非線性控制的齒輪組的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及齒輪應用領域，尤其涉及一種非線性控制的齒輪組。
【背景技術】
[0002] 現(xiàn)有齒輪都采用正圓形狀作為其垂直于軸的截面圖形的模糊化的邊界，且輪軸都 穿過圓心。若單純地將現(xiàn)有齒輪用于控制技術領域，則控制齒輪與受控齒輪轉動的角速度 之比只能為一固定的值，控制齒輪轉過的角度與受控齒輪轉過的角度滿足線性關系;然而 許多領域需要實現(xiàn)控制量與受控量之間的任意確定函數(shù)關系（例如，對于洗浴噴頭的溫度 調控，人們總是希望控制手柄的更多的控制區(qū)間 也就是手柄所處的角度范圍 所對 應的溫度范圍位于35°C至40°C之間，以實現(xiàn)在這段常用的舒適水溫區(qū)間更輕松、更精確的 控制，而不是在15°C至60°C之間使手柄對應的調控角度均勻分布;又比如，許多司機希望汽 車方向盤既能實現(xiàn)對小轉向的精確控制、又能在需要進行大轉向時不必太費勁一一也就是 說，需要實現(xiàn)一種汽車轉彎的曲率對于方向盤轉過角度的變化率隨著方向盤轉過角度的增 大而增大的控制模式。這些情形都要求控制量與受控量之間滿足非線性的對應關系），這些 控制就無法用現(xiàn)有的輪軸在圓心處的圓形齒輪，單純通過控制量作用于單個控制齒輪的轉 動角度，再通過傳動齒輪(組)作用于受控齒輪或由控制齒輪直接作用于受控齒輪，最后由 單個受控齒輪的轉動角度輸出的方式實現(xiàn)了（除非中途切換控制齒輪或受控齒輪，但這樣 做所需的齒輪數(shù)較多，且需要做離合運動，實施較為復雜，在許多場合下是不適合的）。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術問題是針對【背景技術】中所涉及到的缺陷，提供一種非線性 控制的齒輪組，驅動齒輪所轉角度與被驅動齒輪所轉角度具有非線性關系，進而使得控制 量與受控量滿足非線性關系。
[0004] 本發(fā)明為解決上述技術問題采用以下技術方案：
[0005] 非線性控制的齒輪組，包含第一齒輪、第二齒輪和限制軌道；
[0006] 所述第一齒輪的軸心設置在限制軌道上，能夠沿所述限制軌道滑動，第二齒輪為 軸心固定的齒輪，第一齒輪和第二齒輪相互咬合；
[0007] 所述咬合點與第一齒輪軸心之間的距離和第一齒輪相對于其初始狀態(tài)所轉過的 角度滿足預設的第一非線性關系；
[0008] 所述第二齒輪的各個齒和其軸心之間的距離相同；
[0009] 所述非線性控制的齒輪組工作時，第一齒輪相對于其初始狀態(tài)所轉過的角度和第 二齒輪相對于其初始狀態(tài)所轉過的角度滿足預設的第二非線性關系。
[0010] 作為本發(fā)明非線性控制的齒輪組另一種實施方式，非線性控制的齒輪組包含第一 齒輪、第二齒輪和限制軌道；
[0011]所述第一齒輪的軸心設置在限制軌道上，能夠沿所述限制軌道滑動，第二齒輪為 軸心固定的齒輪，第一齒輪和第二齒輪相互咬合；
[0012] 所述咬合點與第一齒輪軸心之間的距離和第一齒輪相對于其初始狀態(tài)所轉過的 角度滿足預設的第一非線性關系；
[0013] 所述咬合點與第二齒輪軸心之間的距離和第一齒輪相對于其初始狀態(tài)所轉過的 角度滿足預設的第二非線性關系；
[0014] 所述非線性控制的齒輪組工作時，第一齒輪相對于其初始狀態(tài)所轉過的角度和第 二齒輪相對于其初始狀態(tài)所轉過的角度滿足預設的第三非線性關系。
[0015] 作為本發(fā)明非線性控制的齒輪組另一種實施方式，非線性控制的齒輪組包含第一 齒輪和第二齒輪；
[0016] 所述第一齒輪、第二齒輪均為軸心固定的齒輪，相互咬合，咬合點在所述第一齒輪 和第二齒輪軸心的連線上；
[0017]設^為咬合點和第一齒輪軸心之間的距離，r2為咬合點和第二齒輪軸心之間的距 離，Θ:為第一齒輪相對于其初始狀態(tài)所轉過的角度，02為第二齒輪相對于其初始狀態(tài)所轉過 的角度，R為第一齒輪軸心和第二齒輪軸心之間的距離，則ndi滿足預設的第一非線性關系 rfflOO，Γ2、θ2滿足預設的第二非線性關系r2 = f2(02)，且ri+r2 = R。
[0018] 作為本發(fā)明非線性控制的齒輪組進一步的優(yōu)化方案，所述第一齒輪用于輸入控制 變量，所述第二齒輪用于輸出受控變量。
[0019] 作為本發(fā)明非線性控制的齒輪組進一步的優(yōu)化方案，所述第二齒輪用于輸入控制 變量，所述第一齒輪用于輸出受控變量。
[0020] 作為本發(fā)明非線性控制的齒輪組進一步的優(yōu)化方案，所述限制軌道為可變軌的軌 道。
[0021] 本發(fā)明采用以上技術方案與現(xiàn)有技術相比，具有以下技術效果：
[0022] 1.在不考慮空程差的前提下，輸入的控制量與輸出的受控量可以實現(xiàn)多種函數(shù)關 系，尤其放大了受控量需要精細調節(jié)的部分所對應的控制量的區(qū)間占比；
[0023] 2.將本發(fā)明應用于衛(wèi)浴水閥等的控制桿上，可使設計更為適合消費者需求；
[0024] 3.將精密制造的本發(fā)明應用于汽車內置的方向盤傳動控制器等，可簡化轉向控制 裝置；
[0025] 4.大部分情況下，可以舍棄離合裝置和過多的齒輪就能實現(xiàn)上述功能，節(jié)省材料、 操作簡易。
【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明的結構示意圖。
[0027] 圖中，1-第二齒輪的軸心，2-第二齒輪，3-第一齒輪，4-第一齒輪的軸心，5-控制 桿，6-限制軌道。
【具體實施方式】
[0028] 下面結合附圖對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細說明：
[0029]如圖1所示，本發(fā)明公開了一種非線性控制的齒輪組，該齒輪組包含三種情況：
[0030] 第一種，包含第一齒輪、第二齒輪和限制軌道；
[0031] 所述第一齒輪的軸心設置在限制軌道上，能夠沿所述限制軌道滑動，第二齒輪為 軸心固定的齒輪，第一齒輪和第二齒輪相互咬合；
[0032]所述咬合點與第一齒輪軸心之間的距離和第一齒輪相對于其初始狀態(tài)所轉過的 角度滿足預設的第一非線性關系；
[0033]所述第二齒輪的各個齒和其軸心之間的距離相同；
[0034]所述非線性控制的齒輪組工作時，第一齒輪相對于其初始狀態(tài)所轉過的角度和第 二齒輪相對于其初始狀態(tài)所轉過的角度滿足預設的第二非線性關系。
[0035]設^為第一齒輪、第二齒輪的咬合點與第一齒輪軸心之間的距離,θ:為第一齒輪相 對于其初始狀態(tài)所轉過的角度，滿足預設的第一非線性關系ηζΜθ:);
[0036] θ2為第二齒輪相對于初始狀態(tài)轉過的角度，滿足預設的第二非線性關系θ2 = 的變化率之間的關系）
[0037]常量r2為咬合點到第二齒輪軸心的距離