[实用新型]滚子包络内啮合蜗杆蜗轮传动装置

说明书

技术领域

本发明属于蜗杆蜗轮传动领域，特别涉及一种滚子包络内啮合蜗杆蜗轮传动装置。

背景技术

蜗杆蜗轮传动装置作为齿轮传动的类型之一，主要用以传递空间交错的两轴之间的动力和运动，由于其结构紧凑、传动速比大、噪音小、蜗轮输出转矩大等特点而得到广泛应用。但是，随着生产力和工业技术的发展，产生了现有蜗杆传动技术不能满足现实生产的矛盾。采用传统外啮合形式的蜗杆传动减速器具有较大的体积和较重的重量，且传动效率低等问题，因而越发不能满足现代生产技术的发展需求，特别是航空航天和导弹潜艇等对体积和重量、传动效率有限制的特殊传动领域的发展需求。

目前，传统方式中体积小、重量轻的滚子包络内啮合蜗杆传动减速器有以下三种：

1)球面蜗杆内啮合减速器，其蜗杆在轴向上为球面，内齿轮为滚套齿，蜗轮蜗杆为内啮合、啮合面为吻合的弧面，具有体积小、重量轻、啮合齿数多、噪音小等优点，但是因内齿轮采用轴心与滚套组合形成的活动齿，故其承载能力不高。

2)椭球蜗杆与内蜗轮啮的传动形式减速器，其椭球蜗杆为车削成形，内蜗轮由与椭球蜗杆齿形一致的滚刀滚切加工而成，具有结构紧凑、体积小、重量轻、多齿接触等优点。但是蜗杆齿面不能磨削，因此其齿面硬度不高、光洁度不好；因内蜗轮利用滚刀滚切加工，故加工困难且内蜗轮不能做到很小。因此，该椭球蜗杆与内蜗轮啮合的传动形式减速器存在加工制造困难、内蜗轮不能太小及承载能力不高的缺点。

3)重载内啮合鼓形蜗杆传动减速器，其蜗杆输入轴与动力输出轴之间呈非正交交错布置，鼓形蜗杆置于内齿轮内，且与内齿轮内啮合，鼓形蜗杆齿面由内齿轮齿面包络而成，呈中间大两端小的鼓形。具有包络环面蜗杆减速器的多齿接触、承载能力高、润滑效果好、使用寿命长及易于加工等优点，但该蜗杆存在发热大、传动效率低等缺点。

因此，为了满足航空航天和导弹潜艇等对体积和重量、传动效率、散热有限制的特殊传动领域的发展需求,需要一种既具有结构紧凑、体积小、重量轻及易于加工的特点，同时又具有多齿接触、承载能力高、润滑效果好、传动效率高、使用寿命长等的新型蜗杆传动减速器。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种体积小、重量轻、易于加工，同时又具有高承载能力、高传动效率，并且及使用寿命长的滚子包络内啮合蜗杆蜗轮传动装置。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：本发明公开了一种滚子包络内啮合蜗杆蜗轮传动装置，包括蜗杆、动力输入轴、若干个蜗轮和安装在蜗轮上的动力输出轴，蜗杆为中空的半圆球结构，蜗杆的中部设置有蜗杆喉，动力输入轴的一端安装在蜗杆喉内，蜗杆的内壁上设置有内啮合面，蜗轮的外壁上均匀设置有与蜗杆上内啮合面相匹配的外啮齿，蜗轮安装在蜗杆的内腔中，并且外啮齿与内啮合面相啮合，蜗杆在动力输入轴驱动下，带动蜗轮转动。

较优的，在上述技术方案中，蜗轮上外啮齿与蜗杆上内啮合面相啮合的啮合方程为：

M₁＝(z_2'-sinβsinαsinθcosβ+x_2'cosθcosβ+cosβsinβsinαsinθ+Acosαsinβsinθ)

M₂＝-(z_2'-sinβcosβcosαsinθ+y_2'cosβcosθ-Asinαsinβsinθ-cosβsinβcosαsinθ)

M₃＝-(sinβ-1/i₁₂)(y_2'sinα+x_2'cosαsinθ+Acosβcosθ)

其中：x_2'＝a-y₀sinα-z₀cosα；

y_2'＝b+y₀cosα-z₀sinα；

z_2'＝x₀；

A为相邻蜗杆间的中心距，α为蜗轮齿距角，为蜗轮的转角，i₁₂为传动比，θ为滚子母面参数，β为蜗轮回转中心轴与蜗杆回转中心轴的轴交角，a,b分别为与滚子固连的坐标系原点O₀相对于与蜗轮固连的定坐标系的x、y坐标值。

较优的，在上述技术方案中，蜗轮上的外啮齿为柱状滚子、锥状滚子或球状滚子。

较优的，在上述技术方案中，蜗杆上内部啮合面的方程为：

或