[發明專利]圓柱環面組合式蝸桿、傳動副及其設計和成型方法

有效

• 申請號: 202110152140.0
• 申請日: 2021-02-03
• 公開（公告）號: CN113028029B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 葉馨欣;陳永洪;羅文軍;陳兵奎;辛棟;李平;葉曙兵;李海周
• 申請（專利權）人: 重慶大學;深圳市兆威機電股份有限公司
• 主分類號: F16H55/22
• 分類號: F16H55/22;B29C33/38;B29C45/33;B29C45/40;G06F30/17
• 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

本發明公開了一種圓柱環面組合式蝸桿、傳動副及其設計和成型方法，包括圓柱環面組合式蝸桿以及與該蝸桿嚙合的漸開線斜齒輪。所述蝸桿沿軸線方向由半截圓柱蝸桿和半截環面蝸桿拼接而成。所述半截圓柱蝸桿為漸開線圓柱蝸桿，其與配對的漸開線斜齒輪構成點接觸嚙合關系；所述半截環面蝸桿的齒面是以配對的漸開線斜齒輪齒面為母面并按嚙合關系展成形成的包絡面，其與配對的漸開線斜齒輪構成多齒線接觸嚙合關系。本發明的蝸桿及蝸桿傳動副不僅具備圓柱蝸桿易成型、制造成本低的優點，也具備環面蝸桿承載能力大、傳動效率高的優點，而且結構緊湊、具有自鎖性，特別適用于通信設備、汽車電子、智能家居、醫療器械等設備中。

技術領域

本發明屬于機械傳動技術領域，特別是涉及一種圓柱環面組合式蝸桿、傳動副及其設計和成型方法。

背景技術

微型傳動具有功率小、輸出動力小的特點，其不以傳遞動力為主，而側重于控制調節、傳動運動，主要起到控制、變速、轉向等作用。近年來微型傳動在通信設備、智能手機、智能家居服務機器人等新興產業和醫療器械、汽車電子等傳統產業中的應用越來越廣泛。微型傳動系統采用的主要材料以工程塑料和金屬粉末材料為主，生產工藝以模具成型工藝(具體包括塑料注射成型、金屬粉末注射成型、粉末冶金成型等)為主，使其具有產品設計自由度高、工藝流程簡單、質量輕、能耗低、生產效率高等優勢，能更好的適應下游精密控制、微型化、輕量化、低成本、低噪音、大規模生產等的需求。

蝸桿傳動是由蝸桿和蝸輪組成，主要用于傳遞空間交錯軸間的運動和動力，通常軸交角為90°。基于其傳動比范圍大、結構緊湊、傳動平穩、噪音低及運動誤差小等特點，蝸桿傳動在微型傳動領域得到了大量應用。圓柱蝸桿制造成本低，能夠一次注塑成型，但是其承載能力較小；環面蝸桿承載能力大，傳動效率高，但是由于其沿軸向兩頭大中間小的特點，難以一次注塑成型，制造成本高且拼接精度低，因此亟須一種兼具承載能力大、易脫模特點的蝸桿及蝸桿傳動副。

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

本發明的目的就是提供一種圓柱環面組合式蝸桿、傳動副及其設計和成型方法，該蝸桿傳動副傳動比范圍大、承載能力高，具有自鎖性，并且基于其外形和齒形特點，能夠通過注塑或粉末冶金等快速成形工藝進行高效率、低成本制造，能完全解決上述現有技術的不足之處。

本發明的目的通過下述技術方案來實現：

一種圓柱環面組合式蝸桿，所述蝸桿是由圓柱蝸桿和環面蝸桿拼接而成。

進一步，所述蝸桿沿軸線方向由半截圓柱蝸桿和半截環面蝸桿拼接而成，且均能與配對的漸開線斜齒輪構成正確嚙合。

進一步，所述半截圓柱蝸桿為漸開線圓柱蝸桿，其與配對的漸開線斜齒輪構成點接觸嚙合關系；所述半截環面蝸桿的齒面是以配對的漸開線斜齒輪齒面為母面并按嚙合關系展成形成的包絡面，其與配對的漸開線斜齒輪構成多齒線接觸嚙合關系。

進一步，所述半截圓柱蝸桿與半截環面蝸桿的蝸桿頭數和旋向均相同。

進一步，所述半截環面蝸桿的齒頂圓直徑沿軸線方向逐漸減小至與半截圓柱蝸桿的齒頂圓直徑一致。

一種圓柱環面組合式蝸桿傳動副，包括上述的蝸桿以及與該蝸桿嚙合的漸開線斜齒輪。

一種圓柱環面組合式蝸桿傳動副的設計方法，包括上述傳動副，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，根據使用實際需求，確定傳動副的中心距a和傳動比i；

步驟2，確定配對的漸開線斜齒輪設計參數，包括齒數Z2、模數m、壓力角α、齒面螺旋角β；

步驟3，根據漸開線斜齒輪齒面方程得到齒輪齒面，通過縫合形成漸開線斜齒輪的三維精確模型；

步驟4，根據漸開線斜齒輪設計參數，確定半截圓柱蝸桿的設計參數，包括蝸桿頭數Z1、直徑系數q、導程角γ；