CN101334091A - 实现精密传动的蜗轮蜗杆副 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现精密传动的蜗轮蜗杆副。旨在克服加工复杂、成本提高、消耗有色金属和精度耐久保持不利的问题。所述的蜗杆是由两个几何要素相同对称设置的锥形蜗杆组成的双锥形蜗杆，两个锥形蜗杆的小端相对放置，两个小端端面到蜗轮与双锥形蜗杆回转轴线垂直的对称线的距离相等，安装后的双锥形蜗杆与蜗轮对称线两侧齿面同时直线接触，满足A＝R_b1+R_b2。所述蜗轮为渐开线斜齿轮，其工作齿面与双锥形蜗杆工作齿面同是渐开螺旋面，并由两片成转动连接的第一薄片斜齿轮和第二薄片斜齿轮组成。装配后第一薄片斜齿轮的齿右侧面和双锥形蜗杆的两锥形蜗杆的齿左侧面接触，第二薄片斜齿轮的齿左侧面和双锥形蜗杆的两锥形蜗杆的齿右侧面接触。

Description

实现精密传动的蜗轮蜗杆副

技术领域

本发明涉及一组能够实现精密蜗杆传动的零部件，更具体地说，它涉及一种能够实现精密传动的蜗轮蜗杆副。

背景技术

蜗轮蜗杆传动副广泛应用于空间交叉轴回转运动的传递，其历史悠久，种类繁多。在绝大多数情况下，两轴在空间相互垂直，其中一类是用于传递动力，例如：各类减速器，其设计主要追求提高承载能力，提高传动效率；另一类是用于传递运动，例如：多种机床、回转台、分度装置、读数装置......等。大多属于蜗轮蜗杆精密传动，这类蜗轮蜗杆传动副要求更高的传动精度，精度保持耐久；方便、合理地调整齿侧间隙以减小反向回差；装配方便，以及制造简单，成本降低。为此，这类蜗轮蜗杆精密传动副在结构设计、材料选择及热处理、齿形加工工艺及装备等诸方面，涉及问题很多，解决方法各异，归纳来看仍有不少问题值得改进。

1.现有蜗轮蜗杆传动副常采用结构简单的线性蜗杆为工作蜗杆，例如：阿基米德蜗杆、法向直廓蜗杆、渐开线蜗杆，与其相应配对啮合传动的蜗轮齿面则与不同工作蜗杆齿面一一对应保持共轭。

即切制蜗轮的蜗轮滚刀、剃齿刀等刀刃必须位于与工作蜗杆齿面完全相同的刀具基本蜗杆产形表面上，因此蜗轮滚刀、剃齿刀等是为专用刀具，故刀具品种增多，成本提高。

2.在常用线性蜗杆构成的传动副中，与其啮合的蜗轮均不能磨削，这意味着蜗轮的精加工只能依靠精滚、剃、珩、研等手段达到精度要求，限制了传动副采用淬火钢材料及热处理手段，因而蜗轮材料多采用铜合金等，不仅消耗有色金属，且对精度耐久保持不利。

3.精密蜗杆传动要求精确微量传动，常要求调整或消除侧隙减小回差，现行结构主要有三种：

1)沿蜗轮径向调整中心矩，调整方便、简单，但破坏了共轭齿面接触状况，影响精度及寿命；

2)采用双片蜗轮相对周向调整；

3)采用双导程变齿厚蜗杆轴向调整，相应加工蜗轮的双导程专用滚刀设计、制造更复杂、价格昂贵。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的问题，提供了一种供精密传动和可调节齿间隙的实现精密传动的蜗轮蜗杆副。

为解决上述技术问题，首先提供实现精密传动的蜗杆，为此采用了如下技术方案予以实现：所述的蜗杆是一个由两个几何要素相同对称设置的锥形蜗杆所组成的双锥形蜗杆，两个锥形蜗杆的小端相对放置，两个锥形蜗杆小端的端面分别到蜗轮与双锥形蜗杆回转轴线垂直的对称线的距离相等，安装后的双锥形蜗杆分别与蜗轮对称线两侧齿面同时直线接触连接，满足公式A＝R_b1+R_b2，其中：A-双锥形蜗杆与蜗轮的中心距，R_b1-蜗轮基圆半径，R_b2-双锥形蜗杆基圆半径，双锥形蜗杆工作齿面是渐开螺旋面。

确定双锥形蜗杆的几何要素为：

1)头数i.                          i＝1；

2)旋向.                          与蜗轮旋向一致；

3)基圆螺旋升角λ.                λ＝β_b1，β_b1为蜗轮基圆螺旋角；

4)法向齿距P_n0.                   与P_n相等，即P_n0＝πm_ncosα_n，其中：P_n-蜗轮法向齿距，m_n-蜗轮法向模数，α_n-蜗轮法向分度圆压力角；

5)基圆半径R_b2. $R_{b2}=\frac{P_{n0}}{2\mathrm{\πSin\λ}};$

6)轴向齿距P₀. $P_0=\frac{P_{n0}}{\mathrm{Cos\λ}};$

7)螺旋齿部分长度L₁.               L₁＝(2.5-3)P₀；

8)小端直径D₁.                     D₁＝2R_b2+0.5m_n，当蜗轮齿槽根部采用直径为d的钻孔结构时，D₁可加大d；

9)齿顶锥面锥顶半角δ.             δ＝20°；

10)齿槽深h.                       h＝(2.5-2.6)m_n；

11)工作侧内凹角μ.                μ＝10°；

12)非工作侧齿背角η.              η＝2α_n，对于标准系列齿轮，η＝40°；

13)基圆柱上对应蜗杆小端齿厚b₀.    b₀＝m_n；

14)双锥形蜗杆小端距离2B.          B≥ρ_min，ρ_min为蜗轮渐开线齿形起始点的曲率半径。

技术方案中所述的的双锥形蜗杆工作面∑₂是按基圆柱直径为

基圆螺旋升角为λ，直纹渐开螺旋面的几何要素进行磨制的工作面∑₂；所述的双锥形蜗杆是采用钢质材料并进行淬火处理而制成的双锥形蜗杆；通过改变β_b2能够改变轴交叉角的大小，即实现精密传动的蜗轮蜗杆的两根轴是处于非垂直交叉的交叉轴。

为解决上述技术问题，再提供实现精密传动的蜗轮，为此采用了如下技术方案予以实现：所述的蜗轮为渐开线斜齿轮，渐开线斜齿轮工作齿面与双锥形蜗杆工作齿面同是渐开螺旋面，渐开线斜齿轮是由两片成转动连接的第一薄斜片齿轮和第二薄片斜齿轮组成。装配后第一薄片斜齿轮的齿右侧面和双锥形蜗杆的两锥形蜗杆的齿左侧面接触连接，第二薄片斜齿轮的齿左侧面和双锥形蜗杆的两锥形蜗杆的齿右侧面接触连接，满足公式A＝R_b1+R_b2，其中：A-双锥形蜗杆与渐开线斜齿轮的中心距，R_b2-双锥形蜗杆基圆半径。

第一薄片斜齿轮上通过螺纹固定安装四个相同的一端加工有螺纹通孔的第一凸耳，第二薄片斜齿轮上通过螺纹固定安装四个相同的一端加工有通孔的第二凸耳，第一凸耳与第二凸耳在第一薄片斜齿轮和第二薄片斜齿轮上为均布，螺钉装在第一凸耳一端的螺纹孔里，外螺母、内螺母安装在螺钉的左端。弹簧的一端勾在第二凸耳一端的通孔上，另一端勾在螺钉右端的通孔上。

确定渐开线斜齿轮的几何要素为：

1)齿数Z₁.            根据传动比确定；

2)旋向.              与双锥形蜗杆旋向一致；

3)基圆螺旋升角λ₁.   λ₁＝β_b2，β_b2为双锥形蜗杆基圆螺旋角；

4)法向齿距P_n.        与双锥形蜗杆法向齿距P_n0相等，P_n＝πm_ncosα_n，其中：m_n-渐开线斜齿轮法向模数，α_n-渐开线斜齿轮法向分度圆压力角；

5)基圆半径R_b1. $R_{b1}=\frac{Z_1{m}_n\cos {\mathrm{\α}}_t}{2}$

                     α_t-渐开线斜齿轮端面压力角；

6)法向分度圆压力角α_n.  按照国家标准确定α_n＝20°；

7)法向模数m_n.            按照照国家标准确定m_n＝4mm；

8)渐开线斜齿轮工作面∑₁公法线长度W.   W＝(W′+ΔW′)m_n，W′、ΔW′按公法线长度表格查阅。

技术方案中所述的渐开线斜齿轮的齿槽根部钻有利于双锥形蜗杆增加外径扩大工作面而不致产生槽底干涉的直径为d的通透小孔；所述的渐开线斜齿轮是采用钢质材料并进行淬火处理和齿面精密磨削而制成的渐开线斜齿轮；通过变化β_b1能够改变轴交叉角的大小，即实现精密传动的蜗轮蜗杆的两根轴是处于非垂直交叉的交叉轴。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1.本发明从根本上解决了实现精密传动的蜗轮蜗杆副采用淬硬钢、精密磨齿工艺遇到的问题，对提高传动精度、耐久性、降低成本有益；

2.本发明在装配时，双锥形蜗杆可从径向装配，但不能轴向装配，渐开线斜齿轮径向、轴向装配均可；

3.本发明所述的蜗杆即是渐开线斜齿轮，故不存在加工、装配中心平面偏移误差(Δg)；

4.本发明通过变化β_b1、β_b2可改变轴交叉角，即此种传动形式也可用于非垂直交叉的交叉轴传动。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1是双锥形蜗杆与可消除齿间隙的渐开线斜齿轮直线接触精密传动副结构示意图；

图2-a是可消除齿间隙的由两片能够相对转动的薄片斜齿轮组成的渐开线斜齿轮的主视图；

图2-b是在图2-a中A-A位置的阶梯旋转剖视图；

图3是双锥形蜗杆与渐开线斜齿轮的回转轴线垂直交叉及其啮合齿直线接触的共轭齿面∑₁、∑₂均为右旋渐开螺旋面的形状示意图；

图4是说明组成双锥形蜗杆两个几何要素相同对称放置的锥形蜗杆中的一个锥形蜗杆几何要素配置情况主视图上的全剖视图；

图中：1.第一薄片斜齿轮，2.第二薄片斜齿轮，3.第一凸耳，4.第二凸耳，5.螺钉，6.外螺母，7.内螺母，8.弹簧，D₁.双锥形蜗杆小端直径，L₁.锥形蜗杆螺旋齿部分长度，δ.齿顶锥面锥顶半角，λ.双锥形蜗杆基圆螺旋升角，λ₁.渐开线斜齿轮基圆螺旋升角，P_n0.双锥形蜗杆法向齿距，P₀.双锥形蜗杆轴向齿距，R_b2.双锥形蜗杆基圆半径，R_b1.渐开线斜齿轮基圆半径，μ.双锥形蜗杆工作侧内凹角，η.双锥形蜗杆非工作侧齿背角，h.双锥形蜗杆齿槽深，b₀.基圆柱上对应蜗杆小端齿厚，2B.双锥形蜗杆小端距离，ω₁.渐开线斜齿轮角速度，ω₂.双锥形蜗杆角速度，β_b1.渐开线斜齿轮基圆螺旋角，β_b2.双锥形蜗杆基圆螺旋角，Q.啮合面，∑₁.渐开线斜齿轮齿面，∑₂.双锥形蜗杆齿面，ML.齿面∑₁与∑₂的直线接触线，A.双锥形蜗杆与渐开线斜齿轮的中心距，Re.渐开线斜齿轮顶圆半径，R_i.渐开线斜齿轮根圆半径，R.渐开线斜齿轮分度圆半径。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

参阅图1与图4，具体说明可提供精密传动、能够调节齿侧间隙的双锥形蜗杆、蜗轮(渐开线斜齿轮)传动副。所述的蜗杆是设置成由两个几何要素完全相同的对称设置的锥形蜗杆所组成的双锥形蜗杆，这两个锥形蜗杆的回转轴线共线。两个锥形蜗杆的小端相对放置，两个锥形蜗杆小端的端面分别到蜗轮与双锥形蜗杆回转轴线垂直的对称线的距离相等，皆为B。所述的组成双锥形蜗杆的两个锥形蜗杆，相当于在两个相同的具有一定锥度的(齿顶锥面锥顶半角δ＝20°)基础圆台上按一定的旋向(本发明指的是右旋向)与螺距缠绕头数i为1的齿高为h的螺旋齿，锥形蜗杆小端直径为D₁，螺旋齿部分的长度为L₁。安装后的双锥形蜗杆分别与渐开线斜齿轮对称线(该对称线就是与双锥形蜗杆回转轴线垂直的对称线)两侧齿面同时直线接触连接，满足公式A＝R_b1+R_b2所确定的关系，其中：A-双锥形蜗杆与渐开线斜齿轮的中心距，R_b1-渐开线斜齿轮基圆半径，R_b2-双锥形蜗杆基圆半径。双锥形蜗杆工作齿面是渐开螺旋面。

确定双锥形蜗杆的几何要素为：

1)头数i.                        i＝1；

2)旋向.                         与蜗轮旋向一致；

3)基圆螺旋升角λ.               λ＝β_b1，β_b1为蜗轮基圆螺旋角；

4)法向齿距P_n0.                  与P_n相等，即P_n0＝πm_ncosα_n，其中：P_n-蜗轮法向齿距，m_n-蜗轮法向模数，α_n-蜗轮法向分度圆压力角；

5)基圆半径R_b2. $R_{b2}=\frac{P_{n0}}{2\mathrm{\πSin\λ}};$

6)轴向齿距P₀. $P_0=\frac{P_{n0}}{\mathrm{Cos\λ}};$

7)螺旋齿部分长度L₁.             L₁＝(2.5-3)P₀；

8)小端直径D₁.                   D₁＝2R_b2+0.5m_n，当渐开线斜齿轮齿槽根部采用直径为d钻孔结构时，D₁可加大d；

9)齿顶锥面锥顶半角δ.           δ＝20°；

10)齿槽深h.                     h＝(2.5-2.6)m_n；

11)工作侧内凹角μ.              μ＝10°；

12)非工作侧齿背角η.            η＝2α_n，对于标准系列齿轮，η＝40°；

13)基圆柱上对应蜗杆小端齿厚b₀.  b₀＝m_n；

14)双锥形蜗杆小端距离2B.        B≥ρ_min，ρ_min为渐开线斜齿轮渐开线齿形起始点的曲率半径。

所述的双锥形蜗杆工作面∑₂是按基圆柱直径为

基圆螺旋升角为λ，直纹渐开螺旋面的几何要素进行磨制的工作面∑₂。

所述的双锥形蜗杆是采用钢质材料并进行淬火处理而制成的双锥形蜗杆。

一般的蜗轮蜗杆传动副的两传动轴的回转轴线只能是处于空间垂直交叉状态。本发明所述的双锥形蜗杆与渐开线斜齿轮的回转轴线处于空间交叉，能够通过改变β_b2(β_b2为双锥形蜗杆基圆螺旋角)来改变两者轴线交叉角ψ的大小，即实现精密传动的渐开线斜齿轮与双锥形蜗杆的两根回转轴既可以是处于空间垂直交叉的两根轴，又可以是处于空间非垂直交叉的交叉轴，充分体现出本发明的优越性。

参阅图2-a与图2-b，本发明所述的蜗轮为渐开线斜齿轮，渐开线斜齿轮工作齿面与双锥形蜗杆工作齿面同是渐开螺旋面。渐开线斜齿轮是由两片成转动连接的第一薄片斜齿轮1和第二薄片斜齿轮2组成。装配后第一薄片斜齿轮1的齿右侧面和双锥形蜗杆的两锥形蜗杆的齿左侧面接触连接，第二薄片斜齿轮2的齿左侧面和双锥形蜗杆的两锥形蜗杆的齿右侧面接触连接，满足公式A＝R_b1+R_b2所确定的关系，其中：A-双锥形蜗杆与渐开线斜齿轮的中心距，R_b1-渐开线斜齿轮基圆半径，R_b2-双锥形蜗杆基圆半径。渐开线斜齿轮这种结构用于调整或消除啮合间隙。

所述的第一薄片斜齿轮1的轮毂是一长圆筒件，圆筒内加工有键槽。第一薄片斜齿轮1的轮辐上均匀设置有四个相同的螺纹通孔，轮辐与长圆筒式的轮毂的右端(申请文件中出现的右端、右侧、左端、左侧、右端面、左端面等方位词皆以所述的零件在图2或图1中的安装位置关系为准)连成一体。轮辋的外圆柱面上加工有斜齿。

所述的第二薄片斜齿轮2回转中心处加工一通孔，第二薄片斜齿轮2的轮辐上均匀设置有四个相同的螺纹通孔和四个相同的通孔，这四个相同通孔的中心线和第一薄片斜齿轮1轮辐上均匀设置的四个相同螺纹通孔的中心线重合，第二薄片斜齿轮2轮辐上每一侧的螺纹通孔和通孔中心线的连线和相对一侧螺纹通孔和通孔中心线的连线平行相等，即四条连线构成一个正方形。第二薄片斜齿轮轮辋的外圆柱面上加工有斜齿。

第二薄片斜齿轮2通过其回转中心处的通孔套装在第一薄片斜齿轮1长圆筒式轮毂的外圆柱面上成转动连接，并使第二薄片斜齿轮2的右端面与第一薄片斜齿轮1左端面相接触，两者轮辋的外圆柱面上的斜齿合为渐开线斜齿轮的斜齿。第一薄片斜齿轮1的功能是传递精密的运动，第二薄片斜齿轮2的功能是消除齿侧间隙。

第一薄片斜齿轮1上借助螺纹固定安装四个相同的一端加工有螺纹通孔的第一凸耳3(第一凸耳3先穿过第二薄片斜齿轮2轮辐上四个相同的通孔后再与第一薄片斜齿轮1轮辐上四个相同的螺纹通孔连接)，第二薄片斜齿轮2上通过螺纹固定安装四个相同的一端加工有通孔的第二凸耳4，螺钉5装在第一凸耳3一端的螺纹孔里，外螺母6、内螺母7安装在螺钉5的左端。弹簧8的一端勾在第二凸耳4一端的通孔上，另一端勾在螺钉5右端的通孔上。转动内螺母7(外螺母6用于锁紧)可改变弹簧8的张力大小，调节第二薄片斜齿轮2与第一薄片斜齿轮1的相对位置，达到微量的错齿。这种结构的特点是齿侧间隙可自动补偿，但结构复杂。还可以采用调整间隙后用螺钉直接锁紧的结构，能够使结构简单，它用于间隔性调整以整消除齿侧间隙的工况。

设计、计算、制造精密的渐开线斜齿轮是成熟的制造技术，对比现行精密蜗轮制造要简单得多。渐开线斜齿轮设计过程中所用的主要参数：模数m_n、压力角α_n......等皆按照国家标准以便于切齿加工。参阅图1，在渐开线斜齿轮局部的剖视图部分，绘出了齿槽根部仿剃齿刀结构，钻有通透小孔d，其有利于双锥形蜗杆增加外径扩大工作面而不致产生槽底干涉。

其次，需要具体说明的是与渐开线斜齿轮两侧齿面以直线接触正确啮合的双锥形蜗杆的工作齿面∑₂，其特征是双锥形蜗杆与渐开线斜齿轮中心距满足公式A＝R_b1+R_b2所确定的关系，其中：R_b1-渐开线斜齿轮基圆半径，R_b2-双锥形蜗杆基圆半径；双锥形蜗杆的旋向与渐开线斜齿轮的旋向一致；双锥形蜗杆基圆螺旋升角λ＝β_b1，β_b1-渐开线斜齿轮基圆螺旋角；双锥形蜗杆法向齿距P_n0与渐开线斜齿轮法向齿距P_n相等，即P_n0＝πm_ncosα_n，其中：m_n-渐开线斜齿轮法向模数，α_n-渐开线斜齿轮法向分度圆压力角；双锥形蜗杆工作齿面是与渐开线斜齿轮旋向相同的渐开螺旋面。

以上几何关系可参阅图3，在中心距A、旋向及螺旋角满足上述关系条件下，渐开线斜齿轮双锥形蜗杆所组成的传动副，轴交叉角ψ＝λ+β_b2＝β_b1+β_b2＝90°，其中：β_b2-双锥形蜗杆基圆螺旋角，β_b2＝90°-λ，是为垂直交叉轴传动，其传动比 $i_{21}=\frac{{\mathrm{\ω}}_2}{{\mathrm{\ω}}_1}=\frac{Z_1}{Z_2}=\frac{R_{b1}}{R_{b2}}\mathrm{ctg}{\mathrm{\β}}_{b1},$ 其中：Z₁.渐开线斜齿轮齿数，Z₂.双锥形蜗杆头数i，ω_１.渐开线斜齿轮角速度，ω₂.双锥形蜗杆角速度，传动比恒定，双锥形蜗杆、渐开线斜齿轮法向齿距相等是正确啮合的基本条件。

图3中还表示了在上述特定条件下，双锥形蜗杆与渐开线斜齿轮的基圆柱间存在公切面Q，即是啮合时的啮合面，Q面上的斜直线ML既是渐开线斜齿轮齿面-右旋渐开螺旋面∑₁的发生线，又是右旋双锥形蜗杆齿面-右旋渐开螺旋面∑₂的发生线，ML就是共轭齿面∑₁、∑₂的直线接触线。因双锥形蜗杆具有两个同样的锥形蜗杆工作部分，成为双直线接触的蜗轮蜗杆传动。

确定渐开线斜齿轮的几何要素为：

1)齿数Z₁.            根据数比确定；

2)旋向.              与双锥形蜗杆旋向一致；

3)基圆螺旋升角λ₁.   λ₁＝β_b2，β_b2为双锥形蜗杆基圆螺旋角；

4)法向齿距P_n.        与双锥形蜗杆法向齿距P_n0相等，P_n＝πm_ncosα_n，其中：m_n-渐开线斜齿轮法向模数，α_n-渐开线斜齿轮法向分度圆压力角；

5)基圆半径R_b1. $R_{b1}=\frac{Z_1{m}_n\cos {\mathrm{\α}}_t}{2}$

                     α_t-渐开线斜齿轮端面压力角；

6)法向分度圆压力角α_n.   按照国家标准确定α_n＝20°；

7)法向模数m_n.            按照国家标准确定m_n＝4mm；

8)渐开线斜齿轮工作面∑₁公法线长度W.    W＝(W′+ΔW′)m_n，W′、ΔW′按公法线长度表格查阅。

实施例

以齿数Z₁＝80，法向模数m_n＝4mm，分度圆法向压力角α_n＝20°，分度圆螺旋角β＝3°，设计计算右旋渐开线斜齿轮与直线接触的双锥形蜗杆：

1.渐开线斜齿轮设计计算

1)端面模数 $m_t=\frac{m_n}{\cos \mathrm{\β}}=4.00548936\left(\mathrm{mm}\right);$

2)端面压力角

3)分度圆半径 $R=\frac{{\mathrm{Zm}}_t}{2}=160.2195744\left(\mathrm{mm}\right);$

4)顶圆半径R_e＝R+m_n＝164.2(mm)；

5)根圆半径R_i＝R-1.25m_n＝155.2(mm)；

6)基圆半径R_b1＝Rcosα_t＝150.5329713(mm)；

7)基圆螺旋角β_b1＝sin^-1(sinβcosα_n)＝2.818927°；

8)法向齿厚 $S_n=\frac{\mathrm{\π}{m}_n}{2}=6.28318531\left(\mathrm{mm}\right);$

9)诱导齿数 $Z_V=\frac{Z}{{\cos }^3\mathrm{\β}}=80.32981483\left(\mathrm{mm}\right);$

10)公法线长度W＝(W′+ΔW′)m_n＝(26.2143+0.0046)m_n＝104.8756(mm)；

11)渐开线齿形起始点曲率半径 ${\mathrm{\ρ}}_{\min }=\sqrt{R_i^2-R_{b1}^2}=37.774\left(\mathrm{mm}\right);$

2.双锥形蜗杆设计计算

1)头数i＝1；

2)旋向右旋；

3)螺旋升角λ＝β_b1＝2.818927°；

4)法向齿距P_n0＝πm_nCosα_n＝11.80852572(mm)；

5)基圆半径 $R_{b2}=\frac{P_{n0}}{2\mathrm{\πSin\λ}}=38.21464583\left(\mathrm{mm}\right);$

6)轴向齿距 $P_0=\frac{P_{n0}}{\mathrm{Cos\λ}}=11.82283192\left(\mathrm{mm}\right);$

7)螺旋齿部分长度L₁＝(2.5～3)P₀＝30～35(mm)；

8)小端直径D₁＝2R_b2+0.5m_n＝78.3(mm)；

9)齿顶锥面锥顶半角δ.     δ＝20°；

10)齿槽深h.  h＝(2.5～2.6)m_n＝10～10.4(mm)；

11)工作侧内凹角μ.  μ＝10°；

12)非工作侧齿背角η.   η＝40°；

13)基圆柱上对应双锥形蜗杆小端齿厚b₀.  b₀＝m_n＝4(mm)；

14)两个锥形蜗杆小头端面距离2B.  2B＝75.6(mm)；

15)渐开线斜齿轮与双锥形蜗杆传动中心距A.  A＝R_b1+R_b2＝188.7476(mm)。

Claims (8)

1.一种实现精密传动的蜗杆，其特征在于，所述的蜗杆是一个由两个几何要素相同对称设置的锥形蜗杆所组成的双锥形蜗杆，两个锥形蜗杆的小端相对放置，两个锥形蜗杆小端的端面分别到蜗轮与双锥形蜗杆回转轴线垂直的对称线的距离相等，安装后的双锥形蜗杆分别与蜗轮对称线两侧齿面同时直线接触连接，满足公式A＝R_b1+R_b2，其中：A-双锥形蜗杆与蜗轮的中心距，R_b1-蜗轮基圆半径，R_b2-双锥形蜗杆基圆半径，双锥形蜗杆工作齿面是渐开螺旋面；

确定双锥形蜗杆的几何要素为：

1)头数                        i.i＝1；

2)旋向.                       与蜗轮旋向一致；

3)基圆螺旋升角λ.             λ＝β_b2＝β_b1，β_b1为蜗轮基圆螺旋角；

4)法向齿距P_n0.                与P_n相等，即P_n0＝πm_ncosα_n，其中：P_n-蜗轮法向齿距，m_n-蜗轮法向模数，α_n-蜗轮法向分度圆压力角；

5)基圆半径R_b2. $R_{b2}=\frac{P_{n0}}{2\mathrm{\πSin\λ}};$

6)轴向齿距P₀. $P_0=\frac{P_{n0}}{\mathrm{Cos\λ}};$

7)螺旋齿部分长度L₁.            L₁＝(2.5-3)P₀；

8)小端直径D₁.                  D₁＝2R_b2+0.5m_n，当蜗轮齿槽根部采用直径为d的钻孔结构时，D₁可加大d；

9)齿顶锥面锥顶半角δ.          δ＝20°；

10)齿槽深h.                    h＝(2.5-2.6)m_n；

11)工作侧内凹角μ.             μ＝10°；

12)非工作侧齿背角η.           η＝2α_n，对于标准系列齿轮，η＝40°；

13)基圆柱上对应蜗杆小端齿厚b₀. b₀＝m_n；

14)双锥形蜗杆小端距离2B.       B≥ρ_min，ρ_min为蜗轮渐开线齿形起始点的曲率半径。

2.按照权利要求1所述的实现精密传动的蜗杆，其特征在于，所述的双锥形蜗杆工作面∑₂是按基圆柱直径为基圆螺旋升角为λ，直纹渐开螺旋面的几何要素进行磨制的工作面∑₂。

3.按照权利要求1所述的实现精密传动的蜗杆，其特征在于，所述的双锥形蜗杆是采用钢质材料并进行淬火处理而制成的双锥形蜗杆。

4.按照权利要求1所述的实现精密传动的蜗杆，其特征在于通过改变β_b2能够改变轴交叉角的大小，即实现精密传动的蜗轮蜗杆的两根轴是处于非垂直交叉的交叉轴。

5.一种实现精密传动的蜗轮，其特征在于，所述的蜗轮为渐开线斜齿轮，渐开线斜齿轮工作齿面与双锥形蜗杆工作齿面同是渐开螺旋面，渐开线斜齿轮是由两片成转动连接的第一薄片斜齿轮(1)和第二薄片斜齿轮(2)组成，装配后第一薄片斜齿轮(1)的齿右侧面和双锥形蜗杆的两锥形蜗杆的齿左侧面接触连接，第二薄片斜齿轮(2)的齿左侧面和双锥形蜗杆的两锥形蜗杆的齿右侧面接触连接，满足公式A＝R_b1+R_b2，其中：A-双锥形蜗杆与渐开线斜齿轮的中心距，R_b1-渐开线斜齿轮基圆半径，R_b2-双锥形蜗杆基圆半径；

第一薄片斜齿轮(1)上通过螺纹固定安装四个相同的一端加工有螺纹通孔的第一凸耳(3)，第二薄片斜齿轮(2)上通过螺纹固定安装四个相同的一端加工有通孔的第二凸耳(4)，第一凸耳(3)与第二凸耳(4)在第一薄片斜齿轮(1)和第二薄片斜齿轮(2)上为均布，螺钉(5)装在第一凸耳(3)一端的螺纹孔里，外螺母(6)、内螺母(7)安装在螺钉(5)的左端。弹簧(8)的一端勾在第二凸耳(4)一端的通孔上，另一端勾在螺钉(5)右端的通孔上；

确定渐开线斜齿轮的几何要素为：

1)齿数Z₁.            根据传动比确定；

2)旋向.              与双锥形蜗杆旋向一致；

3)基圆螺旋升角λ₁.   λ₁＝β_b2，β_b2为双锥形蜗杆基圆螺旋角；

4)法向齿距P_n.        与双锥形蜗杆法向齿距P_n0相等，P_n＝πm_ncosα_n，其中：m_n-渐开线斜齿轮法向模数，α_n-渐开线斜齿轮法向分度圆压力角；

5)基圆半径R_b1. $R_{b1}=\frac{Z_1{m}_n\cos {\mathrm{\α}}_t}{2}$

                      α_t-渐开线斜齿轮端面压力角；

6)法向分度圆压力角α_n.   按照国家标准确定α_n＝20°；

7)法向模数m_n.            按照照国家标准确定m_n＝4mm；

8)渐开线斜齿轮工作面∑₁公法线长度W.   W＝(W′+ΔW′)m_n，W′、ΔW′按公法线长度表格查阅。

6.按照权利要求5所述的实现精密传动的蜗轮，其特征在于，所述的渐开线斜齿轮的齿槽根部钻有利于双锥形蜗杆增加外径扩大工作面而不致产生槽底干涉的直径为d的通透小孔。

7.按照权利要求5所述的实现精密传动的蜗轮，其特征在于，所述的渐开线斜齿轮采用钢质材料并进行淬火处理和齿面精密磨削制成的渐开线斜齿轮。

8.按照权利要求5所述的实现精密传动的蜗轮，其特征在于通过变化β_b1能够改变轴交叉角的大小，即实现精密传动的蜗轮蜗杆的两根轴是处于非垂直交叉的交叉轴。

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