[其他]渐开线内啮合弧面蜗杆蜗轮及其切制工艺

说明书

本发明涉及一种传动用的蜗杆蜗轮，特别是该蜗杆蜗轮在过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴的截面（主截面）里呈渐开线内齿轮啮合状，以及切制该蜗杆蜗轮的工艺。

目前，生产中大量采用的直线齿廓的圆柱蜗杆蜗轮，虽历史悠久、工艺简单，但承截能力差、效率低（η＝0.6～0.85）。圆弧齿圆柱蜗杆蜗轮以及平面包络型的弧面蜗杆蜗轮，虽效率较直线齿廓的圆柱蜗杆有明显的提高，但由于制作滚刀困难，对误差敏感性强，因此生产工艺复杂，实际运转又难以达到理想状态。

目前在国内外尚无主截面里呈渐开线内齿轮啮合状的蜗杆蜗轮。

同样，目前国内外尚无用普通渐开线齿轮滚刀或普通圆柱蜗杆蜗轮滚刀滚切该蜗轮以及用廓线为圆弧状的盘状砂轮磨削该蜗杆的工艺。

国外，1960年5月10日美国专利2935888所述是一种属于直线弧面蜗杆改进型的蜗杆蜗轮。1973年6月16日美国专利3710640所述的蜗杆，其中央包围弧的半径与蜗轮中截面的节圆半径相等，因此它不具有内啮合性质。1978年9月13日苏联专利597891所述的蜗杆其齿面是用具有渐开线齿面的刀具加工而成，因此该蜗杆齿面是渐开线齿面的包络面，其轴断面齿廓就不是渐开线齿廓。

本发明的目的在于提供一种蜗杆轴截面里的廓线为渐开线、蜗杆蜗轮在主截面里呈渐开线内齿轮啮合状、高承载能力的蜗杆蜗轮。如附图[1]所示。

本发明的目的在于提供用普通渐开线齿轮滚刀或普通圆柱蜗杆蜗轮滚刀滚切上述蜗轮以及用廓线为圆弧状的盘状砂轮磨削上述蜗杆的工艺。

本发明蜗杆的主截面形状为一渐开线内齿轮齿廓，蜗杆的螺纹头数可达12头。该蜗杆可用渐开线齿廓的车刀切削或用渐开线齿廓的铣刀铣削，如附图[2]所示。该蜗杆可进行磨削。为了能方便地磨出上述蜗杆齿曲面，本发明采用廓线为圆弧状的盘状砂轮磨削，其圆弧半径为R，圆心坐标为X、Z，见附图[3]。

本发明中的蜗轮齿曲面采用普通渐开线齿轮滚刀或普通圆柱蜗杆蜗轮滚刀切出。加工方法有两种：

（1）用普通渐开线齿轮滚刀加飞刀进行滚切（见附图[4]）;

（2）用普通渐开线齿轮滚刀通过几次取不同的安装角度滚切而成（见附图[5]）。

本发明的蜗杆蜗轮是渐开线内啮合弧面蜗杆蜗轮，其蜗杆齿廓的相当齿数大于相啮合的蜗轮齿数。这种蜗杆蜗轮兼有内啮合、双包围、渐开线三个特征。因此具有较好的接触线形状和较宽的接触区域，有利于形成油膜，传动效率可达0.9～0.97。单头蜗杆可通过增大蜗杆升角来提高传动效率，其效率可达0.9以上。多头蜗杆可适当缩小升角以确保蜗杆蜗轮传动能够实现。

本发明的蜗杆蜗轮在主截面里呈渐开线内齿轮啮合状，该蜗杆蜗轮具有中心距可分性。它安装方便，对误差敏感性弱，短期跑合后就具有高承载性能，避免了通常的弧面蜗杆容易发生干涉的缺陷，同时该蜗杆蜗轮便于进行变位设计。

本发明的蜗杆蜗轮可用普通渐开线齿轮刀具进行切制。因此设计、加工、安装都很方便，且不必制作特殊滚刀。由于蜗杆经过磨削提高了蜗杆齿面硬度、齿形精度和表面光洁度，使蜗杆具有很好的抗胶合性能和承载能力，而且磨削蜗杆用的砂轮修正方便，所以提高了磨削蜗杆的生产效率。

本发明的实施方案[1]：

蜗杆蜗轮中心距A＝310毫米，传动比i＝16，蜗杆头数Z₁＝3，蜗轮齿数Z₂＝48，蜗杆轴截面齿形的当量齿数Z_t＝53，蜗杆喉部螺旋升角λ＝13°48′19″，蜗轮螺旋角β＝13°48′19″，法向模数m_n＝10，螺旋方向：右旋。

蜗杆经成形车削并经热处理后再用廓线为圆弧状砂轮磨削，砂轮廓线的圆弧半径R＝90.98毫米，圆心坐标X＝40.73毫米，Z＝85.585毫米。

蜗轮在滚齿机上用单头普通渐开线齿轮滚刀滚切，分两刀完成。附图[4]中的第一刀切出蜗轮在中截面内的标准齿廓，第二刀滚刀板过一个补偿角3°30′，在保持中截面齿形的前提下使其它部分得到修正。

由此切制成的3头渐开线内啮合弧面蜗杆蜗轮性能良好，效率可达0.93。

实施方案[2]：

蜗杆蜗轮中心距A＝310毫米，传动比i＝5.875，蜗杆头数Z₁＝7，蜗轮齿数Z₂＝41，蜗杆轴截面齿形的当量齿数Z_t＝47，蜗杆喉部螺旋升角λ＝27°18′56″，蜗轮螺旋角β＝27°18′56″，法向模数m_n＝10，螺旋方向：右旋。