58、非圆形齿轮与机械史诗：科技进步的双重视角

非圆形齿轮与机械史诗：科技进步的双重视角

非圆形齿轮的奇妙世界

非圆形齿轮（NCG）在机械领域有着独特的地位。在俄罗斯的鲍曼莫斯科国立技术大学（BMSTU）的机械收藏中，保存着五个带有非圆形齿轮的机械模型。其中两个模型是19世纪从亚历山大·克莱尔的车间购买的。

• G02 机械模型 ：由两个非圆形椭圆齿轮 z1 和 z2 组成。其传动比 u21 是可变且循环的，而传动比 i21 是恒定的且等于 1，这使得它能够提供必要的工作速度和空转速度的变化，运动周期为 2π。
• G01 机械模型 ：较小的轮子 z1 是圆形的，它以偏心距 e 固定在输入连杆上，从而确保它与大椭圆齿轮 z2 连续啮合。该机械的传动比 i21 为 0.5，运动周期为 4π。
• G03 机械模型 ：是基于卡尔·谢尔盖耶维奇·塔尔哈诺夫的论文工作成果开发的，另外两个模型部分保存，目前正在修复中。

这些带有非圆形齿轮的模型让 BMSTU 的学生能够了解力学中鲜为人知的部分，亲自观察非标准齿轮传动的运动，极大地拓宽了未来工程师的视野，增加了他们对工程学科研究和新机器及机械设计的兴趣。

非圆形齿轮的主要几何参数是质心。在理论力学与机械学（TMM）中，质心是共轭曲线，在轮廓啮合时无滑动滚动。确定质心有两种方法：
1. 通过从动连杆的位置函数。
2. 根据传动比变化规律。

每个齿轮的质心是与该齿轮相关的坐标系中的一组瞬时旋转中心。在恒定传动比的齿轮中，啮合极点位置不变；而在非圆形齿轮机构中，极点沿