CN113385749A - 一种减速机圆弧齿蜗轮副的修型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及蜗杆修型技术领域，尤其涉及一种减速机圆弧齿蜗轮副的修型方法，包括以下步骤：S1：按照铣齿后的蜗轮分度圆处的齿形加工指状铣刀，将铣刀安装到滚齿机上；S2：将铣齿后的蜗轮工件平放在滚齿机工作台上，用支撑夹具进行支撑，以蜗轮工件外圆及端面作为定位基准，进行圆周方向和水平方向进行找正；S3：建立面接触修形的数学模型，求出涡轮副接触点处的诱导法曲率和短程挠率，进行蜗杆与蜗轮滚齿面的形状分析；S4：采用增径滚刀滚切，并适当调整蜗杆齿距，同时通过改变蜗轮滚切参数。本发明可以实现用较小规格的减速机部分取代大规格减速机的工业应用之目的，节约资源消耗，降低企业成本。
Description
技术领域
本发明涉及蜗杆修型技术领域，尤其涉及一种减速机圆弧齿蜗轮副的修型方法。
背景技术
目前，减速机是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动、齿轮- 蜗杆传动所组成的独立部件，常用作原动件与工作机之间的减速传动装置。在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，在现代机械中应用极为广泛，减速机一般用于低转速大扭矩的传动设备，把电动机、内燃机或其它高速运转的动力通过减速机的输入轴上的齿数少的齿轮啮合输出轴上的大齿轮来达到减速的目的，普通的减速机也会有几对相同原理齿轮达到理想的减速效果，大小齿轮的齿数之比，就是传动比，减速机在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，是一种相对精密的机械。使用它的目的是降低转速，增加转矩。它的种类繁多，型号各异，不同种类有不同的用途。减速器的种类繁多，按照传动类型可分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星齿轮减速器；按照传动级数不同可分为单级和多级减速器；按照齿轮形状可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥－圆柱齿轮减速器；按照传动的布置形式又可分为展开式减速器、分流式减速器和同轴式减速器，蜗轮蜗杆减速机的主要特点是具有反向自锁功能，可以有较大的减速比，输入轴和输出轴不在同一轴线上，也不在同一平面上。
减速机圆弧齿涡轮副是一种空间交错轴传动结构，两轴交错角通常为90 度，它是一种新型的传动形式，由于断面蜗轮传动具有同时接触的点数较多，重合度较大，传动比范围大且承载能力和效率较高，制造安装方便等优点，所以具有广阔的发展前景以及重要的研究价值，但是对于传统的加工方法而言，由于装配以及加工误差以及轴的承载变形，很容易造成轮齿的边缘接触以及载荷分布不均，以及引起过大的噪音及振动的问题，使得轮齿破坏，降低使用寿命，因此修型是必不可少的，但是目前现有的修型方法存在传动效率较低且蜗杆副承载能力较弱的问题，资源消耗较大，增加了企业的作业成本。
因此需要一种可以解决上述问题的一种减速机圆弧齿蜗轮副的修型方法。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种减速机圆弧齿蜗轮副的修型方法，本发明可以实现用较小规格的减速机部分取代大规格减速机的工业应用之目的，节约资源消耗，降低企业成本，本发明在普通圆弧圆柱蜗杆副的基础上，采用增径滚刀滚切，并适当调整蜗杆齿距，同时通过改变蜗轮滚切参数，将接触斑点调整到容易行程润滑油膜的理想位置，以此达到提高传动效率，增加蜗杆副承载能力的目的，从而实现用较小规格的减速机部分取代大规格减速机的工业应用之目的，节约资源消耗，降低企业成本。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种减速机圆弧齿蜗轮副的修型方法，包括以下步骤：
S1：按照铣齿后的蜗轮分度圆处的齿形加工指状铣刀，将铣刀安装到滚齿机上；
S2：将铣齿后的蜗轮工件平放在滚齿机工作台上，用支撑夹具进行支撑，以蜗轮工件外圆及端面作为定位基准，进行圆周方向和水平方向进行找正；
S3：建立面接触修形的数学模型，求出涡轮副接触点处的诱导法曲率和短程挠率，进行蜗杆与蜗轮滚齿面的形状分析；
S4：采用增径滚刀滚切，并适当调整蜗杆齿距，同时通过改变蜗轮滚切参数；
S5：将接触斑点调整到容易行程润滑油膜的理想位置，以此达到提高传动效率，增加蜗杆副承载能力的目的；
S6：应用分析结果求解面接触曲率修正方程及点接触修型方程，最终实现蜗杆的修型。
进一步，在加工端面蜗轮时，所述蜗轮滚刀与蜗杆齿面保持一致，其加工过程模拟蜗轮与蜗杆的啮合过程，即为刀具齿面包络蜗轮齿面的过程。
进一步，所述步骤S3中，将蜗杆与蜗轮滚齿面记为M1和M2，依据啮合原理实现涡轮副能够连续传动的要求，满足在接触面处涡轮副两齿面法线方向重合，并且其法线方向与相对速度方向相互垂直。
进一步，所述步骤S5中的接触斑点设为L，在接触斑点L处分别对蜗杆齿面M1沿着曲面在P点的弧长方向和曲面在P点的切线方向S进行修正。
进一步，所述蜗杆的法向模数为F1，轴向模数为F2，头数为X，轴向压力角为C°，大径为U°，分度圆直径为U1，小径为φ2。
进一步，所述蜗杆上确定修型起点与修型终点，在修型起点和修型终点之间的部分画出一条圆弧线，以该圆弧线为基准对蜗杆进行修型。
进一步，所述步骤S3中计算的目标函数公式为：Mi＝1n[f(x(0))-f(x(i))] 2≤∈]]>,其中，f(x)为目标函数。
进一步，所述步骤S4中滚刀基本蜗杆的法向基节与工作蜗杆的法向基节相等，增径后滚刀基本蜗杆节圆处的法向压力角不变，与工作蜗杆相同，头数不变，二者的法向模数相同。
进一步，所述步骤S4中随增径量的减小，啮合接触斑点面积和区域位置发生变化，增径小于8％的情况下则需更换滚刀。
进一步，所述步骤S4中改变蜗轮滚切参数的方式为：根据蜗轮的螺旋角 E求出蜗轮在所使用型号蜗轮滚齿机上加工的修型定数，根据修型定数计算蜗轮加工的走刀差动值。
本发明的优点在于：本发明提供了一种减速机圆弧齿蜗轮副的修型方法，包括以下步骤：按照铣齿后的蜗轮分度圆处的齿形加工指状铣刀，将铣刀安装到滚齿机上；将铣齿后的蜗轮工件平放在滚齿机工作台上，用支撑夹具进行支撑，以蜗轮工件外圆及端面作为定位基准，进行圆周方向和水平方向进行找正；建立面接触修形的数学模型，求出涡轮副接触点处的诱导法曲率和短程挠率，进行蜗杆与蜗轮滚齿面的形状分析；采用增径滚刀滚切，并适当调整蜗杆齿距，同时通过改变蜗轮滚切参数。本发明可以实现用较小规格的减速机部分取代大规格减速机的工业应用之目的，节约资源消耗，降低企业成本，本发明在普通圆弧圆柱蜗杆副的基础上，采用增径滚刀滚切，并适当调整蜗杆齿距，同时通过改变蜗轮滚切参数，将接触斑点调整到容易行程润滑油膜的理想位置，以此达到提高传动效率，增加蜗杆副承载能力的目的，从而实现用较小规格的减速机部分取代大规格减速机的工业应用之目的，节约资源消耗，降低企业成本。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种减速机圆弧齿蜗轮副的修型方法，包括以下步骤：按照铣齿后的蜗轮分度圆处的齿形加工指状铣刀，将铣刀安装到滚齿机上；将铣齿后的蜗轮工件平放在滚齿机工作台上，用支撑夹具进行支撑，以蜗轮工件外圆及端面作为定位基准，进行圆周方向和水平方向进行找正，找正误差需≤0.08mm；建立面接触修形的数学模型，求出涡轮副接触点处的诱导法曲率和短程挠率，进行蜗杆与蜗轮滚齿面的形状分析；采用增径滚刀滚切，并适当调整蜗杆齿距，同时通过改变蜗轮滚切参数；将接触斑点调整到容易行程润滑油膜的理想位置，以此达到提高传动效率，增加蜗杆副承载能力的目的；应用分析结果求解面接触曲率修正方程及点接触修型方程，最终实现蜗杆的修型，具体的数学目标函数计算过程主要采用复合形法的迭代和逼近，其中计算的目标函数公式为：Mi＝1n[f(x(0))-f(x(i))]2≤∈]]>,其中，f(x)为目标函数。
实施例2：
一种减速机圆弧齿蜗轮副的修型方法，在加工端面蜗轮时，所述蜗轮滚刀与蜗杆齿面保持一致，其加工过程模拟蜗轮与蜗杆的啮合过程，即为刀具齿面包络蜗轮齿面的过程，所述步骤S3中，将蜗杆与蜗轮滚齿面记为M1和 M2，依据啮合原理实现涡轮副能够连续传动的要求，满足在接触面处涡轮副两齿面法线方向重合，并且其法线方向与相对速度方向相互垂直，所述步骤 S5中的接触斑点设为L，在接触斑点L处分别对蜗杆齿面M1沿着曲面在P点的弧长方向和曲面在P点的切线方向S进行修正，蜗杆起始啮合点直径计算公式为：I＝蜗杆分度圆直径-蜗杆实际啮合深度/2，即：I＝U1-L/2；蜗杆实际啮合深度计算公式为：N＝(蜗杆大径-蜗杆小径)/2-蜗杆蜗轮大直径与小直径Y之和的1/2与中心距之差,即：L＝(U°-U2)/2-[(U°+U2+U°+U2)/2-J]，其中，J为涡轮蜗杆啮合的中心距离。
实施例3：
一种减速机圆弧齿蜗轮副的修型方法，所述蜗杆的法向模数为F1，轴向模数为F2，头数为X，轴向压力角为20°，大径为110°，分度圆直径为501，小径为202，所述蜗杆上确定修型起点与修型终点，在修型起点和修型终点之间的部分画出一条圆弧线，以该圆弧线为基准对蜗杆进行修型，该蜗杆的法向模数为F1，轴向模数为F2，头数为z，轴向压力角为80°，大径为120°，分度圆直径为701，小径302，该圆弧线的半径为：F1-f(法向模数-裕度)，以该圆弧线为基准对蜗杆进行修型，根据上述优化的蜗杆副的几何参数及工艺参数，加工蜗杆的方法可有中心距变位法、传动比变位法、变中心距法、变传动比法或复合法。所述加工蜗杆的上述方法可适应多种加工设备，用户可以根据具体情况加以选用，可以保证实现优化设计的结果。其中中心距变位法和传动比变位法较为简单，在普通环面蜗杆加工机床上就可以实施。
工作方式：一种减速机圆弧齿蜗轮副的修型方法，包括以下步骤：S1：按照铣齿后的蜗轮分度圆处的齿形加工指状铣刀，将铣刀安装到滚齿机上； S2：将铣齿后的蜗轮工件平放在滚齿机工作台上，用支撑夹具进行支撑，以蜗轮工件外圆及端面作为定位基准，进行圆周方向和水平方向进行找正；S3：建立面接触修形的数学模型，求出涡轮副接触点处的诱导法曲率和短程挠率，进行蜗杆与蜗轮滚齿面的形状分析；S4：采用增径滚刀滚切，并适当调整蜗杆齿距，同时通过改变蜗轮滚切参数；S5：将接触斑点调整到容易行程润滑油膜的理想位置，以此达到提高传动效率，增加蜗杆副承载能力的目的；S6：应用分析结果求解面接触曲率修正方程及点接触修型方程，最终实现蜗杆的修型，本发明可以实现用较小规格的减速机部分取代大规格减速机的工业应用之目的，节约资源消耗，降低企业成本，本发明在普通圆弧圆柱蜗杆副的基础上，采用增径滚刀滚切，并适当调整蜗杆齿距，同时通过改变蜗轮滚切参数，将接触斑点调整到容易行程润滑油膜的理想位置，以此达到提高传动效率，增加蜗杆副承载能力的目的，从而实现用较小规格的减速机部分取代大规格减速机的工业应用之目的，节约资源消耗，降低企业成本。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种减速机圆弧齿蜗轮副的修型方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：按照铣齿后的蜗轮分度圆处的齿形加工指状铣刀，将铣刀安装到滚齿机上；
S2：将铣齿后的蜗轮工件平放在滚齿机工作台上，用支撑夹具进行支撑，以蜗轮工件外圆及端面作为定位基准，进行圆周方向和水平方向进行找正；
S3：建立面接触修形的数学模型，求出涡轮副接触点处的诱导法曲率和短程挠率，进行蜗杆与蜗轮滚齿面的形状分析；
S4：采用增径滚刀滚切，并适当调整蜗杆齿距，同时通过改变蜗轮滚切参数；
S5：将接触斑点调整到容易行程润滑油膜的理想位置，以此达到提高传动效率，增加蜗杆副承载能力的目的；
S6：应用分析结果求解面接触曲率修正方程及点接触修型方程，最终实现蜗杆的修型。
2.根据权利要求1所述的一种减速机圆弧齿蜗轮副的修型方法，其特征在于：在加工端面蜗轮时，所述蜗轮滚刀与蜗杆齿面保持一致，其加工过程模拟蜗轮与蜗杆的啮合过程，即为刀具齿面包络蜗轮齿面的过程。
3.根据权利要求1所述的一种减速机圆弧齿蜗轮副的修型方法，其特征在于：所述步骤S3中，将蜗杆与蜗轮滚齿面记为M1和M2，依据啮合原理实现涡轮副能够连续传动的要求，满足在接触面处涡轮副两齿面法线方向重合，并且其法线方向与相对速度方向相互垂直。
4.根据权利要求1所述的一种减速机圆弧齿蜗轮副的修型方法，其特征在于：所述步骤S5中的接触斑点设为L，在接触斑点L处分别对蜗杆齿面M1沿着曲面在P点的弧长方向和曲面在P点的切线方向S进行修正。
5.根据权利要求1所述的一种减速机圆弧齿蜗轮副的修型方法，其特征在于：所述蜗杆的法向模数为F1，轴向模数为F2，头数为X，轴向压力角为C°，大径为U°，分度圆直径为U1，小径为φ2。
6.根据权利要求5所述的一种减速机圆弧齿蜗轮副的修型方法，其特征在于：所述蜗杆上确定修型起点与修型终点，在修型起点和修型终点之间的部分画出一条圆弧线，以该圆弧线为基准对蜗杆进行修型。
7.根据权利要求1所述的一种减速机圆弧齿蜗轮副的修型方法，其特征在于：所述步骤S3中计算的目标函数公式为：Mi＝1n[f(x(0))-f(x(i))]2≤∈]]>,其中，f(x)为目标函数。
8.根据权利要求1所述的一种减速机圆弧齿蜗轮副的修型方法，其特征在于：所述步骤S4中滚刀基本蜗杆的法向基节与工作蜗杆的法向基节相等，增径后滚刀基本蜗杆节圆处的法向压力角不变，与工作蜗杆相同，头数不变，二者的法向模数相同。
9.根据权利要求8所述的一种减速机圆弧齿蜗轮副的修型方法，其特征在于：所述步骤S4中随增径量的减小，啮合接触斑点面积和区域位置发生变化，增径小于8％的情况下则需更换滚刀。
10.根据权利要求1所述的一种减速机圆弧齿蜗轮副的修型方法，其特征在于：所述步骤S4中改变蜗轮滚切参数的方式为：根据蜗轮的螺旋角E求出蜗轮在所使用型号蜗轮滚齿机上加工的修型定数，根据修型定数计算蜗轮加工的走刀差动值。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210914 |