滑移齿特征面40101选用了圆面，滑移齿特征线40103为圆形曲线，滑移齿特征线40103绕着滑移齿旋转轴40102旋转一周，即可得到滑移齿401的外表面；在图2中，切面滑移齿特征面1601为四边形，切面滑移齿特征线1603由两条直线段拼接组合而成，切面滑移齿特征线1603绕着切面滑移齿旋转轴1602旋转一周，即可得到切面滑移齿16的外表面。从图2可以看出，滑移齿特征面40101内切于切面滑移齿特征面1601，这是由于滑移齿401的外表面和切面滑移齿16的内表面相切的原因。图2只给出了滑移齿特征线40103的一种几何形状和切面滑移齿特征线1603的一种几何形状，并非对本发明的范围进行限定。

图3和图4均为本发明滑移槽特征线15的几何分布示意图，所有滑移槽特征线15互相平行；如图5所示，滑移槽特征线15的一个端点s为起始槽点1501，另一个端点e为终止槽点1502，滑移槽特征线15上位于点s(起始槽点1501)和点e(终止槽点1502)之间的点m为分布槽点1503；所有的分布槽点1503位于同一个圆上；在图3中，所有的分布槽点1503位于传动轮3的传动轮特征圆301上，且关于传动轮特征圆301的圆心均布，任意两个相邻的分布槽点1503的圆心角均为θ；在图4中，所有的分布槽点1503位于传动轮3的传动轮特征圆301上，且任意两条滑移槽特征线15之间的距离都相等，均为d；同样的，对于滑移输出轮5或介轮403，其上的滑移槽特征线15的分布规律均与上述传动轮3相同。

如图6所示，当交叉滑移组件4不包括介轮403时，传动轮3的传动轮特征圆301与滑移输出轮5的滑移输出轮特征圆501位于同一平面内，此时传动轮特征圆301上的滑移槽特征线15与滑移输出轮特征圆501上的滑移槽特征线15之间的夹角α为滑移交角17，滑移交角17的取值范围为(0°，180°)。

如图7所示，给出了滑移槽中心线1504取特征曲线族中曲线的三种特殊情况，其中l₁为直线，l₂为弧线，l₃为波浪线。

切面滑移齿16的中心从第一滑移槽11的中心线上的一端运动至另一端，且运动过程中切面滑移齿旋转轴1602始终垂直于传动轮特征圆301所在的平面，则切面滑移齿16外表面运动轨迹的包络面为第一滑移槽特征面；第一滑移槽特征面内切于第一滑移槽11的表面；切面滑移齿16的中心从第二滑移槽12的中心线上的一端运动至另一端，且运动过程中切面滑移齿旋转轴1602始终垂直于滑移输出轮特征圆501所在的平面，则切面滑移齿16外表面运动轨迹的包络面为第二滑移槽特征面；第二滑移槽特征面内切于第二滑移槽12的表面；切面滑移齿16的中心从第三滑移槽13的中心线上的一端运动至另一端，且运动过程中切面滑移齿旋转轴1602始终垂直于第一介轮特征圆40301所在的平面，则切面滑移齿16外表面运动轨迹的包络面为第三滑移槽特征面；第三滑移槽特征面内切于第三滑移槽13的表面；切面滑移齿16的中心从第四滑移槽14的中心线上的一端运动至另一端，且运动过程中切面滑移齿旋转轴1602始终垂直于第二介轮特征圆40302所在的平面，则切面滑移齿16外表面运动轨迹的包络面为第四滑移槽特征面；第四滑移槽特征面内切于第四滑移槽14的表面；第一滑移槽11、第二滑移槽12、第三滑移槽13和第四滑移槽14均为滑移槽中的一种。

图8给出了滑移槽中心线1504为前述l₁时对应的滑移槽形状。

图9给出了滑移槽中心线1504为前述l₂时对应的滑移槽形状。

图10给出了滑移槽中心线1504为前述l₃时对应的滑移槽形状。

如图11所示，当交叉滑移组件4包含两圈滑移齿401和一个介轮403时，第一介轮特征圆40301与传动轮3的传动轮特征圆301位于同一平面内，且传动轮特征圆301上的滑移槽特征线15与第一介轮特征圆40301上的滑移槽特征线15位于同一直线上；第二介轮特征圆40302与滑移输出轮5的滑移输出轮特征圆501位于同一平面内，且第二介轮特征圆40302上的滑移槽特征线15与滑移输出轮特征圆501上的滑移槽特征线15位于同一直线上。

如图12、图13和图14所示，超径活齿7外表面与切面活齿8内表面均内切于超径齿槽10的表面，二者完全贴合或部分贴合；切面活齿8的中心在超径滚道中心线901上运动一周，且切面活齿旋转轴802在运动过程中始终垂直于超径滚道中心线901所在的平面，则切面活齿8外表面运动轨迹的包络面为超径滚道特征面；超径滚道特征面内切于超径滚道9的表面，二者完全贴合或部分贴合。

超径滚道中心线901包括内摆线和外摆线。

图12给出了一种一齿差时的单级超径活齿传动机构的结构分解图，超径活齿7为标准球体，超径活齿7的数量为21个；超径输出轮2上设置有21个圆周均布的超径齿槽10，且超径齿槽10的表面为与超径活齿7外表面完全贴合的球面；传动轮3上设置有超径滚道9，超径滚道9中的超径滚道中心线901为波数为20的外摆线。

图13给出了另一种一齿差时的单级超径活齿传动机构的结构分解图，超径活齿7为标准球体，超径活齿7的数量为21个；超径输出轮2上设置有21个圆周均布的超径齿槽10，且超径齿槽10的表面为与超径活齿7外表面完全贴合的球面；传动轮3上设置有超径滚道9，超径滚道9中的超径滚道中心线901为波数为22的内摆线。

图14给出了一种二齿差时的单级超径活齿传动机构的结构分解图，超径活齿7为标准球体，超径活齿7的数量为21个；超径输出轮2上设置有超径滚道9，且其对应的超径滚道中心线901为波数为20的外摆线；传动轮3上设置有超径滚道9，且其对应的超径滚道中心线901为波数为22的内摆线。

在图12至图14中，超径滚道9可离散为分别与超径滚道中心线901波数相同的三种齿面，第一种为内齿面，第二种为外齿面，第三种为非接触齿面；内齿面和外齿面均与超径滚道特征面相切；非接触齿面与超径滚道特征面无接触。

为了获得良好的性能，非接触齿面可以做成储物槽，用于储存润滑剂或磨损碎屑等。

图15、图16和图17为本发明的实施例一，在该实施例中，交叉滑移组件4仅包含一圈数量为12的滑移齿401；超径活齿7共有21个；超径活齿7与滑移齿401均为直径为6mm的标准球体；超径输出轮2的第一端面上设置有一圈圆周均布的超径齿槽10，超径齿槽10的表面为直径为6mm的球面；传动轮3的第一端面上设置有一个超径滚道9，其超径滚道中心线901为波数为20的外摆线，且该外摆线的平面直角坐标参数方程为：

上式中，x和y的单位为mm；传动轮3的第二端面上设置有12个第一滑移槽11；每个第一滑移槽11的中心线为长度为2mm的直线段，且其中点为分布槽点1503；传动轮3上所有分布槽点1503关于传动轮3的轴线圆周均布；所有分布槽点1503所在的传动轮特征圆301的半径为21.2mm；滑移输出轮5的第一端面上设置有12个第二滑移槽12；每个第二滑移槽12的中心线为长度为2mm的直线段，且其中点为分布槽点1503；滑移输出轮5上所有分布槽点1503关于滑移输出轮5的轴线圆周均布；所有分布槽点1503所在的滑移输出轮特征圆501的半径为21.2mm；切面滑移齿16为直径为6mm的标准球体；第一滑移槽11的表面与第一滑移槽特征面完全贴合；第二滑移槽12的表面与第二滑移槽特征面完全贴合；本实施例中传动轮3与滑移输出轮5之间的滑移交角17为90°的直角；驱动轴1上偏心轴段101轴线与同心轴段102轴线之间的距离为0.8mm；传动轮3转动安装在驱动轴1的偏心轴段101上；超径输出轮2转动安装在驱动轴1的同心轴段102的第一端上，且超径输出轮2的第一端面与转动轮3的第一端面相对；滑移输出轮5转动安装在驱动轴1的同心轴段102的第二端上，且滑移输出轮5的第一端面与转动轮3的第二端面相对；超径输出轮2与传动轮3之间安装有一圈圆周均布的超径活齿7；超径输出轮2的第一端面上的超径齿槽10同时与所有的超径活齿7啮合接触，且每个超径齿槽10只有一个超径活齿7；转动轮3的第一端面上的超径滚道9同时与所有的超径活齿7啮合接触；传动轮3的第二端面上的每个第一滑移槽11内均啮合接触有一个滑移齿401；滑移输出轮5的第一端面上的每个第二滑移槽12内均啮合接触有一个滑移齿401。

图18、图19和图10为本发明的实施例二，实施例二与实施例一仅有一个区别，即实施例二中，超径滚道中心线901为波数为22的内摆线，且该内摆线的平面直角坐标参数方程为：

上式中，x和y的单位为mm。

图21、图22和图23为本发明的实施例三，在该实施例中，交叉滑移组件4包含一圈数量为12的滑移齿401和一个带有12个保持孔40201的保持架402；超径活齿7共有21个；超径活齿7与滑移齿401均为直径为6mm的标准球体；超径输出轮2的第一端面上设置有一圈圆周均布的超径齿槽10，超径齿槽10的表面为直径为6mm的球面；传动轮3的第一端面上设置有一个超径滚道9，其超径滚道中心线901为波数为20的外摆线，且该外摆线的平面直角坐标参数方程为：

上式中，x和y的单位为mm；传动轮3的第二端面上设置有12个第一滑移槽11；每个第一滑移槽11的中心线为长度为2mm的直线段，且其中点为分布槽点1503；传动轮3上所有分布槽点1503关于传动轮3的轴线圆周均布；所有分布槽点1503所在的传动轮特征圆301的半径为21.2mm；滑移输出轮5的第一端面上设置有12个第二滑移槽12；每个第二滑移槽12的中心线为长度为2mm的直线段，且其中点为分布槽点1503；滑移输出轮5上所有分布槽点1503关于滑移输出轮5的轴线圆周均布；所有分布槽点1503所在的滑移输出轮特征圆501的半径为21.2mm；切面滑移齿16为直径为6mm的标准球体；第一滑移槽11的表面与第一滑移槽特征面完全贴合；第二滑移槽12的表面与第二滑移槽特征面完全贴合；本实施例中传动轮3与滑移输出轮5之间的滑移交角17为90°的直角；驱动轴1上偏心轴段101轴线与同心轴段102轴线之间的距离为0.8mm；传动轮3转动安装在驱动轴1的偏心轴段101上；超径输出轮2转动安装在驱动轴1的同心轴段102的第一端上，且超径输出轮2的第一端面与转动轮3的第一端面相对；滑移输出轮5转动安装在驱动轴1的同心轴段102的第二端上，且滑移输出轮5的第一端面与转动轮3的第二端面相对；超径输出轮2与传动轮3之间安装有一圈圆周均布的超径活齿7；超径输出轮2的第一端面上的超径齿槽10同时与所有的超径活齿7啮合接触，且每个超径齿槽10只有一个超径活齿7；转动轮3的第一端面上的超径滚道9同时与所有的超径活齿7啮合接触；传动轮3的第二端面上的每个第一滑移槽11内均啮合接触有一个滑移齿401；滑移输出轮5的第一端面上的每个第二滑移槽12内均啮合接触有一个滑移齿401；所有滑移齿401均安装在保持架402内，每个保持孔40201内装有一个滑移齿401。

图24、图25和图26为本发明的实施例四，实施例四与实施例三仅有一个区别，即实施例四中，超径滚道中心线901为波数为22的内摆线，且该内摆线的平面直角坐标参数方程为：

上式中，x和y的单位为mm。

图27、图28和图29为本发明的实施例五，在该实施例中，交叉滑移组件4包含两圈数量为12的滑移齿401和一个介轮403；超径活齿7共有21个；超径活齿7与滑移齿401均为直径为6mm的标准球体；超径输出轮2的第一端面上设置有一圈圆周均布的超径齿槽10，超径齿槽10的表面为直径为6mm的球面；传动轮3的第一端面上设置有一个超径滚道9，其超径滚道中心线901为波数为20的外摆线，且该外摆线的平面直角坐标参数方程为：

上式中，x和y的单位为mm；传动轮3的第二端面上设置有12个第一滑移槽11；每个第一滑移槽11的中心线为长度为2mm的直线段，且其中点为分布槽点1503；传动轮3上所有分布槽点1503关于传动轮3的轴线圆周均布；所有分布槽点1503所在的传动轮特征圆301的半径为21.2mm；滑移输出轮5的第一端面上设置有12个第二滑移槽12；每个第二滑移槽12的中心线为长度为2mm的直线段，且其中点为分布槽点1503；滑移输出轮5上所有分布槽点1503关于滑移输出轮5的轴线圆周均布；所有分布槽点1503所在的滑移输出轮特征圆501的半径为21.2mm；介轮403的第一端面上设置有12个第三滑移槽13；每个第三滑移槽13的中心线为长度为1.6mm的直线段，且其中点为分布槽点1503；介轮403第一端面上所有分布槽点1503关于介轮403的轴线圆周均布；所有分布槽点1503所在的第一介轮特征圆40301的半径为21.2mm；介轮403的第二端面上设置有12个第四滑移槽14；每个第四滑移槽14的中心线为长度为1.6mm的直线段，且其中点为分布槽点1503；介轮403第二端面上所有分布槽点1503关于介轮403的轴线圆周均布；所有分布槽点1503所在的第二介轮特征圆40302的半径为21.2mm；切面滑移齿16为直径为6mm的标准球体；第一滑移槽11的表面与第一滑移槽特征面完全贴合；第二滑移槽12的表面与第二滑移槽特征面完全贴合；第三滑移槽13的表面与第三滑移槽特征面完全贴合；第四滑移槽14的表面与第四滑移槽特征面完全贴合；本实施例中传动轮3与滑移输出轮5之间的滑移交角17为90°的直角；驱动轴1上偏心轴段101轴线与同心轴段102轴线之间的距离为0.8mm；传动轮3转动安装在驱动轴1的偏心轴段101上；超径输出轮2转动安装在驱动轴1的同心轴段102的第一端上，且超径输出轮2的第一端面与转动轮3的第一端面相对；滑移输出轮5转动安装在驱动轴1的同心轴段102的第二端上，且滑移输出轮5的第一端面与转动轮3的第二端面相对；传动轮3与滑移输出轮5之间设置有介轮403；介轮403的第一端面与转动轮3的第二端面相对；介轮403的第二端面与滑移输出轮5的第一端面相对；超径输出轮2与传动轮3之间安装有一圈圆周均布的超径活齿7；超径输出轮2的第一端面上的超径齿槽10同时与所有的超径活齿7啮合接触，且每个超径齿槽10只有一个超径活齿7；转动轮3的第一端面上的超径滚道9同时与所有的超径活齿7啮合接触；传动轮3的第二端面上的每个第一滑移槽11内均啮合接触有一个滑移齿401，且该滑移齿401与一个第三滑移槽13啮合接触，每个第三滑移槽13中只有一个滑移齿401；滑移输出轮5的第一端面上的每个第二滑移槽12内均啮合接触有一个滑移齿401，且该滑移齿401与一个第四滑移槽14啮合接触，每个第四滑移槽14中只有一个滑移齿401；第一滑移槽11的中心线与第三滑移槽13的中心线位于同一条直线上；第二滑移槽12的中心线与第四滑移槽14的中心线位于同一条直线上。

图30、图31和图32为本发明的实施例六，实施例六与实施例五仅有一个区别，即二者的介轮403不同，在实施例六中，第三滑移槽13的起始槽点1501、分布槽点1502和终止槽点1503三点重合为一点，此时第三滑移槽13的中心线长度为零，蜕变为一个点，即第三滑移槽13的中心线变为了中心点；第四滑移槽14的起始槽点1501、分布槽点1502和终止槽点1503三点重合为一点，此时第四滑移槽14的中心线长度为零，蜕变为一个点，即第四滑移槽14的中心线变为了中心点；在实施例六中，第三滑移槽13和第四滑移槽14的表面均为直径为6mm的球面。

图33、图34和图35为本发明的实施例七，实施例七与实施例六仅有一个区别，即实施例七中，超径滚道中心线901为波数为22的内摆线，且该内摆线的平面直角坐标参数方程为：

上式中，x和y的单位为mm。

实施例一至实施例七，均为一齿差的超径活齿变速单元的实施例。

图36、图37和图38为本发明的实施例八，实施例八为一个二齿差的超径活齿变速单元的实施例，实施例八是在实施例六的基础上做了如下改动：驱动轴1上偏心轴段101轴线与同心轴段102轴线之间的距离为1.6mm；每个第一滑移槽11的中心线为长度为3.2mm的直线段；每个第二滑移槽12的中心线为长度为3.2mm的直线段；超径输出轮2上设置有一个超径滚道9，超径滚道中心线901为波数为22的内摆线，且该内摆线的平面直角坐标参数方程为：

上式中，x和y的单位为mm。

图39、图40和图41为本发明的实施例九，实施例九为一个二齿差的超径活齿变速单元的实施例，实施例九是在实施例八的基础上做了如下改动：将实施例八中的两个超径滚道9的位置对调，即在实施例九中，输出轮2上超径滚道9的超径滚道中心线901为波数为20的外摆线，传动轮3上超径滚道9的超径滚道中心线901为波数为22的内摆线。

图42为本发明的实施例十，实施例十为应用了实施例一所述的超径活齿变速单元的超径活齿减速器，在实施例十中，壳体18通过螺钉固定安装在滑移输出轮5的第一端上，壳体18的外径为70mm；输出轴19固定安装在超径输出轮2的第二端上，在实际生产中，二者可以是一个零件；壳体18上设置有内螺纹；调整块21上设置有外螺纹；调整块21滑动安装在壳体18上，且调整块21上的外螺纹与壳体18的内螺纹配合构成一个螺纹副；调整块21、壳体18与输出轴19三者同轴；调整块21关于自身轴线转动的同时，可沿着壳体18的轴线方向做往复移动；调整块21与壳体18之间安装有多个紧定螺钉，通过预紧紧定螺钉，可将调整块21卡死在壳体18上的设定位置处；动平衡块6通过一个紧定螺钉固定安装在驱动轴1的同心轴段102的第二端上；输出轴19与调整块21之间安装有一个密封圈；同心轴段102的第二端与滑移输出轮5之间安装有一个密封圈；同心轴段102的第二端与滑移输出轮5之间安装有一个轴承或滚动体；偏心轴段101与传动轮3之间安装有一个轴承或滚动体；同心轴段102的第一端与超径输出轮2之间安装有一个轴承或滚动体；超径输出轮2与壳体18之间安装有一个轴承或滚动体；输出轴19与壳体18之间安装有一个轴承或滚动体。

图43为本发明的实施例十一，实施例十一在实施例十的基础上，改变了交叉滑移组件4的构成，实施例十一中的交叉滑移组件4由滑移齿401和保持架402构成，且实施例十一中的超径活齿变速单元为实施例三中的超径活齿变速单元。

图44为本发明的实施例十二，实施例十二在实施例十的基础上，改变了交叉滑移组件4的构成，实施例十二中的交叉滑移组件4由两圈滑移齿401和一个介轮403构成，且实施例十二中的超径活齿变速单元为实施例六中的超径活齿变速单元。

图45为本发明的实施例十三，实施例十三为应用了实施例五所述类型的超径活齿变速单元的超径活齿减速器，在实施例十三中，壳体18通过螺钉固定安装在滑移输出轮5的第一端上，壳体18的外径为120mm；壳体18上设置有法兰盘，法兰盘外径为136mm；输出盘20固定安装在超径输出轮2的第二端上，在实际生产中，二者可以是一个零件；壳体18上设置有内螺纹；调整块21上设置有外螺纹；调整块21滑动安装在壳体18上，且调整块21上的外螺纹与壳体18的内螺纹配合构成一个螺纹副；调整块21、壳体18与输出盘20三者同轴；调整块21关于自身轴线转动的同时，可沿着壳体18的轴线方向做往复移动；调整块21与壳体18之间安装有多个紧定螺钉，通过预紧紧定螺钉，可将调整块21卡死在壳体18上的设定位置处；动平衡块6通过一个紧定螺钉固定安装在驱动轴1的同心轴段102的第二端上；输出盘20与同心轴段102的第一端之间安装有一个密封圈；同心轴段102的第二端与滑移输出轮5之间安装有一个密封圈；同心轴段102的第二端与滑移输出轮5之间安装有一个轴承或滚动体；偏心轴段101与传动轮3之间安装有一个轴承或滚动体；同心轴段102的第一端与超径输出轮2之间安装有一个轴承或滚动体；调整块21和超径输出轮2之间安装有一个轴承或滚动体；调整块21和超径输出轮2之间安装有一个密封圈；驱动轴1为空心轴；驱动轴1的两侧分别设置有螺纹孔；输出盘的端面上设置有螺纹孔。

图46为本发明的实施例十四，实施例十四为应用了实施例五所述类型的超径活齿变速单元的超径活齿减速器，在实施例十四中，壳体18通过螺钉固定安装在超径输出轮2的第一端上，壳体18的外径为120mm；壳体18上设置有法兰盘，法兰盘外径为136mm；输出盘20固定安装在滑移输出轮5的第二端上，在实际生产中，二者可以是一个零件；壳体18上设置有内螺纹；调整块21上设置有外螺纹；调整块21滑动安装在壳体18上，且调整块21上的外螺纹与壳体18的内螺纹配合构成一个螺纹副；调整块21、壳体18与输出盘20三者同轴；调整块21关于自身轴线转动的同时，可沿着壳体18的轴线方向做往复移动；调整块21与壳体18之间安装有多个紧定螺钉，通过预紧紧定螺钉，可将调整块21卡死在壳体18上的设定位置处；动平衡块6通过一个紧定螺钉固定安装在驱动轴1的同心轴段102的第二端上；输出盘20与同心轴段102的第二端之间安装有一个密封圈；同心轴段102的第一端与超径输出轮2之间安装有一个密封圈；同心轴段102的第二端与滑移输出轮5之间安装有一个轴承或滚动体；偏心轴段101与传动轮3之间安装有一个轴承或滚动体；同心轴段102的第一端与超径输出轮2之间安装有一个轴承或滚动体；调整块21和滑移输出轮5之间安装有一个轴承或滚动体；调整块21和滑移输出轮5之间安装有一个密封圈；驱动轴1为空心轴；驱动轴1的两侧分别设置有螺纹孔；输出盘的端面上设置有螺纹孔。

实施例十三和实施例十四的本质区别在于壳体18的安装关系。此外，在实施例十三和实施例十四中，传动参数相同：超径活齿7均为直径为6mm的标准球体；超径活齿7的数量均为30；滑移齿401均为直径为6mm的标准球体；滑移齿401均有两圈，每圈滑移齿401的数量均为20；偏心轴段101轴线与同心轴段102轴线之间的距离均为1mm；超径输出轮2的第一端面上均设置有圆周均布的超径齿槽10，所有超径齿槽10的表面均为直径为6mm的球面；传动轮3的第一端面上均设置有相同的超径滚道9；超径滚道中心线901均为波数为49的外摆线，且该外摆线的平面直角坐标参数方程为：

上式中，x和y的单位为mm；第一滑移槽11和第二滑移槽12的中心线均为长度为2.2mm的直线段；第三滑移槽13和第四滑移槽14的中心线长度均为零，即第三滑移槽13和第四滑移槽14的表面均为直径为6mm的球面。

本发明的工作原理：本发明提出了一种超径活齿变速单元及其变速器，尤其是涉及一种超径活齿变速单元和一种超径活齿变速器。

对于超径活齿变速单元，实施例一至实施例九为其优选实施例，从中可以得知，在滑移输出轮5固定的情况下，驱动驱动轴1旋转，驱动轴1的偏心轴段101上转动安装的传动轮3会随之运动，传动轮3通过交叉滑移组件4与滑移输出轮5连接，交叉滑移组件4在传动轮3的驱动下，会实现在滑移输出轮特征圆501所在平面内的两个方向的运动，一个运动是沿着滑移输出轮5上的第二滑移槽12的运动，另一个运动是沿着传动轮3上的第一滑移槽11的运动，由于这两个运动的限制，使得传动轮3只能实现平面内的平移运动，这种平移运动是周期性的摆动，驱动轴1每转动一圈，传动轮3摆动一个周期，且传动轮3每摆动一个周期，会驱动超径活齿7在超径滚道9中运动过一个超径滚道中心线901的波，并由输出超径轮2将这个运动转动输出，显然，在这种情况下，输出超径轮2的转速将小于驱动轴1的转速，特别的，超径输出轮2上的超径滚道中心线901的波数或超径齿槽10的个数为Z_out；传动轮3上的超径滚道中心线901的波数或超径齿槽10的个数为Z_in；则滑移输出轮5固定、驱动轴1驱动、超径输出轮2输出时，超径活齿变速单元的变速比为：

上式中，当Z_out的值大于Z_in的值时，变速比i为正数，代表驱动轴1和超径输出轮2的转向相同；当Z_out的值小于Z_in的值时，变速比i为负数，代表驱动轴1和超径输出轮2的转向相反。

对于超径活齿变速器，实施例十至实施例十四为其优选实施例，从中可以得知，调整块21可通过轴承或滚动体调节与之连接的超径输出轮2或滑移输出轮5的轴向装配间隙；当壳体18固定安装在滑移输出轮5上时，可通过调整块21压紧超径输出轮2，实现变速器的零回差传动；当壳体18固定安装在超径输出轮2上时，可通过调整块21压紧滑移输出轮5，实现变速器的零回差传动。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (14)

1.一种超径活齿变速单元，包括驱动轴、超径输出轮、传动轮、带有滑移齿的交叉滑移组件、滑移输出轮、动平衡块、超径活齿、切面活齿、切面滑移齿、带有一条滑移槽中心线的滑移槽特征线、特征曲线族，其特征在于：驱动轴包括同心轴段和偏心轴段，偏心轴段设置在同心轴段中部；超径输出轮的第一端面上设置有一个超径滚道或一圈圆周均布的超径齿槽；传动轮的第一端面上设置有一个超径滚道或一圈圆周均布的超径齿槽；超径输出轮与传动轮二者之中，至多有一个设置有超径齿槽；传动轮的第二端面上设置有一圈第一滑移槽；滑移输出轮的第一端面上设置有一圈第二滑移槽；

所述的超径活齿为旋转体，过其旋转轴的截面为超径活齿特征面，超径活齿特征面的边界为两条关于超径活齿旋转轴对称的超径活齿特征线，超径活齿特征线由特征曲线族中的一种曲线构成，或由特征曲线族中的多种曲线分段拼接组成；

所述的切面活齿为旋转体，过其旋转轴的截面为切面活齿特征面，切面活齿特征面的边界为两条关于切面活齿旋转轴对称的切面活齿特征线，切面活齿特征线由特征曲线族中的一种曲线构成，或由特征曲线族中的多种曲线分段拼接组成；

所述的超径活齿外表面内切于切面活齿内表面，且超径活齿中心点与切面活齿中心点重合；

超径活齿外表面与切面活齿内表面均内切于超径齿槽的表面；

所述的超径滚道包括超径滚道中心线，超径滚道中心线为带有多个波的闭合曲线；超径活齿特征线上的点到超径活齿旋转轴的最大距离为超径活齿大径，超径活齿大径大于超径滚道中心线的最小曲率半径；切面活齿中心在超径滚道中心线上运动一周，且切面活齿旋转轴在运动过程中始终垂直于超径滚道中心线所在的平面，则切面活齿外表面运动轨迹的包络面为超径滚道特征面；超径滚道特征面内切于超径滚道的表面；

所述的滑移槽特征线为一条直线段；滑移槽特征线的两个端点分别为起始槽点和终止槽点；滑移槽特征线上设置有一个分布槽点；

所述的滑移槽中心线是以起始槽点和终止槽点为端点的平面曲线，且滑移槽中心线由特征曲线族中的一种曲线构成，或由特征曲线族中的多种曲线分段拼接组成；

所述的滑移齿为旋转体，过其旋转轴的截面为滑移齿特征面，滑移齿特征面的边界为两条关于滑移齿旋转轴对称的滑移齿特征线，滑移齿特征线由特征曲线族中的一种曲线构成，或由特征曲线族中的多种曲线分段拼接组成；

所述的切面滑移齿为旋转体，过其旋转轴的截面为切面滑移齿特征面，切面滑移齿特征面的边界为两条关于切面滑移齿旋转轴对称的切面滑移齿特征线，切面滑移齿特征线由特征曲线族中的一种曲线构成，或由特征曲线族中的多种曲线分段拼接组成；

所述的滑移齿外表面内切于切面滑移齿内表面，且滑移齿中心点与切面滑移齿中心点重合；

所述的传动轮上设置有一圈相同且互相平行的滑移槽特征线，所有滑移槽特征线及其带有的滑移槽中心线均位于同一平面内，且该平面与传动轮的轴线垂直；传动轮上设置的所有滑移槽特征线的分布槽点位于同一个圆上，该圆为传动轮特征圆，传动轮特征圆的圆心在传动轮的轴线上；传动轮上设置的所有滑移槽特征线等距分布或者所有的分布槽点圆周均布；传动轮上设置的每条滑移槽中心线对应一个第一滑移槽且与该第一滑移槽的中心线完全重合；切面滑移齿的中心从第一滑移槽的中心线上的一端运动至另一端，且运动过程中切面滑移齿旋转轴始终垂直于传动轮特征圆所在的平面，则切面滑移齿外表面运动轨迹的包络面为第一滑移槽特征面；第一滑移槽特征面内切于第一滑移槽的表面；

所述的滑移输出轮上设置有一圈相同且互相平行的滑移槽特征线，所有滑移槽特征线及其带有的滑移槽中心线均位于同一平面内，且该平面与滑移输出轮的轴线垂直；滑移输出轮上设置的所有滑移槽特征线的分布槽点位于同一个圆上，该圆为滑移输出轮特征圆，滑移输出轮特征圆的圆心在滑移输出轮的轴线上；滑移输出轮上设置的所有滑移槽特征线等距分布或者所有的分布槽点圆周均布；滑移输出轮上设置的每条滑移槽中心线对应一个第二滑移槽且与该第二滑移槽的中心线完全重合；切面滑移齿的中心从第二滑移槽的中心线上的一端运动至另一端，且运动过程中切面滑移齿旋转轴始终垂直于滑移输出轮特征圆所在的平面，则切面滑移齿外表面运动轨迹的包络面为第二滑移槽特征面；第二滑移槽特征面内切于第二滑移槽的表面；

所述的传动轮转动安装在驱动轴的偏心轴段上；超径输出轮转动安装在驱动轴的同心轴段的第一端上，且超径输出轮的第一端面与转动轮的第一端面相对；滑移输出轮转动安装在驱动轴的同心轴段的第二端上，且滑移输出轮的第一端面与转动轮的第二端面相对；超径输出轮与传动轮之间安装有一圈圆周均布的超径活齿；超径输出轮的第一端面上的超径滚道或超径齿槽同时与所有的超径活齿啮合接触；转动轮的第一端面上的超径滚道或超径齿槽同时与所有的超径活齿啮合接触；超径齿槽的个数与超径活齿的个数相同，且每个超径齿槽中有且仅有一个超径活齿；传动轮与滑移输出轮之间安装有一个带有滑移齿的交叉滑移组件；传动轮的第二端面上的每个第一滑移槽内均啮合接触有一个滑移齿；滑移输出轮的第一端面上的每个第二滑移槽内均啮合接触有一个滑移齿；传动轮上设置的滑移槽特征线投影至滑移输出轮特征圆上时，与滑移输出轮上设置的滑移槽特征线之间有一个夹角，这个夹角为滑移交角，滑移交角的取值范围区间为(0°，180°)；交叉滑移组件在传动轮与滑移输出轮之间运动时，运动分解为相对于传动轮的分运动和相对于滑移输出轮的分运动，在交叉滑移组件运动全程的任意位置处，两个分运动的方向均不在一条直线上；所述的动平衡块固定安装在驱动轴的同心轴段上。

2.根据权利要求1所述的一种超径活齿变速单元，其特征在于：所述的交叉滑移组件仅包括一圈滑移齿；所述的第一滑移槽和一个第二滑移槽数量相同；每个滑移齿同时与一个第一滑移槽和一个第二滑移槽啮合接触；

所述的分布槽点到起始槽点的距离大于或等于驱动轴上同心轴段轴线与偏心轴段轴线之间的距离；分布槽点到终止槽点的距离大于或等于驱动轴上同心轴段轴线与偏心轴段轴线之间的距离。

3.根据权利要求1所述的一种超径活齿变速单元，其特征在于：所述的交叉滑移组件包括一圈滑移齿和一个保持架；所述的第一滑移槽和一个第二滑移槽数量相同；所述保持架上有一圈圆周均布的保持孔，每个保持孔内转动安装有一个滑移齿，每个滑移齿同时与一个第一滑移槽、一个第二滑移槽和一个保持孔啮合接触；

所述的分布槽点到起始槽点的距离大于或等于驱动轴上同心轴段轴线与偏心轴段轴线之间的距离；分布槽点到终止槽点的距离大于或等于驱动轴上同心轴段轴线与偏心轴段轴线之间的距离。

4.根据权利要求1所述的一种超径活齿变速单元，其特征在于：所述的交叉滑移组件包括两圈滑移齿和一个介轮；介轮的第一端面上设置有一圈第三滑移槽，且介轮的第一端面与传动轮的第二端面相对；介轮的第二端面上设置有一圈第四滑移槽，且介轮的第二端面与滑移输出轮的第一端面相对；

所述的介轮第一端上设置有一圈相同且互相平行的滑移槽特征线，所有滑移槽特征线及其带有的滑移槽中心线均位于同一平面内，且该平面与介轮的轴线垂直；介轮第一端上设置的所有滑移槽特征线的分布槽点位于同一个圆上，该圆为第一介轮特征圆，第一介轮特征圆的圆心在介轮的轴线上；介轮第一端上设置的所有滑移槽特征线等距分布或者所有的分布槽点圆周均布；介轮第一端上设置的每条滑移槽中心线对应一个第三滑移槽且与该第三滑移槽的中心线完全重合；切面滑移齿的中心从第三滑移槽的中心线上的一端运动至另一端，且运动过程中切面滑移齿旋转轴始终垂直于第一介轮特征圆所在的平面，则切面滑移齿外表面运动轨迹的包络面为第三滑移槽特征面；第三滑移槽特征面内切于第三滑移槽的表面；

所述的第一介轮特征圆与传动轮特征圆直径相同，且在同一平面内；第一介轮特征圆上设置的分布槽点的数量与传动轮特征圆上设置的分布槽点的数量相同；介轮第一端上设置的所有滑移槽特征线的分布规律与传动轮上设置的所有滑移槽特征线的分布规律相同，即所有滑移槽特征线等距分布或者所有的分布槽点圆周均布，且分布规律均为等距分布时，介轮第一端上相邻两条滑移槽特征线之间的距离与传动轮上相邻两条滑移槽特征线之间的距离相等；

所述的第一介轮特征圆与传动轮特征圆中，至少有一个满足以下条件，即分布槽点到起始槽点的距离与分布槽点到终止槽点的距离均大于或等于驱动轴上同心轴段轴线与偏心轴段轴线之间的距离；

所述的第一介轮特征圆与传动轮特征圆中，至多有一个满足以下条件，即滑移槽特征线的长度为零，此时起始槽点、分布槽点和终止槽点三点重合；

所述的介轮第二端上设置有一圈相同且互相平行的滑移槽特征线，所有滑移槽特征线及其带有的滑移槽中心线均位于同一平面内，且该平面与介轮的轴线垂直；介轮第二端上设置的所有滑移槽特征线的分布槽点位于同一个圆上，该圆为第二介轮特征圆，第二介轮特征圆的圆心在介轮的轴线上；介轮第二端上设置的所有滑移槽特征线等距分布或者所有的分布槽点圆周均布；介轮第二端上设置的每条滑移槽中心线对应一个第四滑移槽且与该第四滑移槽的中心线完全重合；切面滑移齿的中心从第四滑移槽的中心线上的一端运动至另一端，且运动过程中切面滑移齿旋转轴始终垂直于第二介轮特征圆所在的平面，则切面滑移齿外表面运动轨迹的包络面为第四滑移槽特征面；第四滑移槽特征面内切于第四滑移槽的表面；

所述的第二介轮特征圆与滑移输出轮特征圆直径相同，且在同一平面内；第二介轮特征圆上设置的分布槽点的数量与滑移输出轮特征圆上设置的分布槽点的数量相同；介轮第二端上设置的所有滑移槽特征线的分布规律与滑移输出轮上设置的所有滑移槽特征线的分布规律相同，即所有滑移槽特征线等距分布或者所有的分布槽点圆周均布，且分布规律均为等距分布时，介轮第二端上相邻两条滑移槽特征线之间的距离与滑移输出轮上相邻两条滑移槽特征线之间的距离相等；

所述的第二介轮特征圆与滑移输出轮特征圆中，至少有一个满足以下条件，即分布槽点到起始槽点的距离与分布槽点到终止槽点的距离均大于或等于驱动轴上同心轴段轴线与偏心轴段轴线之间的距离；

所述的第二介轮特征圆与滑移输出轮特征圆中，至多有一个满足以下条件，即滑移槽特征线的长度为零，此时起始槽点、分布槽点和终止槽点三点重合；

介轮与传动轮之间安装有第一圈滑移齿；介轮与滑移输出轮之间安装有第二圈滑移齿；第一圈滑移齿中的每个滑移齿同时与一个第一滑移槽和一个第三滑移槽啮合接触，第一滑移槽的中心线和第三滑移槽的中心线在一条直线上，且每个第一滑移槽或每个第三滑移槽内有且只有一个滑移齿；第二圈滑移齿中的每个滑移齿同时与一个第二滑移槽和一个第四滑移槽啮合接触，第二滑移槽的中心线和第四滑移槽的中心线在一条直线上，且每个第二滑移槽或每个第四滑移槽内有且只有一个滑移齿。

5.根据权利要求2-4中任一条所述的一种超径活齿变速单元，其特征在于：所述的特征曲线族包括圆形曲线、椭圆形曲线、双曲线、幂函数曲线、指数函数曲线、对数函数曲线、三角函数曲线、反三角函数曲线、常数函数曲线和多项式函数曲线。

6.根据权利要求5所述的一种超径活齿变速单元，其特征在于：驱动轴内部中空，即驱动轴内部设置有一个贯穿同心轴段第一端和同心轴段第二端的通孔。

7.根据权利要求6所述的一种超径活齿变速单元，其特征在于：所述的超径滚道中心线为外摆线或内摆线；

超径滚道中心线为外摆线时，其在平面直角坐标系中的参数方程为：

超径滚道中心线为内摆线时，其在平面直角坐标系中的参数方程为：

以上各式中，R-超径滚道中心线的径向半径；A-超径滚道中心线的幅值；Z_c-超径滚道中心线的波数。

8.根据权利要求7所述的一种超径活齿变速单元，其特征在于：超径活齿大径大于或等于密切大径，密切大径的计算公式为：

R_oc＝R sin(π/Z_b)

上式中，R_oc-密切大径；Z_b-超径活齿的个数；

当超径活齿大径等于密切大径时，超径活齿密排分布，即任意两个相邻的超径活齿都彼此接触。

9.根据权利要求8所述的一种超径活齿变速单元，其特征在于：超径活齿的个数与超径滚道中心线的波数相差一。

10.根据权利要求9所述的一种超径活齿变速单元，其特征在于：超径输出轮与传动轮二者之一设置有超径齿槽，超径滚道中心线为外摆线时，超径齿槽的个数比超径滚道中心线的波数多一；超径滚道中心线为内摆线时，超径齿槽的个数比超径滚道中心线的波数少一。

11.根据权利要求9所述的一种超径活齿变速单元，其特征在于：超径输出轮上的超径滚道中心线为外摆线时，传动轮上的超径滚道中心线为内摆线，且超径输出轮上的超径滚道中心线的波数比传动轮上的超径滚道中心线的波数少二；超径输出轮上的超径滚道中心线为内摆线时，传动轮上的超径滚道中心线为外摆线，且超径输出轮上的超径滚道中心线的波数比传动轮上的超径滚道中心线的波数多二。

12.根据权利要求9所述的一种超径活齿变速单元，其特征在于：超径输出轮上的超径滚道中心线的波数或超径齿槽的个数为Z_out；传动轮上的超径滚道中心线的波数或超径齿槽的个数为Z_in；则滑移输出轮固定、驱动轴驱动、超径输出轮输出时，超径活齿变速单元的变速比为：

上式中，当Z_out的值大于Z_in的值时，变速比i为正数，代表驱动轴和超径输出轮的转向相同；当Z_out的值小于Z_in的值时，变速比i为负数，代表驱动轴和超径输出轮的转向相反。

13.一种超径活齿变速器，包括壳体、输出轴或输出盘、调整块和权利要求1-12任一条所述的超径活齿变速单元，其特征在于：所述的壳体固定安装在超径活齿变速单元的超径输出轮或滑移输出轮上；当壳体固定安装在所述的超径输出轮上时，滑移输出轮上固定安装有一个输出轴或输出盘；当壳体固定安装在所述的滑移输出轮上时，超径输出轮上固定安装有一个输出轴或输出盘；

所述的壳体上设置有内螺纹；所述的调整块上设置有外螺纹；调整块滑动安装在壳体上，且调整块上的外螺纹与壳体的内螺纹配合构成一个螺纹副；调整块、壳体与输出轴三者同轴；调整块关于自身轴线转动的同时，可沿着壳体的轴线方向做往复移动；

调整块通过沿着壳体轴线的往复移动，驱动输出轴沿着壳体轴线往复移动，实现对所述的超径活齿变速单元轴向装配间隙的调整。

14.根据权利要求13所述的一种超径活齿变速器，其特征在于：壳体与调整块之间设置有紧定螺钉，紧定螺钉装配在壳体上并与调整块接触；通过预紧紧定螺钉将调整块卡死在壳体上。

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