CN201386760Y - 一种双圆环面二次包络环面蜗杆副 - Google Patents

一种双圆环面二次包络环面蜗杆副 Download PDF

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赵亚平
魏文军
董学朱
李海涛
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Abstract

本实用新型涉及一种双圆环面二次包络环面蜗杆副。所采用的技术方案是：该双圆环面二次包络环面蜗杆副由环面蜗杆及蜗轮组成。环面蜗杆螺旋面为单参数圆环面族的包络面，环面蜗杆螺旋面为不可展的曲纹曲面，环面蜗杆螺旋面任意点为双曲点，在环面蜗杆轴截面内，喉部对称齿的齿廓凸向蜗杆实体，齿顶为圆环面；蜗轮齿面是相配环面蜗杆螺旋面族的包络面，蜗轮齿面原接触区是环面蜗杆产形母圆环面在蜗轮齿面上的再现，原接触区由椭圆点构成，它与环面蜗杆螺旋面的瞬时接触线是形成环面蜗杆螺旋面的特征线。本实用新型具有传动工艺性好、承载能力大、传动效率高、使用寿命长等优点，可以用于多头数、小传动比场合。

Description

一种双圆环面二次包络环面蜗杆副
技术领域
本实用新型属于二次包络环面蜗杆传动装置，具体涉及一种双圆环面二次包络环面蜗杆副。
背景技术
现有的二次包络环面蜗杆传动中，平面二包和单锥面、双锥面二包较为成熟。它们共同的优点是承载能力大、传动效率高、使用寿命长。不足之处在于，当蜗杆在头数较多(Z1＞6)或速比较小(i12＜10)时，平面二包容易发生根切或边齿顶变尖；磨削平面包络环面蜗杆或单锥面包络环面蜗杆齿槽的两侧齿面需要分别进行，所以刀座结构和机床调整较复杂，辅助时间长，降低了加工精度；与平面二包相比，双锥面二包的瞬时接触线密集，蜗轮齿面上总接触区减小，而且随着蜗杆头数的增多，微观啮合质量(诱导主曲率、滑动角)有所下降；而且这三种环面蜗杆的双线工作长度都比较短，蜗轮齿面上不同部位微观啮合质量相差较大，不合乎等强度原则(董学朱，环面蜗杆传动设计和修形，北京：机械工业出版社，2004)。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种传动工艺性好、承载能力大、传动效率高、使用寿命长的可以用于多头数、小传动比场合的二次包络环面蜗杆副。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：该双圆环面二次包络环面蜗杆副由环面蜗杆及蜗轮组成。环面蜗杆螺旋面为单参数圆环面族的包络面，环面蜗杆螺旋面为不可展的曲纹曲面，环面蜗杆螺旋面任意点为双曲点，在环面蜗杆轴截面内，喉部对称齿的齿廓凸向蜗杆实体，齿顶廓线为一段圆弧；蜗轮齿面是相配环面蜗杆螺旋面族的包络面，蜗轮齿面原接触区是环面蜗杆产形母圆环面在蜗轮齿面上的再现，原接触区由椭圆点构成，它与环面蜗杆螺旋面的瞬时接触线是形成环面蜗杆螺旋面的特征线。
当环面蜗杆的头数Z1≥3时，蜗轮齿面新接触区由双曲点构成，当蜗杆头数Z1＜3时，蜗轮齿面新接触区由双曲点和椭圆点构成，椭圆点仅在新接触区与前过渡曲面的交界处，其余为双曲点。
其中：环面蜗杆的头数Z1的取值范围为1～12；环面蜗杆与蜗轮传动比i12的取值范围为4～70；环面蜗杆与蜗轮的中心距a的取值范围为15～1500mm。
由于采用上述技术方案，本实用新型除了具有平面二包传动、锥面二包传动及双锥面二包传动工艺性好、承载能力大、传动效率高、使用寿命长等优点之外，还具备以下特点：
(1)双圆环面包络环面蜗杆边齿顶既不易变尖、也不发生根切，能够应用于多头数小传动比的场合。
(2)蜗轮齿面无根切。
(3)环面蜗杆螺旋面上，双线接触区较长，传动副仅在很短的时间内处于二次接触状态；蜗轮齿面上接触区宽阔，新接触区内瞬时接触线分布稀疏，蜗杆头数多传动比小时，新接触线在蜗轮齿面新接触区内移动速度快，有利于散失蜗杆副滑动摩擦产生的热量，降低传动副的温升。
(4)传动副各接触点微观啮合质量(诱导主曲率、滑动角)差异较小，合乎等强度的原则，有利于提高承载能力。
附图说明
图1为本实用新型中的环面蜗杆喉部对称齿在轴截面中的齿廓形状；
图2为本实用新型中的蜗轮齿面结构示意图；
图3为本实用新型中的蜗轮齿面结构与瞬时接触线族的示意图；
图4为本实用新型中的环面蜗杆螺旋面上接触区的投影边界及瞬时接触线族的示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型作进一步的描述，并非对保护范围的限制。
实施例1
一种双圆环面二次包络环面蜗杆副，由环面蜗杆及蜗轮组成，环面蜗杆与蜗轮的中心距为240mm，环面蜗杆的头数Z1为1，环面蜗杆与蜗轮2的传动比i12为40。
环面蜗杆螺旋面为单参数圆环面族的包络面，环面蜗杆螺旋面为不可展的曲纹曲面，环面蜗杆螺旋面任意点为双曲点。在环面蜗杆轴截面内，环面蜗杆喉部对称齿如图1所示，喉部对称齿的齿侧廓线凸向蜗杆实体，齿顶廓线为一段圆弧。蜗轮的齿面如图2所示，是相配环面蜗杆螺旋面族的包络面，蜗轮的齿面原接触区ABFE是环面蜗杆产形母圆环面在蜗轮齿面上的再现，原接触区ABFE由椭圆点构成，它与环面蜗杆螺旋面的瞬时接触线是形成环面蜗杆螺旋面的特征线。
蜗轮的齿面新接触区EFB′A′由双曲点和椭圆点构成，椭圆点仅在新接触区与前过渡曲面的交界A′B′处，其余为双曲点。
实施例2
一种双圆环面二次包络环面蜗杆副，由环面蜗杆及蜗轮组成，环面蜗杆与蜗轮的中心距为200mm；环面蜗杆与蜗轮传动比i12为12；环面蜗杆的头数为3。
环面蜗杆螺旋面为单参数圆环面族的包络面，环面蜗杆螺旋面为不可展的曲纹曲面，环面蜗杆螺旋面任意点为双曲点。在环面蜗杆轴截面内，环面蜗杆喉部对称齿的齿侧廓线凸向蜗杆实体，齿顶廓线为一段圆弧。
本实施例蜗轮齿面上的瞬时接触线族和投影后的蜗杆螺旋面上的瞬时接触线族如图3和图4所示，环面蜗杆副蜗轮齿面接触区ABHG十分宽阔，是相配环面蜗杆螺旋面族的包络面，覆盖了大部分蜗轮齿面，原接触区ABFE是环面蜗杆产形母圆环面在蜗轮齿面上的再现，它与环面蜗杆螺旋面的瞬时接触线1，2····是形成环面蜗杆螺旋面的特征线；环面蜗杆副蜗杆名义双线工作区AB-EF-GH较长，相应的二次接触区CD-EF很短。这就不但增加了传动副瞬时接触线的总长，能够提高传动副的承载能力；而且由于处在二次接触状态的时间很短，非常有利于提高蜗轮齿面的抗点蚀和磨损的性能；由于环面蜗杆的头数Z1≥3，蜗轮齿面新接触区EFHG由双曲点构成，瞬时接触线1′，2′····分布稀疏，无交叉，移动速度快，有助于传动副散热及承载。
传动副接触区内，各点的诱导主曲率和滑动角数值在差别较小，促进了各点间接触强度与油膜强度趋向均匀，合乎等强度原则，有利于提高传动副的承载能力。
实施例3
一种双圆环面二次包络环面蜗杆副。环面蜗杆的头数为12，环面蜗杆与蜗轮传动比i12为4，环面蜗杆与蜗轮的中心距a为320mm。
其余同实施例2。
本具体实施方式除了具有平面二包传动、锥面二包传动及双锥面二包传动的工艺性好、承载能力大、传动效率高和使用寿命长等优点之外，还具有如下特点：双圆环面包络环面蜗杆边齿顶既不易变尖、也不发生根切，能够应用于多头数小传动比的场合；蜗轮齿面无根切；环面蜗杆螺旋面上，双线接触区较长，传动副仅在很短的时间内处于二次接触状态；蜗轮齿面上接触区宽阔，新接触区内瞬时接触线分布稀疏，蜗杆头数多传动比小时，新接触线在蜗轮齿面新接触区内移动速度快，有利于散失蜗杆副滑动摩擦产生的热量，降低传动副的温升；传动副各接触点微观啮合质量(诱导主曲率、滑动角)差异较小，合乎等强度的原则，有利于提高承载能力。

Claims (4)

1、一种双圆环面二次包络环面蜗杆副，由环面蜗杆及蜗轮组成，其特征在于环面蜗杆螺旋面为单参数圆环面族的包络面，环面蜗杆螺旋面为不可展的曲纹曲面，环面蜗杆螺旋面任意点为双曲点，在环面蜗杆轴截面内，喉部对称齿的齿廓凸向蜗杆实体；蜗轮齿面是相配环面蜗杆螺旋面族的包络面，蜗轮齿面原接触区是环面蜗杆产形母圆环面在蜗轮齿面上的再现，原接触区由椭圆点构成，它与环面蜗杆螺旋面的瞬时接触线是形成环面蜗杆螺旋面的特征线；当环面蜗杆的头数Z1≥3时，蜗轮齿面新接触区由双曲点构成，当蜗杆头数Z1＜3时，蜗轮齿面新接触区由双曲点和椭圆点构成，椭圆点仅在新接触区与前过渡曲面的交界处，其余为双曲点。
2、根据权利要求1所述的双圆环面二次包络环面蜗杆副，其特征在于所述的环面蜗杆的头数Z1的取值范围为1～12。
3、根据权利要求1所述的双圆环面二次包络环面蜗杆副，其特征在于所述的环面蜗杆与蜗轮传动比i12的取值范围为4～70。
4、根据权利要求1所述的双圆环面二次包络环面蜗杆副，其特征在于所述的环面蜗杆与蜗轮的中心距为15～1500mm。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102389996A (zh) * 2011-08-18 2012-03-28 武汉科技大学 一种修正型双圆环面二次包络环面蜗杆副及其制造方法
CN103047393A (zh) * 2012-12-29 2013-04-17 重庆大学 基于共轭曲线的蜗杆、蜗轮及其啮合副

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CN102389996A (zh) * 2011-08-18 2012-03-28 武汉科技大学 一种修正型双圆环面二次包络环面蜗杆副及其制造方法
CN103047393A (zh) * 2012-12-29 2013-04-17 重庆大学 基于共轭曲线的蜗杆、蜗轮及其啮合副
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