[发明专利]一种弧形面接触蜗轮蜗杆传动动力装置

说明书

技术领域

本发明应用于扶梯减速机领域，尤其涉及一种用于扶梯的弧形面接触蜗杆蜗轮传动动力装置。

背景技术

减速机在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用。随着减速机在工业上的应用和发展，我国减速机的设计和制造水平日趋完善，但是对于蜗杆减速机的蜗轮蜗杆传动，轮齿的形状不仅会影响到蜗杆传动的运动特性，而且还会影响到蜗杆蜗轮传动的动力性能。为了适应现代化大生产的发展趋势，人们不断探究新型齿廓齿形，现有技术下，在蜗杆副的齿根与齿顶处总会有啮合冲击，会大大地降低蜗杆副传动的承载能力及寿命，也增大了减速机传动噪声，影响传动精度。

发明内容

针对上述现有问题，本发明提供一种弧形面接触蜗轮蜗杆传动动力装置，具有结构紧凑、承载性能好、运行平稳、噪音低和高寿命的优点。

本发明包括涡轮、蜗杆，蜗杆为多头弧形圆柱蜗杆，涡轮、蜗杆的齿面啮合为弧形面接触，齿面的瞬时接触线垂直于涡轮和蜗杆的齿面相对运动的方向；

基于进化鱼群算法，建立蜗杆优化数学模型，蜗杆优化数学模型按如下式得出：

其中：σ为惩罚系数，f(x) 为统一目标函数，g_i (x)为约束条件；

上述对蜗杆进行参数优化，以砂轮齿廓圆弧半径ρ、轴向模数m、导程角γ作为设计变量，以诱导法曲率和啮合区面积为目标函数，采用线性加权法将两个目标函数处理成统一目标函数，对设计变量进行上下边界约束，以蜗轮蜗杆齿顶厚作为性能约束。

本发明基于磨削加工对蜗杆进行齿面曲率修正，使齿面啮合成为弧形面接触，消除安装误差，同时使蜗轮蜗杆的瞬时接触面平稳渐变、均匀分布，并使瞬时接触线垂直于蜗轮和蜗杆的齿面相对运动的方向，以便使相互啮合的蜗轮和蜗杆得到良好的润滑性能。

本发明所述多头弧形圆柱蜗杆采用盘形砂轮进行磨削加工，根据盘形砂轮的工作表面方程与实际加工参数推导得出蜗杆的接触面方程。

本发明通过盘型砂轮对蜗杆进行磨削，盘型砂轮与蜗杆之间，蜗杆轴线与砂轮的发生圆环面轴线以蜗杆分度圆柱螺旋升角为安装角进行安装；磨削时，蜗杆以一定的螺旋特性参数作螺旋运动，同时磨削砂轮绕自身轴线作旋转运动进行蜗杆齿面磨削。

本发明的蜗杆是采用盘形砂轮进行加工的，优化了动态啮合性能，不需要制造蜗轮滚刀，克服了传统制造中蜗轮滚刀难以制造的问题，减少了制造成本。

所述蜗轮的接触面方程按如下公式得出：

K₂为蜗轮的瞬时接触面方程，K₁为蜗杆的瞬时接触面方程，φ₁为蜗杆的转动角度，φ₂为蜗轮的转动角度，a为蜗轮蜗杆的中心距，坐标系S₁是空间动坐标系，它与蜗杆相固联，k₁轴与蜗杆轴线重合；坐标系S_σ也是空间动坐标系，它与圆环面盘形砂轮相联接，且砂轮轴线正好与k_σ轴相重合；坐标系S_w是空间定坐标系，k_w轴与k₁轴重合；坐标系S_p是为了表达蜗杆与蜗轮之间运动关系而建立的空间辅助定坐标系。

附图说明

图1为盘型砂轮加工蜗杆的示意图；

图2为蜗轮与蜗杆啮合的坐标系示意图；

图3为弧形面接触蜗轮蜗杆传动副的啮合示意图；

图4为蜗轮蜗杆接触面分布情况示意图。

具体实施例

一种用于扶梯的弧形面接触蜗轮蜗杆传动动力装置，蜗杆是通过盘形砂轮进行加工的。图1为盘形砂轮加工蜗杆示意图。首先,根据盘形砂轮的齿面方程与实际加工参数，再结合蜗杆设计原理确定蜗杆的齿面方程如图所示,在进行蜗杆加工时，在加工蜗杆时，蜗杆轴线与砂轮的发生圆环面（产形面）轴线是以蜗杆分度圆柱螺旋升角为安装角进行安装；蜗杆以一定的螺旋特性参数作螺旋运动，同时磨削砂轮绕自身轴线作旋转运动进行蜗杆齿面磨削，从而加工出蜗杆。然后，根据蜗杆的齿面方程以及空间啮合理论,按照蜗轮和蜗杆的安装位置，得出与蜗杆完全共轭的蜗轮的齿面方程。