技術領域

本發明涉及一種齒輪及輪系，尤其是一種過渡齒輪及過渡輪系。?

背景技術

經過一百多年的努力，科學技術已經充分認識往返活塞內燃機的性能，充分提高各零部件的效率，只是還找不到更理想的力轉化機構取代曲軸連桿。曲軸連桿是0～π的正弦機構，有0點，傳動比平均為2/π，不足2/3，是一個特別需要置換的機構。當前，排炭過度對地球的生態影響愈來愈嚴重，內燃機是排炭的重要源頭，必須大幅度節能減炭。要內燃機大幅度節能減炭，最好的辦法是用效率更高的力轉化機構取代曲軸連桿。?

不完全齒輪的間歇運動機構，由于轉速的突然變化會產生剛性沖擊，故多用于低速輕載的場合，不能用作內燃機的力轉化機構。?

在變速齒輪旋轉活塞動力機，由于壓縮氣體推力與燃氣推力方向相反，相互抵消，使同向運動的不完全齒輪變速時處于相對輕載低速狀態，緩沖剛性沖擊，因此能夠用不完全齒輪做交替變速力轉化機構，但不能做活塞往返運動的力轉化機構。?

在“齒輪扭矩轉化器及齒輪傳動往返活塞動力機”的發明中，說是用不完全齒輪做“齒輪扭矩轉化器”，其實是用一種“變形的不完全齒輪”。由于這種齒輪具有過渡輪齒，性狀產生了重大變化，應該稱為過渡齒輪，有過渡齒輪的輪系應該稱為過渡輪系。?

過渡齒輪、過渡輪系是已知齒輪、已知輪系的另類，主要有四大區別：?

(完全)齒輪，齒廓相同，輪齒完整，齒輪副傳動比固定，轉動方向相反。?

不完全齒輪，齒廓相同，輪齒不完全，齒輪副傳動比固定，轉動方向相反或一動一靜。?

過渡齒輪，齒廓不同，輪齒不完全，齒輪副傳動比不固定，轉動方向相反、相同或者一動一靜。?

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，為往返活塞式熱機提供一種簡單、實用、高效的作力轉化系統使用的齒輪及輪系。?

研究發現，往返活塞式熱機的原動力特點是往返直線運動，用齒輪取代曲軸連桿，需要使用往返運動的齒條，齒輪必須能夠與反向、同向及靜止不動的齒條不產生剛性沖擊地平穩嚙合，組成齒輪副。其中最關鍵的技術是在傳遞運動之前，必須使傳遞運動的輪齒提前密切?接觸，避免剛性沖擊。與此同時還要體積不大、不難制造、機械效率明顯高于曲軸連桿、節能減炭效果顯著，取代曲軸連桿有較大效益，才可能得到廠家接受，轉化為生產力。達到這些苛刻要求，只能使用過渡齒輪、過渡輪系。?

過渡齒輪的結構特征：是齒廓變形的不完全齒輪，齒廓變形為能夠緊密接觸速度方向和速度大小反復變化的齒輪，構成齒輪副。齒輪從同向運動、靜止不動到反向運動，從不傳遞運動到傳遞運動，這個過渡前后的緊密接觸的齒廓變形，是為了適應從齒輪不嚙合過渡到嚙合，適應齒輪速度方向同向、靜止、反向運動的過渡，適應沒有傳遞運動過渡到傳遞運動，形成沒有剛性沖擊的齒輪副。這種齒輪副能夠從不同的相對運動速度中傳遞不同的傳動比。?

過渡齒輪中，只含有過渡輪齒為純過渡齒輪(如圖1、圖2)；含有過渡輪齒以及過渡輪齒以外的平行軸通常輪齒(簡稱通常輪齒)為混合過渡齒輪(如圖3)；通稱過渡齒輪。?

過渡輪系的結構特征是：在輪系中至少含有一個過渡齒輪。齒條作為直徑為無限大的齒輪特例，應用于過渡輪系，形成齒條過渡輪系，通稱過渡輪系。?

如圖1、圖2、圖3所示，過渡齒輪可分為三個部分：①-④為過渡輪齒部分，④-⑤為通常輪齒部分，④-①、⑤-①為無輪齒部分，通常輪齒部分為零成為純過渡齒輪，不為零是混合過渡齒輪。過渡輪齒的齒廓分為三段：過渡前段①-②、過渡中段②-③、過渡后段③-④，過渡中段齒廓可以很小，甚至為零。?

從圖4、圖5、圖6可知，齒廓的過渡前段①-②為與逆行運動齒廓密切接觸的滑動過渡段，這一段的齒廓突入齒輪副的齒頂下面，有防止齒輪副的輪齒分離、沖擊，以及迫使齒輪副的輪齒在運動傳遞之前緊密接觸的作用，有些能推送齒輪副的輪齒到達過渡中段齒廓起點②(圖4)。只要能避免剛性沖擊，有時僅需②端緊密接觸。過渡中段②-③在與齒輪副輪齒緊密接觸的情況下，接受接觸面逆行(圖4)或靜止(圖5、圖6)的齒條作用力F，由于沒有間隙不會產生剛性沖擊。另一方面，如圖4，齒條還沒有到達運動的終點，過渡中段②-③的齒廓隨著過渡齒廓半徑逐漸增加的轉動，繼續把齒條推向行程的終點。過渡后段③-④是齒條與過渡齒輪觸點同向運動，齒條向過渡輪齒按傳動比傳遞推力F的齒廓。?

過渡輪系適用于活塞式熱機作力轉化機構。應用于往返活塞內燃機的結構舉例：?