JPH04181049A - 定速部のある楕円歯車 - Google Patents
定速部のある楕円歯車Info
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- JPH04181049A JPH04181049A JP2307498A JP30749890A JPH04181049A JP H04181049 A JPH04181049 A JP H04181049A JP 2307498 A JP2307498 A JP 2307498A JP 30749890 A JP30749890 A JP 30749890A JP H04181049 A JPH04181049 A JP H04181049A
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- JP
- Japan
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- gear
- constant speed
- pitch
- constant
- elliptical
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H35/00—Gearings or mechanisms with other special functional features
- F16H35/02—Gearings or mechanisms with other special functional features for conveying rotary motion with cyclically varying velocity ratio
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
- F16H55/02—Toothed members; Worms
- F16H55/08—Profiling
- F16H55/084—Non-circular rigid toothed member, e.g. elliptic gear
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H35/00—Gearings or mechanisms with other special functional features
- F16H2035/003—Gearings comprising pulleys or toothed members of non-circular shape, e.g. elliptical gears
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T74/00—Machine element or mechanism
- Y10T74/19—Gearing
- Y10T74/19555—Varying speed ratio
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T74/00—Machine element or mechanism
- Y10T74/19—Gearing
- Y10T74/1987—Rotary bodies
- Y10T74/19884—Irregular teeth and bodies
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T74/00—Machine element or mechanism
- Y10T74/19—Gearing
- Y10T74/19949—Teeth
- Y10T74/19963—Spur
- Y10T74/19972—Spur form
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Gear Transmission (AREA)
- Retarders (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
この発明は不等速比歯車である楕円歯車に関するもので
ある。
ある。
従来の技術
一対の歯車によって心間距離の一定な二軸の回転角速度
比を連続的に変えることができれば、入力側あるいは出
力側のトルクも速度比に応じて変化するので、一般には
多数の歯車を使用していた伝動機構を、より簡単な構成
の歯車機構とすることができる。この種の不等速比歯車
の一例として、楕円歯車が知られている。
比を連続的に変えることができれば、入力側あるいは出
力側のトルクも速度比に応じて変化するので、一般には
多数の歯車を使用していた伝動機構を、より簡単な構成
の歯車機構とすることができる。この種の不等速比歯車
の一例として、楕円歯車が知られている。
楕円歯車のピッチ円の一般式は、
1+e11. cos (n−ψ)
で表わされる。ここでRは楕円歯車のピッチ円半径、l
oは基準楕円の通半径(もしくは直弦の半分)、enは
基準楕円の離心率、nは楕円の次数、φは楕円歯車の回
転角である。
oは基準楕円の通半径(もしくは直弦の半分)、enは
基準楕円の離心率、nは楕円の次数、φは楕円歯車の回
転角である。
第5図(A)〜(D)は、上記の式に基づいて求めた楕
円歯車の例を示す輪郭図であって、第5図(A)はn=
1、同(B)はn=2、同(C)はn=3、同(D)は
n=4とした場合の例をそれぞれ示す。
円歯車の例を示す輪郭図であって、第5図(A)はn=
1、同(B)はn=2、同(C)はn=3、同(D)は
n=4とした場合の例をそれぞれ示す。
また従来、特開昭61−266866号公報や特開昭6
2−270863号公報には、楕円歯車を使用した歯車
装置の例が記載されている。
2−270863号公報には、楕円歯車を使用した歯車
装置の例が記載されている。
発明が解決しようとする課題
楕円歯車は、上述した式あるいは第5図から容易に知ら
れるように、回転中心からの半径が一定になる部分がな
いから、一対の楕円歯車を使用して連結した2軸の回転
角速度比は常に変化することになり、これは上掲の各公
報に記載された角速度比線図にも明示されている。
れるように、回転中心からの半径が一定になる部分がな
いから、一対の楕円歯車を使用して連結した2軸の回転
角速度比は常に変化することになり、これは上掲の各公
報に記載された角速度比線図にも明示されている。
しかるに所定の回転角度の範囲では速度比を一定にし、
それ以外の範囲で不等速比を得たい場合、上述した一対
の楕円歯車のみでは不十分であり、例えば上掲の公報に
記載された発明においては、複数の楕円歯車およびその
連結関係を変える機構を採用している。これらの公報に
記載された構成によれば、所定の角度範囲で角速度比が
一定になるが、装置の構成が複雑なものとならざるを得
す、しかも角速度比の変化が急激なものとならざるを得
ない不都合があり、その用途は限られたものとなる。
それ以外の範囲で不等速比を得たい場合、上述した一対
の楕円歯車のみでは不十分であり、例えば上掲の公報に
記載された発明においては、複数の楕円歯車およびその
連結関係を変える機構を採用している。これらの公報に
記載された構成によれば、所定の角度範囲で角速度比が
一定になるが、装置の構成が複雑なものとならざるを得
す、しかも角速度比の変化が急激なものとならざるを得
ない不都合があり、その用途は限られたものとなる。
この発明は上記の事情を背景としてなされたもので、所
定の角度範囲で角速度比が一定となり、しかも定速部と
非定速部との間での角速度比の変化が滑らかな楕円歯車
を提供することを目的とするものである。
定の角度範囲で角速度比が一定となり、しかも定速部と
非定速部との間での角速度比の変化が滑らかな楕円歯車
を提供することを目的とするものである。
課題を解決するための手段
この発明は、上記の目的を達成するために、ピッチ円が
、回転中心からの半径が一定の円弧となる定速部ピッチ
曲線と、回転中心を極とした極座標における楕円の式で
表わされる非定速部ピッチ曲線とが滑らかに連続したピ
ッチ円となっていることを特徴とするものである。
、回転中心からの半径が一定の円弧となる定速部ピッチ
曲線と、回転中心を極とした極座標における楕円の式で
表わされる非定速部ピッチ曲線とが滑らかに連続したピ
ッチ円となっていることを特徴とするものである。
作 用
この発明による一対の楕円歯車は、半径が一定のピッチ
曲線となる部分が定速部であり、また楕円の式で表され
たピッチ曲線の部分が非定速部となり、各歯車において
定速部同士、および非定速部同士の歯が互いに噛合う。
曲線となる部分が定速部であり、また楕円の式で表され
たピッチ曲線の部分が非定速部となり、各歯車において
定速部同士、および非定速部同士の歯が互いに噛合う。
したがって非定速部で噛合って回転している状態では、
各歯車の角速度比が連続的に変化し、その部分を越えて
定速部で噛合って回転している状態となると、各歯車の
角速度比は、半径の比に応じた角速度比となる。
各歯車の角速度比が連続的に変化し、その部分を越えて
定速部で噛合って回転している状態となると、各歯車の
角速度比は、半径の比に応じた角速度比となる。
そしてこの発明において「定速部ピッチ曲線と非定速部
ピッチ曲線とが滑らかに連続している」とは、各ピッチ
曲線の接続端での接線(もしくは法線)が一致すること
であり、したがって各歯車の角速度比が定速部の半径の
比で決ま、る角速度比に次第に近づき、あるいはその反
対に一定の角速度比から次第に増大もしくは減少するこ
とになる。
ピッチ曲線とが滑らかに連続している」とは、各ピッチ
曲線の接続端での接線(もしくは法線)が一致すること
であり、したがって各歯車の角速度比が定速部の半径の
比で決ま、る角速度比に次第に近づき、あるいはその反
対に一定の角速度比から次第に増大もしくは減少するこ
とになる。
実 施 例
つぎにこの発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図はこの発明にかかる一対の歯車1.2を示す輪郭
図であって、一方の歯車(仮に第1歯車とする)1は、
回転中心O1について角度θlの範囲が定速部11とな
り、それ以外の部分が非定速部1bとなっている。また
他方の歯車(仮に第2歯車とする)2は、回転中心02
について角度θ2の範囲が定速部2易となり、それ以外
の部分が非定速部2bとなっている。これらの歯車1゜
2における定速部11.21と非定速部1b、2bとは
滑らかに連続しており、これらの各部のピッチ円半径、
中心角あるいは円弧長等は以下に説明する関係となって
いる。
図であって、一方の歯車(仮に第1歯車とする)1は、
回転中心O1について角度θlの範囲が定速部11とな
り、それ以外の部分が非定速部1bとなっている。また
他方の歯車(仮に第2歯車とする)2は、回転中心02
について角度θ2の範囲が定速部2易となり、それ以外
の部分が非定速部2bとなっている。これらの歯車1゜
2における定速部11.21と非定速部1b、2bとは
滑らかに連続しており、これらの各部のピッチ円半径、
中心角あるいは円弧長等は以下に説明する関係となって
いる。
第2図は上記の関係を説明するための解析図であって、
第1歯車1のピッチ円1p1第2歯車2のピッチ円2p
およびこれらを展開したころがり接触ラック(共通ラッ
ク)のピッチ線3を示している。
第1歯車1のピッチ円1p1第2歯車2のピッチ円2p
およびこれらを展開したころがり接触ラック(共通ラッ
ク)のピッチ線3を示している。
ころがり接触ラックは以下の式で表わされる。
なお、以下の式で、
L:ころがり接触ラックのピッチ
l:ピッチ曲線の定速部の長さ
A:コサイン曲線の片振幅
ω買 :ころがり接触ラックの角速度
X* l ’Y”ころがり接触ラックのx−y座標ψ
、:ころがり接触ラックの角 である。
、:ころがり接触ラックの角 である。
ψ択
X*= 、(0≦1ψ、1≦φ* aax)
’= (3)ω訳 また各歯車1.2のピッチ円は、楕円歯車の性質から次
の式で表わされる。なお、以下の式で、Rj :歯車j
のピッチ円半径 φj :歯車jの回転角 φIMXI =歯車jの楕円部分の最大回転角j:添
字(第1歯車で1、第2歯車で2)である。
’= (3)ω訳 また各歯車1.2のピッチ円は、楕円歯車の性質から次
の式で表わされる。なお、以下の式で、Rj :歯車j
のピッチ円半径 φj :歯車jの回転角 φIMXI =歯車jの楕円部分の最大回転角j:添
字(第1歯車で1、第2歯車で2)である。
n 1 =Q)p ” 7ゴ[四ツ−=λy
、−(6ンところで第2図に示
す関係において各歯車1゜2のピッチ円およびころがり
接触ラックが互いに同じ位置でころがり接触する条件は
次のとおりである。
、−(6ンところで第2図に示
す関係において各歯車1゜2のピッチ円およびころがり
接触ラックが互いに同じ位置でころがり接触する条件は
次のとおりである。
定速部 :Rwl ・θI =R@Id−θ2=/
−(A)非定速部:nl ・ψml =n2 ・
ψm2 ・= (B)第1図に示す歯車1,
2は上述した各式で表される関係を備えているので、こ
れに基づいて半径等の具体的な諸元が求められる。その
場合、各歯車1.2の中心距離C1定速部のギヤ比ε5
ins第1歯車1の定速部の角度θlは設計上予め設定
することのできる値である。
−(A)非定速部:nl ・ψml =n2 ・
ψm2 ・= (B)第1図に示す歯車1,
2は上述した各式で表される関係を備えているので、こ
れに基づいて半径等の具体的な諸元が求められる。その
場合、各歯車1.2の中心距離C1定速部のギヤ比ε5
ins第1歯車1の定速部の角度θlは設計上予め設定
することのできる値である。
そこで定速部1a、2gについて、第1歯車1の定速部
1!のピッチ円半径をRwax lとし、また第2歯車
2の定速部2aのピッチ円半径Rl1ill 2とし、
さらにその定速部2aの角度をθ2とすると、これらは
次式で求められる。
1!のピッチ円半径をRwax lとし、また第2歯車
2の定速部2aのピッチ円半径Rl1ill 2とし、
さらにその定速部2aの角度をθ2とすると、これらは
次式で求められる。
θ2=□ ・・・
(11)ε− また非定速部1b、2bの最大回転角φmlはθj φwui=π−□ ・・・(12)で
求めることができる。
(11)ε− また非定速部1b、2bの最大回転角φmlはθj φwui=π−□ ・・・(12)で
求めることができる。
そして上記の(8)式および(12)式を非定速部につ
いての上記の(B)式に代入して整理すれば、 となる。
いての上記の(B)式に代入して整理すれば、 となる。
さらにころがり接触ラックの基準線(y++=0)と接
触する歯車1.2のピッチ円半径R11、R52は次式
で求めることができる。
触する歯車1.2のピッチ円半径R11、R52は次式
で求めることができる。
以上示した式により各歯車1.2のピッチ曲線が求めら
れ、それぞれに従って歯を創成することにより第1図に
示す歯車1.2を得ることができる。
れ、それぞれに従って歯を創成することにより第1図に
示す歯車1.2を得ることができる。
なお、槽内部の!71、e、1、n、は(13)式、(
14)式を(6)式〜(8)式に代入することにより求
めることができる。
14)式を(6)式〜(8)式に代入することにより求
めることができる。
上述した1対の歯車1.2の回転角の関係を図に示せば
第3図のとおりであり、また一方の歯車を駆動歯車とし
、他方の歯車を従動歯車とした場合の、回転角とギヤ比
との関係の一例は第4図(A)(B)に示すとおりであ
る。この第4図(A)(B)からよく判るように定速部
と非定速部との間においてもギヤ比の変化が滑らかに生
じ、これは定速部と非定速部とが滑らかに連続している
ことによるものである。
第3図のとおりであり、また一方の歯車を駆動歯車とし
、他方の歯車を従動歯車とした場合の、回転角とギヤ比
との関係の一例は第4図(A)(B)に示すとおりであ
る。この第4図(A)(B)からよく判るように定速部
と非定速部との間においてもギヤ比の変化が滑らかに生
じ、これは定速部と非定速部とが滑らかに連続している
ことによるものである。
ところで上に述べた例は定速部のある歯車であるから、
θlおよびθ2に所定の角度を与えたが、これを61=
62=0とすれば、1.、−1,2、e。l=e、、2
、nl =n2 =1となって通常の楕円歯車となる。
θlおよびθ2に所定の角度を与えたが、これを61=
62=0とすれば、1.、−1,2、e。l=e、、2
、nl =n2 =1となって通常の楕円歯車となる。
またこの発明では、!の長さを第1歯車1と第2歯車2
とで異ならせることもできる。さらにこの発明において
は、複数の定速部と非定速部とを設けてもよい。
とで異ならせることもできる。さらにこの発明において
は、複数の定速部と非定速部とを設けてもよい。
発明の詳細
な説明したようにこの発明の歯車によれば、角速度比が
一定な状態から連続的に変化する状態への移行が滑らか
に生じ、したがって例えば手動操作する機構として用い
た場合には、操作力の不連続な変化が生じないため操作
性に違和感のない機構とすることができる。しかもその
ような角速度比の変化は一対の歯車で達成することがで
きるので、簡単な構成の機構を得ることができる。さら
にこの発明の歯車は、ピッチ円を表す数式が、既存の円
筒歯車や楕円歯車のピッチ円を表す数式とそれぞれ同一
であるから、数値制御(N C)シェーパ等の公知の加
工機によって容易に加工することができる。
一定な状態から連続的に変化する状態への移行が滑らか
に生じ、したがって例えば手動操作する機構として用い
た場合には、操作力の不連続な変化が生じないため操作
性に違和感のない機構とすることができる。しかもその
ような角速度比の変化は一対の歯車で達成することがで
きるので、簡単な構成の機構を得ることができる。さら
にこの発明の歯車は、ピッチ円を表す数式が、既存の円
筒歯車や楕円歯車のピッチ円を表す数式とそれぞれ同一
であるから、数値制御(N C)シェーパ等の公知の加
工機によって容易に加工することができる。
第1図はこの発明の一実施例における一対の歯車の形状
を示す輪郭図、第2図は各歯車のピッチ円の形状を説明
するための解析図、第3図は各歯車の回転角の関係を示
す線図、第4図(A)(B)は回転角とギヤ比との関係
を示す線図、第5図(A)〜(D)のそれぞれは従来一
般の楕円歯車の形状を示す輪郭図である。 1.2・・・歯車、 iI、2*・・・定速部、 lb
。 2b・・・非定速部。 出願人 トヨタ自動車株式会社 代理人 弁理士 渡 辺 丈 夫
を示す輪郭図、第2図は各歯車のピッチ円の形状を説明
するための解析図、第3図は各歯車の回転角の関係を示
す線図、第4図(A)(B)は回転角とギヤ比との関係
を示す線図、第5図(A)〜(D)のそれぞれは従来一
般の楕円歯車の形状を示す輪郭図である。 1.2・・・歯車、 iI、2*・・・定速部、 lb
。 2b・・・非定速部。 出願人 トヨタ自動車株式会社 代理人 弁理士 渡 辺 丈 夫
Claims (1)
- ピッチ円が、回転中心からの半径が一定の円弧となる
定速部ピッチ曲線と、回転中心を極とした極座標におけ
る楕円の式で表わされる非定速部ピッチ曲線とが滑らか
に連続したピッチ円となっていることを特徴とする定速
部のある楕円歯車。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2307498A JPH04181049A (ja) | 1990-11-14 | 1990-11-14 | 定速部のある楕円歯車 |
| US07/791,328 US5170677A (en) | 1990-11-14 | 1991-11-14 | Elliptic gear having a constant velocity portion |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2307498A JPH04181049A (ja) | 1990-11-14 | 1990-11-14 | 定速部のある楕円歯車 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04181049A true JPH04181049A (ja) | 1992-06-29 |
Family
ID=17969810
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2307498A Pending JPH04181049A (ja) | 1990-11-14 | 1990-11-14 | 定速部のある楕円歯車 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5170677A (ja) |
| JP (1) | JPH04181049A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102678879A (zh) * | 2012-05-15 | 2012-09-19 | 东华大学 | 一种非圆齿轮的齿廓数值获取方法 |
Families Citing this family (8)
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|---|---|---|---|---|
| US5545871A (en) * | 1994-01-11 | 1996-08-13 | Micropump, Inc. | Method of making a modified elliptical gear |
| GR960100235A (el) * | 1996-07-10 | 1998-03-31 | Συνεργασια στροφαλοφορου και οδηγουμενων αξονων. | |
| US5983439A (en) * | 1998-04-30 | 1999-11-16 | Trico Products Corporation | Windshield wiper assembly having a variable speed drive mechanism |
| US6457452B1 (en) * | 2001-05-07 | 2002-10-01 | Masami Sakita | Mechanism for interconnecting first-and second-shafts of variable speed rotation to a third shaft |
| US8312785B2 (en) * | 2008-06-20 | 2012-11-20 | Graco Minnesota Inc. | Involute gear teeth for fluid metering device |
| US20140000397A1 (en) * | 2012-06-29 | 2014-01-02 | Visteon Global Technologies, Inc. | Constant to variable gear pitch for temperature door rotation |
| CA2931417A1 (en) * | 2015-05-28 | 2016-11-28 | Xihua Sui | Pumpjack with torque-balanced gearbox |
| CN105042002B (zh) * | 2015-08-13 | 2018-01-05 | 华南理工大学 | 一种变传动比线齿轮机构 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3125892A (en) * | 1964-03-24 | Gear mechanism for representing planetary motion | ||
| US844210A (en) * | 1906-06-09 | 1907-02-12 | Frank Strickland | Transmission mechanism. |
| DE1622577A1 (de) * | 1962-02-26 | 1970-11-05 | Zeiss Carl Fa | Waelzgetriebe zur Darstellung der Planetenbewegung in einem Projektionsplanetarium,Sonnensystem-Projektor od.dgl. |
| JPS6027930B2 (ja) * | 1974-12-10 | 1985-07-02 | 昭俊 北野 | 非円型歯車式流量計 |
| JPS61266866A (ja) * | 1985-05-17 | 1986-11-26 | Mitsubishi Electric Corp | 歯車装置 |
| JPS62270863A (ja) * | 1986-05-15 | 1987-11-25 | Mitsubishi Electric Corp | 角速度変調装置 |
-
1990
- 1990-11-14 JP JP2307498A patent/JPH04181049A/ja active Pending
-
1991
- 1991-11-14 US US07/791,328 patent/US5170677A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN102678879A (zh) * | 2012-05-15 | 2012-09-19 | 东华大学 | 一种非圆齿轮的齿廓数值获取方法 |
| CN102678879B (zh) * | 2012-05-15 | 2014-10-15 | 东华大学 | 一种非圆齿轮的齿廓数值获取方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5170677A (en) | 1992-12-15 |
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