專利名稱：一種雙圓環(huán)面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿副的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)裝置，具體涉及一種雙圓環(huán)面二次 包絡(luò)環(huán)面蝸桿副。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)中，平面二包和單錐面、雙錐面二包較為成 熟。它們共同的優(yōu)點(diǎn)是承載能力大、傳動(dòng)效率高、使用壽命長。不足之處在于， 當(dāng)蝸桿在頭數(shù)較多(Z一6)或速比較小(/12<10)時(shí)，平面二包容易發(fā)生根切 或邊齒頂變尖；磨削平面包絡(luò)環(huán)面蝸桿或單錐面包絡(luò)環(huán)面蝸桿齒槽的兩側(cè)齒面 需要分別進(jìn)行，所以刀座結(jié)構(gòu)和機(jī)床調(diào)整較復(fù)雜，輔助時(shí)間長，降低了加工精 度；與平面二包相比，雙錐面二包的瞬時(shí)接觸線密集，蝸輪齒面上總接觸區(qū)減 小，而且隨著蝸桿頭數(shù)的增多，微觀嚙合質(zhì)量(誘導(dǎo)主曲率、滑動(dòng)角)有所下 降；而且這三種環(huán)面蝸桿的雙線工作長度都比較短，蝸輪齒面上不同部位微觀 嚙合質(zhì)量相差較大，不合乎等強(qiáng)度原則(董學(xué)朱，環(huán)面蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)和修形， 北京機(jī)械工業(yè)出版社，2004)。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種傳動(dòng)工藝性好、承載能力大、傳動(dòng)效率高、 使用壽命長的可以用于多頭數(shù)、小傳動(dòng)比場合的二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿副。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是該雙圓環(huán)面二次包絡(luò)環(huán) 面蝸桿副由環(huán)面蝸桿及蝸輪組成。環(huán)面蝸桿螺旋面為單參數(shù)圓環(huán)面族的包絡(luò)面， 環(huán)面蝸桿螺旋面為不可展的曲紋曲面，環(huán)面蝸桿螺旋面任意點(diǎn)為雙曲點(diǎn)，在環(huán) 面蝸桿軸截面內(nèi)，喉部對稱齒的齒廓凸向蝸桿實(shí)體，齒頂廓線為一段圓弧；蝸
輪齒面是相配環(huán)面蝸桿螺旋面族的包絡(luò)面，蝸輪齒面原接觸區(qū)是環(huán)面蝸桿產(chǎn)形 母圓環(huán)面在蝸輪齒面上的再現(xiàn)，原接觸區(qū)由橢圓點(diǎn)構(gòu)成，它與環(huán)面蝸桿螺旋面 的瞬時(shí)接觸線是形成環(huán)面蝸桿螺旋面的特征線。
3當(dāng)環(huán)面蝸桿的頭數(shù)Z^3時(shí)，蝸輪齒面新接觸區(qū)由雙曲點(diǎn)構(gòu)成，當(dāng)蝸桿頭數(shù) 4<3時(shí)，蝸輪齒面新接觸區(qū)由雙曲點(diǎn)和橢圓點(diǎn)構(gòu)成，橢圓點(diǎn)僅在新接觸區(qū)與前 過渡曲面的交界處，其余為雙曲點(diǎn)。
其中環(huán)面蝸桿的頭數(shù)Z,的取值范圍為1 12;環(huán)面蝸桿與蝸輪傳動(dòng)比/12的
取值范圍為4 70;環(huán)面蝸桿與蝸輪的中心距"的取值范圍為15 1500mm。
由于采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型除了具有平面二包傳動(dòng)、錐面二包傳 動(dòng)及雙錐面二包傳動(dòng)工藝性好、承載能力大、傳動(dòng)效率高、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)
之外，還具備以下特點(diǎn)
(1) 雙圓環(huán)面包絡(luò)環(huán)面蝸桿邊齒頂既不易變尖、也不發(fā)生根切，能夠應(yīng)用 于多頭數(shù)小傳動(dòng)比的場合。
(2) 蝸輪齒面無根切。
(3) 環(huán)面蝸桿螺旋面上，雙線接觸區(qū)較長，傳動(dòng)副僅在很短的時(shí)間內(nèi)處于二 次接觸狀態(tài)；蝸輪齒面上接觸區(qū)寬闊，新接觸區(qū)內(nèi)瞬時(shí)接觸線分布稀疏，蝸桿 頭數(shù)多傳動(dòng)比小時(shí)，新接觸線在蝸輪齒面新接觸區(qū)內(nèi)移動(dòng)速度快，有利于散失 蝸桿副滑動(dòng)摩擦產(chǎn)生的熱量，降低傳動(dòng)副的溫升。
(4) 傳動(dòng)副各接觸點(diǎn)微觀嚙合質(zhì)量(誘導(dǎo)主曲率、滑動(dòng)角)差異較小，合 乎等強(qiáng)度的原則，有利于提高承載能力。


圖1為本實(shí)用新型中的環(huán)面蝸桿喉部對稱齒在軸截面中的齒廓形狀； 圖2為本實(shí)用新型中的蝸輪齒面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本實(shí)用新型中的蝸輪齒面結(jié)構(gòu)與瞬時(shí)接觸線族的示意圖； 圖4為本實(shí)用新型中的環(huán)面蝸桿螺旋面上接觸區(qū)的投影邊界及瞬時(shí)接觸線 族的示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述，并非對保護(hù)范圍的限制。 實(shí)施例l
一種雙圓環(huán)面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿副，由環(huán)面蝸桿及蝸輪組成，環(huán)面蝸桿與蝸輪的中心距為240mm，環(huán)面蝸桿的頭數(shù)《為1，環(huán)面蝸桿與蝸輪2的傳動(dòng)比/'12 為40。
環(huán)面蝸桿螺旋面為單參數(shù)圓環(huán)面族的包絡(luò)面，環(huán)面蝸桿螺旋面為不可展的 曲紋曲面，環(huán)面蝸桿螺旋面任意點(diǎn)為雙曲點(diǎn)。在環(huán)面蝸桿軸截面內(nèi)，環(huán)面蝸桿 喉部對稱齒如圖1所示，喉部對稱齒的齒側(cè)廓線凸向蝸桿實(shí)體，齒頂廓線為一 段圓弧。蝸輪的齒面如圖2所示，是相配環(huán)面蝸桿螺旋面族的包絡(luò)面，蝸輪的 齒面原接觸區(qū)ABFE是環(huán)面蝸桿產(chǎn)形母圓環(huán)面在蝸輪齒面上的再現(xiàn)，原接觸區(qū) ABFE由橢圓點(diǎn)構(gòu)成，它與環(huán)面蝸桿螺旋面的瞬時(shí)接觸線是形成環(huán)面蝸桿螺旋面 的特征線。
蝸輪的齒面新接觸區(qū)EFB'A'由雙曲點(diǎn)和橢圓點(diǎn)構(gòu)成，橢圓點(diǎn)僅在新接觸區(qū)與 前過渡曲面的交界A'B'處，其余為雙曲點(diǎn)。 實(shí)施例2
一種雙圓環(huán)面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿副，由環(huán)面蝸桿及蝸輪組成，環(huán)面蝸桿與 蝸輪的中心距為200mm;環(huán)面蝸桿與蝸輪傳動(dòng)比/12為12;環(huán)面蝸桿的頭數(shù)為3。
環(huán)面蝸桿螺旋面為單參數(shù)圓環(huán)面族的包絡(luò)面，環(huán)面蝸桿螺旋面為不可展的 曲紋曲面，環(huán)面蝸桿螺旋面任意點(diǎn)為雙曲點(diǎn)。在環(huán)面蝸桿軸截面內(nèi)，環(huán)面蝸桿 喉部對稱齒的齒側(cè)廓線凸向蝸桿實(shí)體，齒頂廓線為一段圓弧。
本實(shí)施例蝸輪齒面上的瞬時(shí)接觸線族和投影后的蝸桿螺旋面上的瞬時(shí)接觸 線族如圖3和圖4所示，環(huán)面蝸桿副蝸輪齒面接觸區(qū)ABHG十分寬闊，是相配環(huán) 面蝸桿螺旋面族的包絡(luò)面，覆蓋了大部分蝸輪齒面，原接觸區(qū)ABFE是環(huán)面蝸桿 產(chǎn)形母圓環(huán)面在蝸輪齒面上的再現(xiàn)，它與環(huán)面蝸桿螺旋面的瞬時(shí)接觸線l， 2 是形成環(huán)面蝸桿螺旋面的特征線；環(huán)面蝸桿副蝸桿名義雙線工作區(qū) AB-EF-GH較長，相應(yīng)的二次接觸區(qū)CD-EF很短。這就不但增加了傳動(dòng)副瞬時(shí)接 觸線的總長，能夠提高傳動(dòng)副的承載能力；而且由于處在二次接觸狀態(tài)的時(shí)間 很短，非常有利于提高蝸輪齒面的抗點(diǎn)蝕和磨損的性能；由于環(huán)面蝸桿的頭數(shù)
Z^3，蝸輪齒面新接觸區(qū)EFHG由雙曲點(diǎn)構(gòu)成，瞬時(shí)接觸線l'， 2.....分布稀
疏，無交叉，移動(dòng)速度快，有助于傳動(dòng)副散熱及承載。傳動(dòng)副接觸區(qū)內(nèi)，各點(diǎn)的誘導(dǎo)主曲率和滑動(dòng)角數(shù)值在差別較小，促進(jìn)了各 點(diǎn)間接觸強(qiáng)度與油膜強(qiáng)度趨向均勻，合乎等強(qiáng)度原則，有利于提高傳動(dòng)副的承 載能力。
實(shí)施例3
一種雙圓環(huán)面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿副。環(huán)面蝸桿的頭數(shù)為12，環(huán)面蝸桿與蝸 輪傳動(dòng)比纟2為4，環(huán)面蝸桿與蝸輪的中心距a為320mm。 其余同實(shí)施例2。
本具體實(shí)施方式
除了具有平面二包傳動(dòng)、錐面二包傳動(dòng)及雙錐面二包傳動(dòng) 的工藝性好、承載能力大、傳動(dòng)效率高和使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)之外，還具有如下 特點(diǎn)雙圓環(huán)面包絡(luò)環(huán)面蝸桿邊齒頂既不易變尖、也不發(fā)生根切，能夠應(yīng)用于 多頭數(shù)小傳動(dòng)比的場合；蝸輪齒面無根切；環(huán)面蝸桿螺旋面上，雙線接觸區(qū)較長， 傳動(dòng)副僅在很短的時(shí)間內(nèi)處于二次接觸狀態(tài)；蝸輪齒面上接觸區(qū)寬闊，新接觸 區(qū)內(nèi)瞬時(shí)接觸線分布稀疏，蝸桿頭數(shù)多傳動(dòng)比小時(shí)，新接觸線在蝸輪齒面新接 觸區(qū)內(nèi)移動(dòng)速度快，有利于散失蝸桿副滑動(dòng)摩擦產(chǎn)生的熱量，降低傳動(dòng)副的溫 升；傳動(dòng)副各接觸點(diǎn)微觀嚙合質(zhì)量(誘導(dǎo)主曲率、滑動(dòng)角)差異較小，合乎等 強(qiáng)度的原則，有利于提高承載能力。
權(quán)利要求1、一種雙圓環(huán)面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿副，由環(huán)面蝸桿及蝸輪組成，其特征在于環(huán)面蝸桿螺旋面為單參數(shù)圓環(huán)面族的包絡(luò)面，環(huán)面蝸桿螺旋面為不可展的曲紋曲面，環(huán)面蝸桿螺旋面任意點(diǎn)為雙曲點(diǎn)，在環(huán)面蝸桿軸截面內(nèi)，喉部對稱齒的齒廓凸向蝸桿實(shí)體；蝸輪齒面是相配環(huán)面蝸桿螺旋面族的包絡(luò)面，蝸輪齒面原接觸區(qū)是環(huán)面蝸桿產(chǎn)形母圓環(huán)面在蝸輪齒面上的再現(xiàn)，原接觸區(qū)由橢圓點(diǎn)構(gòu)成，它與環(huán)面蝸桿螺旋面的瞬時(shí)接觸線是形成環(huán)面蝸桿螺旋面的特征線；當(dāng)環(huán)面蝸桿的頭數(shù)Z1≥3時(shí)，蝸輪齒面新接觸區(qū)由雙曲點(diǎn)構(gòu)成，當(dāng)蝸桿頭數(shù)Z1＜3時(shí)，蝸輪齒面新接觸區(qū)由雙曲點(diǎn)和橢圓點(diǎn)構(gòu)成，橢圓點(diǎn)僅在新接觸區(qū)與前過渡曲面的交界處，其余為雙曲點(diǎn)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙圓環(huán)面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿副，其特征在于所述 的環(huán)面蝸桿的頭數(shù)^的取值范圍為1 12。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的雙圓環(huán)面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿副，其特征在于所述 的環(huán)面蝸桿與蝸輪傳動(dòng)比/12的取值范圍為4 70。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的雙圓環(huán)面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿副，其特征在于所述 的環(huán)面蝸桿與蝸輪的中心距為15 1500mm。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種雙圓環(huán)面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿副。所采用的技術(shù)方案是該雙圓環(huán)面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿副由環(huán)面蝸桿及蝸輪組成。環(huán)面蝸桿螺旋面為單參數(shù)圓環(huán)面族的包絡(luò)面，環(huán)面蝸桿螺旋面為不可展的曲紋曲面，環(huán)面蝸桿螺旋面任意點(diǎn)為雙曲點(diǎn)，在環(huán)面蝸桿軸截面內(nèi)，喉部對稱齒的齒廓凸向蝸桿實(shí)體，齒頂為圓環(huán)面；蝸輪齒面是相配環(huán)面蝸桿螺旋面族的包絡(luò)面，蝸輪齒面原接觸區(qū)是環(huán)面蝸桿產(chǎn)形母圓環(huán)面在蝸輪齒面上的再現(xiàn)，原接觸區(qū)由橢圓點(diǎn)構(gòu)成，它與環(huán)面蝸桿螺旋面的瞬時(shí)接觸線是形成環(huán)面蝸桿螺旋面的特征線。本實(shí)用新型具有傳動(dòng)工藝性好、承載能力大、傳動(dòng)效率高、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，可以用于多頭數(shù)、小傳動(dòng)比場合。
文檔編號F16H1/16GK201386760SQ20092008446
公開日2010年1月20日 申請日期2009年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月27日
發(fā)明者李海濤, 董學(xué)朱, 趙亞平, 魏文軍 申請人:武漢科技大學(xué)