CN217683095U - 基于双面圆弧齿轮的齿轮齿条传动结构 - Google Patents

Abstract

本公开实施例公开了一种基于双面圆弧齿轮的齿轮齿条传动结构。其中，所述齿轮齿条传动结构包括齿条，以及与所述齿条相匹配的至少一个双面圆弧齿轮；双面圆弧齿轮包括沿周向重复排布的齿轮齿和齿轮齿槽，在双面圆弧齿轮的横截面上，齿轮齿具有向外凸出的第一啮合线，第一啮合线为圆弧线，齿轮齿槽具有向内凹入的第二啮合线，第二啮合线为圆弧线；齿条包括沿延伸方向重复排布的齿条齿和齿条齿槽，在齿条的横截面上，齿条齿具有向外凸出的第三啮合线，第三啮合线为圆弧线，齿条齿槽具有向内凹入的第四啮合线，第四啮合线为圆弧线；在齿轮齿条传动结构的传动过程中，第三啮合线与第二啮合线啮合，或，第四啮合线与第一啮合线啮合。

Description

基于双面圆弧齿轮的齿轮齿条传动结构

技术领域

本公开涉及机械结构技术领域，尤其涉及一种基于双面圆弧齿轮的齿轮齿条传动结构。

背景技术

采用齿条和齿轮配合传动，是常见的传动结构。现有技术中，齿轮和齿条为渐开线啮合，导致其在传动过程中存在以下问题：(1)啮合位置为渐开线，始终为线磨损，不耐磨，使用寿命有待提高；(2) 齿轮和齿条只能通过常规滚齿、磨齿、插齿、线切割齿等方式加工，加工设备需要多元化，且需要很高的加工精度，刀具需要定制，刀具定制时间长，打样改款不方便，打样周期长，平均成本高。

实用新型内容

有鉴于此，本公开实施例提供了一种基于双面圆弧齿轮的齿轮齿条传动结构，至少部分的提高使用寿命，降低加工难度和加工成本。

本公开实施例提供一种基于双面圆弧齿轮的齿轮齿条传动结构，采用如下技术方案：

所述齿轮齿条传动结构包括齿条，以及与所述齿条相匹配的至少一个双面圆弧齿轮；

所述双面圆弧齿轮包括沿周向重复排布的齿轮齿和齿轮齿槽，在所述双面圆弧齿轮的横截面上，所述齿轮齿具有向外凸出的第一啮合线，所述第一啮合线为圆弧线，所述齿轮齿槽具有向内凹入的第二啮合线，所述第二啮合线为圆弧线；

所述齿条包括沿延伸方向重复排布的齿条齿和齿条齿槽，在所述齿条的横截面上，所述齿条齿具有向外凸出的第三啮合线，所述第三啮合线为圆弧线，所述齿条齿槽具有向内凹入的第四啮合线，所述第四啮合线为圆弧线；

在所述齿轮齿条传动结构的传动过程中，所述第三啮合线与所述第二啮合线啮合，或，所述第四啮合线与所述第一啮合线啮合。

可选地，所述齿轮齿条传动结构包括至少两个所述双面圆弧齿轮，在同一时刻，一部分所述双面圆弧齿轮与所述齿条完全啮合，另一部分所述双面圆弧齿轮与所述齿条间存在间隙。

可选地，所述齿轮齿条传动结构包括两个所述双面圆弧齿轮，在同一时刻，一个所述双面圆弧齿轮的齿轮齿与所述齿条的齿条齿槽啮合，另一个所述双面圆弧齿轮的齿轮齿槽与所述齿条的齿条齿啮合。

可选地，所述齿轮齿条传动结构包括两个所述双面圆弧齿轮，在同一时刻，两个所述双面圆弧齿轮的齿轮齿与所述齿条的齿条齿槽啮合，或者，两个所述双面圆弧齿轮的齿轮齿槽与所述齿条的齿条齿啮合。

可选地，所述第四啮合线的半径略大于所述第一啮合线的半径，和/或，所述第二啮合线的半径略大于所述第三啮合线的半径。

可选地，所述第一啮合线的半径与所述第三啮合线的半径相等，所述第二啮合线的半径与所述第四啮合线的半径相等。

可选地，所述双面圆弧齿轮仅包括所述齿轮齿和所述齿轮齿槽，所述齿条仅包括所述齿条齿和所述齿条齿槽；在所述双面圆弧齿轮的横截面上，所述第一啮合线的弧心和所述第二啮合线的弧心，与所述双面圆弧齿轮的中心之间的距离相同；在所述齿条的横截面上，所述第三啮合线的弧心和所述第四啮合线的弧心处于同一高度。

可选地，所述双面圆弧齿轮还包括位于所述齿轮齿和所述齿轮齿槽之间的齿轮齿连接部，所述齿条还包括位于所述齿条齿和所述齿条齿槽之间的齿条齿连接部；在所述双面圆弧齿轮的横截面上，所述第一啮合线的弧心与所述双面圆弧齿轮的中心之间具有第一距离，所述第二啮合线的弧心与所述双面圆弧齿轮的中心之间具有第二距离，所述第二距离小于所述第一距离；在所述齿条的横截面上，所述第三啮合线的弧心具有第一高度，所述第四啮合线的弧心具有第二高度，所述第二高度小于所述第一高度。

可选地，在所述双面圆弧齿轮的横截面上，所述齿轮齿连接部包括首尾连接的向外凸出的第一连接线和向内凹入的第二连接线，所述第一连接线与所述齿轮齿连接，所述第二连接线与所述齿轮齿槽连接；在所述齿条的横截面上，所述齿条齿连接部包括首尾连接的向外凸出的第三连接线和向内凹入的第四连接线，所述第三连接线与所述齿条齿连接，所述第四连接线与所述齿条齿槽连接；所述第一连接线、所述第二连接线、所述第三连接线和所述第四连接线均为弧线。

可选地，所述第一连接线为与所述第一啮合线共圆的圆弧线，所述第二连接线为与所述第二啮合线共圆的圆弧线，所述第三连接线为与所述第三啮合线共圆的圆弧线，所述第四连接线为与所述第四啮合线共圆的圆弧线。

可选地，所述第一啮合线、所述第二啮合线、所述第三啮合线和所述第四啮合线均为弧度为π的圆弧线。

可选地，所述齿轮齿的延伸方向与所述双面圆弧齿轮的轴线平行，所述齿条齿的延伸方向与所述齿条的横截面的法线平行；或，所述齿轮齿的至少一部分的延伸方向与所述双面圆弧齿轮的轴线之间具有第一夹角，所述齿条齿的至少一部分的延伸方向与所述齿条的横截面的法线之间具有第二夹角，所述第一夹角和所述第二夹角均大于0°且小于90°。

可选地，所述齿轮齿的延伸路径为曲线、折线或直线；所述齿条齿的延伸路径为曲线、折线或直线。

可选地，所述齿轮齿条传动结构还包括至少一个传动元件和/或结构件，所述传动元件和/或结构件与所述双面圆弧齿轮一体成型。

可选地，所述双面圆弧齿轮包括至少两个齿轮齿。

本公开实施例提供了一种基于双面圆弧齿轮的齿轮齿条传动结构，一方面，由于在双面圆弧齿轮的横截面上，齿轮齿具有向外凸出的第一啮合线，则在齿轮齿的延伸方向上所有第一啮合线构成第一啮合面，同样地，在齿轮齿的延伸方向上所有第二啮合线构成第二啮合面，在齿条齿的延伸方向上，所有第三啮合线构成第三啮合面，所有第四啮合线构成第四啮合面，在齿轮齿条传动结构的传动过程中，第三啮合线与第二啮合线啮合，或，第四啮合线与第一啮合线啮合，则对整个齿轮齿条传动结构而言，二者是通过第三啮合面与第二啮合面啮合，或，第四啮合面与第一啮合面啮合，而非现有技术中的渐开线啮合，传动过程中为面磨损，增大了接触面积，更加耐磨，进而能够有效提高使用寿命，而且齿轮齿和齿条齿的齿形更坚固，可以在同模数下做的更大更坚固，更加提高了强度和耐磨度；另一方面，由于在横截面上，双面圆弧齿轮和齿条的啮合线均为圆弧线，不存在根切现象，且还可以通过铣削的方式加工双面圆弧齿轮和齿条，使用标准加工中心和车铣复合数控机床即可，刀具不需大量特殊定制，大大缩短打样时间，降低对专用设备依赖，降低生产成本。

上述说明仅是本公开技术方案的概述，为了能更清楚了解本公开的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本公开的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本公开实施例提供的第一种齿轮齿条传动结构的主视图；

图2为本公开实施例提供的第一种双面圆弧齿轮的主视图；

图3为本公开实施例提供的第一种双面圆弧齿轮的立体图；

图4为本公开实施例提供的第一种齿条的局部放大图；

图5为本公开实施例提供的第一种齿条的立体图；

图6为本公开实施例提供的第二种齿轮齿条传动结构的局部放大图；

图7为本公开实施例提供的第三种齿轮齿条传动结构的局部放大图；

图8为本公开实施例提供的第四种齿轮齿条传动结构的局部放大图；

图9为本公开实施例提供的第二种双面圆弧齿轮的局部放大图；

图10为本公开实施例提供的第三种双面圆弧齿轮的立体图；

图11为本公开实施例提供的第二种齿条的局部放大图；

图12为本公开实施例提供的第五种齿轮齿条传动结构的局部放大图；

图13为本公开实施例提供的第六种齿轮齿条传动结构的局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开的技术方案。

除非另有说明，否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本公开的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离本公开的技术构思的情况下，各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分离、互换和/ 或重新布置。

在附图中使用交叉影线和/或阴影通常用于使相邻部件之间的边界变得清晰。如此，除非说明，否则交叉影线或阴影的存在与否均不传达或表示对部件的具体材料、材料性质、尺寸、比例、示出的部件之间的共性和/或部件的任何其它特性、属性、性质等的任何偏好或者要求。此外，在附图中，为了清楚和/或描述性的目的，可以夸大部件的尺寸和相对尺寸。当可以不同地实施示例性实施例时，可以以不同于所描述的顺序来执行具体的工艺顺序。例如，可以基本同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的工艺。此外，同样的附图标记表示同样的部件。

当一个部件被称作“在”另一部件“上”或“之上”、“连接到”或“结合到”另一部件时，该部件可以直接在所述另一部件上、直接连接到或直接结合到所述另一部件，或者可以存在中间部件。然而，当部件被称作“直接在”另一部件“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一部件时，不存在中间部件。为此，术语“连接”可以指物理连接、电气连接等，并且具有或不具有中间部件。

为了描述性目的，本公开可使用诸如“在……之下”、“在……下方”、“在……下”、“下”、“在……上方”、“上”、“在……之上”、“较高的”和“侧(例如，如在“侧壁”中)”等的空间相对术语，从而来描述如附图中示出的一个部件与另一(其它)部件的关系。除了附图中描绘的方位之外，空间相对术语还意图包含设备在使用、操作和/或制造中的不同方位。例如，如果附图中的设备被翻转，则被描述为“在”其它部件或特征“下方”或“之下”的部件将随后被定位为“在”所述其它部件或特征“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可以包含“上方”和“下方”两种方位。此外，设备可被另外定位(例如，旋转90度或者在其它方位处)，如此，相应地解释这里使用的空间相对描述语。

这里使用的术语是为了描述具体实施例的目的，而不意图是限制性的。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个(种、者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。此外，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”以及它们的变型时，说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组，但不排除存在或附加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组。还要注意的是，如这里使用的，术语“基本上”、“大约”和其它类似的术语被用作近似术语而不用作程度术语，如此，它们被用来解释本领域普通技术人员将认识到的测量值、计算值和/或提供的值的固有偏差。

本公开实施例提供一种基于双面圆弧齿轮的齿轮齿条传动结构 (以下简称为齿轮齿条传动结构)，具体地，如图1所示，图1为本公开实施例提供的第一种齿轮齿条传动结构的主视图，齿轮齿条传动结构包括齿条10，以及与齿条10相匹配的至少一个双面圆弧齿轮20。

如图2和图3所示，图2为本公开实施例提供的第一种双面圆弧齿轮的主视图，图3为本公开实施例提供的第一种双面圆弧齿轮的立体图，该双面圆弧齿轮20包括沿周向重复排布的齿轮齿21和齿轮齿槽22，在双面圆弧齿轮20的横截面上，齿轮齿21具有向外凸出的第一啮合线A，第一啮合线A为圆弧线，齿轮齿槽22具有向内凹入的第二啮合线B，第二啮合线B为圆弧线。

双面圆弧齿轮20指的就是在其横截面上，第一啮合线A和第二啮合线B均为圆弧状。

如图4和图5所示，图4为本公开实施例提供的齿条的局部放大图，图5为本公开实施例提供的齿条的立体图，齿条10包括沿延伸方向重复排布的齿条齿11和齿条齿槽12，在齿条10的横截面上，齿条齿11具有向外凸出的第三啮合线C，第三啮合线C为圆弧线，齿条齿槽12具有向内凹入的第四啮合线D，第四啮合线D为圆弧线。

如图1～图5所示，在齿轮齿条传动结构的传动过程中，第三啮合线C与第二啮合线B啮合，和/或，第四啮合线D与第一啮合线A啮合。

上述基于双面圆弧齿轮20的齿轮齿条传动结构至少具有如下技术优势：

一方面，双面圆弧齿轮20和齿条10通过啮合面啮合，而非现有技术中的渐开线啮合，传动过程中为面磨损，增大了接触面积，更加耐磨，进而能够有效提高使用寿命，而且齿轮齿21和齿条齿11的齿形更坚固，可以在同模数下做的更大更坚固，更加提高了强度和耐磨度。

另一方面，由于在双面圆弧齿轮20的横截面上，齿轮齿21具有向外凸出的第一啮合线A，则在齿轮齿21的延伸方向上所有第一啮合线A构成第一啮合面，同样地，在齿轮齿21的延伸方向上所有第二啮合线B构成第二啮合面，在齿条齿11的延伸方向上，所有第三啮合线C构成第三啮合面，所有第四啮合线D构成第四啮合面，在齿轮齿条传动结构的传动过程中，第三啮合线C与第二啮合线B啮合，或，第四啮合线D与第一啮合线A啮合，则对整个齿轮齿条传动结构而言，二者是通过第三啮合面与第二啮合面啮合，或，第四啮合面与第一啮合面啮合，而非现有技术中的渐开线啮合；

另一方面，由于在横截面上，双面圆弧齿轮20和齿条10的啮合线均为圆弧线，不存在根切现象，且还可以通过铣削的方式加工双面圆弧齿轮20和齿条10，使用标准加工中心和车铣复合数控机床即可，刀具不需大量特殊定制，大大缩短打样时间，降低对专用设备依赖，降低生产成本。当然，双面圆弧齿轮20也可利用常规加工方式，如滚齿，磨齿，插齿，线切割齿等方式加工。

再一方面，在相同齿数下，齿条10的啮合面的展开的尺寸与双面圆弧齿轮20的啮合面的展开的尺寸相同或非常接近，因此，二者在啮合过程中趋近于滚动摩擦，与现有技术中的齿轮和齿条相比，摩擦阻力大幅减小。

另外，需要补充的是，本公开实施例中应用的双面圆弧齿轮20和齿条10还具有如下技术优势：受力均匀；接触面积大，更耐磨；通过啮合面紧密啮合，提高运行精度，受力面积为现有技术的双倍甚至更高，提高承载力；方便测量精度误差。

本公开实施例中，齿轮齿条传动结构包括的双面圆弧齿轮20的个数可以为一个、两个或多个，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。当齿轮齿条传动结构包括多个双面圆弧齿轮20时，各双面圆弧齿轮20可通过一台电机联动驱动，也可以使用多台电机独立驱动。

当齿轮齿条传动结构包括两个或多个双面圆弧齿轮20时，不仅可以达到减小共振，受力更加均匀，平均受力面和作用力，运行更平稳，双倍受力面作用力均分，更加提高承载力的效果，还可以在一个啮合位置(如一齿轮齿、一齿条齿、一齿轮齿槽或一齿条齿槽)损坏时，继续保持工作，从而增加齿轮齿条传动结构的使用寿命，提高耐用度和在极限情况下提高耐久度。

进一步地，当齿轮齿条传动结构包括两个或多个双面圆弧齿轮20 时，双面圆弧齿轮20与齿条10的配合方式可以有多种，本公开实施例举例进行说明。

可选地，该齿轮齿条传动结构包括至少两个双面圆弧齿轮20，在同一时刻，一部分双面圆弧齿轮20与齿条10完全啮合(齿轮齿21与齿条齿槽12完全啮合，或，齿轮齿槽22与齿条齿11完全啮合)，另一部分双面圆弧齿轮20与齿条10间存在间隙(齿轮齿21与齿条齿槽12存在间隙，或，齿轮齿槽22与齿条齿11存在间隙)。其具体可以通过调整各双面圆弧齿轮20之间的距离，和/或，初始放置时双面圆弧齿轮20和齿条10的相对位置实现。

需要说明的是，以上“同一时刻”并非指一个特定的时刻，而是指在传动过程中，不同双面圆弧齿轮20与齿条10之间存在以上啮合关系时的时刻。在整个传动过程中，存在多个以上所述的时刻，以一个双面圆弧齿轮20前后相邻的两个时刻为例，若在当前时刻中该双面圆弧齿轮20与齿条10完全啮合，则在下一时刻中该双面圆弧齿轮20 与齿条10存在间隙，若在当前时刻中该双面圆弧齿轮20与齿条10存在间隙，则在下一时刻中该双面圆弧齿轮20与齿条10完全啮合。

在具有以上结构的齿轮齿条传动结构的传动过程中，不同的双面圆弧齿轮20与齿条10的啮合效果可以实现动态补偿，即一个完全啮合，一个存在间隙，不仅可以进一步提升多个双面圆弧齿轮20共用具有的减小共振，受力更加均匀，平均受力面和作用力，运行更平稳，双倍受力面作用力均分，更加提高承载力的效果，还可有效降低反向间隙。

具体地，如图6所示，图6为本公开实施例提供的第二种齿轮齿条传动结构的局部放大图，齿轮齿条传动结构包括两个双面圆弧齿轮 20，在同一时刻，左侧双面圆弧齿轮20与齿条10完全啮合(见图6 中虚线圈所示位置)，右侧双面圆弧齿轮20与齿条10间存在微小间隙 (见图6中虚线圈所示位置)。另外，需要说明的是，无论在同一时刻两个双面圆弧齿轮20与齿条10啮合位置相近(均为凹对凸，或凸对凹)或相反(一个为凹对凸，另一个为凸对凹)，均可适用于实现以上动态补偿的效果。

可选地，如图7所示，图7为本公开实施例提供的第三种齿轮齿条传动结构的局部放大图，齿轮齿条传动结构包括两个双面圆弧齿轮 20，在同一时刻，右侧双面圆弧齿轮20的齿轮齿21与齿条10的齿条齿槽12啮合(图7中右侧虚线圈所示位置)，即该双面圆弧齿轮20的第一啮合线A与齿条10的第四啮合线D啮合(凸对凹)，左侧双面圆弧齿轮20的齿轮齿槽22与齿条10的齿条齿11啮合(图7中左侧虚线圈所示位置)，即该双面圆弧齿轮20的第二啮合线B与齿条10的第三啮合线C啮合(凹对凸)。基于以上情况，在齿轮齿条传动结构的传动过程中，两个双面圆弧齿轮20与齿条10之间的啮合部位正好相反，有助于实现误差被均分，更加提高运行精度。

需要说明的是，以上“同一时刻”并非指一个特定的时刻，而是指在传动过程中，不同双面圆弧齿轮20与齿条10之间存在以上啮合关系时的时刻。

可选地，如图8所示，图8为本公开实施例提供的第四种齿轮齿条传动结构的局部放大图，齿轮齿条传动结构包括两个双面圆弧齿轮 20，在同一时刻，两个双面圆弧齿轮20的齿轮齿21与齿条10的齿条齿槽12啮合(图8中虚线圈所示位置)，即该两个双面圆弧齿轮20均为第一啮合面A与齿条10的第四啮合面D啮合(二者均为凸对凹)。或者，两个双面圆弧齿轮20的齿轮齿槽22与齿条10的齿条齿11啮合，即该两个双面圆弧齿轮20均为第二啮合面B与齿条10的第三啮合面C啮合(二者均为凹对凸)。

需要说明的是，以上“同一时刻”并非指一个特定的时刻，而是指在传动过程中，不同双面圆弧齿轮20与齿条10之间存在以上啮合关系时的时刻。

需要说明的是，当本公开实施例提供的齿轮齿条传动结构包括多个双面圆弧齿轮20时，双面圆弧齿轮可两两成对，实现图6、图7或图8所示的配合关系。

本公开实施例中，各啮合线的半径之间可以具有如下关系：第四啮合线D的半径可以略大于或等于第一啮合线A的半径，第二啮合线 B的半径可以略大于或等于第三啮合线C的半径，第一啮合线A的半径大于、等于或小于第三啮合线C的半径，第二啮合线B的半径大于、等于或小于第四啮合线D的半径。

可选地，本公开实施例中，第四啮合线D的半径略大于第一啮合线A的半径，和/或，第二啮合线B的半径略大于第三啮合线C的半径。以上“略大于”的作用在于使第一啮合线A可以顺利地实现与第四啮合线D啮合和脱离，避免卡死，以及，使第三啮合线C可以顺利地实现与第二啮合线B啮合和脱离，避免卡死。“略大于”的尺寸范围本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，以能够同时实现啮合线啮合和避免卡死为原则。例如，第四啮合线D的半径比第一啮合线A的半径大0.05μm、0.1μm、0.2μm、0.5μm等；第二啮合线B的半径比第三啮合线C的半径大0.05μm、0.1μm、0.2μm、0.5μm等。

进一步地，本公开实施例中，第一啮合线A的半径与第三啮合线 C的半径相等，第二啮合线B的半径与第四啮合线D的半径相等，即对于双面圆弧齿轮20而言，其上的齿轮齿21和齿轮齿槽22的尺寸相近，对于齿条10而言，其上的齿条齿11和齿条齿槽12的尺寸相近。

可选地，如图2所示，本公开实施例中双面圆弧齿轮20仅包括齿轮齿21和齿轮齿槽22，则对应地，第一啮合线A的弧心(图2中右侧上方黑点表示)和第二啮合线B的弧心(图2中右侧下方黑点表示)，与双面圆弧齿轮20的中心(图2中中心黑点表示)之间的距离相同，均为d，即在图2所示的方位中，第一啮合线A的弧心和第二啮合线B 的弧心处于以双面圆弧齿轮20的中心为圆心的同一圆周上。类似地，齿条10仅包括齿条齿11和齿条齿槽12，如图4所示，在齿条10的横截面上(具体为方向Z上)，第三啮合线C的弧心(图4中右侧黑点所示)和第四啮合线D(图4中左侧黑点所示)的弧心处于同一高度。在此情况下，在齿轮齿条传动结构的传动过程中，运行平稳，震动小。

可选地，如图9所示，图9为本公开实施例提供的第二种双面圆弧齿轮的局部放大图，该双面圆弧齿轮20还包括位于齿轮齿21和齿轮齿槽22之间的齿轮齿连接部23，则对应地，第一啮合线A的弧心 (图9中左侧黑点表示)与双面圆弧齿轮20的中心(图9中未示出)之间具有第一距离，第二啮合线B的弧心(图9中右侧黑点表示)与双面圆弧齿轮20的中心之间具有第二距离，第二距离小于第一距离，即在双面圆弧齿轮20的横截面的方位(参考图9所示方位)中，第一啮合线A的弧心和第二啮合线B的弧心处于以双面圆弧齿轮20的中心为圆心的不同圆周上。类似地，齿条10还包括位于齿条齿11和齿条齿槽12之间的齿条齿连接部13，在齿条10的横截面上(具体为方向Z上)，第三啮合线C的弧心具有第一高度，第四啮合线D的弧心具有第二高度，第二高度小于第一高度。在此情况下，在齿轮齿条传动结构的传动过程中，具有变速和震动效果。

可选地，如图9所示，双面圆弧齿轮20包括的齿轮齿连接部23 包括首尾连接的向外凸出的第一连接线231和向内凹入的第二连接线 232，第一连接线231与齿轮齿21连接，第二连接线232与齿轮齿槽 22连接。类似地，齿条10的齿条齿连接部13包括首尾连接的向外凸出的第三连接线和向内凹入的第四连接线，第三连接线与齿条齿11连接，第四连接线与齿条齿槽12连接。第一连接线231、第二连接线232、第三连接线和第四连接线均为弧线。齿轮齿连接部23和齿条齿连接部 13具有以上结构时，能够进一步增加齿条10与双面圆弧齿轮20之间的啮合面积。

进一步地，如图9所示，本公开实施例中，齿轮齿连接部23的第一连接线231为与第一啮合线A共圆的圆弧线；第二连接线232为与第二啮合线B共圆的圆弧线。齿条齿连接部13的第三连接线为与第三啮合线C共圆的圆弧线，第四连接线为与第四啮合线共圆的圆弧线。在此情况下，在齿轮齿条传动结构的传动过程中，第一连接线231会与第四连接线啮合，和/或，第二连接线232会与第三连接线啮合，从而进一步增加双面圆弧齿轮20和齿条10之间的啮合面积。

可选地，本公开实施例中第一啮合线A、第二啮合线B、第三啮合线C和第四啮合线D均为弧度为π的圆弧线，即整个圆周的一半，以使得进一步增加齿条10和双面圆弧齿轮20之间的啮合面积。

可选地，本公开实施例中的双面圆弧齿轮20可以为直齿轮，也可以为斜齿轮，齿条10可以为直齿条，也可以为斜齿条。即，如图3和图5所示，本公开实施例中，齿轮齿21的延伸方向(图3中虚线所示) 与双面圆弧齿轮20的轴线(方向X所示)平行，齿条齿11的延伸方向(图5中虚线所示)与齿条10的横截面的法线(图5中方向F所示) 平行；或，如图10和图11所示，图10为本公开实施例提供的第四种双面圆弧齿轮的立体图，图11为本公开实施例提供的第二种齿条的局部放大图，齿轮齿21的至少一部分的延伸方向与双面圆弧齿轮20的轴线之间具有第一夹角，齿条齿11的至少一部分的延伸方向与齿条10 的横截面的法线之间具有第二夹角，第一夹角和第二夹角均大于0°且小于90°，可进一步选择为10°～45°。

进一步地，本公开实施例中齿轮齿21的延伸路径为曲线、折线或直线；齿条齿11的延伸路径为曲线(如弧线)、折线(如人字形)或直线。本领域技术人员必然可以理解的是，齿轮齿21的延伸路径和齿条齿11的延伸路径是相匹配的。在图12所示的例子中，图12为本公开实施例提供的第五种齿轮齿条传动结构的局部放大图，齿轮齿21和齿条齿11的延伸路径均为直线，在图13所示的例子中，图13为本公开实施例提供的第六种齿轮齿条传动结构的局部放大图，齿轮齿21和齿条齿11的延伸路径均为人字形折线。

可选地，本公开实施例中的齿轮齿条传动结构还包括至少一个传动元件和/或结构件，传动元件和/或结构件与双面圆弧齿轮20一体成型。例如，在图3所示的例子中，齿轮齿条传动结构还包括齿轮驱动轴30，齿轮驱动轴30与双面圆弧齿轮20一体成型。以上传动元件可以为齿轮、齿圈、齿条、驱动轴等任何结构，其形状可以为规则或不规则均可，结构件可以为任何可以起结构性功能的部件，各传动元件和各结构件与双面圆弧齿轮20的位置关系(上下、左右、内外、是否同轴等)、大小关系(相等、不等)等可以有多种，此处不进行限定，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。

由于本公开实施例中的双面圆弧齿轮20可通过铣削方式加工，因此，齿轮驱动轴30等传动元件和/或结构件可与双面圆弧齿轮20一体成型。当然，当需要其他零件与双面圆弧齿轮20配合时，可将其与双面圆弧齿轮20做成整体件，降低装配级数，可大幅减少零件个数，大幅降低装配层数级数，大幅降低多级装配精度误差，大幅降低各种综合不稳定性，还可大幅减少了紧固件或定位件个数，使整体拥有更强的刚性，更强整体结构精度和保持性。

而现有技术中的老式齿轮，受几种常规加工方式的限定，如齿轮上的其他零件需做成分体件，再单独进行拼装。而拼装每一级装配时会有精度误差(同心度、圆柱度、位置度、垂直度、水平度、平行度等)，误差随着零件配合的增多会累积，或许单体零件合格，整体多层多级装配后却不合格造成精度超公差，出现各种综合不稳定性；多级拼装要使用紧固件或定位件，或随着时间的推移，工作时间的增加，多级拼装整体结构精度保持度会降低，刚性会降低。

可选地，本公开实施例中双面圆弧齿轮20包括至少两个齿轮齿 21，例如，2个、3个、4个、5个、8个、10个、15个、20个等，齿轮齿21个数的可选范围更广泛。现有技术中的齿轮为渐开线啮合，若齿轮齿个数较少，则会出现根切问题，而本公开实施例中的双面圆弧齿轮20的啮合线为圆弧线，无论设置几个齿轮齿21均不会出现根切问题。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例 /方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (15)

1.一种基于双面圆弧齿轮的齿轮齿条传动结构，其特征在于，包括齿条，以及与所述齿条相匹配的至少一个双面圆弧齿轮；

所述双面圆弧齿轮包括沿周向重复排布的齿轮齿和齿轮齿槽，在所述双面圆弧齿轮的横截面上，所述齿轮齿具有向外凸出的第一啮合线，所述第一啮合线为圆弧线，所述齿轮齿槽具有向内凹入的第二啮合线，所述第二啮合线为圆弧线；

所述齿条包括沿延伸方向重复排布的齿条齿和齿条齿槽，在所述齿条的横截面上，所述齿条齿具有向外凸出的第三啮合线，所述第三啮合线为圆弧线，所述齿条齿槽具有向内凹入的第四啮合线，所述第四啮合线为圆弧线；

在所述齿轮齿条传动结构的传动过程中，所述第三啮合线与所述第二啮合线啮合，或，所述第四啮合线与所述第一啮合线啮合。

2.根据权利要求1所述的齿轮齿条传动结构，其特征在于，包括至少两个所述双面圆弧齿轮，在同一时刻，一部分所述双面圆弧齿轮与所述齿条完全啮合，另一部分所述双面圆弧齿轮与所述齿条间存在间隙。

3.根据权利要求1所述的齿轮齿条传动结构，其特征在于，包括两个所述双面圆弧齿轮，在同一时刻，一个所述双面圆弧齿轮的齿轮齿与所述齿条的齿条齿槽啮合，另一个所述双面圆弧齿轮的齿轮齿槽与所述齿条的齿条齿啮合。

4.根据权利要求1所述的齿轮齿条传动结构，其特征在于，包括两个所述双面圆弧齿轮，在同一时刻，两个所述双面圆弧齿轮的齿轮齿与所述齿条的齿条齿槽啮合，或者，两个所述双面圆弧齿轮的齿轮齿槽与所述齿条的齿条齿啮合。

5.根据权利要求1～4任一项所述的齿轮齿条传动结构，其特征在于，所述第四啮合线的半径略大于所述第一啮合线的半径，和/或，所述第二啮合线的半径略大于所述第三啮合线的半径。

6.根据权利要求5所述的齿轮齿条传动结构，其特征在于，所述第一啮合线的半径与所述第三啮合线的半径相等，所述第二啮合线的半径与所述第四啮合线的半径相等。

7.根据权利要求1～4任一项所述的齿轮齿条传动结构，其特征在于，所述双面圆弧齿轮仅包括所述齿轮齿和所述齿轮齿槽，所述齿条仅包括所述齿条齿和所述齿条齿槽；在所述双面圆弧齿轮的横截面上，所述第一啮合线的弧心和所述第二啮合线的弧心，与所述双面圆弧齿轮的中心之间的距离相同；在所述齿条的横截面上，所述第三啮合线的弧心和所述第四啮合线的弧心处于同一高度。

8.根据权利要求1～4任一项所述的齿轮齿条传动结构，其特征在于，所述双面圆弧齿轮还包括位于所述齿轮齿和所述齿轮齿槽之间的齿轮齿连接部，所述齿条还包括位于所述齿条齿和所述齿条齿槽之间的齿条齿连接部；在所述双面圆弧齿轮的横截面上，所述第一啮合线的弧心与所述双面圆弧齿轮的中心之间具有第一距离，所述第二啮合线的弧心与所述双面圆弧齿轮的中心之间具有第二距离，所述第二距离小于所述第一距离；在所述齿条的横截面上，所述第三啮合线的弧心具有第一高度，所述第四啮合线的弧心具有第二高度，所述第二高度小于所述第一高度。

9.根据权利要求8所述的齿轮齿条传动结构，其特征在于，在所述双面圆弧齿轮的横截面上，所述齿轮齿连接部包括首尾连接的向外凸出的第一连接线和向内凹入的第二连接线，所述第一连接线与所述齿轮齿连接，所述第二连接线与所述齿轮齿槽连接；在所述齿条的横截面上，所述齿条齿连接部包括首尾连接的向外凸出的第三连接线和向内凹入的第四连接线，所述第三连接线与所述齿条齿连接，所述第四连接线与所述齿条齿槽连接；所述第一连接线、所述第二连接线、所述第三连接线和所述第四连接线均为弧线。

10.根据权利要求9所述的齿轮齿条传动结构，其特征在于，所述第一连接线为与所述第一啮合线共圆的圆弧线，所述第二连接线为与所述第二啮合线共圆的圆弧线，所述第三连接线为与所述第三啮合线共圆的圆弧线，所述第四连接线为与所述第四啮合线共圆的圆弧线。

11.根据权利要求1～4任一项所述的齿轮齿条传动结构，其特征在于，所述第一啮合线、所述第二啮合线、所述第三啮合线和所述第四啮合线均为弧度为π的圆弧线。

12.根据权利要求1～4任一项所述的齿轮齿条传动结构，其特征在于，所述齿轮齿的延伸方向与所述双面圆弧齿轮的轴线平行，所述齿条齿的延伸方向与所述齿条的横截面的法线平行；或，所述齿轮齿的至少一部分的延伸方向与所述双面圆弧齿轮的轴线之间具有第一夹角，所述齿条齿的至少一部分的延伸方向与所述齿条的横截面的法线之间具有第二夹角，所述第一夹角和所述第二夹角均大于0°且小于90°。

13.根据权利要求12所述的齿轮齿条传动结构，其特征在于，所述齿轮齿的延伸路径为曲线、折线或直线；所述齿条齿的延伸路径为曲线、折线或直线。

14.根据权利要求1～4任一项所述的齿轮齿条传动结构，其特征在于，还包括至少一个传动元件和/或结构件，所述传动元件和/或结构件与所述双面圆弧齿轮一体成型。

15.根据权利要求1～4任一项所述的齿轮齿条传动结构，其特征在于，所述双面圆弧齿轮包括至少两个齿轮齿。

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