側隙可調式平麵包絡環面蝸杆傳動的製作方法

2023-05-09 02:53:51 3

專利名稱：側隙可調式平麵包絡環面蝸杆傳動的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種蝸杆傳動，尤其是側隙可調式平麵包絡環面蝸杆傳動。
蝸杆傳動屬於交錯軸傳動，具有結構緊湊，傳動平穩，噪聲低，運動誤差小等特點。因而被廣泛應用於機械裝備中作為減速裝置和精密傳動裝置。目前公知公用的蝸杆傳動主要有直齒平面蝸輪環面蝸杆傳動、斜齒平面蝸輪環面蝸杆傳動和雙導程圓柱蝸杆傳動等。其中直齒平面蝸輪環面蝸杆傳動是1922年美國E.Wildharber發明的。其蝸輪為一個以直線為齒廓的直齒輪，齒面是與蝸輪軸線平行的平面；蝸杆是一包圍著蝸輪的環面蝸杆，其齒面是以上述蝸輪齒平面作為母面，按蝸輪與蝸杆的嚙合關係作展成運動形成的包絡面，屬平麵包絡環面蝸杆。因此，這種傳動的蝸杆可淬火併用平面砂輪磨削，齒面硬度高、粗糙度低，易於精密製造；蝸輪與蝸杆同時嚙合的齒數多，可達圓柱蝸杆傳動的3～4倍，對輪齒周節誤差有平均效應。蝸輪齒面為平面，可磨削，易於進行精密加工，並且由於它與蝸杆嚙合時，瞬時接觸線只分布在輪齒中間平面偏齧入的一端。正向、反向傳動時，蝸輪輪齒兩側齒面的瞬時接觸線分別位於其中間平面的兩側。若將蝸輪做成剖分式，即沿蝸輪中間平面剖分成兩部分，當兩部分相錯轉動時，便可改變蝸杆和蝸輪相鄰齒面間的齒側間隙或補償蝸輪齒面的磨損減薄量。該傳動的不足之處在於(1).由正平麵包絡形成的蝸杆，當傳動比i稍小，例如i≤30時，蝸杆入口段的齒面將產生根切；因而較適用於傳動比大的傳動場合，故應用範圍有限。(2).剖分式的兩半蝸輪由於結構上的限制，一般只能靠弧形槽和螺栓壓緊，可靠性不如整體式蝸輪。(3)若蝸輪是通過輪轂上的鍵槽與軸上的鍵聯接傳動的，為保證其中半個蝸輪相對另半個蝸輪錯位轉動，務必要將蝸輪的鍵槽加寬，這給傳動的齒側間隙調整帶來不便。
斜齒平面蝸輪環面蝸杆的傳動是1951年日本東京工業大學教授佐藤申一發明的，並在日本福田齒輪株式會社開發生產，其產品商標為PLANA，傳動比可小於30。該傳動是發明人鑑於直齒平面蝸輪環面蝸杆傳動適用的傳動比範圍受到限制提出的。其蝸輪齒為斜平面齒，兩側齒平面均與蝸輪軸線以相等的傾角斜交，分別與以蝸輪軸線為軸線的兩個完全對稱的倒錐面相切；其蝸杆也屬平麵包絡環面蝸杆，該齒面是以斜齒平面蝸輪的齒平面作為母面，按蝸輪與蝸杆的嚙合關係作展成運動形成的包絡面。蝸輪與蝸杆正向、反向傳動時蝸輪齒兩側的瞬時接觸線呈反對稱分布，且分布範圍隨傾角的增大而從蝸輪的偏於齧入端逐漸過渡為偏於齧出端，即小傾角時接觸線分布偏於齧入端，當傾角大於某個角度時其接觸線將偏於齧出端。這種傳動的蝸輪與蝸杆相鄰的齒側間隙不能調整，也無法補償輪齒磨損的減薄量。
雙導程圓柱蝸杆傳動又稱「複合模數蝸杆傳動」，它的蝸杆是兩側齒面模數大小不等的圓柱蝸杆，相應地，其兩側螺旋面的導程也不等，由於導程差的積累，使蝸杆的齒厚沿其軸線逐漸變化；蝸輪由相應的複合模數蝸輪滾刀加工而成。調整其蝸杆軸向位置，可調整傳動的齒側間隙或補償輪齒磨損的減薄量。這種傳動已被國內外應用於滾齒機等的精密分度機構中。該傳動的主要不足在於(1).加工蝸輪的複合模數滾刀鏟磨困難，蝸輪不可磨削，精密製造成本高。(2).蝸輪蝸杆嚙合傳動時相鄰齒對的齒側間隙不相等，不能保證每對齒的齒側間隙都符合精度要求。(3).蝸輪與蝸杆同時接觸的齒對數少，承載能力低，易磨損、精度壽命短，難以勝任高速精密傳動(如高速滾齒機)或重載精密傳動(如火炮、電梯曳引機)的要求。
本發明的目的是提供一種側隙可調式平麵包絡環面蝸杆傳動，該傳動的蝸輪與蝸杆嚙合時彼此相鄰齒側間隙可以調整或輪齒被磨損的減薄量可以補償，以保證傳動的正常齒側間隙，滿足工程對蝸杆傳動負荷重、精度高、空回量小的要求。
本發明的具體方案是包括蝸輪、蝸杆，其特徵在於蝸輪的齒面是平面，且蝸輪齒沿其軸向呈楔形；蝸杆兩側齒面是分別以該平面蝸輪輪齒的相應側齒平面作為母面，按蝸輪與蝸杆的嚙合關係作展成運動形成的包絡面。
本發明與現有技術相比具有如下優點1.本傳動保留了現有技術平麵包絡環面蝸杆傳動的優點，蝸輪、蝸杆均可磨削，易於精密製造，蝸輪蝸杆同時接觸的齒對數比圓柱蝸杆傳動多；其承載能力和嚙合特性均比雙導程圓柱蝸杆傳動好。
2.本傳動可通過改變蝸輪的軸向位置調整齒側間隙或補償蝸輪齒被磨損的減薄量。它除了具有斜齒平面蝸輪環面蝸杆傳動承載能力的特點外，還可用作精密傳動，適用場合比斜齒平面蝸輪環面蝸杆傳動廣。
3.本傳動的蝸輪為整體式蝸輪，不存在剖分式蝸輪所存在的缺陷。可靠性高，而且齒側間隙調整方便。
4.本傳動的蝸輪齒平面不局限於正平面，適用的傳動比範圍比直齒平面蝸輪環面蝸杆傳動大。
下面結合附圖對本發明進一步說明

圖1是本發明中蝸輪1齒面形成原理圖；圖2是本發明中蝸杆2齒面形成原理圖；圖3是圖1的俯視圖；圖4是圖3的A-A剖視圖；圖5是本發明整體結構圖，即蝸輪蝸杆嚙合狀態圖；圖6是圖5的左視圖，也是本發明通過調整蝸輪的軸向位置，來改變傳動時相鄰齒側面的齒側間隙或補償輪齒磨損的齒厚減薄量的一種情況。
圖7是本發明傳動接觸線分布圖，其中細實線表示正向傳動接觸線，虛線表示反向傳動接觸線。
由上述附圖可知本發明由蝸輪1和蝸杆2組成；本發明的結構特徵是蝸輪1的齒面是平面，且蝸輪齒沿其軸向呈楔形；蝸杆2兩側齒面是分別以該平面蝸輪1輪齒的相應側齒平面作為母面，按蝸輪1與蝸杆2的嚙合關係作展成運動形成的包絡面。蝸輪1的輪齒的兩側齒平面相對其軸線的傾角不相等(β1≠β2)。
本發明的傳動由一個蝸輪1和一個環面蝸杆2組成，圖5為它們的位置關係示意圖。其中蝸輪1的輪齒兩側齒面都是平面，但它們相對蝸輪軸線的傾角不相等(β1≠β2)，分別與以蝸輪軸線為中心線的兩個倒錐面相切，兩個倒錐在蝸輪中心平面上的底圓直徑可相等也可不相等，如圖1所示。蝸杆2兩側齒面是分別以該平面蝸輪輪齒的相應側齒平面作為母面，按蝸輪與蝸杆的嚙合關係作展成運動形成的包絡面，如圖2所示。就一側齒面偶嚙合傳動而言，該傳動與前述已有的平面蝸輪環面蝸杆傳動完全一樣，輪齒平面的傾角大小對蝸輪與蝸杆的瞬時接觸線的規律也一致；但是當正反向傳動時，根據該傳動的嚙合原理分析，當傳動參數確定以後，蝸輪齒的兩側齒平面傾角分別小於和大於角度β1、β2時，蝸輪與蝸杆正向、反向傳動的瞬時接觸線將分別位於蝸輪輪齒兩側偏於輪齒的一端，如圖7所示。由於該傳動的蝸輪齒面是平面，且蝸輪齒沿其軸向呈楔形，因此，可通過蝸輪的軸向位置調整(如圖6所示)，改變傳動時相鄰齒側面的齒側間隙或補償輪齒磨損的齒厚減薄量，從而保證傳動的正常齒側間隙，滿足工程對蝸輪傳動負荷重、精度高、空回量小的要求。
權利要求
1.一種側隙可調式平麵包絡環面蝸杆傳動，包括蝸輪(1)、蝸杆(2)，其特徵在於蝸輪(1)的齒面是平面，且蝸輪齒沿其軸向呈楔形；蝸杆(2)兩側齒面是分別以該平面蝸輪(1)輪齒的相應側齒平面作為母面，按蝸輪(1)與蝸杆(2)的嚙合關係作展成運動形成的包絡面。
2.根據權利要求1所述的側隙可調式平麵包絡環面蝸杆傳動，其特徵在於蝸輪(1)的輪齒的兩側齒平面相對其軸線的傾角不相等(β1≠β2)。
全文摘要
本發明公開一種側隙可調式平麵包絡環面蝸杆傳動,其特徵在於:蝸輪1的齒面是平面,且蝸輪齒沿其軸向呈楔形;蝸杆2兩側齒面是分別以該平面蝸輪輪齒的相應側齒平面作為母面,按蝸輪與蝸杆的嚙合關係作展成運動形成的包絡面。該發明傳動比範圍大,承載能力和嚙合特性較好,傳動可靠,且可通過蝸輪的軸向位置調整,改變傳動時相鄰齒側面的齒側間隙或補償輪齒磨損的齒厚減薄量。它適用於火炮、工具機、電梯和伺服跟蹤精密動力傳動的設備中。
文檔編號F16H55/02GK1257974SQ9911738
公開日2000年6月28日 申請日期1999年11月24日 優先權日1999年11月24日
發明者張光輝 申請人:張光輝