负责人:陈扬枝教授
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成果简介:
线齿轮(Line Gear,LG)是华南理工大学陈扬枝教授在提出空间共轭曲线啮合新原理基础上发明的一类新型齿轮机构,线齿轮传动理论和技术属于首创。
线齿轮改变了传统齿轮以线接触、空间共轭曲面啮合的传动方式,在其传动过程中一对空间共轭曲线(主、从线齿接触线)终始保持点接触状态。区别于传统线接触啮合传动的齿轮,线齿轮具有以下特点:
(1)线齿轮没有根切现象,避免了数百年来制约传统齿轮设计和制造的根切问题;
(2)线齿轮可实现平行轴、任意角交叉轴或交错轴传动,各类线齿轮机构的最少齿数都可以达到1,单级传动比可以达到数十甚至更大。
(3)由于线齿的理论齿形是“线”,理论上可以无限小,这就为线齿轮在介观、微观乃至纳观尺度下的应用提供了几何学设计基础,特别适用于空间受限的微小型化、轻量化机械,例如:仪器仪表、玩具、微型和轻量型机器人等等。
(4)线齿可以按强度条件进行设计,线齿轮也可以应用于常规中小功率传动场合。
(5)线齿轮的加工仅需保证空间共轭的主、从线齿接触线的精度,因此线齿轮的制造较传统齿轮而言更高效。
在国家自然科学基金连续资助下,团队已经建立了完整的线齿轮几何学设计理论并且在线齿轮的制造工艺和应用基础领域取得了丰硕的成果。
线齿轮应用产品为线齿轮减速器,包括任意角度交叉轴传动线齿轮减速器、任意角度交错轴传动线齿轮减速器以及各种类型的行星线齿轮减速器,可以根据用户需要定制设计,主要应用于机器人、仪器仪表、医疗器械、微机电系统等领域;适用于空间受限的小型化、轻量化机械,例如包装机械、食品机械、仪器仪表、玩具、微小型和轻量型机器人等。
目前已通过实验室验证的有三款不同类型线齿轮减速器:应用于扫地机器人的塑料/金属线齿轮减速器、少齿差行星线齿轮减速器、一种垂直交叉轴线齿轮减速器。
线齿轮相关研究成果已经在MAMT(英)、JMD(美)、TCSME(加)、IJAMT(日)等机械工程世界主流期刊发表论文数十篇;获得美国、中国发明专利数十项,具有完全的自主知识产权;《线齿轮》专著于2014年由科学出版社出版。