CN112525040A - 一种平面包络环面蜗杆齿厚量规及其制备方法和使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及平面包络环面蜗杆技术领域，具体来说是一种平面包络环面蜗杆齿厚量规及其制备方法和使用方法，建立平面包络环面蜗杆的最大齿厚对应的环面蜗杆圆周方向角度下过环面蜗杆轴线的第一平面；建立与第一平面相平行的第二平面和第三平面，将第二平面和第三平面分别与环面蜗杆的两侧齿面相交以得到两侧截面的齿形；将第二平面与环面蜗杆的一侧齿面相交得到的齿形、第三平面与环面蜗杆另一侧齿面相交得到的齿形投影到第一平面中，并分别与齿厚量规的齿顶圆弧和齿根圆弧相连后得到齿厚量规的截面齿形。本发明通过所述的齿厚量规能判断环面蜗杆齿厚是否位于齿厚公差带范围内即上极限齿厚和下极限齿厚之间，实现对环面蜗杆齿厚的简便检测。

Description

一种平面包络环面蜗杆齿厚量规及其制备方法和使用方法
技术领域
本发明涉及平面包络环面蜗杆技术领域，具体来说是一种平面包络环面蜗杆齿厚量规及其制备方法和使用方法。
背景技术
平面包络环面蜗杆是一种变齿厚蜗杆，从啮入端到啮出端、从齿根到齿顶的齿厚都不一样，这就对齿厚误差的测量造成了极大的困难。通常而言，环面蜗杆的加工方式为磨削完一侧齿面后再磨削另一侧齿面，当喉部分度圆齿厚符合要求时终止蜗杆圆周方向的磨削进给。
目前，在加工现场测量环面齿厚时所用的量具为齿厚油标卡尺，由于环面蜗杆齿厚呈纺锤形，齿厚油标卡尺两侧卡爪为有一定宽度的平面，故只能通过两点接触来检测喉部的法向齿厚。不同检测者测量结果差异较大，即使同一检测者多次测量时数据差异也较大，这导致蜗杆副装配后侧隙不易精确控制。
此外，平面包络环面蜗杆齿厚的检测也可以在环面蜗杆和滚刀测量仪上进行，但是这是一种专用的高精度仪器，不适合在机和现场测量，而且操作流程比较繁琐。特别是当齿面精度符合要求后再控制齿厚时，需要多次反复测量。
本申请申请人在我国专利公开号107931743B中公开了一种精确控制平面包络环面蜗杆齿厚的方法，通过建立蜗杆两侧齿面数学模型求解了最大齿厚，明晰了齿厚与蜗杆转角的位置关系，为后续齿厚的检测奠定了基础。本申请基于方法构造一种适用于现场快速判断环面蜗杆齿厚是否符合要求的量规。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种平面包络环面蜗杆齿厚量规及其制备方法和使用方法，实现对平面包络环面蜗杆的齿厚检验。
为了实现上述目的，设计一种平面包络环面蜗杆齿厚量规的制备方法，所述的方法包括获得两侧截面齿形的方法，具体如下：建立第一平面，所述的第一平面为平面包络环面蜗杆的最大齿厚对应的环面蜗杆圆周方向角度下过环面蜗杆轴线的轴截面；在第一平面两侧对称建立与第一平面相平行且距离第一平面t/2的第二平面和第三平面，并且，将所述的第二平面和第三平面分别与环面蜗杆的两侧齿面相交以得到两侧截面的齿形，其中t为齿厚量规的厚度；将第二平面与环面蜗杆的一侧齿面相交得到的齿形、第三平面与环面蜗杆另一侧齿面相交得到的齿形投影到第一平面中，并分别与齿厚量规的齿顶圆弧和齿根圆弧相连后得到齿厚量规的截面齿形。
优选地，通过所述的获得两侧截面齿形的方法分别得到当最大齿厚为上极限齿厚和下极限齿厚时的量规齿形，并将两种量规齿形进行整合，以得到厚度为t的齿厚量规。
优选地，在厚度为t的平板上进行线切割以得到所述的齿厚量规。
本发明还涉及一种平面包络环面蜗杆齿厚量规，所述的齿厚量规一侧设有平面包络环面蜗杆上极限齿厚对应的量规齿形，且另一侧设有平面包络环面蜗杆下极限齿厚对应的量规齿形。
本发明再涉及一种所述的平面包络环面蜗杆齿厚量规的使用方法，所述的方法具体如下：将所述的平面包络环面蜗杆水平放置，而后用齿厚量规沿平行于蜗杆轴线的方向从上方往下移动，并使齿厚量规依靠自身重力安放在平面包络环面蜗杆的齿面上。
优选地，转动所述的平面包络环面蜗杆使平面包络环面蜗杆两侧的齿面与齿厚量规间的配合间隙或透光程度关于所述的平面包络环面蜗杆的喉平面对称。
优选地，先使用所述的齿厚量规上极限齿厚一侧进行检验，若环面蜗杆两侧啮入端接触且偏向齿根，则实际齿厚大于上极限齿厚，需继续磨削；若从啮入端到啮出端及从齿根到齿顶齿面全接触时，则符合上极限齿厚的设计要求，终止磨削进给；若环面蜗杆两侧啮出端接触且偏向齿顶，则齿厚小于上极限齿厚，再使用下极限齿厚一侧进行检验。
优选地，再使用下极限齿厚一侧进行检验时，若环面蜗杆两侧啮入端接触且偏向蜗杆齿根，则实际齿厚大于下极限齿厚，齿厚符合设计要求；若从啮入端到啮出端及从齿根到齿顶全接触时，则符合下极限齿厚的设计要求；若环面蜗杆两侧啮出端接触且偏向齿顶，则齿厚已小于下极限齿厚，齿厚不符合设计要求。
发明的有益效果
本发明同现有技术相比，组合结构简单可行，其优点在于：提供了一种平面包络环面蜗杆齿厚量规及其制备方法和使用方法，通过所述的齿厚量规能判断环面蜗杆齿厚是否位于齿厚公差带范围内即上极限齿厚和下极限齿厚之间，实现对环面蜗杆齿厚的简便检测，解决了齿厚油标卡尺的检验结果误差较大的问题，并且能够在平面包络环面蜗杆的加工过程中进行检验，从而实时调整磨削进给量，为平面包络环面蜗杆的加工质量提供了有效保证。
附图说明
图1是本发明中第一平面与蜗杆相交得到的齿形示意图。
图2是本发明中第二平面、第三平面分别与蜗杆两侧齿面相交得到的齿形示意图。
图3是本发明中平面包络环面蜗杆齿厚量规的结构示意图。
图4是使用本发明的平面包络环面蜗杆齿厚量规进行检测的示意图1。
图5是使用本发明的平面包络环面蜗杆齿厚量规进行检测的示意图2。
图中：1.第一平面 2.第二平面 3.第三平面 4.啮入端 5.啮出端。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明，这种装置的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
所述的平面包络环面蜗杆齿厚量规的制备方法包括获得两侧截面齿形的方法，其具体包括如下步骤：
首先，根据啮合原理和齐次坐标变换矩阵分别建立环面蜗杆两侧齿面的理论数学模型，并求解最大齿厚及最大齿厚下对应的环面蜗杆圆周方向角度，该方法为现有方法，例如本申请申请人于我国专利公开号107931743B中所公开的方法，本实施方式不再多做赘述。
假设量规厚度为t，t大于零，建立该角度下过环面蜗杆轴线的轴截面，称之为第一平面；另建立与第一平面相平行的第二平面，第一平面与第二平面之间的距离为t/2；建立与第一平面相平行的第三平面，第一平面与第三平面之间的距离为-t/2；第二平面和第三平面分别与环面蜗杆两侧齿面相交以得到平面包络环面蜗杆的两侧截面齿形。
将第二平面与环面蜗杆一侧齿面相交得到的齿形，第三平面与环面蜗杆另一侧齿面相交得到的齿形投影到第一平面中，并分别与量规的齿顶圆弧和齿根圆弧相连，去掉多余线段后即可得到齿厚量规的截面齿形。
当最大齿厚为上极限齿厚和下极限齿厚时分别采用所述的获得两侧截面齿形的方法分别得到对应情况下的量规齿形，并将两种量规齿形进行整合，最后再按照齿形在厚度为t的平板上进行线切割，即可最终得到厚度为t的齿厚量规。
实施例
本实施例以中心距125mm、传动比33的右旋平面包络环面蜗杆为例，对本发明进行示例说明，所述的蜗杆磨削中心距为126.2mm、传动比为33.4、蜗杆分度圆直径为53mm、基圆直径为80.98mm、母平面倾角为9°、蜗杆设计齿厚为8.44mm，考虑到控制环面蜗杆副侧隙，环面蜗杆的上极限齿厚s1max为8.35mm，下极限齿厚s1min为8.31mm，齿顶高系数为0.7，齿根高系数为0.9。
假设量规厚度t为4mm，根据啮合原理和齐次坐标变换矩阵，得到最大齿厚s1max为8.35mm时对应的轴截面与蜗杆相交得到齿形如图1中粗实线所示。
如图2所示，第二平面到轴截面，即第一平面的距离为2mm，第二平面与左齿面相交得到点划线齿形；第三平面到轴截面，即第一平面的距离为-2mm，第三平面与右齿面相交得到双划线齿形。
而后将两部分齿形投影到第一平面中，考虑到齿顶和齿根干涉，取量规齿顶高系数为0.75，齿根高系数为1得到齿顶圆弧和齿根圆弧，并与投影到第一平面中的齿形相交后去掉多余线段，即可得到上极限齿厚对应的量规齿形。同理，当最大齿厚为下极限齿厚s1min为8.31mm时得到另外一侧的量规齿形。将两种齿形进行整合并在厚度t为4mm的平板上进行线切割后即可得到齿厚量规。此外，再加工吊装孔、手持孔并雕刻示值后即可得到平面包络环面蜗杆齿厚量规，如图3所示。
实施例2
在使用所述的齿厚量规时，先将所述的环面蜗杆水平放置，而后用手拿住齿厚量规并使其沿平行于蜗杆轴线的方向从轴的上方往下移动，最终齿厚量规依靠自身重力安放在环面蜗杆齿面上。而后，转动环面蜗杆使其两侧齿面与齿厚量规间的配合间隙或透光程度关于环面蜗杆喉平面对称。当环面蜗杆齿厚大于上极限齿厚时，如图4所示，环面蜗杆两侧啮入端接触且偏向齿根。当环面蜗杆齿厚小于下极限齿厚时，如图5所示，环面蜗杆两侧啮出端接触且偏向齿顶。
例如，可首先使用所述的齿厚量规上极限齿厚一侧进行检验，若环面蜗杆两侧啮入端接触且偏向齿根，则实际齿厚大于上极限齿厚，需继续磨削；若从啮入端到啮出端及从齿根到齿顶齿面全接触时，则刚好达到上极限齿厚的设计要求，终止磨削进给；若环面蜗杆两侧啮出端接触且偏向齿顶，则齿厚已小于上极限齿厚，则再使用下极限齿厚一侧来判断是否符合设计要求。
使用下极限齿厚一侧进行检验时，若环面蜗杆两侧啮入端接触且偏向蜗杆齿根，则实际齿厚大于下极限齿厚，齿厚符合设计要求；若从啮入端到啮出端及从齿根到齿顶全接触时，则刚好达到下极限齿厚的设计要求；若环面蜗杆两侧啮出端接触且偏向齿顶，则齿厚已小于下极限齿厚，齿厚不符合设计要求。

Claims (9)

1.一种平面包络环面蜗杆齿厚量规的制备方法，其特征在于所述的方法包括获得两侧截面齿形的方法，具体如下：
建立第一平面，所述的第一平面为平面包络环面蜗杆的最大齿厚对应的环面蜗杆圆周方向角度下过环面蜗杆轴线的轴截面；
在第一平面两侧对称建立与第一平面相平行且距离第一平面t/2的第二平面和第三平面，并且，将所述的第二平面和第三平面分别与环面蜗杆的两侧齿面相交以得到两侧截面的齿形，其中t为齿厚量规的厚度；
将第二平面与环面蜗杆的一侧齿面相交得到的齿形、第三平面与环面蜗杆另一侧齿面相交得到的齿形投影到第一平面中，并分别与齿厚量规的齿顶圆弧和齿根圆弧相连后得到齿厚量规的截面齿形。
2.如权利要求1所述的平面包络环面蜗杆齿厚量规的制备方法，其特征在于通过所述的获得两侧截面齿形的方法分别得到当最大齿厚为上极限齿厚和下极限齿厚时的量规齿形，并将两种量规齿形进行整合，以得到厚度为t的齿厚量规。
3.如权利要求1所述的平面包络环面蜗杆齿厚量规的制备方法，其特征在于在厚度为t的平板上进行线切割以得到所述的齿厚量规。
4.一种平面包络环面蜗杆齿厚量规，其特征在于所述的齿厚量规一侧设有平面包络环面蜗杆上极限齿厚对应的量规齿形，且另一侧设有平面包络环面蜗杆下极限齿厚对应的量规齿形。
5.如权利要求4所述的平面包络环面蜗杆齿厚量规，其特征在于所述的齿厚量规采用权利要求1-3任意所述的制备方法获得。
6.一种如权利要求4所述的平面包络环面蜗杆齿厚量规的使用方法，其特征在于所述的方法具体如下：将所述的平面包络环面蜗杆水平放置，而后用齿厚量规沿平行于蜗杆轴线的方向从上方往下移动，并使齿厚量规依靠自身重力安放在平面包络环面蜗杆的齿面上。
7.如权利要求6所述的平面包络环面蜗杆齿厚量规的使用方法，其特征在于转动所述的平面包络环面蜗杆使平面包络环面蜗杆两侧的齿面与齿厚量规间的配合间隙或透光程度关于所述的平面包络环面蜗杆的喉平面对称。
8.如权利要求6所述的平面包络环面蜗杆齿厚量规的使用方法，其特征在于先使用所述的齿厚量规上极限齿厚一侧进行检验，
若环面蜗杆两侧啮入端接触且偏向齿根，则实际齿厚大于上极限齿厚，需继续磨削；
若从啮入端到啮出端及从齿根到齿顶齿面全接触时，则符合上极限齿厚的设计要求，终止磨削进给；
若环面蜗杆两侧啮出端接触且偏向齿顶，则齿厚小于上极限齿厚，再使用下极限齿厚一侧进行检验。
9.如权利要求8所述的平面包络环面蜗杆齿厚量规的使用方法，其特征在于再使用下极限齿厚一侧进行检验时，
若环面蜗杆两侧啮入端接触且偏向蜗杆齿根，则实际齿厚大于下极限齿厚，齿厚符合设计要求；
若从啮入端到啮出端及从齿根到齿顶全接触时，则符合下极限齿厚的设计要求；
若环面蜗杆两侧啮出端接触且偏向齿顶，则齿厚已小于下极限齿厚，齿厚不符合设计要求。
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