專利名稱：漸開線直母線接觸錐蝸桿傳動及其制造工藝裝備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬機械原理與機械制造工藝，涉及齒輪嚙合理論與蝸桿傳動。
錐蝸桿傳動的研制，國外開始于五、六十年代(O.Saari，The Mathematical Background of spiroid Gear，《Industr.Math.》NO7，1959.;W.D.Nelson，Spiroid Gearing，《Machine Design》Vol 33，NO4，5，6，1961.;D.W.Dudey，Gear Handbook，1962.)并已在農(nóng)業(yè)機械，起重機械，機床，導(dǎo)彈和各種軍事機械中應(yīng)用。我國在八十年代開展了錐蝸桿的研制工作，取得了一批成果(太原重型機械學(xué)院，錐蝸桿傳動，《齒輪》1977，第三期;西北工業(yè)大學(xué)，錐蝸桿傳動，《機械設(shè)計》1982年第3、4期)。前述錐蝸桿是阿基米德蝸線蝸桿，與普通圓柱蝸桿傳動比較，它有傳動承載能力大，潤滑條件好，蝸輪材料可以用鋼代銅，側(cè)隙便于控制和傳動效率高等優(yōu)點。但阿基米德蝸線錐蝸桿傳動有傳動的不對稱性，蝸桿、蝸輪齒面又不能磨削，這就限制了承載能力的進一步提高，加之蝸輪刀具較難制造，當(dāng)蝸材料用鋼材時，還需用珩桿珩磨蝸輪齒面。這種工藝上的困難，使得錐蝸桿傳動目前尚難以在國內(nèi)推廣。漸開線錐蝸桿的設(shè)計和加工工藝研究近年已有報道(漸開線錐蝸桿傳動的嚙合原理，趙翼瀚，邵峻松，《機械設(shè)計》1988年第一期;車削漸開線錐蝸桿傳動，高博文《第七屆全國機械學(xué)學(xué)術(shù)討論會論文集》，1990。)本發(fā)明的目的是根據(jù)嚙合理論分析，幾何尺寸計算，設(shè)計出在機械加工中切實可行的漸開線直母線接觸錐蝸桿傳動，克服了上述阿基米德螺線錐蝸桿傳動的缺點。
根據(jù)嚙合理論分析(趙翼瀚等《機械設(shè)計》1988年第一期P15-)，恰當(dāng)選擇蝸桿、蝸輪幾何參數(shù)，就可使蝸桿漸開線曲面直母線成為蝸桿-蝸輪副的共軛曲面接觸線，這不僅使?jié)u開線錐蝸桿傳動能具有阿基米德蝸桿傳動的優(yōu)點，并能克服它的缺點，尤其是蝸輪輪齒加工可以不用滾刀滾切而采用單角度銑刀用半展成半型銑法在普通萬能銑床上切削。這種蝸桿傳動，蝸桿齒面可以磨削，蝸輪齒面也可采用簡單工藝裝備進行磨削。這些不僅是蝸輪加工工藝的創(chuàng)新，也為合理選擇蝸桿傳動幾何參數(shù)創(chuàng)造了條件。
本發(fā)明漸開線直母線蝸桿傳動，根據(jù)嚙合原理其傳動的幾何尺寸計算配合附圖闡述如下1.漸開線錐蝸桿傳動的幾何尺寸計算。
在嚙合理論分析的基礎(chǔ)上，考慮提高傳動性能，改進傳動元件制造工藝性，本發(fā)明擬定了計算公式，其主要算式如下(1)蝸桿模數(shù)蝸桿有三個模數(shù)A面軸向模數(shù)mA=tAπ=2tgλAtgδtgλA-tgδAZ1---(1)]]>T面軸向模數(shù)
mT=tTπ=2tgλTtgδtgλT-tgδAZ1---(2)]]>蝸桿錐面模數(shù)m0=Sπ=12mn1+tg2a---(3)]]>式中A為傳動中心距(見圖4)，tA、tT為蝸桿軸向齒距(圖5)，λA、λT為蝸桿牙軸向斷面角，tgδ＝1/i12，i12＝ω1/ω2是傳動比，S為蝸輪錐面齒距，α1為蝸桿錐角。mh＝mA+mT，Z1為蝸桿螺紋頭數(shù)。
(2)蝸桿錐角當(dāng)λT＝λA＝λ時a1=arctg(tgδtg2λ---(4)]]>(3)蝸桿漸開線曲面基圓半徑A面基圓半徑rIA=tgδtgλA-tgδA=Z1mA2tgλA---(5)]]>T面基圓半徑rJT=tgδtgλT-tgδA=Z1mT2tgλT---(6)]]>(4)蝸輪錐角
a2=atctg(XK2-X0rP2)---(7)]]>嚙合時，蝸根錐與蝸輪頂錐在P點相切(圖6)，K1、K2直線為兩錐在P點公切面的法線，K1、K2點為K1K2直線與兩錐軸線的交點，式(7)中TP2蝸輪P點回轉(zhuǎn)半徑XK2K2點坐標(biāo)XP1P點坐標(biāo)。
按上列公式計算蝸桿蝸輪尺寸可用單角度銑刀(圖7，此圖為加工mS＝4mm的刀具)在萬能銑床上切制。
2、本發(fā)明設(shè)計的漸開線錐蝸桿傳動(見

圖1、2、3)，其蝸輪2的輪齒兩齒面A和T與垂直于蝸輪軸線的平面的交線，是兩條漸開線，這兩條漸開線的基圓直徑分別為DA2，DT2。蝸輪齒面A、T分別是直徑為DA2，DT2兩個基圓柱所形成的漸開線螺旋面。蝸桿1的齒面A、T(圖3a)是由直徑為dJA，dJT的兩個基圓柱所形成(圖3b)，A、T兩面是螺距為tA·tT兩條螺旋線的切線LA·LT形成的切線曲面。
3、本發(fā)明錐蝸桿傳動的機械加工工藝設(shè)備(1)錐蝸桿的加工錐蝸桿的切制可在具有靠模板或液壓仿形刀架附件的普通車床上完成。當(dāng)不具備上述設(shè)備時，可利用本發(fā)明設(shè)計的球鉸卡頭3及偏心反頂尖4(圖8)。在車床尾架上裝置一個車器卡盤5，卡盤上卡住偏心反頂尖4，床頭三爪卡盤卡住反頂針8并現(xiàn)場修正頂針孔。將工件6置于兩鋼球之間，找正水平，籍助球鉸卡頭3可使斜置的工件均速回轉(zhuǎn)，完成螺紋車削工作。安裝時應(yīng)保證球鉸卡頭的中心0，在(π-α1)的平分面(此面垂直于床身導(dǎo)向面)P內(nèi)運動。
(2)蝸輪輪齒加工本發(fā)明用單角度銑刀，普通萬能銑床及專用銑齒工裝(圖9)完成蝸輪齒銑齒工序。圖10為銑齒工裝機構(gòu)運動簡圖。該工裝由底座16，滑座15，滑鞍14及主軸架9等主要部件組成。銑齒時銑刀用懸臂刀桿卡緊，銑床工作臺不運動，將底座16緊固在工作臺上，在滑座15的右側(cè)聯(lián)接齒條19，齒輪g與之嚙合，經(jīng)由固定于滑鞍14上的滑輪架掛輪a、b、c、d及齒輪f與正交齒條(齒條兩垂面上有牙齒)17嚙合。此嚙條17又與主軸上齒輪10嚙合。當(dāng)轉(zhuǎn)動手輪21時，經(jīng)絲杠22、螺母23推動滑鞍14沿蝸輪齒線(箭頭方向)前進或后退，并且使齒輪g轉(zhuǎn)動，經(jīng)齒輪a、b、c、d、f及齒條17使主軸上的齒輪10和固定套11帶動主軸回轉(zhuǎn)，這樣就完成了主軸相對刀具(刀具不沿其軸線移動)又轉(zhuǎn)又移的復(fù)合運動。選配好掛輪比a·c/b·d即可使刃具刃面在與蝸輪坯的相對運動中包絡(luò)切削銑出蝸輪齒面。
切制完成一個齒溝后，滑鞍14和主軸復(fù)位，插上插銷12，松開固定套11上的螺栓，旋轉(zhuǎn)手柄18，按孔盤上孔位完成一次分度，然后拔開插銷12，緊固11上的螺栓，重復(fù)切齒運動切制下一個齒溝。應(yīng)當(dāng)注意，切齒前必須根據(jù)傳動參數(shù)λ4(λT)，α1，ΥJA及A利用轉(zhuǎn)軸H、K(鉸鏈)，調(diào)正好刀具軸線與工件軸線及齒條19節(jié)線間的夾角(圖10)，然后緊固轉(zhuǎn)動H、K，此后再利用銑床升降絲杠調(diào)好刀具與工件軸線間的距離a(圖9)。
本發(fā)明的附圖如下列圖1 漸開線錐蝸桿傳動嚙合2 蝸輪齒線3 蝸桿齒面4 嚙合示意5 蝸桿剖視6 蝸輪尺寸計算幾何關(guān)系7 單角度銑刀8 蝸桿車削球鉸卡頭安裝9 銑齒工裝結(jié)構(gòu)10 銑齒工裝機構(gòu)運動簡圖。
本發(fā)明的優(yōu)點本發(fā)明所制造的產(chǎn)品-漸開線直母線接觸錐蝸輪傳動，具有下列優(yōu)點與圓柱蝸桿傳動相比具有承載能力大，效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，并可用鋼代替銅做蝸輪材料。
與弧面蝸桿相比具有軸向誤差不敏感的優(yōu)點。
與阿基米德蝸線錐蝸桿相比，它具有傳動對稱性，且蝸桿蝸輪輪齒均可磨削的優(yōu)點。
利用本發(fā)明切制蝸輪輪齒時，不用復(fù)雜價高的專用滾刀，僅用普通的單角度銑刀，而且一把銑刀可加工不同模數(shù)及傳動比的蝸輪。蝸輪加工工藝的這一改革，不僅可降低制造成本，還為合理選擇設(shè)計參數(shù)創(chuàng)造了條件。
本發(fā)明技術(shù)不難掌握，中小工廠、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)技術(shù)人員及工人，經(jīng)短期培訓(xùn)，均可掌握生產(chǎn)技術(shù)。
權(quán)利要求
1.漸開線錐蝸桿傳動，其特征是蝸輪2的輪齒兩齒面A和T與垂直于蝸輪軸線的平面的交線，是兩條漸開線，這兩條漸開線的基圓直徑分別為DA2、DT2，蝸輪齒面A、T，分別是直徑為DA2、DT2兩個基圓柱所形成的漸開線螺旋面；蝸桿1的齒面A、T是由直徑為dJA、dJT的兩個基圓柱所形成，兩面是螺距為tA、tT兩條螺旋線的切線LA、LT形成的切線曲面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漸開線錐蝸桿傳動的機械加工工藝及裝置，其特征在于①錐蝸桿的齒面加工切制在具有靠模板或液壓仿形刀架附件的普通車床上完成，也可以用本發(fā)明設(shè)計的球鉸卡頭3及偏心反頂尖4，在車床尾架上裝置一個四爪卡盤5，卡盤上卡住偏心反頂頭4，床頭三爪卡盤卡住反頂針8并現(xiàn)場修正頂針孔，將工件6置于兩鋼球之間，找正水平，籍助球鉸卡頭3使斜置的工件均速回轉(zhuǎn)，完成螺紋車削;②蝸輪輪齒加工在普通萬能銑床上，使用單角度銑刀及本發(fā)明設(shè)計的專用銑齒工裝進行。銑齒時銑刀用懸臂刀桿卡緊，銑床工作臺不運動，將工裝的底座16緊固在工作臺上，在滑座15的右側(cè)聯(lián)接齒條19，齒輪9與之嚙合，經(jīng)由固定于滑鞍14上的滑輪架掛輪a、b、c、d及齒輪f與正交齒條(齒條相垂直的兩面有牙齒)17齒合，齒條17又與主軸上齒輪10嚙合，當(dāng)轉(zhuǎn)動手輪21時，經(jīng)絲杠22、螺母23推動滑鞍14沿蝸輪齒線(箭頭方向)前進或后退，并使齒輪g轉(zhuǎn)動，經(jīng)齒輪a、b、c、d、f及齒條17使在主軸上的齒輪10和固定套11帶動主軸回轉(zhuǎn)，完成主軸相對刀具(刀具固定)又轉(zhuǎn)又移的復(fù)合運動，選配好排輪比a·c/b·d使刃具刃面在與蝸輪坯的相對運動中包絡(luò)切削銑出蝸輪齒面，切制完成一個齒溝后，滑鞍14和主軸復(fù)位，插上插銷12，松開固定套11上的螺栓，旋轉(zhuǎn)手柄18，按孔盤上孔位完成一次分度，然后拔開插銷12，緊固11上的螺栓，重復(fù)切齒動作切制下一個齒溝。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝，其特征是錐蝸桿切削安裝時應(yīng)保證球鉸卡頭的中心0，在(π-α1)的平分面(此面垂直于床身導(dǎo)向面)P內(nèi)轉(zhuǎn)動。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于蝸輪輪齒切齒前必須根據(jù)傳動參數(shù)λ4(λT)，α1、γJA及A利用轉(zhuǎn)軸H、K，調(diào)正好刀具軸線與工件軸線及齒條19節(jié)線間的夾角，然后緊固轉(zhuǎn)軸H、K，再利用銑床升降絲杠調(diào)好刀具與工件軸線間的距離α。
全文摘要
本發(fā)明漸開線直母線接觸錐蝸桿及其制造工藝裝備，屬于機械原理與機械制造領(lǐng)域，蝸輪2的輪齒兩齒面A和T與垂直于蝸輪軸線的平面的交線，是兩條漸開線，這兩條漸開線的基圓直徑分別為D
文檔編號B23B5/46GK1058081SQ9010840
公開日1992年1月22日 申請日期1990年10月13日 優(yōu)先權(quán)日1990年10月13日
發(fā)明者趙翼瀚, 徐懷忠, 胡崇善, 宋明義, 辛培希 申請人:長春大學(xué), 吉林工學(xué)院高技術(shù)產(chǎn)品開發(fā)公司