[发明专利]大径套装蜗杆

说明书

本发明属机械工程，涉及传动装置，特别是蜗杆的结构。由于本发明以“D”作为“径”的代号，故亦名大D套装蜗杆。

蜗杆结构的现有技术是：

1    整体结构

整体结构是将蜗杆与转轴合为一个整体，是当前普遍采用的一种结构，它存在如下的缺陷：

1·1    由于轴的长度和直径要与各种不同的机械配合，以致有关蜗杆的标准只能局限于齿部，限制了标准化的程度，阻碍了蜗杆的通用化，由此而来是只能分散制造，制约了蜗杆质量的提高和生产成本的控制。

1·2    一般引起蜗杆失效的原因多属齿部磨损，而对于整体结构的蜗杆，齿部一旦磨损，就需更换和报废整条蜗杆，形成材料和工时的浪费。

1·3    由于整体的蜗杆要同时承受轴向力和径向力，以致只能用碳钢制造，而为了防止胶合失效，就需用铜制造蜗轮，蜗轮的体积较大，每年要消耗大量的铜，铜的资源较少，价格较高，引起成本的增加。

2    “套装结构”

套装结构作为一种技术方案，早已出现，但在实际的生产领域，在现有的机械产品中，却极少见到。

2·1 极少见到的原因是：套装蜗杆需要较大的直径（主要指齿根圆直径），而现有的、即标准系列的蜗杆的直径普遍偏小，如模数m_s＝5、蜗杆直径系数q＝12的蜗杆，齿根圆直径只有48mm，若采用套装结构，即使尽量减少其轴的直径，如从48mm减少到30mm，其根轴比也只有48/30＝1·6，仍然未能达到套装所需的最小根轴比、即1·7的要求。

根轴比是蜗杆套的齿根圆直径与轴径之比，因为齿根圆直径取决于模数，根轴比就成了表示一定模数的套的相对厚度，及强度，若根轴比太小，就说明套壁偏薄，强度不足，再加键槽的削弱，套壁所能承受的扭矩，将小于齿部所能输送的扭矩，使蜗杆套各个部位的强度失去均衡，以致模数不再能作为表示蜗杆强度的参数，造成设计和使用上的混乱。

2·2    在现有的技术资料中，有关蜗杆的“套装结构”的介绍，只存在简短的概述性质的文字和简介性质的草图，在这些文字和草图中：

2·2·1    未见标注尺寸、应用实例、产品、系列及标准，对于这种状况，应视为受阻于现有蜗杆的直径与根轴比之间的矛盾，而无法逾越。

2·2·2    现有草图的轴为圆柱形。

2·2·3    未见有关蜗杆套与轴的联接方法和紧固装置的介绍。

2·2·4    目前有关机械的各种《设计手册》，均未列入蜗杆的套装结构。

2·3    如果上述属实，且分析可以成立，则现有的关于“套装结构”的方案，仅属一种设想，尚存在关键性的技术难点（蜗杆直径不足），尚不具备付诸生产的技术条件（结构设计），欠缺实用性，不足以称为现有技术。

本发明的目的是要提供一种蜗杆的套装结构，及其系列，以实现和促进套装蜗杆的应用与发展，提高蜗杆标准化的程度和实现其通用化，为蜗杆的制造和维修提供方便。

当蜗杆套一旦实现标准化和通用化，即可进行专业生产，使其进入流通市场，这样一来，不仅能为传动机械的制造和维修提供方便，还能有效地提高社会和企业的经济效益。

本发明还提出用铜制造蜗杆套，并相应地改用钢制造蜗轮，以期降低成本及减少贵重金属的消耗。

本发明是这样实现的：

1    采用《大D蜗杆和蜗轮的设计与滚切方法》。

1·1 按齿轮滚刀（刀）的模数（m）和螺旋升角（λ），计算和设计蜗杆套的分度圆直径（D）。在计算时仅用模数的计算值（m），螺旋升角（λ_刀）改用正切（tg）三角函数值，其公式为：

D＝ (m_刀)/(tgλ_刀)

1·2    用齿轮滚刀滚切与蜗杆套配对的蜗轮，为此，要按齿轮滚刀设计蜗轮的齿顶圆弧半径（R）。

由于齿轮滚刀的直径较大，故能满足套装结构所需根轴比的要求，由此解决长期以来在实现和应用套装结构上的技术难点。

当模数m＝5，大D套装蜗杆的齿根圆直径为φ63.94mm，明显的大于标准蜗杆的齿根圆直径φ48mm。设蜗杆轴的直径为φ37mm，则根轴比为63.94/37＝1.73，大于1.7，能满足该模数所需的套的强度。与标准蜗杆比较，直径系数q＝10的标准蜗杆，其齿根圆直径为φ38mm，仅比φ37大1mm，两者的径向强度大致相同。

2    结构

2·1    将现有的整体蜗杆分解为由5个零件组成的套装蜗杆，这5个零件是蜗杆套、蜗杆轴、平键、圆螺母和圆螺母止动垫圈。