[發(fā)明專利]一種弧形面接觸蝸輪蝸桿傳動動力裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711225732.0
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN107965550A
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吉衛(wèi)喜;范小斌;馬玉娟;李申
• 申請（專利權(quán)）人: 海安縣申菱電器制造有限公司;江南大學(xué)
• 主分類號: F16H1/16
• 分類號: F16H1/16;F16H55/22
• 代理公司: 揚(yáng)州市錦江專利事務(wù)所32106
• 代理人: 楊秀達(dá)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明應(yīng)用于扶梯減速機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于扶梯的弧形面接觸蝸桿蝸輪傳動動力裝置。

背景技術(shù)

減速機(jī)在原動機(jī)和工作機(jī)或執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間起匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用。隨著減速機(jī)在工業(yè)上的應(yīng)用和發(fā)展，我國減速機(jī)的設(shè)計和制造水平日趨完善，但是對于蝸桿減速機(jī)的蝸輪蝸桿傳動，輪齒的形狀不僅會影響到蝸桿傳動的運(yùn)動特性，而且還會影響到蝸桿蝸輪傳動的動力性能。為了適應(yīng)現(xiàn)代化大生產(chǎn)的發(fā)展趨勢，人們不斷探究新型齒廓齒形，現(xiàn)有技術(shù)下，在蝸桿副的齒根與齒頂處總會有嚙合沖擊，會大大地降低蝸桿副傳動的承載能力及壽命，也增大了減速機(jī)傳動噪聲，影響傳動精度。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述現(xiàn)有問題，本發(fā)明提供一種弧形面接觸蝸輪蝸桿傳動動力裝置，具有結(jié)構(gòu)緊湊、承載性能好、運(yùn)行平穩(wěn)、噪音低和高壽命的優(yōu)點。

本發(fā)明包括渦輪、蝸桿，蝸桿為多頭弧形圓柱蝸桿，渦輪、蝸桿的齒面嚙合為弧形面接觸，齒面的瞬時接觸線垂直于渦輪和蝸桿的齒面相對運(yùn)動的方向；

基于進(jìn)化魚群算法，建立蝸桿優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，蝸桿優(yōu)化數(shù)學(xué)模型按如下式得出：

其中：σ為懲罰系數(shù)，f(x) 為統(tǒng)一目標(biāo)函數(shù)，g_i (x)為約束條件；

上述對蝸桿進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，以砂輪齒廓圓弧半徑ρ、軸向模數(shù)m、導(dǎo)程角γ作為設(shè)計變量，以誘導(dǎo)法曲率和嚙合區(qū)面積為目標(biāo)函數(shù)，采用線性加權(quán)法將兩個目標(biāo)函數(shù)處理成統(tǒng)一目標(biāo)函數(shù)，對設(shè)計變量進(jìn)行上下邊界約束，以蝸輪蝸桿齒頂厚作為性能約束。

本發(fā)明基于磨削加工對蝸桿進(jìn)行齒面曲率修正，使齒面嚙合成為弧形面接觸，消除安裝誤差，同時使蝸輪蝸桿的瞬時接觸面平穩(wěn)漸變、均勻分布，并使瞬時接觸線垂直于蝸輪和蝸桿的齒面相對運(yùn)動的方向，以便使相互嚙合的蝸輪和蝸桿得到良好的潤滑性能。

本發(fā)明所述多頭弧形圓柱蝸桿采用盤形砂輪進(jìn)行磨削加工，根據(jù)盤形砂輪的工作表面方程與實際加工參數(shù)推導(dǎo)得出蝸桿的接觸面方程。

本發(fā)明通過盤型砂輪對蝸桿進(jìn)行磨削，盤型砂輪與蝸桿之間，蝸桿軸線與砂輪的發(fā)生圓環(huán)面軸線以蝸桿分度圓柱螺旋升角為安裝角進(jìn)行安裝；磨削時，蝸桿以一定的螺旋特性參數(shù)作螺旋運(yùn)動，同時磨削砂輪繞自身軸線作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動進(jìn)行蝸桿齒面磨削。

本發(fā)明的蝸桿是采用盤形砂輪進(jìn)行加工的，優(yōu)化了動態(tài)嚙合性能，不需要制造蝸輪滾刀，克服了傳統(tǒng)制造中蝸輪滾刀難以制造的問題，減少了制造成本。

所述蝸輪的接觸面方程按如下公式得出：

K₂為蝸輪的瞬時接觸面方程，K₁為蝸桿的瞬時接觸面方程，φ₁為蝸桿的轉(zhuǎn)動角度，φ₂為蝸輪的轉(zhuǎn)動角度，a為蝸輪蝸桿的中心距，坐標(biāo)系S₁是空間動坐標(biāo)系，它與蝸桿相固聯(lián)，k₁軸與蝸桿軸線重合；坐標(biāo)系S_σ也是空間動坐標(biāo)系，它與圓環(huán)面盤形砂輪相聯(lián)接，且砂輪軸線正好與k_σ軸相重合；坐標(biāo)系S_w是空間定坐標(biāo)系，k_w軸與k₁軸重合；坐標(biāo)系S_p是為了表達(dá)蝸桿與蝸輪之間運(yùn)動關(guān)系而建立的空間輔助定坐標(biāo)系。

附圖說明

圖1為盤型砂輪加工蝸桿的示意圖；

圖2為蝸輪與蝸桿嚙合的坐標(biāo)系示意圖；

圖3為弧形面接觸蝸輪蝸桿傳動副的嚙合示意圖；

圖4為蝸輪蝸桿接觸面分布情況示意圖。

具體實施例

一種用于扶梯的弧形面接觸蝸輪蝸桿傳動動力裝置，蝸桿是通過盤形砂輪進(jìn)行加工的。圖1為盤形砂輪加工蝸桿示意圖。首先,根據(jù)盤形砂輪的齒面方程與實際加工參數(shù)，再結(jié)合蝸桿設(shè)計原理確定蝸桿的齒面方程如圖所示,在進(jìn)行蝸桿加工時，在加工蝸桿時，蝸桿軸線與砂輪的發(fā)生圓環(huán)面（產(chǎn)形面）軸線是以蝸桿分度圓柱螺旋升角為安裝角進(jìn)行安裝；蝸桿以一定的螺旋特性參數(shù)作螺旋運(yùn)動，同時磨削砂輪繞自身軸線作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動進(jìn)行蝸桿齒面磨削，從而加工出蝸桿。然后，根據(jù)蝸桿的齒面方程以及空間嚙合理論,按照蝸輪和蝸桿的安裝位置，得出與蝸桿完全共軛的蝸輪的齒面方程。