專利名稱：點(diǎn)－線接觸偏置蝸桿傳動裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械傳動與機(jī)械制造領(lǐng)域，涉及齒輪嚙合原理、機(jī)械零件和機(jī)械制造工藝等學(xué)科。
目前，在廣泛應(yīng)用的各類蝸桿傳動中，無論是圓柱蝸桿傳動、圓弧回轉(zhuǎn)面蝸桿傳動或者是錐蝸桿傳動，其蝸桿、蝸輪齒面還都是線接觸共軛齒面。由于以齒面線接觸共軛理論設(shè)計(jì)的傳動，對傳動副元件的制造誤差、裝配誤差及傳動系統(tǒng)零件負(fù)載后的變形誤差過于敏感，因此，為實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)預(yù)期要求，往往要對傳動元件的制造、裝配提出較高的精度要求，實(shí)踐中還常出現(xiàn)傳動副工作時不能達(dá)到預(yù)期效果的情況。在齒輪傳動中，用點(diǎn)接觸齒面代替線接觸齒面以克服線接觸齒面缺點(diǎn)問題，人們已研究多年?！霸缭谖迨甏?，蘇聯(lián)H·N諾維科夫在研究大承載能力的齒輪傳動時，就論述了點(diǎn)嚙合傳動的瞬時接觸條件和齒面相對曲率的關(guān)系問題，三十年來，在這個領(lǐng)域內(nèi)取得了長足的進(jìn)展”(吳序堂 王小春 點(diǎn)嚙合共軛齒面失配傳動性能的預(yù)控《齒輪》1988年3期)，許多成果已在實(shí)際中應(yīng)用，取得良好效果。
早在五、六十年代，國外已研制錐蝸桿傳動(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)。據(jù)報(bào)導(dǎo)，這種傳動已經(jīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械、起重機(jī)械、機(jī)床、導(dǎo)彈等廣泛領(lǐng)域中。我國于七十年代開始研究應(yīng)用錐蝸桿傳動，取得了一批成果(太原重型機(jī)械學(xué)院錐蝸桿傳動《齒輪》1977年第三期)。這種傳動的錐蝸桿，是阿基米德螺線蝸桿，其優(yōu)點(diǎn)是與普通圓柱蝸桿傳動相比，這種錐蝸桿傳動具有同時工作的齒數(shù)多、潤滑條件好、承載能力大、傳動效率高、側(cè)隙便于控制，并且蝸桿材料可以用鋼代替銅材制造，因而引起廣泛重視。但是，這種傳動的蝸輪輪齒需用較復(fù)雜的錐形滾刀滾切，并且蝸輪材料在用鋼時，蝸輪齒面需用錐蝸桿狀珩桿進(jìn)行珩磨，以消除熱處理后的變形，加工工藝較復(fù)雜，使其推廣受到影響；理論分析表明，偏置蝸桿傳動當(dāng)蝸輪輪齒凹齒面工作時，蝸桿、蝸輪輪齒可以處于齒面內(nèi)接觸狀態(tài)，可具有較大的誘導(dǎo)曲率半徑，能顯著提高承載能力，但阿基米德螺線錐蝸桿傳動當(dāng)蝸輪凹齒面工作時，蝸桿、蝸輪齒面接觸線分布狀態(tài)不良，不利于齒面間形成潤滑油膜，嚙合質(zhì)量差，難以提高承載能力和傳動效率(董學(xué)朱等錐蝸桿傳動幾何參數(shù)計(jì)算的理論基礎(chǔ)《齒輪》1979年第二期)，致使蝸輪凹齒面可能具有的更大的承載潛力不能得到利用。加工工藝較復(fù)雜，蝸輪凹齒面嚙合質(zhì)量差是阿基米德螺線錐蝸桿傳動的主要缺點(diǎn)。
本發(fā)明的目的在于提供一種加工工藝較簡單，蝸輪凸、凹齒面嚙合質(zhì)量都好，從而能顯著提高傳動的承載能力和傳動效率并可實(shí)現(xiàn)齒面點(diǎn)嚙合傳動的點(diǎn)—線接觸偏置蝸桿傳動。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是
點(diǎn)一線接觸偏置蝸桿傳動裝置的特點(diǎn)在于蝸桿螺旋的高齒面A1和低齒面T1，分別是在半徑為rJA1和rJT1的兩個基圓柱上形成的漸開線螺旋面，齒面在基圓柱切平面上的齒形角為λA1和λT1蝸輪的凹齒面A2和凸齒面T2是用單葉雙曲面一平面刃盤銑刀用范成法同時銑削成形的銑齒前令蝸輪輪坯軸線與固定坐標(biāo)系σ2(o2；x2，y2，z2)的z2軸重合，盤銑刀軸線與平移坐標(biāo)系σ1(1)(o1(1)；x1(1)，y1(1)，z1(1))的z1(1)軸重合，z1(1)與z2軸線間的距離為a1，z1(1)軸線與不動坐標(biāo)系σ21(o21；x21，y21，z21)的x21軸線間的夾角為λT2。銑輪齒時輪坯以角速度ω2繞z2軸轉(zhuǎn)動，銑刀以任意角速度ωd繞Z1(1)軸轉(zhuǎn)動，并隨同平移坐標(biāo)系σ1(1)一起沿與x21軸線正向夾角為π-αa的直線o1(1)s方向以Vs=a1ω2/(Cosαd+SinαdtgλA1)′速度移動。
分布在刀具Ad面上的刀刃包絡(luò)銑削出輪齒凹面A2，分布在刀具Td平面上的刀刃包絡(luò)銑削出蝸輪的凸齒面T2；若作一個與蝸輪回轉(zhuǎn)軸線O2-O2相距a′的平面PA，此平面將同時與幾個凹齒面交出A21、A22，A23……等幾條曲線，該曲線都彎向輪齒齒槽一側(cè)；在A21、A22，A23……等曲線的中部，必有K21、K22、K23……等諸點(diǎn)，這些點(diǎn)可連成一條直線nk，nk與平行于蝸輪軸線的直線所夾的銳角為90°-λA1，nk就是各凹齒面在K21、K22、K23……諸點(diǎn)處的公共法線；蝸輪凸齒面是在半徑RT2=VSω2(Cosαd-SinαdtgλT2)]]>的基圓柱上形成的漸開線螺旋面，凸齒面的直母線LT2是基圓柱切平面PT與凸齒面的交線，LT2與平行于蝸輪軸線的直線所夾的銳角為λT2。
點(diǎn)—線接觸偏置蝸桿傳動裝置的制造方法的其特點(diǎn)在于①銑蝸輪齒的方法調(diào)整工裝在臥銑機(jī)床主軸上裝上懸臂銑刀刀桿23；將底座1用固定螺栓19緊固在臥銑工作臺GT上〖固定前要先調(diào)整好底座1燕尾導(dǎo)軌導(dǎo)路中線與主軸軸線間的夾角，使＝λT2+αd〗；松開緊固滑鞍2與主軸架3的緊固螺栓4，再松開緊固螺母座5與底座1的緊固螺栓6，然后將主軸架3轉(zhuǎn)動一個角度αa，使工裝主軸軸線與機(jī)床主軸軸線間的夾角為
，此后旋緊螺母4，將滑鞍2與主軸架3聯(lián)成一體，再旋緊螺母6將底座1與螺母座5聯(lián)成一體；利用機(jī)床工作臺升降絲杠，調(diào)整機(jī)床主軸軸線與工裝主軸軸間的距離，使此距離為α′＝a+rJA1；計(jì)算范成掛輪a、b、c、d的齒數(shù)，并利用掛輪架18將絲杠9和范成蝸桿12用范成輪系聯(lián)接起來；在刀桿上裝好銑刀22，準(zhǔn)備切齒；銑蝸輪齒開動機(jī)床主軸，銑刀轉(zhuǎn)動，將銑刀置于開始切齒位置K0-K0處。再轉(zhuǎn)動機(jī)床工作臺橫向進(jìn)給絲杠，使刀具切入蝸輪坯。此后再開動驅(qū)動裝置(20)，進(jìn)行范成銑齒工作；刀具至終止切齒位置KU-KU時銑完了一個齒溝關(guān)閉驅(qū)動裝置(20)并停止機(jī)床主軸轉(zhuǎn)動；轉(zhuǎn)動機(jī)床工作臺橫進(jìn)刀絲杠，退出刀具，然后再開動驅(qū)動裝置(20)，使工裝反向運(yùn)動，待刀具回到起始切齒位置K0-K0時關(guān)閉驅(qū)動裝置(20)；拔出分度孔盤軸銷(16)，轉(zhuǎn)動分度蝸桿(13)，進(jìn)行分度工作；分完一個齒后，插上插銷(16)；此后，重復(fù)以上操作，銑輪齒第二個齒溝并分度，如此循環(huán)操作，直至銑完蝸輪齒全部齒溝；②車蝸桿的方法首先調(diào)整工裝用三爪卡盤卡住頂頭2，車頂頭2的外圓并在端部車制圓窩(或錐窩)；在車床尾座3的錐孔中插入有錐柄的反頂盤4，反頂盤上做有圓窩(或錐窩)；將工裝卡緊套6及6′分別套在頂頭2及工件5上，并使L＝L′，然后用卡緊螺釘7、7′卡緊頂頭2及工件5，使6與2固聯(lián)一體，6′與5固聯(lián)一起；將事先在兩端部做有圓窩(或錐窩)的工件5分別用頂頭2及反頂盤4上窩中的鋼球頂緊；調(diào)整尾座3及反頂盤4的位置以使蝸桿5的軸線在水平面上并與車床主軸軸線偏斜角為α1；經(jīng)上述調(diào)整后，即可按車制圓柱漸開線蝸桿的方法車制錐蝸桿的螺旋面。
本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種齒面點(diǎn)接觸共軛偏置蝸桿傳動，其蝸桿可制成錐狀，也可制成圓柱狀。對于用淬火鋼制成的蝸輪，這種傳動的齒面將長期在點(diǎn)接觸狀態(tài)下工作；對于用銅、鑄鐵及工程塑料等制成的蝸輪，由于材料易于跑合，所以傳動經(jīng)跑合和負(fù)載磨合后，蝸桿、蝸輪齒面由起初的點(diǎn)接觸共軛逐漸成為能適應(yīng)加工、裝配及變形等誤差的齒面線接觸共軛傳動。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的偏置蝸桿傳動，不僅蝸輪凸齒面工作時具有較高的承載能力和傳動效率，蝸輪凹齒面工作時將具有更高的承載能力和傳動效率。蝸桿可為錐狀也可制成圓柱狀，并且可實(shí)現(xiàn)齒面點(diǎn)嚙合傳動。其蝸桿、蝸輪齒面均可用簡單刀具和較簡單的工藝裝備在普通通用機(jī)床上切制成形。由于這種傳動的蝸輪輪齒可不用滾刀滾切，并且蝸桿、蝸輪齒面均可用簡單形狀砂輪和較簡單的工裝進(jìn)行磨削，這就為更合理選擇傳動參數(shù)和以鋼代銅制造蝸輪創(chuàng)造了良好條件。
本發(fā)明的點(diǎn)—線嚙合偏置蝸桿傳動是漸開線直母線接觸錐蝸桿傳動(發(fā)明專利ZL90108407.7)的發(fā)展和提高，它不僅把原漸開線錐蝸桿傳動的接觸線由直母線發(fā)展為點(diǎn)接觸傳動，并使一些傳動主要參數(shù)成為可在一定范圍內(nèi)靈活選定的技術(shù)數(shù)據(jù)，例如在漸開線直母線接觸錐蝸桿傳動中，當(dāng)傳動的模數(shù)、齒形角選定后，傳動中心距為唯一確定的數(shù)值，而點(diǎn)—線偏置蝸桿傳動的中心距卻可在一定范圍內(nèi)靈活選定(此點(diǎn)差別類似于漸開線標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪傳動與變位齒輪傳動的差異)。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明

圖1 偏置錐蝸桿傳動示意2 偏置圓柱蝸桿傳動示意3 蝸桿幾何特征和基本尺寸圖4 蝸輪齒齒面圖5 單葉雙曲面一平面刃盤銑刀示意6 盤銑刀基本幾何要素圖7 銑削蝸輪輪齒的運(yùn)動幾何學(xué)關(guān)系圖8 蝸輪齒面的幾何特征圖9 蝸桿高齒面A1與蝸輪凹齒面A2的點(diǎn)嚙合共軛圖10 蝸桿低齒面T1與蝸輪凸齒面T2的點(diǎn)嚙合共軛圖11 磨合后齒面接觸線示意12 蝸輪頂錐半角計(jì)算輔助說明13 銑蝸輪齒工裝的俯視14 銑蝸輪齒工裝的剖視15 銑蝸輪齒工裝的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡16 車削蝸桿工裝結(jié)構(gòu)示意17 車削蝸桿工裝調(diào)整示意圖一、本發(fā)明點(diǎn)一線接觸偏置蝸桿傳動裝置的特征(一)蝸桿部分本發(fā)明的蝸桿螺旋部分呈錐狀或柱狀，即其半錐角α1≥0(圖3)，蝸桿螺旋的高齒面A1和低齒面T1，分別是在半徑為rJA1和rJT1的兩個基圓柱上形成的漸開線螺旋面，齒面在基圓柱切平面上的齒形角為λA1和λT1。蝸桿有四個模數(shù)，即錐面模數(shù)
軸向模數(shù)
高齒面模數(shù)
低齒面模數(shù)
式中Pz1為沿錐面的齒距，PA1和PT1為A1面及T1面沿軸向的齒距，Ps1＝pz1Cosα1。一般mz1(或Ms1)為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。(二)蝸輪部分蝸輪的凹齒面A2和凸齒面T2(圖4)是刀刃回轉(zhuǎn)面在單葉雙曲面Ad上及刀刃在平面Td上的盤銑刀(圖5)用范成法同時銑削成形的。過刀具Ad面上的Kd點(diǎn)(圖6)作直線KdOd，此直線與刀具軸線夾角d＝αd+λT2(λT2與λT1等值有關(guān)，αd與λT2、λA1、α1等值有關(guān)，αd和λT2的準(zhǔn)確值用在后文中給出算式計(jì)算)，并且此線與刀頂相距hdf≥1.25mz1，設(shè)計(jì)刀具時應(yīng)保證過Kd點(diǎn)Ad面的法線nkA與刀具平面法線nTd之間的夾角λd＝λA1+λT2。銑齒前令蝸輪輪坯軸線與固定坐標(biāo)系σ2(o2；x2，y2，z2)的z2軸重合(圖7)，盤銑刀軸線與平移坐標(biāo)系σ1(1)(o1(1)；x1(1)，y1(1)，z1(1))的z1(1)軸重合，z1(1)與z2軸線間的距離為a′，z1(1)軸線與不動坐標(biāo)系σ21(o21；x21，y21，z21)的x21軸線間的夾角為λT2。銑輪齒時輪坯以角速度ω2繞Z2軸轉(zhuǎn)動，銑刀以任意角速度ωd繞Z1(1)軸轉(zhuǎn)動，并隨同平移坐標(biāo)系σ1(1)一起沿與x21軸線正向夾角為π-αa的直線o1(1)s方向以Vs＝aω2/(Cosαd+SinαdtgλA1)速度移動。在此條件下，分布在刀具Ad面上的刀刃包絡(luò)銑削出輪齒凹面A2，分布在刀具Td平面上的刀刃包絡(luò)銑削出蝸輪的凸齒面T2。可以證明蝸輪輪齒齒廓具有下述幾何特征蝸輪凹齒面的特征是若作一個與蝸輪回轉(zhuǎn)軸線O2-O2相距a′的平面PA(圖8)，此平面將同時與幾個凹齒面交出A21、A22，A23……等幾條曲線，這些曲線的特征是(1) A21、A22，A23……等曲線都彎向輪齒齒槽一側(cè)；(2) 在A21、A22，A23……等曲線的中部，必有K21、K22、K23……等諸點(diǎn)，這些點(diǎn)可連成一條直線nk，nk與平行于蝸輪軸線的直線所夾的銳角為90°-λA1，nk就是各凹齒面在K21、K22、K23……諸點(diǎn)處的公共法線。
蝸輪凸齒面的幾何特征是(1)凸齒面是在半徑RT2=VSω2(Cosαα-SinααtgλT2)]]>的基圓柱上形成的漸開線螺旋面(圖8)。
凸齒面的直母線LT2是基圓柱切平面PT與凸齒面的交線，LT2與平行于蝸輪軸線的直線所夾的銳角為λT2。
二、本發(fā)明的主要計(jì)算式如下(2)蝸桿幾何尺寸主要計(jì)算式①模數(shù)蝸桿錐向模數(shù)mz1一般根據(jù)傳動的負(fù)荷大小選定標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。其它模數(shù)計(jì)算如下ms＝mZ1cosα1mA1＝mZ1(cosα1+sinα1tgλA1)mT1＝mZ1(cosα1-sinα1tgλT1)②半錐角α1半錐角α1與mz1及傳動中心距a的關(guān)系為Cos(λA1-α1)=2SinλA1mz1(z2tgλA1-Z1)α]]>式中Z1為蝸桿螺旋頭數(shù)，Z2為蝸輪齒數(shù)。
(2)蝸輪幾何尺寸主要算式①輪齒凸面齒形角λT2λT2由下列方程組計(jì)算
計(jì)算式先根據(jù)嚙合線nk-nk(圖10)在傳動中所應(yīng)占據(jù)的位置要求，由方程組第一式確定θ1、θ2的值，然后由方程組第二式計(jì)算λT2。
②蝸輪頂錐半錐角α2設(shè)蝸桿母線M所形成的圓錐面(圖3)與蝸輪頂錐面在P點(diǎn)相切(圖12)，則Cosα2=1+α2[yp+(yp+Δll)tg2α1]2·Sinαl]]>式中λp1、Δl1為圖12所示的線段長度。(3)銑蝸輪齒的刀具范成角αdtgαd=mA1-mT1Cosθ2tgλT2mA1+tgλA1·mT1Cosθ2]]>三、嚙合原理蝸桿蝸輪嚙合時，蝸桿軸線與固定坐標(biāo)系σ1(O1；x1，y1，z1)的z1軸重合(圖9)，蝸輪軸線與固定坐標(biāo)系σ2(O2；X2；Z2)的Z2軸重合。Z1與Z2軸線垂直交錯，兩軸相距為a＝a′-rJA1，σ1、σ2的其余軸線互相平行。
作平面PA，PA與蝸桿齒A1面的基圓柱(半徑為rJA1)相切并平行于O2Y2Z2平面，由上文論述可知，PA與蝸桿高齒面A1的交線就是A1面的母線LA1，PA與蝸輪凹齒面A2的交線就是曲線A2i(i＝1、2、3、……)。由于在曲線A2i上的K2i點(diǎn)處蝸輪凹齒面A2的法線為nA，并且nA也是蝸桿高齒面A1的直母線LA1上各點(diǎn)的法線，所以蝸桿高齒面A1的直母線LA1上的一點(diǎn)K1i必和蝸輪凹齒面A2上的K2i點(diǎn)相接觸，形成點(diǎn)嚙合共軛曲面，法線nA為其嚙合線。傳動受力后由于接觸點(diǎn)K1i，K2i處齒面發(fā)生彈性變形，在接觸點(diǎn)鄰域出現(xiàn)小橢圓接觸區(qū)，橢圓長軸過K1i，K2i點(diǎn)，并相對蝸桿齒面母線LA1傾斜一個小角度。
蝸桿、蝸輪嚙合時，蝸桿低齒面T1的基圓柱面與蝸輪凸齒面T2的基圓柱面相距一個小距離Δa(圖10)。蝸桿低齒面T1的基圓柱切平面PT1與低齒面T1的交線是低齒面T1的直母線LT1，蝸輪凸齒面T2的基圓柱切平面PT2與蝸輪凸齒面T2的交線是凸齒面T2的直母線LT2，LT1與LT2相交一個角度ψ。切平面PT1與PT2相交出一條直線nT-nT?？梢宰C明，PT1、PT2的傾角θ1、θ2滿足方程組
時，直線nk-nk就是蝸桿低齒面T1和蝸輪凸齒面T2在接觸點(diǎn)K處的公共法線，同時它也是T1與T2的嚙合線，齒面T1與T2可在nk-nk線上的任一點(diǎn)處實(shí)現(xiàn)點(diǎn)嚙合，傳動負(fù)載后齒面在接觸點(diǎn)K的鄰域發(fā)生彈性變形，形成一個小橢圓面接觸區(qū)，橢圓長軸夾在齒面母線LT1和LT2之間。
理論分析證明，上述點(diǎn)嚙合傳動經(jīng)跑合、磨合后，可能轉(zhuǎn)變?yōu)榫€接觸共軛傳動狀態(tài)，此時，蝸桿高齒面A1與蝸輪凹齒面A2的接觸線與圖11中的A1-A2直線接近；蝸桿低齒面T1與蝸輪凸齒面T2的接觸線與圖11中曲線T1-T2接近。這種接觸線的分布狀態(tài)仍有利于齒面間形成潤滑油膜。四、蝸桿蝸輪制齒工藝裝備及制齒方法(1)蝸輪銑齒工藝裝備及銑齒方法(參看圖13-圖15)1)蝸輪銑齒工裝本發(fā)明的蝸輪輪齒是用單葉雙曲面—平面刃盤銑刀在普通臥銑上利用銑齒工裝銑制的。
銑齒工裝(圖13、圖14)底座1上有燕尾形導(dǎo)軌，利用導(dǎo)軌與滑鞍2構(gòu)成移動副聯(lián)接?；?和主軸架3的接合面分別制成圓形的凹面和凸面將滑鞍2和主軸架3用轉(zhuǎn)動副相聯(lián)接。底座1上裝有帶導(dǎo)槽的可在1上轉(zhuǎn)動的螺母座5，螺母7的四個邊角上裝有四個滾子8，這四個滾子卡在螺母座5的導(dǎo)槽中，這樣螺母7就可在螺母座5的導(dǎo)槽中沿箭頭方向(導(dǎo)槽導(dǎo)路)松快地移動。螺母7中裝入絲杠9，絲杠9的兩端用轉(zhuǎn)動副和主軸架3聯(lián)接。主軸10裝在主軸架3上，其右端套裝上范成蝸輪11，范成蝸桿12兩端的軸承座與主軸架3固聯(lián)。在范成蝸輪11的端面上用螺釘固聯(lián)上分度蝸桿13的軸承座，分度蝸輪14用鍵聯(lián)接在主軸10上。分度孔盤15也用鍵與主軸10相聯(lián)，分度插銷16的支架17固定在分度蝸桿14的軸承座上。圖中的齒輪a、b、c、d及j是范成掛輪，利用掛輪架18及范成輪系，將范成蝸桿12及絲杠9聯(lián)接起來。圖15是銑齒時工裝的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。
2)銑蝸輪齒的方法銑齒前先調(diào)整工裝，其調(diào)整步驟如下一、機(jī)床主軸上裝上懸臂銑刀刀桿23。二、將底座1用固定螺栓19緊固在臥銑工作臺GT上。固定前要先調(diào)整好底座1燕尾導(dǎo)軌導(dǎo)路中線與主軸軸線間的夾角，使＝λT2+αd。三、松開緊固滑鞍2與主軸架3的緊固螺栓4；再松開緊固螺母座5與底座1的緊固螺栓6，然后將主軸架3轉(zhuǎn)動一個角度αd，使工裝主軸軸線與機(jī)床主軸軸線間的夾角為
。此后旋緊螺母4，將滑鞍2與主軸架3聯(lián)成一體；再旋緊螺母6將底座1與螺母座5聯(lián)成一體。四、利用機(jī)床工作臺升降絲杠，調(diào)整機(jī)床主軸軸線與工裝主軸軸間的距離，使此距離為α′＝a+rJA1。五、計(jì)算范成掛輪a、b、c、d的齒數(shù)，并利用掛輪架18將絲杠9和范成蝸桿12用范成輪系聯(lián)接起來。六、在刀桿上裝好銑刀22，準(zhǔn)備切齒。
工裝經(jīng)上述步驟調(diào)整后，當(dāng)開動驅(qū)動裝置20時，驅(qū)動裝置帶動范成蝸桿12，范成蝸桿12一方面通過蝸輪11使主軸轉(zhuǎn)動，另一方面又通過范成輪系a、b、c、d、及j帶動絲桿9旋轉(zhuǎn)，絲桿9則推動主軸架3及滑鞍2一起在底座1的燕尾導(dǎo)軌中移動。這樣，卡緊在工裝主軸上的蝸輪輪坯21與銑刀22之間便具有了銑齒時應(yīng)有的相對范成運(yùn)動(參閱圖7及其有關(guān)說明)。七、開動機(jī)床主軸，銑刀轉(zhuǎn)動，將銑刀置于開始切齒位置K0-K0處。再轉(zhuǎn)動機(jī)床工作臺橫向進(jìn)給絲杠，使刀具切入蝸輪坯。此后再開動驅(qū)動裝置20，進(jìn)行范成銑齒工作。八、刀具至終止切齒位置KU-KU時銑完了一個齒溝關(guān)閉驅(qū)動裝置20并停止機(jī)床主軸轉(zhuǎn)動。九、轉(zhuǎn)動機(jī)床工作臺橫進(jìn)刀絲杠，退出刀具，然后再開動驅(qū)動裝置20，使工裝反向運(yùn)動，待刀具回到起始切齒位置K0-K0時關(guān)閉驅(qū)動裝置20。十、拔出分度孔盤軸銷16，轉(zhuǎn)動分度蝸桿13，進(jìn)行分度工作。分完一個齒后，插上插銷16。
此后，重復(fù)上述七一十的操作，銑輪齒第二個齒溝并分度，如此循環(huán)操作，直至銑完蝸輪齒全部齒溝。
(2)車制蝸桿工裝及車齒方法(參看圖16-圖17)1)車制蝸桿工裝蝸桿螺旋面是在普通車床上利用專用工裝(圖16)車制的，工裝的兩個半圓叉子1及1′的端部制作螺紋孔，螺紋孔中旋入四個螺桿2及2′，螺桿2及2′內(nèi)端做出球狀(或錐狀)窩，以便頂住鋼球3，調(diào)好螺桿2及2′和鋼球3間的間隙后用四個螺母4和4′將螺桿2、2′鎖緊。半圓叉的尾部用圓銷5、5′和卡緊套6、6′上的支桿聯(lián)接起來組成回轉(zhuǎn)副。工件卡緊套6、6′上裝有卡緊用的螺釘7和7′，設(shè)計(jì)工裝時應(yīng)使圖中尺寸滿足l1＝l1′、l2＝l2′。
2)蝸桿螺旋車削方法車螺旋前按下列步驟先調(diào)整工裝一、用三爪卡盤卡住頂頭2，車2的外圓并在端部車制圓窩(或錐窩)二、在車床尾座3的錐孔中插入有錐柄的反頂盤4，反頂盤上做有圓窩(或錐窩)三、將工裝卡緊套6及6′分別套在頂頭2及工件5上，并使L＝L，然后用卡緊螺釘7、7′卡緊頂頭2及工件5，使6與2固聯(lián)一體，6′與5固聯(lián)一起。
四、將事先在兩端部做有圓窩(或錐窩)的工件5分別用頂頭2及反頂盤4上窩中的鋼球頂緊。
五、調(diào)整尾座3及反頂盤4的位置以使蝸桿5的軸線在水平面上并與車床主軸軸線偏斜角α1，此時，蝸桿工件錐部母線已與車床床身上大溜板導(dǎo)軌導(dǎo)路平行。
經(jīng)上述調(diào)整后，即可按車制圓柱漸開線蝸桿的方法車制錐蝸桿的螺旋面。
權(quán)利要求
1·點(diǎn)—線接觸偏置蝸桿傳動裝置，其特征在于蝸桿螺旋的高齒面A1和低齒面T1，分別是在半徑為rJA1和rJT1的兩個基圓柱上形成的漸開線螺旋面，齒面在基圓柱切平面上的齒形角為λA1和λT1；蝸輪的凹齒面A2和凸齒面T2是用單葉雙曲面—平面刃盤銑刀用范成法同時銑削成形的銑齒前令蝸輪輪坯軸線與固定坐標(biāo)系σ2(o2；x2，y2，z2)的z2軸重合，盤銑刀軸線與平移坐標(biāo)系σ1(1)(o1(1)；x1(1)，y1(2)，z1(1))的z1(1)軸重合，z1(1)與z2軸線間的距離為a′，z1(1)軸線與不動坐標(biāo)系σ21(o21；x21，y21，z21)的x21軸線間的夾角為λT2。銑輪齒時輪坯以角速度ω2繞Z2軸轉(zhuǎn)動，銑刀以任意角速度ωd繞Z1(1)軸轉(zhuǎn)動，并隨同平移坐標(biāo)系σ1(1)一起沿與x21軸線正向夾角為π-σa的直線o1(1)s方向以Vs＝α′ω2/(Cosαd+SinαdtgλA1)速度移動。分布在刀具Ad面上的刀刃包絡(luò)銑削出輪齒凹面A2，分布在刀具Td平面上的刀刃包絡(luò)銑削出蝸輪的凸齒面T2；若作一個與蝸輪回轉(zhuǎn)軸線O2-O2相距a′的平面PA，此平面將同時與幾個凹齒面交出A21、A22，A23……等幾條曲線，該曲線都彎向輪齒齒槽一側(cè)；在A21、A22，A23……等曲線的中部，必有K21、K22、K23……等諸點(diǎn)，這些點(diǎn)可連成一條直線nk，nk與平行于蝸輪軸線的直線所夾的銳角為90°-λA1，nk就是各凹齒面在K21、K22、K23……諸點(diǎn)處的公共法線；蝸輪凸齒面是在半徑RT2=Vsω2(Cosαd-SinαdtgλT2)]]>的基圓柱上形成的漸開線螺旋面，凸齒面的直母線LT2是基圓柱切平面PT與凸齒面的交線，LT2與平行于蝸輪軸線的直線所夾的銳角為λT2。
2·點(diǎn)—線接觸偏置蝸桿傳動裝置的制造方法，其特征在于①銑蝸輪齒的方法調(diào)整工裝在臥銑機(jī)床主軸上裝上懸臂銑刀刀桿(23)；將底座(1)用固定螺栓(19)緊固在臥銑工作臺GT上〖固定前要先調(diào)整好底座(1)燕尾導(dǎo)軌導(dǎo)路中線與主軸軸線間的夾角，使＝λT2+αd〗；松開緊固滑鞍(2)與主軸架(3)的緊固螺栓(4)，再松開緊固螺母座(5)與底座(1)的緊固螺栓(6)，然后將主軸架(3)轉(zhuǎn)動一個角度αa，使工裝主軸軸線與機(jī)床主軸軸線間的夾角為
，此后旋緊螺母(4)，將滑鞍(2)與主軸架(3)聯(lián)成一體，再旋緊螺母(6)將底座(1)與螺母座(5)聯(lián)成一體；利用機(jī)床工作臺升降絲杠，調(diào)整機(jī)床主軸軸線與工裝主軸軸間的距離，使此距離為α′＝a+rJA1；計(jì)算范成掛輪a、b、c、d的齒數(shù)，并利用掛輪架(18)將絲杠(9)和范成蝸桿(12)用范成輪系聯(lián)接起來；在刀桿上裝好銑刀(22)，準(zhǔn)備切齒；銑蝸輪齒開動機(jī)床主軸，銑刀轉(zhuǎn)動，將銑刀置于開始切齒位置K0-K0處。再轉(zhuǎn)動機(jī)床工作臺橫向進(jìn)給絲杠，使刀具切入蝸輪坯。此后再開動驅(qū)動裝置(20)，進(jìn)行范成銑齒工作；刀具至終止切齒位置KU-KU時銑完了一個齒溝關(guān)閉驅(qū)動裝置(20)并停止機(jī)床主軸轉(zhuǎn)動；轉(zhuǎn)動機(jī)床工作臺橫進(jìn)刀絲杠，退出刀具，然后再開動驅(qū)動裝置(20)，使工裝反向運(yùn)動，待刀具回到起始切齒位置K0-K0時關(guān)閉驅(qū)動裝置(20)；拔出分度孔盤軸銷(16)，轉(zhuǎn)動分度蝸桿(13)，進(jìn)行分度工作；分完一個齒后，插上插銷(16)；此后，重復(fù)以上操作，銑輪齒第二個齒溝并分度，如此循環(huán)操作，直至銑完蝸輪齒全部齒溝；②車蝸桿的方法首先調(diào)整工裝用三爪卡盤卡住頂頭(2)，車頂頭(2)的外圓并在端部車制圓窩(或錐窩)；在車床尾座(3)的錐孔中插入有錐柄的反頂盤(4)，反頂盤上做有圓窩(或錐窩)；將工裝卡緊套(6)及(6′)分別套在頂頭(2)及工件(5)上，并使L＝L′，然后用卡緊螺釘(7)、(7′)卡緊頂頭(2)及工件(5)，使(6)與(2)固聯(lián)一體，(6′)與(5)固聯(lián)一起；將事先在兩端部做有圓窩(或錐窩)的工件(5)分別用頂頭(2)及反頂盤(4)上窩中的鋼球頂緊；調(diào)整尾座(3)及反頂盤(4)的位置以使蝸桿(5)的軸線在水平面上并與車床主軸軸線偏斜角為α1；經(jīng)上述調(diào)整后，即可按車制圓柱漸開線蝸桿的方法車制錐蝸桿的螺旋面。
3·如權(quán)利要求2所述的點(diǎn)—線接觸偏置蝸桿傳動裝置的制造方法，其特征在于所述車制蝸桿工裝的主體包括端部分別制有螺紋孔的兩個半圓叉1及1′，該螺紋孔中分別旋入內(nèi)端制有球狀(或錐狀)窩的螺桿(2)及(2′)，鋼球(3)被四個螺桿(2)及(2′)頂緊；卡緊套(6)及(6′)的支桿分別用圓銷(5)及(5′)分別與兩個半圓叉(1)及(1′)組成活動聯(lián)接，卡緊套(6)及(6′)裝有卡緊用的螺釘(7)和(7′)；設(shè)計(jì)時滿足l1＝l1′、l2＝l2′。
全文摘要
本發(fā)明屬于機(jī)械傳動與機(jī)械制造領(lǐng)域,涉及齒輪嚙合原理、機(jī)械零件和機(jī)械制造工藝等學(xué)科。本發(fā)明的目的在于提供一種加工工藝較簡單,蝸輪凸、凹齒面均有良好嚙合質(zhì)量,從而顯著提高傳動的承載能力和傳動效率并可實(shí)現(xiàn)齒面點(diǎn)嚙合傳動的點(diǎn)－線接觸偏置蝸桿傳動。
文檔編號B23F9/00GK1184219SQ9712588
公開日1998年6月10日 申請日期1997年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月29日
發(fā)明者趙翼瀚, 趙鋒, 趙雷 申請人:趙翼瀚