[发明专利]一种弧形齿圆柱蜗杆齿面可控修型方法

说明书

一种弧形齿圆柱蜗杆齿面可控修型方法，应用于自适应重载输送传动装备技术领域，通过对弧形齿蜗杆齿面的曲率进行修正，使得齿面修形规律与蜗杆副齿面间相对运动方向的法曲率半径变化一致；基于蜗杆副的啮合理论，利用诱导法曲率概念，分析磨削蜗杆砂轮的主曲率，建立修形的数学模型；再求出蜗杆齿面接触点处的诱导法曲率和短程挠率，进行蜗杆齿面微观形状分析；应用分析结果求解曲率修正方程及修形齿面方程，最终实现蜗杆齿面的曲率修形。对蜗杆进行了齿面曲率修正后，使齿面啮合成为弧形面接触，消除安装误差，并使蜗杆副齿面法线方向垂直于蜗轮和蜗杆的齿面相对速度方向，以便使相互啮合的蜗轮和蜗杆得到良好的润滑性能。

技术领域

本发明应用于自适应重载输送传动装备技术领域，尤其涉及弧形齿圆柱蜗杆齿面的修型技术。

背景技术

在重载输送传动装备应用中，弧形齿圆柱蜗杆副的齿根与齿顶啮合处通常会产生强烈冲击，严重影响弧形齿圆柱蜗杆副传动的承载能力及寿命，也增大了弧形齿圆柱蜗杆副传动噪声，影响传动精度。实际生产中为了提高弧形齿圆柱蜗杆副的装配、啮合性能，使齿面啮合成为弧形面接触，需要对蜗杆副进行修形，增大啮合区域面积，当前对于蜗杆副的修形大多还停留在装配时人工修配的修形和装配方法传动变成点接触传动。对弧形齿圆柱蜗杆副的可控修形这一工艺措施可将蜗杆副转动的初始啮合区控制在啮合的出口处，这便有利于接触误差能在较短时间内被消除或吸收，蜗杆副齿面间更容易形成动压油膜，同时有利于扩大齿面接触面积，也能提高弧形齿圆柱蜗杆副传动的承载能力和寿命，减小传动噪声，提高传动效率。特别对于多头蜗杆，一般都需要通过齿面修形才能进行精密装配。

发明内容

本发明的目的是：针对适用于自适应重载输送传动装备的弧形齿圆柱蜗杆，为提高啮合质量，增大弧形面接触面积，提出一种弧形齿圆柱蜗杆齿面可控修型方法。

本发明通过对弧形齿圆柱蜗杆齿面的曲率进行修正，使齿面啮合成为弧形面接触，同时可有利于扩大弧形齿面接触面积，消除安装误差，并使蜗杆副齿面法线方向垂直于蜗轮和蜗杆的齿面相对速度方向，以便使相互啮合的蜗轮和蜗杆得到良好的润滑性能。

本发明弧形齿圆柱蜗杆齿面可控修型方法，其特征在于包括以下步骤：

1）弧形齿圆柱蜗杆齿面可控修型是通过对蜗杆齿面的曲率修正实现面接触；

2）基于啮合理论、微分几何和诱导法曲率概念，建立面接触修形的数学模型，求出蜗杆齿面接触点处的诱导法曲率和短程挠率，进行蜗杆齿面微观形状分析；

3）应用分析结果求解面接触曲率修正方程及面接触修形齿面方程，最终实现蜗杆齿面的曲率修正。

弧形齿圆柱蜗杆齿面的曲率修正是从加工蜗杆的砂轮主曲率开始。蜗杆齿面为Σ1，令P点为任一曲面Γ上的可控接触点，曲面Γ在P点的切线为τ。在接触点P处分别对蜗杆齿面Σ1沿着曲面Γ在P点的弧长方向（齿长方向）s和曲面Γ在P点的切线方向（齿高方向）t作曲率修正，通过修正后得到新齿面Σ1′，即失配蜗杆齿面。

由于磨削砂轮的工作表面是回转面，砂轮在接触点P处切平面中是一段圆弧α-α。改变切线τ的方向，可以得到砂轮表面上接触点P处在不同方向的法曲率，其数值通常都不相等，而在这些法曲率中分别有一个最大值和最小值，即称为砂轮工作表面接触点P处的主曲率，分别用K1、K2表示。两主曲率相对应的方向便是砂轮表面P点的两个主方向e1和e2。