CN101705987A - 一种采用环面蜗杆的蜗轮蜗杆副消隙装置 - Google Patents

Abstract

一种采用环面蜗杆的蜗轮蜗杆副消隙装置，主要由蜗轮、圆柱蜗杆、环面蜗杆、弹性预紧装置、轴承构成。圆柱蜗杆和环面蜗杆分别起主力分度作用和阻力作用，两个蜗杆同轴安装并通过弹性预紧装置对阻力蜗杆在轴向进行调节和施加预紧力。弹性预紧装置由调节螺母、两个弹簧定位套筒以及预紧弹簧组成，通过调节螺母在轴向对阻力蜗杆进行调节和预紧。弹性预紧装置可以是弹簧装置、液压装置或气压装置的一种。本发明中，采用阻力环面蜗杆与主力蜗杆同轴安装，并通过弹性预紧装置对阻力蜗杆进行轴向调节和预紧，从而可以提供更加平稳、高效、低噪音的传动，同时具有结构紧凑、重量轻、成本低廉等优点。该种蜗轮蜗杆副消隙装置应用于机床回转工作台传动机构，可以提供比单蜗轮、单蜗杆机构或双蜗轮蜗杆机构更佳的消隙效果。

Description

一种采用环面蜗杆的蜗轮蜗杆副消隙装置

技术领域

本发明属于机械传动装置，特别涉及一种采用环面蜗杆的蜗轮蜗杆副消隙装置，适用于机械传动领域。

背景技术

蜗轮蜗杆传动具有结构紧凑、传动比大、工作平稳、冲击振动小以及反行程自锁等优点，常用于传递交错轴之间的回转运动。蜗轮蜗杆传动中，适当的齿侧间隙可以避免轮齿受力变形和摩擦发热而膨胀所引起的挤压或卡死现象；可以提供容纳润滑油的空间，便于齿面润滑等。但是，由于齿侧间隙的存在，必然给蜗轮蜗杆传动带来冲击、振动、噪声、降低系统随动精度和稳定性等。由于制造和安装误差造成蜗轮与蜗杆之间的配合间隙是导致整体机构稳定性下降的主要原因之一，在以传动运动为主的精密传动中，会大大降低整个机器的精度。为了提高传动副的传动精度，同时满足便于制造和安装以及提高传动副的承载能力的要求，研究开发出一种结构紧凑、成本低廉、调节方便并可有效消除齿侧间隙及反向间隙的蜗轮蜗杆消隙装置具有重要的工程意义。

目前，为了提高蜗轮蜗杆传动精度，通常的做法是提高蜗轮蜗杆的加工精度和安装精度，这种做法对精度的提高是有限度的，且使得制造成本大大提高。但就消除或调节齿侧间隙的蜗轮蜗杆传动一般有三种型式：“双蜗杆传动”(曹西京，张淳，刘昌祺，李宁.双蜗杆传动在精密数控分度中的应用[J].陕西科技大学学报，2003，21(7)：70-72.)(邱新桥.可减小传动间隙的双蜗杆传动机构.机械制造，2003，41(7)：51-51)，美国格里森浦发特数控滚齿机床工作台驱动装置采用双蜗轮、双蜗杆上下平行装配并通过轴向调整其中作为阻力的蜗杆的方法进行消隙；类似的结构有采用双蜗杆平行或垂直安装于单个蜗轮的两侧，通过其中一个蜗杆的轴向调节达到消隙的效果，该类结构通常需要在两个蜗杆之间增加齿轮传动来实现两个蜗杆的同步运动，安装时还需增加蜗杆托架来实现两个蜗杆之间相对位置的匹配，因此会造成传动装置结构臃肿、传动链加长、制造成本高等问题。

“双导程圆柱蜗杆传动”(钱光瑾.新技术新工艺.1983年第5期)，双导程圆柱蜗杆传动是通过调整蜗杆的轴向位置来调整传动的齿侧间隙以补偿轮齿磨损的减薄量，该传动已被国内外应用于滚齿机等的精密分度机构中，其主要不足在于：蜗轮加工难度大，蜗轮与蜗杆啮合传动同时接触的齿数少，承载能力低，易磨损，寿命短等，难以满足重载精密传动的要求。

侧隙可调的环面蜗杆传动是一种新开发的蜗杆传动形式，该类方式一般有通过调整变齿厚蜗轮的轴向位置来调节蜗轮与蜗杆之间的齿侧间隙，该种方式啮合齿数多、承载能力大，但是齿面摩擦大、磨损严重、效率偏低，其实现的仅是传动副磨损后的侧隙调整.专利申请号为200810044205.4的“无侧隙双滚子包络环面蜗杆传动机构”公开了一种无侧隙双滚子包络环面蜗杆传动机构，其蜗轮由两半个蜗轮组成，滚子均匀分布在每半个蜗轮的周向，双排滚子错位布置，通过调节两半个蜗轮轮体的安装位置使滚子与蜗杆齿面始终保持接触，从而实现无侧隙传动.但是，该装置不适合大型工作台用蜗轮蜗杆传动，其蜗轮构造复杂，不利于制造和安装.

此外，国内外科技工作者针对工程领域中的消隙要求开展了一些相关研究并公开了一些无侧隙和齿侧间隙可调蜗轮蜗杆传动机构的专利。如专利申请号200610102244.6的“精密蜗轮蜗杆传动消隙装置”、专利申请号为200510050421.6的“一种蜗轮蜗杆传动装置”等，这些传动装置虽然能够消除齿侧间隙，但一般都存在传动元件多、体积大、结构复杂或承载力不够大等方面的不足。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术中存在的不足，提出一种结构紧凑、成本低廉、调节方便并可有效消除齿侧间隙及反向间隙的蜗轮蜗杆消隙装置。

本发明的技术方案是：采用环面蜗杆的蜗轮蜗杆副消隙装置，包括蜗轮以及与其啮合的分度蜗杆和阻力蜗杆，分度蜗杆与阻力蜗杆通过花键进行同轴安装并通过两端的轴承及轴承座连接到箱体上，在阻力蜗杆一侧安装弹性预紧及调节装置对阻力蜗杆施加预紧力并在轴向进行位置调节。所述分度蜗杆的轮齿左侧齿面与蜗轮的轮齿右侧齿面啮合，阻力蜗杆在弹性预紧装置的轴向预紧力的作用下使其轮齿右侧齿面与蜗轮的轮齿左侧齿面啮合，使蜗轮轮齿的左右两侧同时都有蜗杆的轮齿齿面与其啮合，从而实现消除蜗轮蜗杆传动中齿侧间隙和反向间隙的目的。

所述的分度蜗杆和阻力蜗杆可以是两个环面蜗杆或一个环面蜗杆与一个圆柱蜗杆中的一种。

所述的弹性预紧装置是可以在轴向对阻力蜗杆进行调节和施加预紧力的弹簧装置、液压装置或气压装置中的一种。

本发明所提供的采用环面蜗杆的蜗轮蜗杆副消隙装置与现有蜗轮蜗杆消隙技术相比具有以下优点：

1.本发明提出的蜗轮蜗杆副消隙装置具有结构紧凑、体积小、传动链短且制造成本低的特点。相比于双蜗轮、双蜗杆结构，采用环面蜗杆与圆柱蜗杆共用一轴的结构，可以有效节省空间并实现主力分度蜗杆与阻力蜗杆的零传动，只需加工单个蜗轮从而降低制造成本并减小整个机构的体积。

2.本发明提出的蜗轮蜗杆副消隙装置所采用的环面蜗杆与蜗轮可以实现多齿接触和双线接触，其承载能力和效率较高且易于形成润滑油膜，从而降低蜗轮蜗杆的磨损，可以防止因蜗轮齿距误差造成的蜗杆窜动现象，提供更平稳的传动。

3.本发明提出的蜗轮蜗杆副消隙装置采用环面蜗轮与圆柱蜗杆或两个环面蜗杆同轴安装，可以提供比两个圆柱蜗杆更多的啮合区域，从而提高蜗轮蜗杆传动的平稳性并减小传动噪音。

4.本发明提出的蜗轮蜗杆副消隙装置采用预紧弹簧和螺母或液压、气压装置中的一种弹性预紧装置对阻力蜗杆进行轴向调节和预紧，可以实现蜗轮蜗杆传动过程中的动态消隙，且因采用弹性预紧可以有效防止蜗轮与蜗杆的刚性接触，从而减小蜗轮与蜗杆齿面的磨损。

5.本发明提出的蜗轮蜗杆副消隙装置采用阻力蜗杆与分度蜗杆同轴安装结构，可以通过两端的轴承将蜗杆直接安装在箱体上而不需要蜗杆托架，从而简化传动装置结构并降低安装难度.

附图说明

图1为本发明实施例的结构图。

图中：1.蜗轮2.分度蜗杆3.阻力蜗杆4.花键5.右套筒6.预紧弹簧7.左套筒8.调节螺母9.左轴承10.右轴承。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进一步说明。

如图1所示为采用环面蜗杆的蜗轮蜗杆副消隙装置的结构图，本发明提出的蜗轮蜗杆副消隙装置的主要结构有蜗轮1，提供分度功能的圆柱蜗杆2，通过花键4装配在分度蜗杆2轴上的起阻力作用的环面蜗杆3，右套筒5、预紧弹簧6和左套筒7组成提供预紧力的预紧装置，对环面蜗杆3进行轴向预紧力调节的调节螺母8以及轴端左轴承9和右轴承10。环面蜗杆3通过花键4装配在弹性预紧装置和分度蜗杆2之间。

装配过程中，首先在没有预紧的情况下将环面蜗杆3与圆柱蜗杆2的位置调整好，调整环面蜗杆3与蜗轮1的啮合角度，然后通过调节螺母8给环面蜗杆3施加适当的预紧力，最后将左轴承9和右轴承10安装好并通过轴承底座固定在箱体上。

本发明提出的蜗轮蜗杆副消隙装置的工作原理如图1所示，分度蜗杆2的轮齿左侧齿面与蜗轮1的轮齿右侧齿面啮合并提供驱动力，在调节螺母8、左套筒7、预紧弹簧6和右套筒5组成的弹性预紧装置施加预紧力的作用下，使得阻力蜗杆3的轮齿右侧齿面与蜗轮1的轮齿左侧齿面始终保持啮合，因蜗杆具有反向自锁功能，且对阻力蜗杆3采用的是弹性预紧，从而可以实现有效消除蜗轮蜗杆传动中的齿侧间隙和反向间隙的目的。

由于本发明提供的蜗轮蜗杆副消隙装置采用环面蜗杆与圆柱蜗杆的组合式结构，可以提供更加平稳、高效、低噪音的传动，同时具有结构紧凑、重量轻、成本低廉等优点。该种蜗轮蜗杆副消隙装置应用于机床回转工作台传动机构，可以提供比单蜗轮、单蜗杆机构或双蜗轮蜗杆机构更佳的消隙效果。对于大型机床用回转台，因蜗轮直径较大，故环面蜗杆的粗端直径更接近于圆柱蜗杆的直径，从而降低安装难度并提供更佳的消隙功能。总之，该发明所述的采用环面蜗杆的蜗轮蜗杆副消隙装置具有普通单蜗轮蜗杆或双蜗轮蜗杆消隙装置所不具备的优点，因而它将在消除传动间隙、提高传动精度的系列领域得以广泛应用。

Claims (4)

1.一种采用环面蜗杆的蜗轮蜗杆副消隙装置，主要由提供主力的分度圆柱蜗杆2、起阻力作用的环面蜗杆3、弹性预紧装置、蜗轮1以及左轴承9、右轴承10组成；其中弹性预紧装置主要由调节螺母8、左套筒7、预紧弹簧6、右套筒5组成，其特征在于起阻力作用的环面蜗杆3通过花键4装配在起分度作用的圆柱蜗杆2的轴上，实现圆柱蜗杆与环面蜗杆的同轴装配，通过由调节螺母8、预紧弹簧6以及安装于弹簧两端的左套筒7和右套筒5组成的弹性预紧装置对环面蜗杆3进行轴向调节和施加预紧力，从而实现消除蜗轮蜗杆副传动中齿侧间隙及反向间隙的作用。

2.根据权利要求1所述的一种采用环面蜗杆的蜗轮蜗杆副消隙装置，其特征在于分度蜗杆和阻力蜗杆的结构为两个环面蜗杆同轴安装，其中一个作为主力分度蜗杆另一个作为阻力蜗杆，作为阻力蜗杆的环面蜗杆可以在轴向调节。

3.根据权利要求1所述的一种采用环面蜗杆的蜗轮蜗杆副消隙装置，其特征在于分度蜗杆和阻力蜗杆的结构为一个环面蜗杆与一个圆柱蜗杆同轴安装，两个蜗杆其中一个起主力分度作用另一个起阻力作用，其中起阻力作用的蜗杆可以是环面蜗杆也可以是圆柱蜗杆且在轴向可以调节。

4.根据权利要求1所述的一种采用环面蜗杆的蜗轮蜗杆副消隙装置，其特征在于弹性预紧装置是能够在轴向对阻力蜗杆施加预紧力和轴向调节的弹簧装置、液压装置或气压装置中的一种。