CN1105840C - 侧隙可调式平面包络环面蜗杆传动 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种侧隙可调式平面包络环面蜗杆传动，其特征在于：蜗轮1的齿面是平面，且蜗轮齿沿其轴向呈楔形；蜗杆2两侧齿面是分别以该平面蜗轮轮齿的相应侧齿平面作为母面，按蜗轮与蜗杆的啮合关系作展成运动形成的包络面。该发明传动比范围大，承载能力和啮合特性较好，传动可靠，且可通过蜗轮的轴向位置调整，改变传动时相邻齿侧面的齿侧间隙或补偿轮齿磨损的齿厚减薄量。它适用于火炮、机床、电梯和伺服跟踪精密动力传动的设备中。

Description

侧隙可调式平面包络环面蜗杆传动

本发明涉及一种蜗杆传动，尤其是侧隙可调式平面包络环面蜗杆传动。

蜗杆传动属于交错轴传动，具有结构紧凑，传动平稳，噪声低，运动误差小等特点。因而被广泛应用于机械装备中作为减速装置和精密传动装置。目前公知公用的蜗杆传动主要有直齿平面蜗轮环面蜗杆传动、斜齿平面蜗轮环面蜗杆传动和双导程圆柱蜗杆传动等。其中：

直齿平面蜗轮环面蜗杆传动是1922年美国E.Wildharber发明的。其蜗轮为一个以直线为齿廓的直齿轮，齿面是与蜗轮轴线平行的平面；蜗杆是一包围着蜗轮的环面蜗杆，其齿面是以上述蜗轮齿平面作为母面，按蜗轮与蜗杆的啮合关系作展成运动形成的包络面，属平面包络环面蜗杆。因此，这种传动的蜗杆可淬火并用平面砂轮磨削，齿面硬度高、粗糙度低，易于精密制造；蜗轮与蜗杆同时啮合的齿数多，可达圆柱蜗杆传动的3～4倍，对轮齿周节误差有平均效应。蜗轮齿面为平面，可磨削，易于进行精密加工，并且由于它与蜗杆啮合时，瞬时接触线只分布在轮齿中间平面偏啮入的一端。正向、反向传动时，蜗轮轮齿两侧齿面的瞬时接触线分别位于其中间平面的两侧。若将蜗轮做成剖分式，即沿蜗轮中间平面剖分成两部分，当两部分相错转动时，便可改变蜗杆和蜗轮相邻齿面间的齿侧间隙或补偿蜗轮齿面的磨损减薄量。该传动的不足之处在于：(1).由正平面包络形成的蜗杆，当传动比i稍小，例如i≤30时，蜗杆入口段的齿面将产生根切；因而较适用于传动比大的传动场合，故应用范围有限。(2).剖分式的两半蜗轮由于结构上的限制，一般只能靠弧形槽和螺栓压紧，可靠性不如整体式蜗轮。(3)若蜗轮是通过轮毂上的键槽与轴上的键联接传动的，为保证其中半个蜗轮相对另半个蜗轮错位转动，务必要将蜗轮的键槽加宽，这给传动的齿侧间隙调整带来不便。

斜齿平面蜗轮环面蜗杆的传动是1951年日本东京工业大学教授佐藤申一发明的，并在日本福田齿轮株式会社开发生产，其产品商标为PLANA，传动比可小于30。该传动是发明人鉴于直齿平面蜗轮环面蜗杆传动适用的传动比范围受到限制提出的。其蜗轮齿为斜平面齿，两侧齿平面均与蜗轮轴线以相等的倾角斜交，分别与以蜗轮轴线为轴线的两个完全对称的倒锥面相切；其蜗杆也属平面包络环面蜗杆，该齿面是以斜齿平面蜗轮的齿平面作为母面，按蜗轮与蜗杆的啮合关系作展成运动形成的包络面。蜗轮与蜗杆正向、反向传动时蜗轮齿两侧的瞬时接触线呈反对称分布，且分布范围随倾角的增大而从蜗轮的偏于啮入端逐渐过渡为偏于啮出端，即小倾角时接触线分布偏于啮入端，当倾角大于某个角度时其接触线将偏于啮出端。这种传动的蜗轮与蜗杆相邻的齿侧间隙不能调整，也无法补偿轮齿磨损的减薄量。

双导程圆柱蜗杆传动又称“复合模数蜗杆传动”，它的蜗杆是两侧齿面模数大小不等的圆柱蜗杆，相应地，其两侧螺旋面的导程也不等，由于导程差的积累，使蜗杆的齿厚沿其轴线逐渐变化；蜗轮由相应的复合模数蜗轮滚刀加工而成。调整其蜗杆轴向位置，可调整传动的齿侧间隙或补偿轮齿磨损的减薄量。这种传动已被国内外应用于滚齿机等的精密分度机构中。该传动的主要不足在于：(1).加工蜗轮的复合模数滚刀铲磨困难，蜗轮不可磨削，精密制造成本高。(2).蜗轮蜗杆啮合传动时相邻齿对的齿侧间隙不相等，不能保证每对齿的齿侧间隙都符合精度要求。(3).蜗轮与蜗杆同时接触的齿对数少，承载能力低，易磨损、精度寿命短，难以胜任高速精密传动(如高速滚齿机)或重载精密传动(如火炮、电梯曳引机)的要求。

本发明的目的是提供一种侧隙可调式平面包络环面蜗杆传动，该传动的蜗轮与蜗杆啮合时彼此相邻齿侧间隙可以调整或轮齿被磨损的减薄量可以补偿，以保证传动的正常齿侧间隙，满足工程对蜗杆传动负荷重、精度高、空回量小的要求。

本发明的具体方案是：包括蜗轮、蜗杆，其特征在于：蜗轮的齿面是平面，且蜗轮齿沿其轴向呈楔形；蜗杆两侧齿面是分别以该平面蜗轮轮齿的相应侧齿平面作为母面，按蜗轮与蜗杆的啮合关系作展成运动形成的包络面。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1.本传动保留了现有技术平面包络环面蜗杆传动的优点，蜗轮、蜗杆均可磨削，易于精密制造，蜗轮蜗杆同时接触的齿对数比圆柱蜗杆传动多；其承载能力和啮合特性均比双导程圆柱蜗杆传动好。

2.本传动可通过改变蜗轮的轴向位置调整齿侧间隙或补偿蜗轮齿被磨损的减薄量。它除了具有斜齿平面蜗轮环面蜗杆传动承载能力的特点外，还可用作精密传动，适用场合比斜齿平面蜗轮环面蜗杆传动广。

3.本传动的蜗轮为整体式蜗轮，不存在剖分式蜗轮所存在的缺陷。可靠性高，而且齿侧间隙调整方便。

4.本传动的蜗轮齿平面不局限于正平面，适用的传动比范围比直齿平面蜗轮环面蜗杆传动大。

下面结合附图对本发明进一步说明：

图1是本发明中蜗轮1齿面形成原理图；

图2是本发明中蜗杆2齿面形成原理图；

图3是图1的俯视图；

图4是图3的A-A剖视图；

图5是本发明整体结构图，即蜗轮蜗杆啮合状态图；

图6是图5的左视图，也是本发明通过调整蜗轮的轴向位置，来改变传动时相邻齿侧面的齿侧间隙或补偿轮齿磨损的齿厚减薄量的一种情况。

图7是本发明传动接触线分布图，其中细实线表示正向传动接触线，虚线表示反向传动接触线。

由上述附图可知：本发明由蜗轮1和蜗杆2组成；本发明的结构特征是：蜗轮1的齿面是平面，且蜗轮齿沿其轴向呈楔形；蜗杆2两侧齿面是分别以该平面蜗轮1轮齿的相应侧齿平面作为母面，按蜗轮1与蜗杆2的啮合关系作展成运动形成的包络面。蜗轮1的轮齿的两侧齿平面相对其轴线的倾角不相等(β1≠β2)，并且，通过设计计算确定，使蜗轮与蜗杆正向、反向传动的瞬时接触线和接触区分别位于蜗轮轮齿两侧的同一端，如图7所示。因此，首次安装时，蜗轮是偏置的，不接触的半个齿宽为今后轴向调整备用。这种蜗轮的齿宽如用做一般传动，不考虑磨损补偿的话，只需要一般蜗轮齿宽的一半，因此，能节约一半的蜗轮材料。

本发明的传动由一个蜗轮1和一个环面蜗杆2组成，图5为它们的位置关系示意图。其中蜗轮1的轮齿两侧齿面都是平面，但它们相对蜗轮轴线的倾角不相等(β1≠β2)，分别与以蜗轮轴线为中心线的两个倒锥面相切，两个倒锥在蜗轮中心平面上的底圆直径可相等也可不相等，如图1所示。蜗杆2两侧齿面是分别以该平面蜗轮轮齿的相应侧齿平面作为母面，按蜗轮与蜗杆的啮合关系作展成运动形成的包络面，如图2所示。就一侧齿面偶啮合传动而言，该传动与前述已有的平面蜗轮环面蜗杆传动完全一样，轮齿平面的倾角大小对蜗轮与蜗杆的瞬时接触线的规律也一致；但是当正反向传动时，根据该传动的啮合原理分析，当传动参数确定以后，蜗轮齿的两侧齿平面倾角分别小于和大于角度β1、β2时，蜗轮与蜗杆正向、反向传动的瞬时接触线将分别位于蜗轮轮齿两侧偏于轮齿的一端，如图7所示。由于该传动的蜗轮齿面是平面，且蜗轮齿沿其轴向呈楔形，因此，可通过蜗轮的轴向位置调整(如图6所示)，改变传动时相邻齿侧面的齿侧间隙或补偿轮齿磨损的齿厚减薄量，从而保证传动的正常齿侧间隙，满足工程对蜗轮传动负荷重、精度高、空回量小的要求。

Claims (2)

1.一种侧隙可调式平面包络环面蜗杆传动，包括蜗轮(1)、蜗杆(2)，其特征在于：蜗轮(1)的齿面是平面，且蜗轮齿沿其轴向呈楔形；蜗杆(2)两侧齿面是分别以该平面蜗轮(1)轮齿的相应侧齿平面作为母面，按蜗轮(1)与蜗杆(2)的啮合关系作展成运动形成的包络面。

2.根据权利要求1所述的侧隙可调式平面包络环面蜗杆传动，其特征在于：蜗轮(1)的轮齿的两侧齿平面相对其轴线的倾角不相等(β₁≠β₂)。

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