非圓齒輪

非圓齒輪可以實現特殊的運動和函數運算，對機構的運動特性很有利，可以提高機構的性能，改善機構的運動條件。

如圖1所示的一對非圓齒輪，它們的節曲線是

和

，瞬時的節點是P。非圓齒輪的齒廓可以這樣形成：在兩節曲線間插入一假想的工具齒條，其節圓是直線，並且和節曲線

、

有相同的節點P。當

、

作純滾動（此時齒條節線既作平移，還有轉動）。工具齒條的齒廓可以分別包絡出非圓齒輪的齒廓1和2.根據齒廓齧合基本定理，在任一瞬時，齒條齒廓與齒廓1和2的切點是同一切點P，所以齒廓1、2也在該點相切。因此，若抽掉齒條，而讓齒廓1直接和齒廓2運動，是能保證節曲線

、

作純滾動的 ^[1]  。

從上面的原理可以看出，非圓齒輪的齒廓並不像圓齒輪那樣是圓的漸開線，各個輪齒的齒廓也不相同。

由於非圓齒輪種類較多，形狀複雜，所以給製造帶來了一定的難度。加工非圓齒輪的方法較多。從形成齒廓的原理分，有成形法與展成法；從加工的方式分有銑齒、插齒、滾齒及線切割等。當前應用最廣的是在數控插齒機上，用標準的齒輪插刀加工，或在數控滾齒機上，用齒條形刀具或標準的齒輪滾刀加工。

（1）線切割加工

用計算機計算出各個輪齒的齒廓，並對其進行數控編程，在線切割機牀上加工出非圓齒輪。這種方法的優點是，不需要專門的切齒機牀和刀具，容易實現。缺點是要逐齒進行計算和編程，費時。這種方法的加工精度，取決於線切割機牀和編程工藝的精度。

（2）在銑牀上成形銑削

這種方法是在普通的卧式銑牀上，用單齒分度法進行成形銑削。所用的刀具就是加工圓齒輪的模數銑刀。它不需要專門的切齒機牀及刀具，加工調整也比較容易，所以在單件少量製造非圓齒輪時還有應用。成形銑削的缺點，首先是生產率低，其次是由於只用一把或少數幾把模數銑刀加工整個非圓齒輪，不符合非圓齒輪各個輪齒廓形不同的要求，所以齒廓精度低。

（3）用經機械改裝的機牀加工非圓齒輪

對加工圓齒輪的插齒機、滾齒機進行各種機械式的改裝，使工件得到不等速的迴轉，並改變刀具與工件之間的中心距，以切出要求的非圓齒輪。具體的做法是：先加工一個與被加工齒輪形狀完全相同的靠模齒輪或靠模凸輪（凸輪的輪廓曲線與加工的非圓齒輪節曲線相同）。加工時的刀具可以是圓盤形插齒刀。插齒刀的節圓直徑應與靠模齒輪相滾動的圓齒輪的節圓相同（或與靠模凸輪相滾動的圓滾輪的輪廓相同）。這樣，插齒刀相對於被切齒輪的齧合滾動，決定於圓齒輪與靠模齒輪的齧合滾動，因此就可以切出與靠模齒輪相同的非圓齒輪。這種方法的優點是可以不用特殊的切非圓齒輪的機牀，缺點是需要改裝機牀，很費事，而且加工一種齒輪，就需要一種靠模或凸輪，更換產品很不方便，通用性差，成本高。

（4）數控加工

利用數控齒輪加工機牀的柔性，來加工非圓齒輪。合肥工業大學CIMS所在非圓齒輪數控技術的研究與開發上已經積累了較豐富的資料和經驗，先後開發了YK53、YK58CNC非圓插齒機、YK3480CNC滾齒機、YK8320CNC銑齒機等各種機牀的數控系統 ^[1]  。

非圓齒輪廣泛運用於自動化儀表、解算裝置、印刷機械、紡織機械等各種專用機械中，用以實現某種特定的運動要求，或改善運動性能和動力特性。

圖2所示為一卧式壓力機的主機構示意圖，它是在對心曲柄滑塊機構前串聯了一對橢圓齒輪機構組成的。橢圓齒輪機構的引入使機構具有急回特性，節省了空回行程的時間，而且使工作行程的速度比較均勻，改善了機構的受力狀況。

圖3所示為毛紡混條機中導條機構的運動簡圖。輥子7一方面作迴轉運動，同時又可在導條架6的撥動下沿花鍵軸線OO作往復直線運動。為了使毛條在輥子7上沿軸線OO均勻分佈，以獲得良好的卷繞成形，要求導條架6的橫向往復移動為近似等速運動。由圖3中（b）可知，導條架6的移動速度為

由上式可以看出，要使導條架的移動速度近似等速，必須調整

，使其隨

角的變化而變化，從而保證

為近似常量。為此，在曲柄前設置了一對橢圓齒輪機構（如圖3中（a）

所示），通過直齒圓柱齒輪

，將運動傳給曲柄。只要正確地選擇橢圓齒輪的偏心率e，就能使導條架6的橫向移動速度v近似等速，從而使毛條獲得良好的卷繞成形 ^[2]  。