[发明专利]两段式包络环面端面啮合蜗杆传动装置

说明书

技术领域

本发明属于高精度蜗轮蜗杆传动领域，特别涉及一种无侧隙蜗杆传动装置。

背景技术

传统的精密齿轮传动装置由于存有齿侧间隙，使输出与输入之间经常产生延时与滞后，同时引起啮合冲击，自激励振动，整个系统的传动精度、位置精度都会随之降低，甚至导致整个系统无法正常使用。消除齿侧间隙对传动精度的影响和追求高的传动效率和承载能力是新型精密齿轮传动方式探索和研究的主要目标和发展的趋势。例如：在激光约束核聚变工程中需要对光栅实现5个自由度的超精密位姿调整，直线和回转精度要求分别为20 nm 和1 μrad，航空遥感相机像移补偿需要采用回转精度为30 μrad以上的精密传动机构，传统的齿轮传动方式要达到这一要求，就需要解决传动中齿侧间隙带来的回程误差问题。蜗轮蜗杆传动作为齿轮传动的一种特殊形式，由于具有承载能力大、结构紧凑、传动平稳、噪音小等特点，成为了传动专家考虑用于消隙的理想机构。

CN 101290042 A公开了一种无侧隙双滚子包络环面蜗杆传动机构，该传动机构包括双滚子包络环面蜗杆、在径向均匀分布有滚子的两半个蜗轮组成的蜗轮，采用螺栓调节两半个蜗轮轮体的安装位置，使蜗轮的双滚子齿与蜗杆左右两侧齿面始终保持接触，从而实现无侧隙传动。此种蜗轮蜗杆传动机构的不足在于：1、蜗杆喉部刚度不足；2、蜗轮轮齿加工误差和失配误差引起的轮齿边缘接触和点接触极易导致蜗轮轮齿折断，因而难以应用于高速重载等传动领域；3、当蜗杆齿面发生磨损后，齿侧间隙不容易调整。

曹西京等公开了一种双蜗杆传动在精密数控分度中的应用（见陕西科技大学学报，2003年第1期P70~P72），所述双蜗杆传动机构包括电机、齿轮1、齿轮2、齿轮3、齿轮4、蜗杆1、蜗杆2和蜗轮，蜗杆1位于蜗轮的左侧，蜗杆2位于蜗轮的右侧，电机直接带动蜗杆1转动，蜗杆1再驱动蜗轮转动，与蜗杆1同轴的齿轮1经齿轮2、齿轮3将动力以同样的传动比传递给齿轮4，齿轮4带动蜗杆2反向转动。在动力传递过程中，一根蜗杆驱动蜗轮旋转，另一根蜗杆起到消除啮合背隙的作用，当蜗轮蜗杆副存在间隙时，通过将其中一根蜗杆的轴向位置进行调整来消除啮合间隙。此种蜗轮蜗杆传动机构的不足在于：1、不具备自动消除齿侧间隙的功能，且齿磨损后，难于消除齿侧间隙。2、需要配备多个齿轮传递动力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种两段式包络环面端面啮合蜗杆传动装置，通过采用蜗杆端面啮合这一特殊形式，在保证蜗杆与蜗轮啮合齿数多、承载能力大的情况下解决了普通包络环面蜗杆喉部刚度不足的难题和齿面磨损后齿侧间隙的自动消除问题。

本发明所述两段式包络环面端面啮合蜗杆传动装置，包括蜗轮、左段蜗杆、右段蜗杆、连接轴和用于调整蜗杆蜗轮啮合侧隙的轴向定位器，左段蜗杆和右段蜗杆取自包络环面蜗杆的端面且形状、构造相同，它们相对于蜗轮垂直于连接轴的中心线呈轴对称安装在连接轴上且相互间保留一安装蜗轮的间距，蜗轮位于左段蜗杆与右段蜗杆之间并安装在蜗轮轴上，其两侧齿面的不同部位分别与左段蜗杆和右段蜗杆的齿面啮合，轴向定位器为两套，分别与左段蜗杆和右段蜗杆组合并安装在连接轴上。

本发明所述两段式包络环面端面啮合蜗杆传动装置，其两套轴向定位器均由弹簧座、调整弹簧和定位头组成，其中，一套轴向定位器的弹簧座与连接轴为一体化结构，另一套轴向定位器的弹簧座为分离件，通过螺帽限定其在连接轴上的位置，两套轴向定位器的定位头为圆锥台形结构，分别套装在连接轴的两端并分别插入左段蜗杆、右段蜗杆设置的锥形孔内，两套轴向定位器的调整弹簧分别安装在各自对应的弹簧座与定位头之间，其一端与弹簧座接触，其另一端与定位头接触。

本发明所述两段式包络环面端面啮合蜗杆传动装置，其连接轴为花键轴，左段蜗杆、右段蜗杆及两套轴向定位器中的定位头和分离件结构的弹簧座内孔均为与花键轴匹配的键槽结构。

本发明所述两段式包络环面端面啮合蜗杆传动装置，其蜗轮两侧齿面与左段蜗杆和右段蜗杆齿面啮合的部位有以下三种形式：

1、蜗轮两侧齿面位于蜗轮平行于连接轴的中心线的之上部位和之下部位分别与左段蜗杆齿面和右段蜗杆齿面啮合（如图1所示）。

2、蜗轮两侧齿面位于蜗轮平行于连接轴的中心线的之上部位分别与左段蜗杆齿面和右段蜗杆齿面啮合（如图2所示）。

3、蜗轮两侧齿面位于蜗轮平行于连接轴的中心线的之下部位分别与左段蜗杆齿面和右段蜗杆齿面啮合（如图3所示）。

本发明所述两段式包络环面端面啮合蜗杆传动装置，其连接轴为动力输入轴，通过联轴器与电机的动力输出轴连接，由电机带动其转动。