一种弧形面接触蜗轮蜗杆传动动力装置制造方法及图纸

一种弧形面接触蜗轮蜗杆传动动力装置，属于扶梯减速机领域，弧形面接触蜗轮蜗杆传动中，蜗杆采用多头弧形圆柱蜗杆；基于进化鱼群算法，建立蜗轮蜗杆优化数学模型，对蜗杆副进行参数优化，以获得齿面的啮合性能；基于磨削加工对蜗杆进行齿面曲率修正，使齿面啮合为弧形面接触，蜗轮蜗杆的瞬时接触线平稳渐变、均匀分布；齿面的瞬时接触线垂直于蜗轮和蜗杆的齿面相对运动的方向。本装置对相互啮合的蜗轮和蜗杆进行优化设计后，对蜗杆进行了齿面曲率修正，使齿面啮合成为弧形面接触，消除安装误差，并使蜗杆副齿面法线方向垂直于蜗轮和蜗杆的齿面相对速度方向，以便使相互啮合的蜗轮和蜗杆得到良好的润滑性能。

【技术实现步骤摘要】
一种弧形面接触蜗轮蜗杆传动动力装置
本专利技术应用于扶梯减速机领域，尤其涉及一种用于扶梯的弧形面接触蜗杆蜗轮传动动力装置。
技术介绍
减速机在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用。随着减速机在工业上的应用和发展，我国减速机的设计和制造水平日趋完善，但是对于蜗杆减速机的蜗轮蜗杆传动，轮齿的形状不仅会影响到蜗杆传动的运动特性，而且还会影响到蜗杆蜗轮传动的动力性能。为了适应现代化大生产的发展趋势，人们不断探究新型齿廓齿形，现有技术下，在蜗杆副的齿根与齿顶处总会有啮合冲击，会大大地降低蜗杆副传动的承载能力及寿命，也增大了减速机传动噪声，影响传动精度。
技术实现思路
针对上述现有问题，本专利技术提供一种弧形面接触蜗轮蜗杆传动动力装置，具有结构紧凑、承载性能好、运行平稳、噪音低和高寿命的优点。本专利技术包括涡轮、蜗杆，蜗杆为多头弧形圆柱蜗杆，涡轮、蜗杆的齿面啮合为弧形面接触，齿面的瞬时接触线垂直于涡轮和蜗杆的齿面相对运动的方向；基于进化鱼群算法，建立蜗杆优化数学模型，蜗杆优化数学模型按如下式得出：其中：σ为惩罚系数，f(x)为统一目标函数，gi(x)为约束条件；上述对蜗杆进行参数优化，以砂轮齿廓圆弧半径ρ、轴向模数m、导程角γ作为设计变量，以诱导法曲率和啮合区面积为目标函数，采用线性加权法将两个目标函数处理成统一目标函数，对设计变量进行上下边界约束，以蜗轮蜗杆齿顶厚作为性能约束。本专利技术基于磨削加工对蜗杆进行齿面曲率修正，使齿面啮合成为弧形面接触，消除安装误差，同时使蜗轮蜗杆的瞬时接触面平稳渐变、均匀分布，并使瞬时接触线垂直于蜗轮和蜗杆的齿面相对运动的方向，以便使相互啮合的蜗轮和蜗杆得到良好的润滑性能。本专利技术所述多头弧形圆柱蜗杆采用盘形砂轮进行磨削加工，根据盘形砂轮的工作表面方程与实际加工参数推导得出蜗杆的接触面方程。本专利技术通过盘型砂轮对蜗杆进行磨削，盘型砂轮与蜗杆之间，蜗杆轴线与砂轮的发生圆环面轴线以蜗杆分度圆柱螺旋升角为安装角进行安装；磨削时，蜗杆以一定的螺旋特性参数作螺旋运动，同时磨削砂轮绕自身轴线作旋转运动进行蜗杆齿面磨削。本专利技术的蜗杆是采用盘形砂轮进行加工的，优化了动态啮合性能，不需要制造蜗轮滚刀，克服了传统制造中蜗轮滚刀难以制造的问题，减少了制造成本。所述蜗轮的接触面方程按如下公式得出：K2为蜗轮的瞬时接触面方程，K1为蜗杆的瞬时接触面方程，φ1为蜗杆的转动角度，φ2为蜗轮的转动角度，a为蜗轮蜗杆的中心距，坐标系S1是空间动坐标系，它与蜗杆相固联，k1轴与蜗杆轴线重合；坐标系Sσ也是空间动坐标系，它与圆环面盘形砂轮相联接，且砂轮轴线正好与kσ轴相重合；坐标系Sw是空间定坐标系，kw轴与k1轴重合；坐标系Sp是为了表达蜗杆与蜗轮之间运动关系而建立的空间辅助定坐标系。附图说明图1为盘型砂轮加工蜗杆的示意图；图2为蜗轮与蜗杆啮合的坐标系示意图；图3为弧形面接触蜗轮蜗杆传动副的啮合示意图；图4为蜗轮蜗杆接触面分布情况示意图。具体实施例一种用于扶梯的弧形面接触蜗轮蜗杆传动动力装置，蜗杆是通过盘形砂轮进行加工的。图1为盘形砂轮加工蜗杆示意图。首先,根据盘形砂轮的齿面方程与实际加工参数，再结合蜗杆设计原理确定蜗杆的齿面方程如图所示,在进行蜗杆加工时，在加工蜗杆时，蜗杆轴线与砂轮的发生圆环面（产形面）轴线是以蜗杆分度圆柱螺旋升角为安装角进行安装；蜗杆以一定的螺旋特性参数作螺旋运动，同时磨削砂轮绕自身轴线作旋转运动进行蜗杆齿面磨削，从而加工出蜗杆。然后，根据蜗杆的齿面方程以及空间啮合理论,按照蜗轮和蜗杆的安装位置，得出与蜗杆完全共轭的蜗轮的齿面方程。如图2所示，蜗杆绕k1轴旋转,蜗轮绕kσ轴旋转，S1(O1,i1,j1,k1)，Sσ(Oσ,iσ,jσ,kσ)，Sw(Ow,iw,jw,kw)，Sp(Op,ip,jp,kp)。其中，坐标系S1(O1,i1,j1,k1)是空间动坐标系，它与蜗杆相固联，k1轴与蜗杆轴线重合；坐标系Sσ(Oσ,iσ,jσ,kσ)也是空间动坐标系，它与圆环面盘形砂轮相联接，且砂轮轴线正好与kσ轴相重合；坐标系Sw(Ow,iw,jw,kw)是空间定坐标系，kw轴与k1轴重合；坐标系Sp(Op,ip,jp,kp)是为了表达蜗杆与蜗轮之间运动关系而建立的空间辅助定坐标系，kp轴与kσ轴相重合，ip轴与iw轴相重合。多头弧形圆柱蜗杆采用盘形砂轮进行磨削加工，蜗杆的瞬时接触面方程根据盘形砂轮的工作表面方程与实际加工参数推导得出，蜗轮的瞬时接触面方程如下式：基于进化鱼群算法，建立蜗杆优化数学模型，对蜗杆进行参数优化，以提高齿面的啮合性能；以砂轮齿廓圆弧半径ρ、轴向模数m、导程角γ作为设计变量，以诱导法曲率和啮合区面积为目标函数，采用线性加权法将两个目标函数处理成统一目标函数，对设计变量进行上下边界约束，以蜗轮蜗杆齿顶厚作为性能约束，且必须保证在蜗杆齿面上不会出现根切现象。蜗杆优化数学模型如下：其中：σ为惩罚系数，f(x)为统一目标函数，gi(x)为各项约束条件。计算优化前后的诱导法曲率值跟啮合区面积的值，可得优化后的诱导法曲率值比优化前变小，啮合区面积比优化前变大，说明齿面优化方法可行。如图3所示为弧形面接触蜗轮蜗杆传动副的啮合示意图，蜗杆与蜗轮啮合传动。根据蜗杆的螺旋瞬时接触面方程以及空间啮合理论，按照蜗轮蜗杆的安装位置，得出蜗轮的瞬时接触面方程。如图4所示为蜗轮蜗杆啮合齿面的接触线示意图，图4中的1、2、3表示瞬时接触线，点区域表示面接触啮合区。对蜗杆齿面的曲率进行修正，使齿面曲率修正规律与蜗轮蜗杆齿面间相对运动方向的法曲率半径变化一致，从而齿面啮合成为弧形面接触，以形成良好的润滑状态。本实施例中在进行蜗杆加工时，蜗杆以一定的螺旋特性参数作螺旋运动,同时磨削砂轮绕自身轴线作旋转运动进行蜗杆齿面磨削。以上描述是对本专利技术的解释，不是对专利技术的限定，本专利技术所限定的范围参见权利要求，在不违背本专利技术的基本结构的情况下，本专利技术可以作任何形式的修改。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种弧形面接触蜗轮蜗杆传动动力装置，包括涡轮、蜗杆，其特征在于蜗杆为多头弧形圆柱蜗杆，涡轮、蜗杆的齿面啮合为弧形面接触，齿面的瞬时接触线垂直于涡轮和蜗杆的齿面相对运动的方向；蜗杆采用盘型砂轮进行加工；基于进化鱼群算法，建立蜗杆优化数学模型，蜗杆优化数学模型按如下式得出：

【技术特征摘要】
1.一种弧形面接触蜗轮蜗杆传动动力装置，包括涡轮、蜗杆，其特征在于蜗杆为多头弧形圆柱蜗杆，涡轮、蜗杆的齿面啮合为弧形面接触，齿面的瞬时接触线垂直于涡轮和蜗杆的齿面相对运动的方向；蜗杆采用盘型砂轮进行加工；基于进化鱼群算法，建立蜗杆优化数学模型，蜗杆优化数学模型按如下式得出：其中：σ为惩罚系数，f(x)为统一目标函数，gi(x)为约束条件；上述对蜗杆进行参数优化，以砂轮齿廓圆弧半径ρ、轴向模数m、导程角γ作为设计变量，以诱导法曲率和啮合区面积为目标函数，采用线性加权法将两个目标函数处理成统一目标函数，对设计变量进行上下边界约束，以蜗轮蜗杆齿顶厚作为性能约束。2.根据权利要求1所述的一种弧形面接触蜗轮蜗杆传动动力装置，其特征在于所述多头弧形圆柱蜗杆采用盘形砂轮进行磨削加工，根据盘形砂轮的工作表面方程与实际加工参数推导得出蜗杆的接触面方程。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉卫喜，范小斌，马玉娟，李申，
申请(专利权)人：海安县申菱电器制造有限公司，江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32