[发明专利]点－线接触偏置蜗杆传动装置及其制造方法

说明书

本发明属于机械传动与机械制造领域，涉及齿轮啮合原理、机械零件和机械制造工艺等学科。

目前，在广泛应用的各类蜗杆传动中，无论是圆柱蜗杆传动、圆弧回转面蜗杆传动或者是锥蜗杆传动，其蜗杆、蜗轮齿面还都是线接触共轭齿面。由于以齿面线接触共轭理论设计的传动，对传动副元件的制造误差、装配误差及传动系统零件负载后的变形误差过于敏感，因此，为实现设计预期要求，往往要对传动元件的制造、装配提出较高的精度要求，实践中还常出现传动副工作时不能达到预期效果的情况。在齿轮传动中，用点接触齿面代替线接触齿面以克服线接触齿面缺点问题，人们已研究多年。“早在五十年代，苏联H·N诺维科夫在研究大承载能力的齿轮传动时，就论述了点啮合传动的瞬时接触条件和齿面相对曲率的关系问题，三十年来，在这个领域内取得了长足的进展”(吴序堂  王小春  点啮合共轭齿面失配传动性能的预控《齿轮》1988年3期)，许多成果已在实际中应用，取得良好效果。

早在五、六十年代，国外已研制锥蜗杆传动(O·Saari，The MathematialBackground of spiroid Gear，《Industr·Math》No 7，1959；W.D.Nelson，spiroidGearing，《Machine Design》Vol33，No 4，5，6 1961；D.W.Dudey，GearHandBook，1962)。据报导，这种传动已经用于农业机械、起重机械、机床、导弹等广泛领域中。我国于七十年代开始研究应用锥蜗杆传动，取得了一批成果(太原重型机械学院锥蜗杆传动《齿轮》1977年第三期)。这种传动的锥蜗杆，是阿基米德螺线蜗杆，其优点是：与普通圆柱蜗杆传动相比，这种锥蜗杆传动具有同时工作的齿数多、润滑条件好、承载能力大、传动效率高、侧隙便于控制，并且蜗杆材料可以用钢代替铜材制造，因而引起广泛重视。但是，这种传动的蜗轮轮齿需用较复杂的锥形滚刀滚切，并且蜗轮材料在用钢时，蜗轮齿面需用锥蜗杆状珩杆进行珩磨，以消除热处理后的变形，加工工艺较复杂，使其推广受到影响；理论分析表明，偏置蜗杆传动当蜗轮轮齿凹齿面工作时，蜗杆、蜗轮轮齿可以处于齿面内接触状态，可具有较大的诱导曲率半径，能显著提高承载能力，但阿基米德螺线锥蜗杆传动当蜗轮凹齿面工作时，蜗杆、蜗轮齿面接触线分布状态不良，不利于齿面间形成润滑油膜，啮合质量差，难以提高承载能力和传动效率(董学朱等锥蜗杆传动几何参数计算的理论基础《齿轮》1979年第二期)，致使蜗轮凹齿面可能具有的更大的承载潜力不能得到利用。加工工艺较复杂，蜗轮凹齿面啮合质量差是阿基米德螺线锥蜗杆传动的主要缺点。

本发明的目的在于提供一种加工工艺较简单，蜗轮凸、凹齿面啮合质量都好，从而能显著提高传动的承载能力和传动效率并可实现齿面点啮合传动的点—线接触偏置蜗杆传动。

本发明的技术解决方案是：

点一线接触偏置蜗杆传动装置的特点在于：

蜗杆螺旋的高齿面A₁和低齿面T₁，分别是在半径为r_JA1和r_JT1的两个基圆柱上形成的渐开线螺旋面，齿面在基圆柱切平面上的齿形角为λ_A1和λ_T1

蜗轮的凹齿面A₂和凸齿面T₂是用单叶双曲面一平面刃盘铣刀用范成法同时铣削成形的：