CN1184219A - 点－线接触偏置蜗杆传动装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

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。本发明的目的在于提供一种加工工艺较简单,蜗轮凸、凹齿面均有良好啮合质量,从而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。

Description

点—线接触偏置蜗杆传动装置及其制造方法

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：

铣齿前令蜗轮轮坯轴线与固定坐标系σ₂(o₂；x₂，y₂，z₂)的z₂轴重合，盘铣刀轴线与平移坐标系σ₁ ⁽¹⁾(o₁ ⁽¹⁾；x₁ ⁽¹⁾，y₁ ⁽¹⁾，z₁ ⁽¹⁾)的z₁ ⁽¹⁾轴重合，z₁ ⁽¹⁾与z₂轴线间的距离为a¹，z₁ ⁽¹⁾轴线与不动坐标系σ₂ ¹(o₂ ¹；x₂ ¹，y₂ ¹，z₂ ¹)的x₂ ¹轴线间的夹角为λ_T2。铣轮齿时轮坯以角速度ω₂绕z₂轴转动，铣刀以任意角速度ω_d绕Z₁ ⁽¹⁾轴转动，并随同平移坐标系σ₁ ⁽¹⁾一起沿与x₂ ¹轴线正向夹角为π-α_a的直线o₁ ⁽¹⁾s方向以Vs=a¹ω₂/(Cosα_d+Sinα_dtgλ_A1)′速度移动。

分布在刀具A_d面上的刀刃包络铣削出轮齿凹面A₂，分布在刀具T_d平面上的刀刃包络铣削出蜗轮的凸齿面T₂；

若作一个与蜗轮回转轴线O₂-O₂相距a′的平面P_A，此平面将同时与几个凹齿面交出A₂₁、A₂₂，A₂₃……等几条曲线，该曲线都弯向轮齿齿槽一侧；在A₂₁、A₂₂，A₂₃……等曲线的中部，必有K₂₁、K₂₂、K₂₃……等诸点，这些点可连成一条直线n_k，n_k与平行于蜗轮轴线的直线所夹的锐角为90°-λ_A1，n_k就是各凹齿面在K₂₁、K₂₂、K₂₃……诸点处的公共法线；

蜗轮凸齿面是在半径 $R_{T2}=\frac{V_S}{{\mathrm{\ω}}_2}({\mathrm{Cos\α}}_d-\mathrm{Sin}{\mathrm{\α}}_d\mathrm{tg}{\mathrm{\λ}}_{T2})$ 的基圆柱上形成的渐开线螺旋面，凸齿面的直母线L_T2是基圆柱切平面P_T与凸齿面的交线，L_T2与平行于蜗轮轴线的直线所夹的锐角为λ_T2。

点—线接触偏置蜗杆传动装置的制造方法的其特点在于：

①铣蜗轮齿的方法：

调整工装：在卧铣机床主轴上装上悬臂铣刀刀杆23；将底座1用固定螺栓19紧固在卧铣工作台GT上〖固定前要先调整好底座1燕尾导轨导路中线与主轴轴线间的夹角，使＝λ_T2+α_d〗；松开紧固滑鞍2与主轴架3的紧固螺栓4，再松开紧固螺母座5与底座1的紧固螺栓6，然后将主轴架3转动一个角度α_a，使工装主轴轴线与机床主轴轴线间的夹角为

，此后旋紧螺母4，将滑鞍2与主轴架3联成一体，再旋紧螺母6将底座1与螺母座5联成一体；利用机床工作台升降丝杠，调整机床主轴轴线与工装主轴轴间的距离，使此距离为α′＝a+r_JA1；计算范成挂轮a、b、c、d的齿数，并利用挂轮架18将丝杠9和范成蜗杆12用范成轮系联接起来；在刀杆上装好铣刀22，准备切齿；

铣蜗轮齿：开动机床主轴，铣刀转动，将铣刀置于开始切齿位置K₀-K₀处。再转动机床工作台横向进给丝杠，使刀具切入蜗轮坯。此后再开动驱动装置(20)，进行范成铣齿工作；刀具至终止切齿位置K_U-K_U时铣完了一个齿沟关闭驱动装置(20)并停止机床主轴转动；转动机床工作台横进刀丝杠，退出刀具，然后再开动驱动装置(20)，使工装反向运动，待刀具回到起始切齿位置K₀-K₀时关闭驱动装置(20)；拔出分度孔盘轴销(16)，转动分度蜗杆(13)，进行分度工作；分完一个齿后，插上插销(16)；

此后，重复以上操作，铣轮齿第二个齿沟并分度，如此循环操作，直至铣完蜗轮齿全部齿沟；

②车蜗杆的方法：

首先调整工装：用三爪卡盘卡住顶头2，车顶头2的外圆并在端部车制圆窝(或锥窝)；在车床尾座3的锥孔中插入有锥柄的反顶盘4，反顶盘上做有圆窝(或锥窝)；将工装卡紧套6及6′分别套在顶头2及工件5上，并使L＝L′，然后用卡紧螺钉7、7′卡紧顶头2及工件5，使6与2固联一体，6′与5固联一起；将事先在两端部做有圆窝(或锥窝)的工件5分别用顶头2及反顶盘4上窝中的钢球顶紧；调整尾座3及反顶盘4的位置以使蜗杆5的轴线在水平面上并与车床主轴轴线偏斜角为α₁；

经上述调整后，即可按车制圆柱渐开线蜗杆的方法车制锥蜗杆的螺旋面。

本发明设计了一种齿面点接触共轭偏置蜗杆传动，其蜗杆可制成锥状，也可制成圆柱状。对于用淬火钢制成的蜗轮，这种传动的齿面将长期在点接触状态下工作；对于用铜、铸铁及工程塑料等制成的蜗轮，由于材料易于跑合，所以传动经跑合和负载磨合后，蜗杆、蜗轮齿面由起初的点接触共轭逐渐成为能适应加工、装配及变形等误差的齿面线接触共轭传动。

本发明设计的偏置蜗杆传动，不仅蜗轮凸齿面工作时具有较高的承载能力和传动效率，蜗轮凹齿面工作时将具有更高的承载能力和传动效率。蜗杆可为锥状也可制成圆柱状，并且可实现齿面点啮合传动。其蜗杆、蜗轮齿面均可用简单刀具和较简单的工艺装备在普通通用机床上切制成形。由于这种传动的蜗轮轮齿可不用滚刀滚切，并且蜗杆、蜗轮齿面均可用简单形状砂轮和较简单的工装进行磨削，这就为更合理选择传动参数和以钢代铜制造蜗轮创造了良好条件。

本发明的点—线啮合偏置蜗杆传动是渐开线直母线接触锥蜗杆传动(发明专利ZL90108407.7)的发展和提高，它不仅把原渐开线锥蜗杆传动的接触线由直母线发展为点接触传动，并使一些传动主要参数成为可在一定范围内灵活选定的技术数据，例如在渐开线直母线接触锥蜗杆传动中，当传动的模数、齿形角选定后，传动中心距为唯一确定的数值，而点—线偏置蜗杆传动的中心距却可在一定范围内灵活选定(此点差别类似于渐开线标准圆柱齿轮传动与变位齿轮传动的差异)。

下面结合附图对本发明进行进一步说明：

图1   偏置锥蜗杆传动示意图

图2   偏置圆柱蜗杆传动示意图

图3   蜗杆几何特征和基本尺寸

图4   蜗轮齿齿面

图5   单叶双曲面一平面刃盘铣刀示意图

图6   盘铣刀基本几何要素

图7   铣削蜗轮轮齿的运动几何学关系

图8   蜗轮齿面的几何特征

图9   蜗杆高齿面A₁与蜗轮凹齿面A₂的点啮合共轭

图10  蜗杆低齿面T₁与蜗轮凸齿面T₂的点啮合共轭

图11  磨合后齿面接触线示意图

图12  蜗轮顶锥半角计算辅助说明图

图13  铣蜗轮齿工装的俯视图

图14  铣蜗轮齿工装的剖视图

图15  铣蜗轮齿工装的机构运动简图

图16  车削蜗杆工装结构示意图

图17  车削蜗杆工装调整示意图

一、本发明点一线接触偏置蜗杆传动装置的特征：(一)蜗杆部分：

本发明的蜗杆螺旋部分呈锥状或柱状，即其半锥角α₁≥0(图3)，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。蜗杆有四个模数，即

锥面模数      轴向模数

高齿面模数    低齿面模数

式中P_z1为沿锥面的齿距，P_A1和P_T1为A₁面及T₁面沿轴向的齿距，P_s1＝p_z1Cosα₁。一般m_z1(或M_s1)为标准模数。(二)蜗轮部分：

蜗轮的凹齿面A₂和凸齿面T₂(图4)是刀刃回转面在单叶双曲面A_d上及刀刃在平面T_d上的盘铣刀(图5)用范成法同时铣削成形的。过刀具A_d面上的K_d点(图6)作直线K_dO_d，此直线与刀具轴线夹角_d＝α_d+λ_T2(λ_T2与λ_T1等值有关，α_d与λ_T2、λ_A1、α₁等值有关，α_d和λ_T2的准确值用在后文中给出算式计算)，并且此线与刀顶相距h_df≥1.25m_z1，设计刀具时应保证过K_d点A_d面的法线n_kA与刀具平面法线n_Td之间的夹角λ_d＝λ_A1+λ_T2。铣齿前令蜗轮轮坯轴线与固定坐标系σ₂ (o₂；x₂，y₂，z₂)的z₂轴重合(图7)，盘铣刀轴线与平移坐标系σ₁ ⁽¹⁾(o₁ ⁽¹⁾；x₁ ⁽¹⁾，y₁ ⁽¹⁾，z₁ ⁽¹⁾)的z₁ ⁽¹⁾轴重合，z₁ ⁽¹⁾与z₂轴线间的距离为a′，z₁ ⁽¹⁾轴线与不动坐标系σ₂ ¹(o₂ ¹；x₂ ¹，y₂ ¹，z₂ ¹)的x₂ ¹轴线间的夹角为λ_T2。铣轮齿时轮坯以角速度ω₂绕Z₂轴转动，铣刀以任意角速度ω_d绕Z₁ ⁽¹⁾轴转动，并随同平移坐标系σ₁ ⁽¹⁾一起沿与x₂ ¹轴线正向夹角为π-α_a的直线o₁ ⁽¹⁾s方向以Vs＝aω₂/(Cosα_d+Sinα_dtgλ_A1)速度移动。在此条件下，分布在刀具A_d面上的刀刃包络铣削出轮齿凹面A₂，分布在刀具T_d平面上的刀刃包络铣削出蜗轮的凸齿面T₂。可以证明蜗轮轮齿齿廓具有下述几何特征：

蜗轮凹齿面的特征是：若作一个与蜗轮回转轴线O₂-O₂相距a′的平面P_A(图8)，此平面将同时与几个凹齿面交出A₂₁、A₂₂，A₂₃……等几条曲线，这些曲线的特征是：

(1)  A₂₁、A₂₂，A₂₃……等曲线都弯向轮齿齿槽一侧；

(2)  在A₂₁、A₂₂，A₂₃……等曲线的中部，必有K₂₁、K₂₂、K₂₃……等诸点，这些点可连成一条直线n_k，n_k与平行于蜗轮轴线的直线所夹的锐角为90°-λ_A1，n_k就是各凹齿面在K₂₁、K₂₂、K₂₃……诸点处的公共法线。

蜗轮凸齿面的几何特征是：

(1)凸齿面是在半径 $R_{T2}=\frac{V_S}{{\mathrm{\ω}}_2}({\mathrm{Cos\α}}_{\mathrm{\α}}-{\mathrm{Sin\α}}_{\mathrm{\α}}{\mathrm{tg\λ}}_{T2})$ 的基圆柱上形成的渐开线螺旋面(图8)。

凸齿面的直母线L_T2是基圆柱切平面P_T与凸齿面的交线，L_T2与平行于蜗轮轴线的直线所夹的锐角为λ_T2。

二、本发明的主要计算式如下：

(2)蜗杆几何尺寸主要计算式：

①模数：

蜗杆锥向模数m_z1一般根据传动的负荷大小选定标准模数。其它模数计算如下：

m_s＝m_Z1cosα₁

m_A1＝m_Z1(cosα₁+sinα₁tgλ_A1)

m_T1＝m_Z1(cosα₁-sinα₁tgλ_T1)

②半锥角α₁：

半锥角α₁与m_z1及传动中心距a的关系为： $\mathrm{Cos}({\mathrm{\λ}}_{A1}-{\mathrm{\α}}_1)=\frac{2\mathrm{Sin}{\mathrm{\λ}}_{A1}}{m_{z1}(z_2{\mathrm{tg\λ}}_{A1}-Z_1)}\mathrm{\α}$

式中Z₁为蜗杆螺旋头数，Z₂为蜗轮齿数。

(2)蜗轮几何尺寸主要算式：

①轮齿凸面齿形角λ_T2：

λ_T2由下列方程组计算：

计算式先根据啮合线n_k-n_k(图10)在传动中所应占据的位置要求，由方程组第一式确定θ₁、θ₂的值，然后由方程组第二式计算λ_T2。

②蜗轮顶锥半锥角α₂

设蜗杆母线M所形成的圆锥面(图3)与蜗轮顶锥面在P点相切(图12)，则 ${\mathrm{Cos\α}}_2=\sqrt{1+\frac{{\mathrm{\α}}^2}{{\[y_p+{(y_p+{\mathrm{\Δl}}_l)\mathrm{tg}}^2{\mathrm{\α}}_1\]}^2}}\·{\mathrm{Sin\α}}_l$

式中λp₁、Δl₁为图12所示的线段长度。(3)铣蜗轮齿的刀具范成角α_d ${\mathrm{tg\α}}_d=\frac{m_{A1}-m_{T1}{\mathrm{Cos\θ}}_2}{{\mathrm{tg\λ}}_{T2}{m}_{A1}+{\mathrm{tg\λ}}_{A1}\·m_{T1}{\mathrm{Cos\θ}}_2}$ 三、啮合原理：

蜗杆蜗轮啮合时，蜗杆轴线与固定坐标系σ₁(O₁；x₁，y₁，z₁)的z₁轴重合(图9)，蜗轮轴线与固定坐标系σ₂(O₂；X₂；Z₂)的Z₂轴重合。Z₁与Z₂轴线垂直交错，两轴相距为a＝a′-r_JA1，σ₁、σ₂的其余轴线互相平行。

作平面P_A，P_A与蜗杆齿A₁面的基圆柱(半径为r_JA1)相切并平行于O₂Y₂Z₂平面，由上文论述可知，P_A与蜗杆高齿面A₁的交线就是A₁面的母线L_A1，P_A与蜗轮凹齿面A₂的交线就是曲线A_2i(i＝1、2、3、……)。由于在曲线A_2i上的K_2i点处蜗轮凹齿面A₂的法线为n_A，并且n_A也是蜗杆高齿面A₁的直母线L_A1上各点的法线，所以蜗杆高齿面A₁的直母线L_A1上的一点K_1i必和蜗轮凹齿面A₂上的K_2i点相接触，形成点啮合共轭曲面，法线n_A为其啮合线。传动受力后由于接触点K_1i，K_2i处齿面发生弹性变形，在接触点邻域出现小椭圆接触区，椭圆长轴过K_1i，K_2i点，并相对蜗杆齿面母线L_A1倾斜一个小角度。

蜗杆、蜗轮啮合时，蜗杆低齿面T₁的基圆柱面与蜗轮凸齿面T₂的基圆柱面相距一个小距离Δ_a(图10)。蜗杆低齿面T₁的基圆柱切平面P_T1与低齿面T₁的交线是低齿面T₁的直母线L_T1，蜗轮凸齿面T₂的基圆柱切平面P_T2与蜗轮凸齿面T₂的交线是凸齿面T₂的直母线L_T2，L_T1与L_T2相交一个角度ψ。切平面P_T1与P_T2相交出一条直线n_T-n_T。可以证明，P_T1、P_T2的倾角θ₁、θ₂满足方程组

时，直线n_k-n_k就是蜗杆低齿面T₁和蜗轮凸齿面T₂在接触点K处的公共法线，同时它也是T₁与T₂的啮合线，齿面T₁与T₂可在n_k-n_k线上的任一点处实现点啮合，传动负载后齿面在接触点K的邻域发生弹性变形，形成一个小椭圆面接触区，椭圆长轴夹在齿面母线L_T1和L_T2之间。

理论分析证明，上述点啮合传动经跑合、磨合后，可能转变为线接触共轭传动状态，此时，蜗杆高齿面A₁与蜗轮凹齿面A₂的接触线与图11中的A₁-A₂直线接近；蜗杆低齿面T₁与蜗轮凸齿面T₂的接触线与图11中曲线T₁-T₂接近。这种接触线的分布状态仍有利于齿面间形成润滑油膜。四、蜗杆蜗轮制齿工艺装备及制齿方法(1)蜗轮铣齿工艺装备及铣齿方法(参看图13-图15)：1)蜗轮铣齿工装

本发明的蜗轮轮齿是用单叶双曲面—平面刃盘铣刀在普通卧铣上利用铣齿工装铣制的。

铣齿工装(图13、图14)底座1上有燕尾形导轨，利用导轨与滑鞍2构成移动副联接。滑鞍2和主轴架3的接合面分别制成圆形的凹面和凸面将滑鞍2和主轴架3用转动副相联接。底座1上装有带导槽的可在1上转动的螺母座5，螺母7的四个边角上装有四个滚子8，这四个滚子卡在螺母座5的导槽中，这样螺母7就可在螺母座5的导槽中沿箭头方向(导槽导路)松快地移动。螺母7中装入丝杠9，丝杠9的两端用转动副和主轴架3联接。主轴10装在主轴架3上，其右端套装上范成蜗轮11，范成蜗杆12两端的轴承座与主轴架3固联。在范成蜗轮11的端面上用螺钉固联上分度蜗杆13的轴承座，分度蜗轮14用键联接在主轴10上。分度孔盘15也用键与主轴10相联，分度插销16的支架17固定在分度蜗杆14的轴承座上。图中的齿轮a、b、c、d及j是范成挂轮，利用挂轮架18及范成轮系，将范成蜗杆12及丝杠9联接起来。图15是铣齿时工装的机构运动简图。

2)铣蜗轮齿的方法：

铣齿前先调整工装，其调整步骤如下：一、机床主轴上装上悬臂铣刀刀杆23。二、将底座1用固定螺栓19紧固在卧铣工作台GT上。固定前要先调整好底座1燕尾导轨导路中线与主轴轴线间的夹角，使＝λ_T2+α_d。三、松开紧固滑鞍2与主轴架3的紧固螺栓4；再松开紧固螺母座5与底座1的紧固螺栓6，然后将主轴架3转动一个角度αd，使工装主轴轴线与机床主轴轴线间的夹角为 。此后旋紧螺母4，将滑鞍2与主轴架3联成一体；再旋紧螺母6将底座1与螺母座5联成一体。四、利用机床工作台升降丝杠，调整机床主轴轴线与工装主轴轴间的距离，使此距离为α′＝a+r_JA1。五、计算范成挂轮a、b、c、d的齿数，并利用挂轮架18将丝杠9和范成蜗杆12用范成轮系联接起来。六、在刀杆上装好铣刀22，准备切齿。

工装经上述步骤调整后，当开动驱动装置20时，驱动装置带动范成蜗杆12，范成蜗杆12一方面通过蜗轮11使主轴转动，另一方面又通过范成轮系a、b、c、d、及j带动丝杆9旋转，丝杆9则推动主轴架3及滑鞍2一起在底座1的燕尾导轨中移动。这样，卡紧在工装主轴上的蜗轮轮坯21与铣刀22之间便具有了铣齿时应有的相对范成运动(参阅图7及其有关说明)。七、开动机床主轴，铣刀转动，将铣刀置于开始切齿位置K₀-K₀处。再转动机床工作台横向进给丝杠，使刀具切入蜗轮坯。此后再开动驱动装置20，进行范成铣齿工作。八、刀具至终止切齿位置K_U-K_U时铣完了一个齿沟关闭驱动装置20并停止机床主轴转动。九、转动机床工作台横进刀丝杠，退出刀具，然后再开动驱动装置20，使工装反向运动，待刀具回到起始切齿位置K₀-K₀时关闭驱动装置20。十、拔出分度孔盘轴销16，转动分度蜗杆13，进行分度工作。分完一个齿后，插上插销16。

此后，重复上述七一十的操作，铣轮齿第二个齿沟并分度，如此循环操作，直至铣完蜗轮齿全部齿沟。

(2)车制蜗杆工装及车齿方法(参看图16-图17)：

1)车制蜗杆工装：蜗杆螺旋面是在普通车床上利用专用工装(图16)车制的，工装的两个半圆叉子1及1′的端部制作螺纹孔，螺纹孔中旋入四个螺杆2及2′，螺杆2及2′内端做出球状(或锥状)窝，以便顶住钢球3，调好螺杆2及2′和钢球3间的间隙后用四个螺母4和4′将螺杆2、2′锁紧。半圆叉的尾部用圆销5、5′和卡紧套6、6′上的支杆联接起来组成回转副。工件卡紧套6、6′上装有卡紧用的螺钉7和7′，设计工装时应使图中尺寸满足l₁＝l₁′、l₂＝l₂′。

2)蜗杆螺旋车削方法：

车螺旋前按下列步骤先调整工装：

一、用三爪卡盘卡住顶头2，车2的外圆并在端部车制圆窝(或锥

    窝)

二、在车床尾座3的锥孔中插入有锥柄的反顶盘4，反顶盘上做有

    圆窝(或锥窝)

三、将工装卡紧套6及6′分别套在顶头2及工件5上，并使L＝L，

    然后用卡紧螺钉7、7′卡紧顶头2及工件5，使6与2固联一

    体，6′与5固联一起。

四、将事先在两端部做有圆窝(或锥窝)的工件5分别用顶头2及

    反顶盘4上窝中的钢球顶紧。

五、调整尾座3及反顶盘4的位置以使蜗杆5的轴线在水平面上并

    与车床主轴轴线偏斜角α₁，此时，蜗杆工件锥部母线已与车床

    床身上大溜板导轨导路平行。

经上述调整后，即可按车制圆柱渐开线蜗杆的方法车制锥蜗杆的螺旋面。

Claims (3)

1·点—线接触偏置蜗杆传动装置，其特征在于：

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—平面刃盘铣刀用范成法同时铣削成形的：

铣齿前令蜗轮轮坯轴线与固定坐标系σ₂(o₂；x₂，y₂，z₂)的z₂轴重合，盘铣刀轴线与平移坐标系σ₁ ⁽¹⁾(o₁ ⁽¹⁾；x₁ ⁽¹⁾，y₁ ⁽²⁾，z₁ ⁽¹⁾)的z₁ ⁽¹⁾轴重合，z₁ ⁽¹⁾与z₂轴线间的距离为a′，z₁ ⁽¹⁾轴线与不动坐标系σ₂ ¹(o₂ ¹；x₂ ¹，y₂ ¹，z₂ ¹)的x₂ ¹轴线间的夹角为λ_T2。铣轮齿时轮坯以角速度ω₂绕Z₂轴转动，铣刀以任意角速度ω_d绕Z₁ ⁽¹⁾轴转动，并随同平移坐标系σ₁ ⁽¹⁾一起沿与x₂ ¹轴线正向夹角为π-σ_a的直线o₁ ⁽¹⁾s方向以Vs＝α′ω₂/(Cosα_d+Sinα_dtgλ_A1)速度移动。

分布在刀具A_d面上的刀刃包络铣削出轮齿凹面A₂，分布在刀具T_d平面上的刀刃包络铣削出蜗轮的凸齿面T₂；

若作一个与蜗轮回转轴线O₂-O₂相距a′的平面P_A，此平面将同时与几个凹齿面交出A₂₁、A₂₂，A₂₃……等几条曲线，该曲线都弯向轮齿齿槽一侧；在A₂₁、A₂₂，A₂₃……等曲线的中部，必有K₂₁、K₂₂、K₂₃……等诸点，这些点可连成一条直线n_k，n_k与平行于蜗轮轴线的直线所夹的锐角为90°-λ_A1，n_k就是各凹齿面在K₂₁、K₂₂、K₂₃……诸点处的公共法线；

蜗轮凸齿面是在半径 $R_{T2}=\frac{V_s}{{\mathrm{\ω}}_2}({\mathrm{Cos\α}}_d-{\mathrm{Sin\α}}_d\mathrm{tg}{\mathrm{\λ}}_{T2})$ 的基圆柱上形成的渐开线螺旋面，凸齿面的直母线L_T2是基圆柱切平面P_T与凸齿面的交线，L_T2与平行于蜗轮轴线的直线所夹的锐角为λ_T2。

2·点—线接触偏置蜗杆传动装置的制造方法，其特征在于：

①铣蜗轮齿的方法：

调整工装：在卧铣机床主轴上装上悬臂铣刀刀杆(23)；将底座(1)用固定螺栓(19)紧固在卧铣工作台GT上〖固定前要先调整好底座(1)燕尾导轨导路中线与主轴轴线间的夹角，使＝λ_T2+α_d〗；松开紧固滑鞍(2)与主轴架(3)的紧固螺栓(4)，再松开紧固螺母座(5)与底座(1)的紧固螺栓(6)，然后将主轴架(3)转动一个角度αa，使工装主轴轴线与机床主轴轴线间的夹角为

，此后旋紧螺母(4)，将滑鞍(2)与主轴架(3)联成一体，再旋紧螺母(6)将底座(1)与螺母座(5)联成一体；利用机床工作台升降丝杠，调整机床主轴轴线与工装主轴轴间的距离，使此距离为α′＝a+r_JA1；计算范成挂轮a、b、c、d的齿数，并利用挂轮架(18)将丝杠(9)和范成蜗杆(12)用范成轮系联接起来；在刀杆上装好铣刀(22)，准备切齿；

铣蜗轮齿：开动机床主轴，铣刀转动，将铣刀置于开始切齿位置K₀-K₀处。再转动机床工作台横向进给丝杠，使刀具切入蜗轮坯。此后再开动驱动装置(20)，进行范成铣齿工作；刀具至终止切齿位置K_U-K_U时铣完了一个齿沟关闭驱动装置(20)并停止机床主轴转动；转动机床工作台横进刀丝杠，退出刀具，然后再开动驱动装置(20)，使工装反向运动，待刀具回到起始切齿位置K₀-K₀时关闭驱动装置(20)；拔出分度孔盘轴销(16)，转动分度蜗杆(13)，进行分度工作；分完一个齿后，插上插销(16)；

此后，重复以上操作，铣轮齿第二个齿沟并分度，如此循环操作，直至铣完蜗轮齿全部齿沟；

②车蜗杆的方法：

首先调整工装：用三爪卡盘卡住顶头(2)，车顶头(2)的外圆并在端部车制圆窝(或锥窝)；在车床尾座(3)的锥孔中插入有锥柄的反顶盘(4)，反顶盘上做有圆窝(或锥窝)；将工装卡紧套(6)及(6′)分别套在顶头(2)及工件(5)上，并使L＝L′，然后用卡紧螺钉(7)、(7′)卡紧顶头(2)及工件(5)，使(6)与(2)固联一体，(6′)与(5)固联一起；将事先在两端部做有圆窝(或锥窝)的工件(5)分别用顶头(2)及反顶盘(4)上窝中的钢球顶紧；调整尾座(3)及反顶盘(4)的位置以使蜗杆(5)的轴线在水平面上并与车床主轴轴线偏斜角为α₁；

经上述调整后，即可按车制圆柱渐开线蜗杆的方法车制锥蜗杆的螺旋面。

3·如权利要求2所述的点—线接触偏置蜗杆传动装置的制造方法，其特征在于：

所述车制蜗杆工装的主体包括端部分别制有螺纹孔的两个半圆叉1及1′，该螺纹孔中分别旋入内端制有球状(或锥状)窝的螺杆(2)及(2′)，钢球(3)被四个螺杆(2)及(2′)顶紧；卡紧套(6)及(6′)的支杆分别用圆销(5)及(5′)分别与两个半圆叉(1)及(1′)组成活动联接，卡紧套(6)及(6′)装有卡紧用的螺钉(7)和(7′)；设计时满足l₁＝l₁′、l₂＝l₂′。

Images