[發明專利]點線演化環面蝸桿傳動副及其工作方式

有效

• 申請號: 202010412719.1
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111536218B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 陳永洪;陳兵奎;羅文軍
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: F16H55/08
• 分類號: F16H55/08;F16H55/24;B23F13/02;B23F13/04;B23F5/02
• 代理公司: 成都瑞創華盛知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 51270
• 代理人: 鄧瑞;辜強

本發明公開了一種點線演化環面蝸桿傳動副及其工作方式，包括變齒厚漸開線齒輪和平面包絡環面蝸桿，兩者之間呈瞬時多齒點接觸，隨著運行過程中齒面自身磨損，將變齒厚漸開線齒輪沿其軸線向齒厚變薄方向移動，原傳動副將演化為新型嚙合副直至共軛齒面間呈瞬時多齒線接觸，平面包絡環面蝸桿演變成漸開面包絡環面蝸桿，變齒厚漸開線齒輪齒面接觸區域向齒厚變厚方向移動，進而形成精密重載變齒厚漸開線齒輪包絡環面蝸桿傳動副。本發明具有加工工藝性好、制造成本低、共軛齒面均可磨削、齒面硬度高、傳動精度高、誤差敏感性低、齒側間隙可調可控、齒面磨損量可精確補償、精度壽命長、承載能力逐漸提升的優點。

技術領域

本發明屬于機械傳動技術領域，特別是涉及一種點線演化環面蝸桿傳動副及其工作方式。

背景技術

蝸桿傳動因其傳動比大、結構緊湊、運行平穩及自鎖性等優點，已廣泛應用于航空航天、船舶潛艇、武器裝備、礦山冶金、軌道交通等國民經濟及國防裝備重要領域。蝸桿傳動原理可以追溯至二千二百年前，阿基米德提出阿基米德蝸桿傳動卷揚機，隨后發明了數十余種蝸桿傳動并應用于機械設備中。按蝸桿外廓形狀可將其分為圓柱蝸桿傳動、圓錐蝸桿傳動、環面蝸桿傳動和鼓形蝸桿傳動四大類，其中圓柱蝸桿傳動多用于輕載傳動領域，而環面蝸桿傳動廣泛用于重載傳動領域。

重載蝸桿包括一次包絡環面蝸桿傳動和二次包絡環面蝸桿傳動，如直廓環面蝸桿傳動、平面一次包絡環面蝸桿傳動、漸開面一次包絡環面蝸桿傳動，以及平面二次包絡環面蝸桿傳動、錐面二次包絡環面蝸桿傳動、雙圓環面二次包絡環面蝸桿傳動等，其同時嚙合齒數對多、傳動副承載能力高，但其存在齒面約束多、對誤差敏感性大、高精加工難度大、齒側間隙不可控、齒面磨損量不可補償等不足。

精密蝸桿傳動包括雙導程蝸桿傳動、錐蝸桿傳動、分段式蝸桿傳動、無側隙滾子包絡環面蝸桿傳動、無側隙雙滾子包絡環面蝸桿傳動、變齒厚平面齒輪包絡環面蝸桿傳動等，其通過軸向移動蝸桿或周向旋轉蝸桿或齒面修形等方式可對齒側間隙進行調整和對齒面磨損量進行補償，但由于其同時嚙合齒數少或結構剛性不足等，故精密蝸桿傳動副存在承載能力低等不足。

因此，如何解決上述現有技術存在的缺陷成為了該領域技術人員努力的方向。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術中重載蝸桿傳動中誤差敏感性高、齒側間隙不可調、齒面磨損量不可補償以及精密蝸桿傳動中承載能力不高等缺點，提供一種點線演化環面蝸桿傳動副及其工作方式，解決了蝸桿傳動中精密與重載無法兼顧的技術問題。

本發明的目的通過下述技術方案來實現：

一種點線演化環面蝸桿傳動副，包括相互嚙合的變齒厚漸開線齒輪和平面包絡環面蝸桿，兩者之間呈瞬時多齒點接觸，且隨著運行過程，變齒厚漸開線齒輪沿其軸線向齒厚變薄方向移動，平面包絡環面蝸桿逐漸演變為漸開面包絡環面蝸桿，變齒厚漸開線齒輪齒面接觸區域向齒厚變厚方向移動，進而形成精密重載變齒厚漸開線齒輪包絡環面蝸桿傳動副。

進一步，所述環面蝸桿傳動副采用局部共軛原理構建。

進一步，所述環面蝸桿傳動副采用非對偶范成法加工，變齒厚漸開線齒輪采用成形法單側齒面精確磨削加工，平面包絡環面蝸桿采用展成法單側齒面磨削加工，使得傳動副齒面硬度高、精度高。

進一步，所述變齒厚漸開線齒輪的兩側螺旋角不等，齒厚沿其軸向逐漸變化。

進一步，所述平面包絡環面蝸桿兩側母平面傾角與變齒厚漸開線齒輪螺旋角一致。

進一步，所述環面蝸桿傳動副的齒側間隙和齒面磨損量通過軸向移動變齒厚漸開線齒輪進行精確補償。

進一步，所述平面包絡環面蝸桿為硬齒面高精度平面包絡環面蝸桿，運行磨損后演變為中硬齒面高精度漸開面包絡環面蝸桿。

進一步，所述環面蝸桿傳動副初始狀態呈多齒點接觸，齒面自身運行磨損后通過軸向移動變齒厚漸開線齒輪形成新型嚙合副，直至環面蝸桿齒面呈瞬時多齒線接觸。