CN103629323B - 同步带-蜗轮及其传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及同步带-蜗轮及其传动装置。同步带-蜗轮为一个圆柱齿轮状零件，它的轮齿齿面由能与蜗杆啮合的蜗轮齿面和能与同步带啮合的同步带轮齿面构成，包括二种方式，一种是各齿面都包含部分蜗轮齿面和部分同步带轮齿面，另一种是轮齿的一侧齿面为完整的同步带轮齿面，另一侧齿面部分为蜗轮齿面，部分为同步带轮齿面。由同步带-蜗轮组成的传动装置，同步带-蜗轮通过与蜗杆啮合，获得运动和动力；再通过其与同步带的啮合，将运动和动力传递给同步带。本发明提供的传动装置具有结构简单、制造方便的特点，能在紧凑的空间内，将主动蜗杆的转动，转变成同步带在蜗杆轴平面内的低速运动，或转变成与蜗杆成90度轴错角布置的同步带轮的低速转动。

Description

同步带-蜗轮及其传动装置

技术领域

本发明涉及一种机械传动零件及其应用，特别涉及一种蜗轮零件及其传动机构。

背景技术

蜗轮蜗杆传动用于在空间交错两轴之间传递运动和动力，轴错角通常为90度。由于蜗杆轮齿为连续的螺旋齿，能连续的与蜗轮轮齿啮合，没有进入啮合与退出啮合的过程，所以蜗轮蜗杆传动传动平稳、噪音很低；又由于蜗杆齿数很少（可以仅有一个轮齿），所以蜗轮蜗杆传动能以紧凑的结构获得很大的传动比；另外，由于蜗轮轮齿由与蜗杆完全同形的蜗轮滚刀滚切而成，所以，虽然蜗杆与蜗轮呈交错轴布置，但蜗杆与蜗轮齿面之间能保持线接触啮合传动，具有较高的承载能力。

同步带是一侧或两侧具有等间距带齿的环形胶带，其基体为聚氨酯或氯丁橡胶，抗拉体通常是钢丝绳或玻璃纤维绳，同步带总体薄且轻、易于弯曲柔性好、抗拉强度高。与同属于挠性体传动的其他带传动或链传动相比，同步带传动具有如下优点：同步带靠带齿与同步带轮轮齿的啮合传递运动和动力，工作时无滑动，传动比准确，传动效率高；同时，由于同步带带体较薄，柔性好，又依靠啮合传动，所以，所允许的带轮最小尺寸较小，维持正常传动所需的带的张紧力低，适用的传动比范围大，维护使用方便，运行成本较低；另外，同步带还具有耐磨性好，工作寿命长，能在有水或多尘等恶劣环境下工作等优点。

相对于其他传动，蜗杆传动和同步带传动都具有显著的优点，但两者串连应用时，尤其在希望同步带与蜗杆轴线共面传动时，两者之间必须用其他传动机构进行过渡，这会使整个传动装置的总体空间尺寸增大、结构复杂性增加、制造难度和成本提高，而上述缺陷在有些情况下是不可接受的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术中蜗杆传动和同步带传动串连应用时存在的结构复杂，占有空间大等方面的不足，提供一种结构简单、尺寸紧凑、制造和使用维护方便的传动零件及其传动机构，它将蜗杆的转动直接转变成同步带在蜗杆轴平面内的低速运动或与蜗杆成90度轴错角布置的同步带轮的低速转动。

实现本发明目的的技术方案是：提供一种同步带-蜗轮，它为圆柱齿轮状零件，其轮齿齿面包括能与蜗杆啮合的蜗轮齿面和能与同步带啮合的同步带轮齿面。在传动中，它能将蜗杆的转动直接转变成同步带在蜗杆轴平面内的低速运动，或直接转变成与蜗杆成90°轴错角布置的同步带轮的低速转动。

本方面所述的同步带-蜗轮，可以由两种结构，一种是该轮轮齿的两侧齿面都部分为与蜗杆啮合的蜗轮齿面、部分为与同步带啮合的同步带轮齿面。由此，在传动中，该轮轮齿的两侧齿面都既能与蜗杆啮合传动，又能与同步带啮合传动，所以，该轮可用于正反转双向传动。另一种是它的轮齿的两侧齿面中，一侧齿面为完整的同步带轮齿面，另一侧齿面为部分与蜗杆啮合的蜗轮齿面，部分为与同步带啮合的同步带轮齿面；由此，该轮轮齿的两侧齿面中，仅一侧齿面能与蜗杆齿面啮合传动，而另一侧齿面只能与同步带啮合传动，所以，该轮适用于单向传动。

将本发明提供的同步带-蜗轮组成传动装置，该装置包括同步带-蜗轮、蜗杆、带齿位于带节面外侧的同步带和若干个滑轮组成的滑轮组；同步带-蜗轮与蜗杆啮合；同步带套在滑轮组上，同步带环面与同步带-蜗轮共面，滑轮组的布置使靠近蜗杆的同步带绕过同步带-蜗轮并与其啮合。该装置通过同步带-蜗轮，将主动蜗杆的转动直接转变成同步带在蜗杆轴平面内的低速运动。

本发明提供的同步带-蜗轮组成另一种传动装置，该装置包括同步带-蜗轮、蜗杆、双面齿的同步带和由若干个同步带轮组成的同步带轮组；同步带-蜗轮与蜗杆啮合；同步带套在同步带轮组上，同步带环面与同步带-蜗轮共面；同步带轮组的布置使靠近蜗杆的同步带绕过同步带-蜗轮并与其啮合。该装置通过同步带-蜗轮，将主动蜗杆的转动直接转变成与蜗杆成90°轴错角布置的输出同步带轮的低速转动，并且，由于同步带的介入，输出同步带轮与蜗杆的相对位置能灵活的按需布置。

由于上述技术方案的运用，与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明提供的同步带-蜗轮是一个圆柱齿轮状零件，结构简单，制造方便。

2、本发明提供的同步带-蜗轮传动装置能将主动蜗杆的转动直接转变成同步带在蜗杆轴平面内的低速运动，简化了从蜗杆传动到同步带传动的传动链，能使整个传动装置的总体尺寸明显减小，结构复杂性大大降低，使用和维护更加方便。

3、本发明提供的同步带-蜗轮传动装置能将主动蜗杆的转动直接转变成与蜗杆轴线成90度轴错角布置的输出同步带轮的低速转动，并且，由于同步带长度可变、易于弯曲，所以输出同步带轮与蜗杆的相对位置能满足各种各样的传动要求。

附图说明

图1为本发明实施例提供的标准蜗轮滚刀滚切同步带-蜗轮示意图；

图2为本发明实施例提供的同步带-蜗轮齿宽中间的横截面示意图；

图3为本发明实施例提供的一种同步带-蜗轮传动装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种同步带-蜗轮传动装置的结构示意图。

图中：1、蜗杆；2、同步带-蜗轮；3、外侧齿同步带；4、滑轮；5、双面齿同步带、6、从动同步带轮；7、输出同步带轮。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

实施例一：

本发明提供的同步带-蜗轮的轮齿齿面由蜗轮齿面和同步带轮齿面组成，制造该同步带-蜗轮时，先切制蜗轮齿面再切制同步带轮齿面、或先切制同步带轮齿面再切制蜗轮齿面的制造工艺都是可行的，以下为方便陈述，以先切制同步带轮齿面再切制蜗轮齿面的制造工艺为例进行说明。

参见附图1和附图2，本实施例提供的同步带-蜗轮的具体实施方案如下：为了避免制造专用滚刀、降低制造成本和保证传动质量，选用节距P_b略大于或等于标准蜗杆轴面齿距mπ的同步带轮，此同步带轮的节圆直径D略大于或等于同齿数z的蜗轮分度圆直径d，由于同步带轮的外圆直径D₀恒小于节圆直径，外圆齿槽宽b₀恒大于同步带节距的二分之一（P_b/2），所以，为在轴线共线且蜗轮主剖面与同步带轮齿宽中间的横截面重合的情况下，使蜗轮主剖面内的齿槽与同步带轮中截面内的齿槽在同步带轮外圆处等宽，切制蜗轮齿面时必须进行适当的变位。

根据机械原理，在蜗轮蜗杆传动的主剖面内，蜗轮相当于渐开线齿轮，其在直径为d_k的任意圆上的齿厚s_k为式(1)：

(1)

式中，m和d是齿轮的模数和分度圆直径，x和α是齿轮的变位系数和分度圆压力角，α_k是齿轮在任意圆d_k上的压力角，可确定式(2)如下：

(2)

同齿数z的同步带轮的外圆齿厚s_o为式(3)：

(3)

显然，蜗轮主剖面内的齿槽与同步带轮的齿槽在同步带轮外圆处等宽，等同于蜗轮主剖面内的齿厚与同步带轮的齿厚在同步带轮外圆D₀处等宽，即式(4)：

(4)

通过式(1)和式(4)，可解得蜗轮的变位系数x如式(5)：

(5)

参见附图1，在同步带轮上切制蜗轮齿面时，使蜗轮滚刀与待加工的同步带轮成90度轴错角布置，蜗轮滚刀的轴线位于同步带轮齿宽中间的横截面内，滚刀与同步带轮的中心距a′按式(6)确定：

(6)

式(6)中，d₁是与滚刀同形的单头蜗杆的分度圆直径，d=mz是蜗轮的分度圆直径。

参见附图2，蜗轮滚刀向同步带轮径向进给以切出预期齿深时，刀齿中线沿同步带轮齿槽中线径向进给。

用上述方法切制的同步带-蜗轮的齿宽中间的横截面截形见图2。由于滚刀刀齿为螺旋齿，所以用上述方法切制的同步带-蜗轮，滚刀螺旋齿的两侧齿面会分别切入同步带轮的两侧齿面，展成蜗轮齿面，并且在同步带轮齿槽两侧展成的两片蜗轮齿面分别位于同步带轮中截面的两侧。

实施例二：

切制同步带-蜗轮的方法与上述实施例一类似，差异仅在于径向进给时，滚刀刀齿中线与同步带轮的齿槽中线不重合，使得所切制出的蜗轮齿槽中线相对于同步带轮齿槽中线偏斜了一个微小的角度δ如式(7)：

(7)

式(7)中，πm为单头滚刀的导程，D₀为同步带的外圆柱直径，φ为滚刀齿顶圆与同步带轮外圆重叠部分所对的圆心角，参见附图1。

上述偏角δ应正好使滚刀刀齿不会切入同步带轮的一侧齿面，同时切入同步带轮另一侧齿面的深度为最小，从而既使同步带轮的一侧齿面保持完整的同步带轮齿面，又使同步带轮轮齿削弱最少以保持足够的强度。

实施例三：

本实施例提供一种蜗杆-同步带传动装置，该装置主要包括蜗杆、同步带-蜗轮、外侧齿的同步带和若干个滑轮；同步带-蜗轮由实施例1提供。参见附图3，蜗杆-同步带传动装置的结构为：同步带-蜗轮2与蜗杆1啮合；同步带3套在由若干个滑轮4组成的滑轮组上，同步带环面与同步带-蜗轮共面，滑轮组的布置使靠近蜗杆的同步带绕过同步带-蜗轮并与之啮合。该装置通过同步带-蜗轮将主动蜗杆的转动直接转变成同步带在蜗杆轴平面内的低速运动。

实施例四：

参见图4，本实施例提供另一种结构的蜗杆-同步带传动装置，该装置包括由实施例二提供的同步带-蜗轮2、蜗杆1、双面齿的同步带5和若干个同步带轮；同步带-蜗轮2与蜗杆1啮合；同步带5套在由若干个同步带轮组成的同步带轮组上，同步带环面与同步带-蜗轮共面，同步带轮组包括若干个从动同步带轮6和一个输出同步带轮7，同步带轮的的布置使靠近蜗杆的同步带绕过同步带-蜗轮并与之啮合。该装置通过同步带-蜗轮将主动蜗杆的转动直接转变成与蜗杆成90°轴错角布置的输出同步带轮的低速转动，并且，由于同步带的介入，输出同步带轮与蜗杆的相对位置能灵活的按需布置。

Claims (3)

1.一种同步带-蜗轮，其特征在于：它为圆柱齿轮状零件，其轮齿的齿面包括能与蜗杆啮合的蜗轮齿面和能与同步带啮合的同步带轮齿面；

它的轮齿的两侧齿面均为部分与蜗杆啮合的蜗轮齿面、部分与同步带啮合的同步带轮齿面，或者，它的轮齿的两侧齿面中，一侧齿面为完整的与同步带啮合的同步带轮齿面，另一侧齿面为部分与蜗杆啮合的蜗轮齿面，部分与同步带啮合的同步带轮齿面。

2.一种如权利要求1所述的同步带-蜗轮组成的传动装置，其特征在于：包括同步带-蜗轮、蜗杆、带齿位于带节面外侧的同步带和若干个滑轮组成的滑轮组；同步带-蜗轮与蜗杆啮合；同步带套在滑轮组上，同步带环面与同步带-蜗轮共面，滑轮组的布置使靠近蜗杆的同步带绕过同步带-蜗轮并与同步带-蜗轮啮合。

3.一种如权利要求1所述的同步带-蜗轮组成的传动装置，其特征在于：包括同步带-蜗轮、蜗杆、双面齿的同步带和由若干个同步带轮组成的同步带轮组；同步带-蜗轮与蜗杆啮合；同步带套在同步带轮组上，同步带环面与同步带-蜗轮共面；同步带轮组的布置使靠近蜗杆的同步带绕过同步带-蜗轮并与同步带-蜗轮啮合。