双产形面展成点接触环面蜗杆副的方法pdf

时间：2024/02/09　　点击量：

　　本发明涉及一种双产形面展成点接触环面蜗杆副的方法，属于机械传动技术领域。环面蜗杆1和渐开线构成渐开螺旋面一次包络环面蜗杆的切齿啮合传动，渐开线和法向直廓圆柱蜗杆刀具3构成法向直廓圆柱蜗杆一次包络蜗轮的切齿啮合传动，法向直廓圆柱蜗杆刀具3的螺旋产形面S3展成蜗轮2的齿面S2；将环面蜗杆1和蜗轮2的轴线点接触共轭啮合，获得点接触环面蜗杆副，以替代对制造和安装误差敏感的线)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 CN 112191946 A (43)申请公布日 2021.01.08 (21)申请号 0.2 (22)申请日 2020.09.28 (71)申请人 河北涞博传动机械制造有限公司 地址 074100 河北省保定市涞水经济开发 区南区 申请人 中国农业大学 (72)发明人 王文昌张丽红李海涛 (74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 代理人 张子宽 (51)Int.Cl. B23F 13/00 (2006.01) B23F 5/00 (2006.01) 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (54)发明名称 双产形面展成点接触环面蜗杆副的方法 (57)摘要 本发明涉及一种双产形面展成点接触环面 蜗杆副的方法，属于机械传动技术领域。环面蜗 杆1和渐开线构成渐开螺旋面一次 包络环面蜗杆的切齿啮合传动，渐开线的螺旋产形面S 展成环面蜗杆1的齿面S ；蜗 4 1 轮2和法向直廓圆柱蜗杆刀具3构成法向直廓圆 柱蜗杆一次包络蜗轮的切齿啮合传动，法向直廓 圆柱蜗杆刀具3的螺旋产形面S 展成蜗轮2的齿 3 面S ；将环面蜗杆1和蜗轮2的轴线的齿面S 点接触共轭 1 2 啮合，获得点接触环面蜗杆副，以替代对制造和 安装误差敏感的线接触环面蜗杆传动。 A 6 4 9 1 9 1 2 1 1 N C CN 112191946 A 权利要求书 1/1页 1.双产形面展成点接触环面蜗杆副的方法，其特征在于，包括：环面蜗杆(1)、蜗轮(2)、 法向直廓圆柱蜗杆刀具(3)、渐开线)、环面蜗杆轴线)、法向 直廓圆柱蜗杆刀具轴线)和渐开线)，环面蜗杆轴线)和渐开线)空间交错，轴交角为第一轴交角Σ ，两轴线公垂线的垂足分别为O和O ，O 14 1 4 1 与O 距离为第一中心距a ，环面蜗杆(1)和渐开线)分别以角速度ω和ω 绕 4 14 1 4 环面蜗杆轴线)和渐开线)旋转，构成传动比为i ＝ω/ω 的渐开螺 14 1 4 旋面一次包络环面蜗杆的切齿啮合传动，渐开线)的螺旋产形面S 展成环面 4 蜗杆(1)的齿面S ；蜗轮轴线)和法向直廓圆柱蜗杆刀具轴线)空间交错，轴交角为第二 1 轴交角Σ ，两轴线公垂线的垂足分别为O和O ，O与O 距离为第二中心距a ，蜗轮(2)和法 23 2 3 2 3 23 向直廓圆柱蜗杆刀具(3)分别以角速度ω和ω绕蜗轮轴线)和法向直廓圆柱蜗杆刀具轴 2 3 线)旋转，构成传动比为i ＝ω/ω 的法向直廓圆柱蜗杆包络蜗轮的切齿啮合传动，法 23 2 3 向直廓圆柱蜗杆刀具(3)的螺旋产形面S展成蜗轮(2)的齿面S ；将环面蜗杆(1)和蜗轮(2) 3 2 按环面蜗杆轴线)和蜗轮轴线)空间交错安装，两轴线夹角为第三轴交角Σ ，两轴线 垂线的垂足分别为O 、O ，O 与O 距离为第三中心距a ，环面蜗杆(1)的齿面S和蜗轮(2)的 1 2 1 2 12 1 齿面S 点接触共轭啮合，环面蜗杆(1)绕环面蜗杆轴线)以角速度ω转动时，获得蜗轮(2) 2 1 绕蜗轮轴线)角速度ω ，实现传动比i ＝ω/ω ，获得点接触环面蜗杆副。 2 12 1 2 2.根据权利要求1所述的双产形面展成点接触环面蜗杆副的方法，其特征在于，给定渐 开线)的齿数z 和法向直廓圆柱蜗杆刀具(3)的头数z ，根据设计要求确定环 4 3 面蜗杆(1)的头数z 和蜗轮(2)的齿数z ，渐开线斜齿轮刀具一次包络环面蜗杆的切齿啮合 1 2 传动和法向直廓圆柱蜗杆刀具一次包络蜗轮的切齿啮合传动的传动比i 、i 随之确定，其 14 23 中，要求环面蜗杆(1)的头数z小于法向直廓圆柱蜗杆刀具(3)的头数z ，蜗轮(2)的齿数z 1 3 2 小于渐开线所述的双产形面展成点接触环面蜗杆副的方法，其特征在于，在渐开 线斜齿轮刀具一次包络环面蜗杆的切齿啮合传动和法向直廓圆柱蜗杆刀具一次包络蜗轮 的切齿啮合传动中，设计第一轴交角Σ ＝90°和第二轴交角Σ ＝90°，相应的第三轴交角 14 23 Σ 确定，Σ ＝90°。 12 12 4.根据权利要求1所述的双产形面展成点接触环面蜗杆副的方法，其特征在于，给定渐 开线)和法向直廓圆柱蜗杆刀具(3)的几何参数，相应的环面蜗杆(1)和蜗轮 (2)的几何参数确定，环面蜗杆(1)的分度圆直径d＝2a -d 和蜗轮(2)的分度圆直径d ＝ 1 14 4 2 2a -d ，第三中心距a 随之确定， 23 3 12 2 2 CN 112191946 A 说明书 1/3页 双产形面展成点接触环面蜗杆副的方法 技术领域 [0001] 本发明涉及一种双产形面展成点接触环面蜗杆副的方法，属于机械传动技术领 域，特别涉及一种双产形面分别展成环面蜗杆和蜗轮的齿面成形方法。 背景技术 [0002] 直廓环面蜗杆传动、平面一次、二次包络环面蜗杆传动、双锥面包络环面蜗杆传动 等蜗杆传动都是多齿和线接触传动，使得传动对制造和安装误差十分敏感，蜗杆副的啮合 齿面需要较高的加工精度和安装精度。主要原因是蜗轮一般都采用螺旋面与蜗杆螺旋面一 致的滚刀或剃刀展成的，蜗轮和滚刀或剃刀的螺旋面是线接触共轭，从理论上讲，滚刀或剃 刀的螺旋面与蜗轮齿面的切齿啮合传动和蜗杆螺旋面与蜗轮齿面的啮合传动是一致的。 [0003] 环面蜗杆传动中，滚刀或剃齿刀不具有重磨性，制造复杂，目前，双产形面展成点 接触环面蜗杆副的方法尚未见有公开报道，借鉴准双曲面齿轮副共轭齿面可形成点或线接 触的原理，为双产形面展成点接触环面蜗杆副提供理论依据，而点接触准双曲面齿轮副因 其承载能力高、对误差不敏感获得广泛应用。 发明内容 [0004] 本发明的目的是要提供一种双产形面展成环面蜗杆副的方法，得到点接触的环面 蜗杆传动，以替代对制造和安装误差敏感的线接触环面蜗杆传动。 [0005] 为了达到本发明目的，所采取的技术方案包括：环面蜗杆1、蜗轮2、法向直廓圆柱 蜗杆刀具3、渐开线、环面蜗杆轴线、法向直廓圆柱蜗杆刀具轴线 和渐开线，环面蜗杆轴线和渐开线空间交错，轴交角为 第一轴交角Σ ，两轴线公垂线的垂足分别为O和O ，O与O距离为第一中心距a ，环面蜗杆 14 1 4 1 4 14 1和渐开线分别以角速度ω和ω绕环面蜗杆轴线 旋转，构成传动比为i ＝ω/ω 的渐开螺旋面一次包络环面蜗杆的切齿啮合传动，渐开线的螺旋产形面S 展成环面蜗杆1的齿面S ；蜗轮轴线和法向直廓圆柱蜗杆刀具 4 1 轴线空间交错，轴交角为第二轴交角Σ ，两轴线公垂线的垂足分别为O和O ，O与O 距离 23 2 3 2 3 为第二中心距a ，蜗轮2和法向直廓圆柱蜗杆刀具3分别以角速度ω和ω 绕蜗轮轴线 法向直廓圆柱蜗杆刀具轴线旋转，构成传动比为i ＝ω/ω 的法向直廓圆柱蜗杆一次包 23 2 3 络蜗轮的切齿啮合传动，法向直廓圆柱蜗杆刀具3的螺旋产形面S 展成蜗轮2的齿面S ；将环 3 2 面蜗杆1和蜗轮2按环面蜗杆轴线和蜗轮轴线空间交错安装，两轴线夹角为第三轴交角 Σ ，两轴线公垂线的垂足分别为O 、O ，O与O距离为第三中心距a ，环面蜗杆1的齿面S和 12 1 2 1 2 12 1 蜗轮2的齿面S 点接触共轭啮合，环面蜗杆1绕环面蜗杆轴线以角速度ω转动时，获得蜗轮 2 1 2绕蜗轮轴线角速度ω ，实现传动比i ＝ω/ω ，获得点接触环面蜗杆副。 2 12 1 2 [0006] 上述的双产形面展成点接触环面蜗杆副的方法中，给定渐开线的齿 数z 和法向直廓圆柱蜗杆刀具3的头数z ，根据设计要求确定环面蜗杆1的头数z和蜗轮2的 4 3 1 齿数z ，渐开线斜齿轮刀具一次包络环面蜗杆的切齿啮合传动和法向直廓圆柱蜗杆刀具一 2 3 3 CN 112191946 A 说明书 2/3页 次包络蜗轮的切齿啮合传动的传动比i 、i 随之确定，其中，要求环面蜗杆1的头数z 小于 14 23 1 法向直廓圆柱蜗杆刀具3的头数z ，蜗轮2的齿数z小于渐开线] 上述的双产形面展成点接触环面蜗杆副的方法中，在渐开线斜齿轮刀具一次包络 环面蜗杆的切齿啮合传动和法向直廓圆柱蜗杆刀具一次包络蜗轮的切齿啮合传动中，设计 第一轴交角Σ ＝90°和第二轴交角Σ ＝90°，相应的第三轴交角Σ 确定，Σ ＝90°。 14 23 12 12 [0008] 上述的双产形面展成点接触环面蜗杆副的方法中，给定渐开线和法 向直廓圆柱蜗杆刀具3的几何参数，相应的环面蜗杆1和蜗轮2的几何参数确定，其中包括环 面蜗杆1的分度圆直径d ＝2a -d 和蜗轮2的分度圆直径d ＝2a -d ，第三中心距a 随之确 1 14 4 2 23 3 12 定， [0009] 本发明的有益效果在于，提出了一种双产形面展成点接触环面蜗杆副的方法，得 到点接触的环面蜗杆传动，降低了环面蜗杆传动对制造和安装误差的敏感性，而且避免蜗 轮滚刀的复杂制造，并提高生产效率，降低成本。 附图说明 [0010] 图1为渐开线斜齿轮刀具展成环面蜗杆的原理图； [0011] 图2为法向直廓圆柱蜗杆刀具展成蜗轮的原理图； [0012] 图3为环面蜗杆与蜗轮组成的点接触环面蜗杆传动示意图。 具体实施方式 [0013] 下面根据附图对本发明的实施例进行描述。 [0014] 设计环面蜗杆副相关参数为：右旋环面蜗杆1头数z ＝1，右旋蜗轮2齿数z ＝45、构 1 2 成轴交角Σ ＝90°，中心距a ＝90.5mm、传动比i ＝45的双产形面一次包络点接触环面蜗 12 12 12 杆传动，蜗杆工作长度L ＝30mm。 w1 [0015] 根据设计要求，选择法向直廓圆柱蜗杆刀具3相关参数为：右旋法向直廓圆柱蜗杆 刀具3头数z ＝2、分度圆导程角γ ＝10.73°、轴向模数m ＝3.6mm、分度圆直径d ＝38mm、齿 3 3 x3 3 根圆直径d ＝29.51mm、齿顶圆直径d ＝45.07mm、基圆半径r ＝8.65mm。渐开线°、端面模数m ＝ 4 4 t4 3.6mm、分度圆直径d ＝172.80mm、齿根圆直径d ＝164.31mm、齿顶圆直径d ＝179.87mm、基 4 f4 a4 圆半径r ＝81.02mm。 b4 [0016] 图1中环面蜗杆轴线和渐开线空间交错，轴交角为第一轴交角 Σ ＝90°，两轴线公垂线的垂足分别为O和O ，O与O 距离为第一中心距a ＝95.9mm，环面 14 1 4 1 4 14 蜗杆1和渐开线分别以角速度ω 和ω 绕环面蜗杆轴线和渐开线 轴线旋转，构成传动比为i ＝ω/ω ＝48的渐开螺旋面一次包络环面蜗杆的切齿啮合传 14 1 4 动，渐开线的螺旋产形面S展成环面蜗杆1的齿面S 。 4 1 [0017] 图2中蜗轮轴线和法向直廓圆柱蜗杆刀具轴线空间交错，轴交角为第二轴交角 Σ ＝90°，法向直廓圆柱蜗杆刀具3的螺旋角β＝Σ -γ＝79.27°，公垂线 O 和O ，O与O 距离为第二中心距a ＝100mm，蜗轮2和法向直廓圆柱蜗杆刀具3分别以角速 2 3 2 3 23 度ω 和ω 绕蜗轮轴线和法向直廓圆柱蜗杆刀具轴线旋转，构成传动比为i ＝ω/ω ＝ 2 3 23 2 3 4 4 CN 112191946 A 说明书 3/3页 0.0444的法向直廓圆柱蜗杆一次包络蜗轮的切齿啮合传动，法向直廓圆柱蜗杆刀具3的螺 旋产形面S展成蜗轮2的齿面S 。 3 2 [0018] 根据渐开线和法向直廓圆柱蜗杆刀具3的头数z ＝2、渐 4 3 开螺旋面一次包络环面蜗杆的切齿啮合传动和法向直廓圆柱蜗杆包络蜗轮的切齿啮合传 动的传动比i ＝48、i ＝0.0444，可得到环面蜗杆1的头数 和蜗轮2的齿数 14 23 在渐开螺旋面一次包络环面蜗杆的切齿啮合传动和法向直廓圆柱蜗杆包 络蜗轮的切齿啮合传动中，根据β＝Σ -β＝79.27°和β＝Σ -β＝10.73°，确定环面蜗杆 1 14 4 2 23 3 1螺旋角β＝Σ -β＝79.27°，蜗轮2的螺旋角β＝Σ -β＝10.73°，随之确定第三轴交角 1 14 4 2 23 3 Σ ＝β+β＝90°；根据渐开线和法向直廓圆柱蜗杆刀具3的相关参数，确定环 12 1 2 面蜗杆1的分度圆直径d ＝2a -d ＝19mm和蜗轮2的分度圆直径d ＝2a -d ＝162mm，随之确 1 14 4 2 23 3 定第三中心距 [0019] 图3中根据设计要求，按照第三轴交角Σ ＝90°，第三中心距a ＝90.50mm，将环 12 12 面蜗杆1和蜗轮2按环面蜗杆轴线和蜗轮轴线空间交错安装，环面蜗杆1的齿面S 和蜗轮2 1 的齿面S点接触共轭啮合，环面蜗杆1绕环面蜗杆轴线以角速度ω转动时，获得蜗轮2绕蜗 2 1 轮轴线角速度ω ，实现传动比i ＝ω/ω ＝45，获得设计的点接触环面蜗杆副。 2 12 1 2 5 5 CN 112191946 A 说明书附图 1/2页 图1 图2 6 6 CN 112191946 A 说明书附图 2/2页 图3 7 7

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