CN1045446A - 大径油涵蜗轮副 - Google Patents

Abstract

大径油涵蜗轮副的特点是蜗杆的分度圆直径、大于添刀的分度圆直径，使蜗轮和蜗杆相啮合的齿面，不同于普通蜗轮副的全面接触，而只是在中心线附近、呈沿齿宽方向的线状的接触，在蜗杆齿顶圆与蜗轮齿根圆之间，及未接触的蜗杆与蜗轮的齿面之间，形成齿隙，即形成润滑“油”的流动的“涵”洞，可有效的防止齿面的发热、磨损和胶合。本设计采用现有的齿轮滚刀加工油涵蜗轮副的蜗轮，便于制造和维修。蜗杆亦可采用套装结构，适于专业生产。

Description

本发明属机械工程，涉及传动装置，特别是蜗轮与蜗杆的啮合结构。由于本发明以“D”作为“径”的代号，故亦名大D油涵蜗轮副。

现有蜗轮副的啮合结构，有普通结构和“油涵结构”：

1    普通结构

普通结构即由（JB2318-78）所规定的，目前普遍应用的一种结构。该结构的特点是蜗轮的轮齿在长与宽的方向、与蜗杆的轮齿全面啮合，形成面状接触。这种结构具有较高的传动强度和自锁能力，但由于接触面大，容易发热，再因润滑油难于进入啮合的齿隙，容易磨损和胶合，尤其在蜗杆转速较高，其圆周滑动速度每秒超过8M的情况下，工作效率和使用寿命均比较低。

2    “油涵结构”

油涵结构与普通结构的不同之处，是蜗轮的齿顶圆弧半径和分度圆弧半径，均大于蜗杆的齿根圆圆弧半径和分度圆圆弧半径，使蜗轮与蜗杆的啮合的齿面，不再是面状的接触，而变为沿齿宽方向的线状接触，明显的减少了摩擦面积，并在没有接触的部位的齿隙，形成润滑“油”的“涵”洞，可明显的减少和改善齿面的摩擦和润滑状况。

2·1    现有的技术状况

在化学工业出版社1982年出版的《机械设计手册》中，已编入“制造人工油涵”的原理图，其原理图：

2·1·1提供了蜗轮滚刀的轴心，要距离蜗杆的轴心1～1.25m。

2·1·2示明了沿螺杆齿顶圆的圆弧半径上所形成的“油涵”。

2·2    付诸实施的技术难点

由于油涵蜗轮副的制造的关键，在于蜗轮滚刀的直径要大于蜗杆的直径，因此，要使“油涵结构”应用于实际生产，使其成为产品，必须解决滚刀的问题，但长期以来尚未获得有效的解决，譬如：

2·2·1如果使用现有（JB2318-78）所规定的蜗轮的滚刀，当模数m＝5，蜗杆的齿根圆直径为φ38mm，在采用油涵结构时，就要按38-（1×2×5）＝28，将齿根圆直径减少为φ28mm，其径向强度将明显减弱。

2·2·2如果特制一把模数m＝5，齿根圆直径为φ48的蜗轮滚刀，即38+（1×2×5）＝48，虽然可以解决蜗轮的制造，却会使用户难于维修，不符合商品的要求。

2·2·3如果从标准上增加一个系列的油涵蜗轮滚刀，虽然可行，但会给从事维修的中、小工厂带来资金周转、成本，以及滚刀利用率等等难题，亦非上策。

2·3对现有“油涵结构”的评价

通过上述分析，已发表的“制造人工油涵”是一种技术设想，对开拓蜗轮副的油涵结构具有历史贡献，但长期以来，还存在关键性的技术难点，以致未能广泛的应用于实际生产，还不“能够制造或者使用，并且产生积极效果”，尚缺实用性，不足以称为完整的、即业已成熟的现有技术。

本发明的目的是要提供一种制造油涵蜗轮副的方法，及其系列产品，以实现和促进油涵蜗轮副的应用与发展。油涵蜗轮副将在防止和降低蜗轮机构的磨损、发热、胶合，改善蜗轮机构的润滑和散热能力，适应较高的输入转速和连续运转的时间，以及在改进蜗轮和蜗杆的材料等方面，获得积极效果。

本发明是这样实现的：

1    采用齿轮滚刀滚切油涵蜗轮副的蜗轮;

2    根据齿轮滚刀设计油涵蜗轮副的蜗杆。

3    参照《大D蜗杆和蜗轮的设计与滚切的方法》。

1    蜗杆

1·1 对应（工厂标准）规定的齿轮滚刀所设计的“Ⅰ型”常用系列的大D蜗杆，当模数m＝5时，其分度圆直径（D_I）：

D_I＝75.94mm

1·2 径差（D_c）

按油涵结构的要求，蜗杆的分度圆直径要小于滚刀的分度圆直径，当采用齿轮滚刀滚切时，就要小于大D蜗杆的分度圆直径，即在油涵蜗杆和大D蜗杆之间存在径差（D_c）。径差的大小与齿高有关，也就与模数有关，因此，在选取径差（D_c）的时候，首先要选取径差的模数值（m_c），本设计在选取径差的模数值（m_c）时，考虑以下三个方面：

a    径差的模数值在0.2～8范围内;

b 尽量排除径差（D_c）的小数;

c    力求提高设计精度。

如模数m＝5，选取的径差的模数值m_c＝1.188，该蜗杆的径差（D_c）则为：

D_c＝m_c×m

＝1.188×5

＝5.94（mm）    （1）

1·3 分度圆直径（D_u）

从大D蜗杆分度圆直径（D_I）中，减去径差（D_c），即为油涵蜗杆的分度圆直径（D_u）：

D_u＝D_I-D_c

＝75.94-5.94＝70（mm）    （2）

1·4    螺旋升角（λ）

当蜗杆的分度圆直径D_u＝70mm时，其螺旋升角（λ）为：

t_gλ＝ (m)/(Du)

＝ 5/70

＝0.07142    （3）

0.07142接近的角值为4°05′。

1·5    设计精度

1·5·1在三角函数表中，4°05′所对应的三角函数值t_g＝0.07139，而以上的计算为t_g＝0.07142，函数误差为0.00004。

1·5·2若按t_g＝0.07142计算，分度圆直径应为φ70.038，精度误差为0.038mm。

1·5·3在精度要求较高的场合，分度圆直径可标注为：

D_u＝70+0.038（mm）

1·5·4若允许±0.05mm的加工误差，则图纸上可标注为：

D_u＝70^+0.088 _-0.012（mm）

1·5    其余如齿顶圆直径、齿根圆直径等的计算，均与普通蜗杆相同，从略。

2    蜗轮

2·1    螺旋角（β）

当模数m＝5、齿轮滚刀（工厂标准）的螺旋角为β＝3°46′，而按上述油涵蜗杆的计算，螺旋升角λ＝4°05′，两者存在以下的角差：

4°05′-3°46′＝0°19′    （4）

因此，在滚切油涵蜗轮的时候，要将滚刀的安装角扳转0°19′，使蜗轮的螺旋角（β）与蜗杆的螺旋角（λ）相同，即均为4°05′。

2·2    齿顶圆弧半径

油涵蜗轮的齿顶圆弧半径（R），是用大D蜗杆（同齿轮滚刀）的模数（m）和分度圆直径（D₁）按下式计算：

R＝ (D_I-2Mn)/2

＝ (75.94-（2×5）)/2

＝32.97（mm）

去掉小数，R＝33mm。

2·3    其余如蜗轮的各种直径、面宽等的计算，可参照普通蜗轮进行，从略。

3    中心距（A）

计算方法与普通蜗轮副相同。

4    材料

由于油涵蜗轮副的接触面积较小，且具有良好的润滑条件，其蜗轮和蜗杆可采用同样的材料，即用碳钢或合金钢制造，并采用与齿轮相同的热处理工艺，提高齿轮的表面硬度。

5    滚刀

上述油涵蜗轮副的设计和滚切的方法，适用于以下各种滚刀：

5·1    国内的和国外的、标准的和非标准的、现有的和今后出现的、具有法向模数的滚刀。

5·2    与齿轮滚刀的模数和螺旋升角相同的滚刀，如按大D蜗杆的基本参数制造的滚刀。

5·3    （JB2495-78）所规定的齿轮滚刀。由于该标准所规定的参数，多数与（工厂标准）或（GB6083-85）的参数相同，故未列入油涵蜗轮副的实施例，但同样适用本方法。

本发明具有以下优点：

1    由于大D油涵蜗轮副具有良好的润滑条件，所以：

1·1    可有效的防止蜗轮副的发热、磨损和胶合;

1·2    可提高传动效率;

1·3    能适应较高的输入转速;

1·4    能适应较长时间的连续运转;

1·5    蜗轮和蜗杆可用同样的碳钢制造。

2    由于采用现有的齿轮滚刀加工油涵蜗轮，所以：

2·1    不需增添新的滚刀即可投产，便于推广应用;

2·2    既可方便制造，又可方便维修。

3    由于大D蜗杆的直径较大，可采用套装结构，所以：

3·1    可发展为标准件，便于专业生产;

3·2    可作为商品流通，进一步便于维修。

为了更加清楚的说明大D油涵蜗轮副的结构，特以《表1》和《表2》为实施例，结合《附图》作进一步说明：

1    附表

1·1    《表1》是《大D油涵蜗轮副（Ⅰ型）主要尺寸》，该“Ⅰ型”是对应（工厂标准）所规定的齿轮滚刀设计。

1·2    《表2》是《大D油涵蜗轮副（Ⅱ型）主要尺寸》，该“Ⅱ型”是对应（GB6083-85）所规定的（Ⅱ型）齿轮滚刀设计。

1·3 附表中的“R”为蜗轮的齿顶圆弧半径，“D_c”为径差的模数值。

2    附图

2·1    示明了沿蜗杆齿顶圆与蜗轮齿根圆之间所形成的油涵。

2·2    示明了蜗轮和蜗杆之间的三个位置的齿隙，即油涵;

2·3 《附图》中的“R_分”为蜗杆分度圆圆弧半径，“R_刀”为齿轮滚刀分度圆圆弧半径。

表1

Claims (4)

1、大D油涵蜗轮副为大D类蜗轮、蜗杆，属机械工程，用于传动装置，本发明的特征是：

a采用齿轮滚刀滚切油涵蜗轮；

b根据齿轮滚刀设计油涵蜗杆。

2、根据权利要求1所述的齿轮滚刀，其特征是以法向模数为标准值，包括与齿轮滚刀的模数计算值和螺旋升角相同的其它滚刀。

3、根据权利要求1所述的油涵蜗杆，其特征是蜗杆的分度圆直径、小于加工蜗轮的滚刀的分度圆直径，两者的径差（-D）为0.2～8M。

4、根据权利要求1所述的油涵蜗轮，其特征是在设计和滚切时采用正变位和直径的限定的方法，并要扳转滚刀的安装角，使滚切的螺旋角与螺杆相同。