專利名稱：蝸桿副制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械傳動(dòng)范疇，涉及一種蝸桿副制造方法，尤其是一種平面二次包絡(luò)蝸桿副的制造方法。本發(fā)明可應(yīng)用于蝸桿傳動(dòng)裝置，特別是寬厚板軋機(jī)的壓下裝置，對軋機(jī)的軋輥起壓下作用。
背景技術(shù)：
蝸桿傳動(dòng)是機(jī)械設(shè)備中常用的一種傳動(dòng)裝置，其中的環(huán)面蝸桿傳動(dòng)具有承載能力大，傳動(dòng)效率高，使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)。通常，將中心距大于500mm的蝸桿副稱為大中心距蝸桿副；蝸桿頭數(shù)大于2的稱為多頭蝸桿副。初期階段，環(huán)面應(yīng)用范圍基本限制在原始型直線包絡(luò)環(huán)面蝸桿，以倒坡修型為基本形式，修型就是有目的地按照一定規(guī)律改變環(huán)面蝸桿的齒厚，以提高蝸桿副性能(例如環(huán)面蝸桿副承載能力)的技術(shù)。長期以來，修型成為環(huán)面蝸桿加工制造的重要措施和改善環(huán)面蝸桿質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)。倒坡修型的依據(jù)完全是應(yīng)用漸開線齒輪修形的理念，以減少蝸桿副嚙合時(shí)因制造、安裝的誤差和受力、溫升造成的變形所帶來的不利影響，從提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性來提高承載能力。原始型的環(huán)面蝸桿的齒形特點(diǎn)是在蝸桿的軸向截面內(nèi)的齒廓為直線，在蝸輪分度圓的同心圓上的齒距、各齒齒厚相等。原始的環(huán)面蝸桿由于蝸輪齒面存在界限線，嚙合區(qū)非常小，嚴(yán)重地限制了環(huán)面蝸桿能力的發(fā)揮?！捌矫娑蔽仐U副是我國工程技術(shù)人員于上世紀(jì)70年代發(fā)明的一種新型的環(huán)面蝸桿副。它具有比原始環(huán)面蝸桿副和普通圓柱蝸桿副優(yōu)異的性能?，F(xiàn)有“平面二包”蝸桿副在大傳動(dòng)比(傳動(dòng)比大于35)的條件下具有較好的性能， 而在多頭蝸桿(中小傳動(dòng)比)的情況下，如果參數(shù)不優(yōu)化，性能會受到很大影響。除了受到根切和齒頂變尖因素的影響外，沒有合理的齒面形狀是其根本原因。國內(nèi)探索采用其他形狀的砂輪代替平面砂輪來磨削蝸桿，取得一定的進(jìn)展，解決了根切和齒頂變尖的問題，可是，在提高承載能力方面并沒有取得明顯的進(jìn)步。近年來，雖然也出現(xiàn)了一些平面包絡(luò)環(huán)面蝸桿設(shè)計(jì)及制造方面的技術(shù)文獻(xiàn)，例如中國專利ZL 200610023387. 8 —種用于環(huán)面蝸桿的三維實(shí)體建模方法； ZL200810101196. 8硬齒面環(huán)面蝸桿漸開線齒輪副的環(huán)面蝸桿加工方法；ZL201020250672. 5 一種雙錐面包絡(luò)環(huán)面蝸桿數(shù)控磨床等，但依然沒有根本上解決靠試驗(yàn)、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)蝸桿副，多頭蝸桿副傳動(dòng)性能不穩(wěn)定的問題。以上原因造成了環(huán)面蝸桿設(shè)計(jì)制造困難，特別是大中心距、多頭平面二次包絡(luò)蝸桿副的設(shè)計(jì)制造工作。在已有的環(huán)面蝸桿設(shè)計(jì)文獻(xiàn)中，《機(jī)械傳動(dòng)》雜志2004年第6期中的文章《環(huán)面蝸桿修型的實(shí)質(zhì)一兼論與漸開線齒輪修形的區(qū)別》〈文章編號 1004-2539(2004)06-0048-04〉提出了一種關(guān)于環(huán)面蝸桿修型的理論-曲率修型原理，本發(fā)明在此理論基礎(chǔ)之上提供了一種蝸桿副的制造方法。曲率齒形是根據(jù)大量試驗(yàn)、實(shí)踐和深入理論研究而提出的一種先進(jìn)的環(huán)面蝸桿齒形。它基于空間嚙合原理，探索和發(fā)現(xiàn)了環(huán)面蝸桿相對運(yùn)動(dòng)方向的合理齒形，解決了平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿副的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題?？梢源蠓忍岣摺捌矫娑蔽仐U副的性能。根據(jù)對比實(shí)驗(yàn)，曲率齒形環(huán)面蝸桿與傳統(tǒng)環(huán)面蝸桿相比，可以提高承載能力10 20%。曲率修型原理的完整表述(1)環(huán)面蝸桿齒面相對運(yùn)動(dòng)方向的齒形是影響蝸桿副嚙合性能的主要因素。(2)環(huán)面蝸桿齒面相對運(yùn)動(dòng)方向的合理齒形曲線應(yīng)是蝸桿齒面法曲率半徑變化曲線。(3)蝸桿齒形曲線的三要素(極值點(diǎn)、變化率和入口減薄量)直接影響接觸線在蝸輪齒面上的位置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種蝸桿副制造方法，以減少或避免前面所提到的問題。具體是，本發(fā)明的目的是，提供一種蝸桿副制造方法，通過使其參數(shù)優(yōu)化，從而使制造出的蝸桿副的性能得到提高。本發(fā)明的技術(shù)方案包括下列步驟一種蝸桿副制造方法，包括下列步驟A、對平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿副進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和仿真，其步驟為Al、輸入蝸桿副的基本參數(shù)，中心距a、蝸桿頭數(shù)Z1、蝸輪齒數(shù)\ ；A2、將前一步驟的數(shù)據(jù)導(dǎo)入目標(biāo)函數(shù)公式進(jìn)行參數(shù)計(jì)算，在所述目標(biāo)函數(shù)計(jì)算過程中，采用復(fù)合形法的迭代和逼近，得出環(huán)面蝸桿副的幾何參數(shù)以及工藝參數(shù)，所述幾何參數(shù)和工藝參數(shù)為配套設(shè)置，其中，所述目標(biāo)函數(shù)公式為Ai為加權(quán)系數(shù)，ε為收斂系數(shù)，k為優(yōu)化參數(shù)；A3、生成蝸桿的三維立體圖形，通過所述蝸桿的三維立體圖形來確認(rèn)蝸桿沒有根切和齒頂變尖；B、根據(jù)上述幾何參數(shù)和工藝參數(shù)來分別加工制造所述蝸桿副的蝸桿和蝸輪。作為優(yōu)選的實(shí)施方式，上述步驟B中，根據(jù)計(jì)算出的幾何參數(shù)和工藝參數(shù)來加工制造所述蝸桿的加工的方法有中心距變位法、傳動(dòng)比變位法、變中心距法、變傳動(dòng)比法或復(fù)合法。作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述蝸桿的齒面在相對運(yùn)動(dòng)方向的齒形符合下面的條件
權(quán)利要求
1.一種蝸桿副制造方法，包括下列步驟A、對平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿副進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和仿真，其步驟為Al、輸入蝸桿副的基本參數(shù)，中心距a、蝸桿頭數(shù)Z1、蝸輪齒數(shù)τ2 ；Α2、將前一步驟的數(shù)據(jù)導(dǎo)入目標(biāo)函數(shù)公式進(jìn)行參數(shù)計(jì)算，在所述目標(biāo)函數(shù)計(jì)算過程中， 采用復(fù)合形法的迭代和逼近，得出環(huán)面蝸桿副的幾何參數(shù)以及工藝參數(shù)，所述幾何參數(shù)和工藝參數(shù)為配套設(shè)置，其中，所述目標(biāo)函數(shù)公式為
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蝸桿副制造方法，其特征在于，上述步驟B中，根據(jù)計(jì)算出的幾何參數(shù)和工藝參數(shù)來加工制造所述蝸桿的加工的方法有中心距變位法、傳動(dòng)比變位法、 變中心距法、變傳動(dòng)比法或復(fù)合法。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蝸桿副制造方法，其特征在于，所述蝸桿的齒面在相對運(yùn)動(dòng)方向的齒形符合下面的條件de = AdPλ 彡 0上式中de——鍋桿齒面減薄量的微分，或變化率；dP——鍋桿齒面法曲率半徑的微分，或變化率；λ——系數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蝸桿副制造方法，其特征在于，所述蝸桿為曲率齒形平面包絡(luò)環(huán)面蝸桿。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蝸桿副制造方法，其特征在于，上述步驟B中，根據(jù)計(jì)算出的幾何參數(shù)和工藝參數(shù)來加工制造所述蝸輪的加工的方法是，采用與上述蝸桿的齒面形狀一致的滾刀，工藝蝸輪的齒數(shù)與實(shí)際蝸輪齒數(shù)一樣的加工方法。
全文摘要
一種蝸桿副制造方法，包括下列步驟A、對平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿副進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和仿真，其步驟為A1、輸入蝸桿副的基本參數(shù)，中心距a、蝸桿頭數(shù)z1、蝸輪齒數(shù)z2；A2、將前一步驟的數(shù)據(jù)導(dǎo)入目標(biāo)函數(shù)公式進(jìn)行參數(shù)計(jì)算，在所述目標(biāo)函數(shù)計(jì)算過程中，采用復(fù)合形法的迭代和逼近，得出環(huán)面蝸桿副的幾何參數(shù)以及工藝參數(shù)，所述幾何參數(shù)和工藝參數(shù)為配套設(shè)置，其中，所述目標(biāo)函數(shù)公式為其中，f(x)為目標(biāo)函數(shù)，Ai為加權(quán)系數(shù)，ε為收斂系數(shù)，k為優(yōu)化參數(shù)；A3、生成蝸桿的三維立體圖形，通過所述蝸桿的三維立體圖形來確認(rèn)蝸桿沒有根切和齒頂變尖；B、根據(jù)上述幾何參數(shù)和工藝參數(shù)來分別加工制造所述蝸桿副的蝸桿和蝸輪。
文檔編號B23F13/00GK102513614SQ20111041434
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者何國剛, 周良墉, 張聶偉, 文容天, 文慶明, 趙近誼, 陳土軍 申請人:中冶京誠(湘潭)重工設(shè)備有限公司