CN201083251Y - 小模数大功率蜗轮蜗杆副 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种小模数大功率蜗轮蜗杆副，主要解决现有子午轮胎钢帘线生产设备齿轮箱中传统蜗轮蜗杆副承载能力差的不足。它包括一对相互啮合的蜗轮和蜗杆，所述蜗杆采用锥面包络圆柱形蜗杆，简称为ZK型蜗杆，所述蜗杆的头数Z1＝4～6，所述蜗轮的齿数Z2＝25～40，所述蜗轮蜗杆的其它几何形状参数为：模数m＝2.5～5mm、啮合中心距a＝70～80mm、导程角γ＝25～45°、法向齿形角αn＝20～24°、分度圆法向齿厚Sn＝2～7.3mm、直径系数q＝7～12.5mm。其成本低廉、承载能力高、使用寿命长，能适应全钢胎钢帘线或其它特殊结构钢帘线生产的需要，还可推广应用于纺织、运输等领域的机械传动设备中。

Description

小模数大功率蜗轮蜗杆副
技术领域
本实用新型涉及主要用于子午轮胎钢帘线生产设备的齿轮箱中的蜗轮蜗杆传动部件，具体地指一种小模数大功率蜗轮蜗杆副。
背景技术
目前，在国产子午轮胎钢帘线生产设备中，其齿轮箱内的蜗轮蜗杆副传动机构大多采用阿基米德圆柱蜗杆(简称ZA型蜗杆)或法向直廓圆柱蜗杆(简称ZN型蜗杆)，其传动比由蜗杆头数和蜗轮齿数来实现，蜗杆头数一般取Z1＝6，蜗轮齿数一般取Z2＝41，蜗轮蜗杆的模数m＝2.7mm。虽然国内子午轮胎钢帘线生产设备的齿轮箱具有结构紧凑、传动效率高等优点，但上述两种圆柱蜗杆的轴向齿廓或法向齿廓均为梯形，一般采用直刃车刀或盘状铣刀加工，难以用砂轮磨削出精确的齿形(砂轮必须做成曲线齿廓)。且由于不易磨削，蜗杆齿面也难以做成硬齿面，因此其精度和粗糙度均受到限制，其承载能力仅能满足半钢胎用钢帘线的生产要求，这种半钢胎多数为轻卡胎和轿车胎，其钢帘线的直径一般小于或等于1.0mm。随着我国轮胎业多品种、高性能车胎的发展，全钢胎(载重子午轮胎)钢帘线以及一些特殊结构的钢帘线，如高深长率钢帘线(HighElongation)、高强度钢帘线(High Tensile Strenth)也被广泛地应用，此类钢帘线成股直径达1.8mm，捻制时会产生极大的载荷，传统的ZA型蜗杆或ZN型蜗杆均无法承载如此高强度钢帘线的捻制载荷。因此，现阶段国内对此类钢帘线的生产大都依靠进口设备。虽然进口设备齿轮箱内的蜗杆传动机构可以承受此类高强度钢帘线捻制时的较大负载，但其结构趋于复杂，进口成本太高。
发明内容
本实用新型的目的就是要解决上述传统蜗轮蜗杆副所存在的不足，提供一种成本低廉、承载能力高、能适应全钢胎钢帘线或其它特殊结构钢帘线生产需要的小模数大功率蜗轮蜗杆副。
针对上述目的，本实用新型所设计的小模数大功率蜗轮蜗杆副，包括一对相互啮合的蜗轮和蜗杆，所述蜗杆采用锥面包络圆柱形蜗杆，简称为ZK型蜗杆，所述蜗杆的头数Z1＝4～6，所述蜗轮的齿数Z2＝25～40，所述蜗轮蜗杆的其它几何形状参数为：模数m＝2.5～5mm、啮合中心距a＝70～80mm、导程角γ＝25～45°、法向齿形角αn＝20～24°、分度圆法向齿厚Sn＝2～7.3mm、直径系数q＝7～12.5mm。
本实用新型的优点在于：所设计的蜗轮蜗杆副在基本上不改变原有齿轮箱外形尺寸、传动比和啮合中心距的情况下，通过蜗轮蜗杆齿形设计参数的变化来改进蜗轮蜗杆的啮合状态，从而大幅提高了蜗轮蜗杆副的承载能力，使其满足生产全钢胎钢帘线的需要。通过理论计算和实际试验表明：本蜗轮蜗杆副的承载能力是传统ZA型或ZN型蜗轮蜗杆承载能力的1.5～2倍，且其无须增加制造成本，不仅可以替代国内钢帘线生产设备齿轮箱中的传统蜗轮蜗杆，还可应用于纺织、运输等领域。同时，其高承载能力也有助于进一步改善齿轮箱的工作寿命。
附图说明
图1为一种小模数大功率蜗轮蜗杆副的主视剖视结构示意图；
图2为图1的左视剖视结构示意图；
图3为图1的N’-N’剖视结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述：
图中所示的小模数大功率蜗轮蜗杆副，包括一对改进形状的蜗轮1和蜗杆2，主要用来替代子午轮胎钢帘线生产设备的齿轮箱中原有的蜗轮蜗杆传动机构。为了提高其承载能力，蜗杆2采用锥面包络圆柱形蜗杆，即ZK型蜗杆。为了适应齿轮箱的原有形状和尺寸，蜗杆2的头数Z1＝4～6，蜗轮的齿数Z2＝25～40，蜗轮1和蜗杆2的其它几何形状参数为：模数m＝2.5～5mm、啮合中心距a＝70～80mm、导程角γ＝25～45°、法向齿形角αn＝20～24°、分度圆法向齿厚Sn＝2～7.3mm、直径系数q＝7～12.5mm。
模数m是周节p(也称为齿距)与π的比值：m＝p/π，同时蜗轮蜗杆的分度圆d与模数m成正比，即d＝mz(z为齿数)，模数m增加而齿数z相同时，蜗轮1或蜗杆2的分度圆直径d也增加，齿部的强度也越高。因此适当增加蜗轮蜗杆的模数，能提高传动的承载能力，满足性能上的要求。与传统的ZA型蜗杆和ZN型蜗杆的齿形相比，本实施例采用的ZK型蜗杆2的齿顶部分齿厚减小了，而齿根部分的齿厚增大了，同时其当量曲率半径也有所增大，齿形啮合的接触线延长，因而其传动效率高、承载能力大。直径系数q为蜗杆2的特性系数，q＝d1/m，其中d1为蜗杆的分度圆直径。蜗杆2螺牙沿分度圆柱上的轴向齿厚为Sx，一般取Sx＝0.5πm。
由于现有的子午轮胎钢帘线生产设备的齿轮箱中蜗轮1与蜗杆2的啮合中心距a＝76mm，为了有效利用现有设备，降低制造成本，本实施例在不改变原有齿轮箱外形尺寸和啮合中心距的情况下，优选蜗杆的头数Z1＝6，蜗轮的齿数Z2＝31，蜗轮蜗杆的模数m＝4mm、啮合中心距a＝76mm、导程角γ＝39°56’35”、法向齿形角αn＝20°、分度圆法向齿厚Sn＝4.817mm、直径系数q＝7.165mm。
本小模数大功率蜗轮蜗杆副加工时，蜗杆2作螺旋运动，刀具绕自身轴线作回转运动，砂轮轴线与蜗杆2的轴线成导程角γ，导程角γ越大，传动效率越高，同时加工越困难。刀刃回转曲面的包络面即为蜗杆2的螺旋齿面，在各剖面内齿形均为曲线。蜗轮1采用滚刀加工，方式与蜗杆2基本相同，其齿面与蜗杆2齿面形状正好相反。

Claims (2)

1.一种小模数大功率蜗轮蜗杆副，包括一对相互啮合的蜗轮和蜗杆，其特征在于：所述蜗杆采用锥面包络圆柱形蜗杆，所述蜗杆的头数Z1＝4～6，所述蜗轮的齿数Z2＝25～40，所述蜗轮蜗杆的其它几何形状参数为：模数m＝2.5～5mm、啮合中心距a＝70～80mm、导程角γ＝25～45°、法向齿形角αn＝20～24°、分度圆法向齿厚Sn＝2～7.3mm、直径系数q＝7～12.5mm。
2.根据权利要求1所述的小模数大功率蜗轮蜗杆副，其特征在于：所说的蜗杆的头数Z1＝6，蜗轮的齿数Z2＝31，蜗轮蜗杆的模数m＝4mm、啮合中心距a＝76mm、导程角γ＝39°56’3 5”、法向齿形角αn＝20°、分度圆法向齿厚Sn＝4.817mm、直径系数q＝7.165mm。
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