[发明专利]基于共轭曲线的蜗杆、蜗轮及其啮合副

说明书

技术领域

本发明属于蜗轮蜗杆传动技术领域，具体的为一种基于共轭曲线的蜗杆、蜗轮及其啮合副。

背景技术

蜗杆传动是传递交错轴间的动力或运动的传动机构。轴线在空间交错使得主要运动特性为相对滑动而不是相对滚动，即其共轭齿面接触点的相对速度总大于蜗杆或蜗轮的圆周速度，齿面易产生磨料磨损和粘着性磨损。目前的圆柱蜗杆传动主要分为直纹面圆柱蜗杆传动和曲纹面圆柱蜗杆传动。直纹面圆柱蜗杆传动共轭齿面的啮合为凸面和凸面相接触，而曲纹面中的圆弧齿圆柱蜗杆传动齿面的啮合为凸面（蜗轮）和凹面（蜗杆）相接触，因此圆弧齿圆柱蜗杆传动具有较大的诱导曲率半径，对液体动压油膜的形成、降低赫兹应力值具有良好的几何条件。

圆弧齿圆柱蜗杆传动存在线接触和点接触两种啮合制的传动形式，当采用对偶范成法加工时，蜗杆传动为线接触；当采用非对偶范成法加工时，蜗杆传动为点接触。一般情况下线接触啮合副齿面间的滑动率大，齿廓间未实现良好润滑时金属直接接触齿面磨损严重，易产生热量和功耗，降低传动效率；而点接触能实现合理的啮合部位，安装、工艺性好，能补偿制造和安装误差，可以减少刀具的品种降低成本，能提高承载能力和传动效率。但是目前的圆弧齿蜗杆传动中将蜗杆的齿面设计为凹面，啮合过程中蜗杆易产生热量，齿面易产生粘着磨损，降低蜗杆传动的效率和使用寿命。

有鉴于此，本发明旨在探索一种基于共轭曲线的蜗杆、蜗轮及其啮合副，该基于共轭曲线的蜗轮蜗杆啮合副具有接触强度大、承载能力高和跑合性能良好的有点，并容易在啮合齿面间形成润滑油膜，延长蜗轮蜗杆的使用寿命，能够满足高速、重载、大功率及高效率的传动要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种基于共轭曲线的蜗杆、蜗轮及其啮合副，该基于共轭曲线的蜗轮蜗杆啮合副具有接触强度大、承载能力高和跑合性能良好的有点，并容易在啮合齿面间形成润滑油膜，延长蜗轮蜗杆的使用寿命，能够满足高速、重载、大功率及高效率的传动要求。

要实现上述技术目的，本发明首先提出了一种基于共轭曲线的蜗轮，该蜗杆的法面齿廓曲线为凸圆弧，且该蜗杆的齿廓曲面上由啮合点构成的接触曲线Г₁的曲线方程为：

Γ1:x1=x1(t)y1=y1(t)t1≤t≤t2z1=z1(t)]]>

式中，t为曲线参数；t₁、t₂为曲线起始啮合点和结束啮合点处参数t的取值；

所述蜗杆齿廓曲面的圆心构成的圆心曲线Г₁'为接触曲线Г₁沿给定法线方向的等距曲线，且圆心曲线的曲线方程为：