一种锥面包络锥蜗杆副及其制造方法技术

一种锥面包络锥蜗杆副及其制造方法，属于偏置蜗杆传动技术领域。所述锥面包络锥蜗杆副，包括包络锥蜗杆和锥蜗轮，包络锥蜗杆的螺旋面是可展曲面，由盘形锥面砂轮磨削展成，包络锥蜗杆和锥蜗轮啮合，所述锥面包络锥蜗杆副适用于传动比i12≥10的轴线正交相错或非正交相错场合；所述锥面包络锥蜗杆副的制造方法，包括：步骤1.设置待制造包络锥蜗杆的坐标参数、步骤2.制造包络锥蜗杆、步骤3.设置待制造锥蜗轮坐标参数、步骤4.制造锥蜗轮和步骤5.装配锥面包络锥蜗杆副。所述锥面包络锥蜗杆副的齿面都不易发生曲率干涉、适用的蜗杆头数和传动比范围广，瞬时接触线分布均匀、稀疏、无交叉，有利于散热和润滑，承载能力大、传动效率高、使用寿命长。

Cone cone worm gear pair and its manufacturing method

The invention relates to a conical bread cone worm pair and a manufacturing method thereof, belonging to the technical field of offset worm transmission. The conical enveloping cone worm pair includes an enveloping cone worm and a conical worm wheel. The spiral surface of the enveloping cone worm is a developable surface, which is grinded by a disc-shaped conical grinding wheel, and the enveloping cone worm and a conical worm engage. The conical enveloping cone worm pair is suitable for the occasion of orthogonal or non-orthogonal dislocation of the axes with transmission ratio i12 < 10. The manufacturing method of the enveloping cone worm pair includes: step 1. setting the coordinate parameters of the enveloping cone worm to be manufactured, step 2. manufacturing the enveloping cone worm, step 3. setting the coordinate parameters of the enveloping cone worm to be manufactured, step 4. manufacturing the cone worm and step 5. assembling the cone enveloping cone worm pair. The tooth surface of the conical enveloping worm pair is not prone to curvature interference, the suitable number of worm heads and the transmission ratio range are wide, the instantaneous contact lines are uniform, sparse and non-crossing, which is conducive to heat dissipation and lubrication, large bearing capacity, high transmission efficiency and long service life.

【技术实现步骤摘要】
一种锥面包络锥蜗杆副及其制造方法
本专利技术涉及偏置蜗杆传动
，特别涉及一种锥面包络锥蜗杆副及其制造方法。
技术介绍
经典锥蜗杆螺旋面由直线刃车刀车削成形，是不可展的直纹面，难于按照形成原理精确磨削。这不利于锥蜗杆螺旋面硬化后的精加工，也不利于进一步提高传动副的承载能力。经典锥蜗杆传动的啮合界线，可能进入锥蜗杆齿面，从而形成不可用区，相应锥滚刀产形面的这部分会导致相配锥蜗轮齿面根切。此外，对于经典锥蜗杆传动而言，控制一齿两侧面啮合不对称的能力也不理想。鉴于此，有必要根据新的原理，采用新的加工制造方法，创成新型锥蜗杆传动。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术的缺陷，专利技术目的是提供一种锥面包络锥蜗杆副及其制造方法，这种锥面包络锥蜗杆副既适用于轴线垂直相错场合，也适用于轴线非垂直相错场合，其蜗杆工作长度几乎能够达到蜗杆螺纹全长，因而重合度大；传动副齿面都不易发生曲率干涉，适用的蜗杆头数和传动比范围广；其蜗轮齿面接触区基本能够覆盖整个齿面；传动副瞬时接触线分布均匀、稀疏、无交叉，有利于散热和润滑；该传动的诱导主曲率小且滑动角大，齿间接触应力水平低且形成润滑油膜条件好，因此，锥面包络锥蜗杆副承载能力大、传动效率高、使用寿命长。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种锥面包络锥蜗杆副，所述锥面包络锥蜗杆副包括包络锥蜗杆和锥蜗轮，所述包络锥蜗杆的螺旋面是可展曲面，由盘形锥面砂轮磨削展成，所述锥蜗轮由与所述包络锥蜗杆的螺旋面一致的锥滚刀范成，所述包络锥蜗杆和所述锥蜗轮啮合，所述锥面包络锥蜗杆副适用于传动比i12≥10的轴线正交相错或非正交相错场合。所述锥面包络锥蜗杆副的制造方法，包括如下步骤：步骤1、设置待制造包络锥蜗杆的坐标参数：锥蜗杆毛坯与动坐标系相固连，所述动坐标系σ1的单位基底矢沿着所述锥蜗杆毛坯轴线由小端指向大端，所述动坐标系σ1的坐标原点O1位于所述锥蜗杆毛坯轴线上，是包络锥蜗杆螺纹长度的中点；所述锥蜗杆毛坯的静坐标系为所述静坐标系σo1的单位基底矢与所述动坐标系σ1的单位基底矢重合，沿所述锥蜗杆毛坯轴线，所述静坐标系σo1的单位基底矢和单位基底矢张成水平面；砂轮座与平动坐标系相固连，对刀基准点Ood位于所述静坐标系σo1的单位基底矢上，ad为盘形锥面砂轮磨削包络锥蜗杆过程中的工艺中心距；所述平动坐标系σod的单位基底矢与所述静坐标系σo1的单位基底矢平行，所述平动坐标系σod的单位基底矢的正向与水平面的夹角为包络锥蜗杆在锥面包络锥蜗杆副的参考点M处的导程角γm；所述盘形锥面砂轮与坐标系相固连，所述盘形锥面砂轮坐标系σd的单位基底矢与所述平动坐标系σod的单位基底矢重合，所述盘形锥面砂轮坐标系σd的单位基底矢沿所述盘形锥面砂轮轴线，所述盘形锥面砂轮坐标系σd表示所述盘形锥面砂轮相对于所述砂轮座平动坐标系σod的偏转情况；εS为所述盘形锥面砂轮坐标系σd相对于所述平动坐标系σod绕所述平动坐标系σod的单位基底矢的偏转角，当S＝1时，磨削包络锥蜗杆的i面，i面为朝向包络锥蜗杆小端的螺旋面；当S＝2时，磨削包络锥蜗杆的e面，e面为朝向包络锥蜗杆大端的螺旋面；步骤2、制造包络锥蜗杆：安装在所述砂轮座上的所述盘形锥面砂轮磨削展成所述锥蜗杆毛坯，所述锥蜗杆毛坯相对于所述锥蜗杆毛坯的静坐标系做回转运动；磨削包络锥蜗杆螺旋面的过程中，所述砂轮座沿平行于包络锥蜗杆分锥母线的直线做平移运动，所述直线与所述锥蜗杆毛坯轴线的夹角为包络锥蜗杆的分锥角δ1；当所述锥蜗杆毛坯绕转过角度时，所述砂轮座相对于所述对刀基准点Ood的移动距离p为包络锥蜗杆沿其分锥母线的螺旋参数；所述盘形锥面砂轮产形锥面磨削所述包络锥蜗杆i面时，所述盘形锥面砂轮大端朝向所述包络锥蜗杆小端，大端圆心位于所述盘形锥面砂轮坐标系σd的坐标原点；所述盘形锥面砂轮产形锥面磨削所述包络锥蜗杆e面时，所述盘形锥面砂轮大端朝向所述包络锥蜗杆大端，大端圆心也位于所述盘形锥面砂轮坐标系σd的坐标原点；步骤3、设置待制造锥蜗轮坐标参数：锥蜗轮毛坯的静坐标系为所述静坐标系σo2的单位基底矢沿着锥蜗轮轴线由小端指向大端，所述静坐标系σo2的单位基底矢沿着所述包络锥蜗杆轴线与所述锥蜗轮轴线的公垂线方向，点O'和O2分别是所述公垂线在所述包络锥蜗杆轴线和所述锥蜗轮轴线上的垂足，a为锥面包络锥蜗杆副的中心距，所述点O'沿包络锥蜗杆轴线到其小端的距离为zA，zA为包络锥蜗杆安装距；步骤4、制造锥蜗轮：用锥滚刀滚切所述锥蜗轮毛坯，所述锥滚刀的产形面与所述步骤2中得到的包络锥蜗杆螺旋面一致；所述锥滚刀范成锥蜗轮的过程中，所述锥滚刀和所述锥蜗轮毛坯都绕各自的轴线做回转运动，角速度矢分别为和把这两个矢量移至同一平面内，正向夹角的补角为Σ，Σ是锥面包络锥蜗杆副的轴交角；所述锥滚刀与所述锥蜗轮毛坯间的传动比为锥面包络锥蜗杆副的传动比i12；滚切锥蜗轮过程中，所述锥滚刀沿所述锥蜗轮毛坯轴线做直线平移进给运动，当所述锥滚刀轴线与所述锥蜗轮毛坯轴线的公垂线在所述锥蜗轮毛坯轴线上的垂足和点O2重合时，即所述锥滚刀轴线与所述锥蜗轮毛坯轴线的公垂线在所述锥蜗轮毛坯轴线上的垂足与所述锥蜗轮大端定位基准面间的距离为Ls时，所述锥滚刀的进给运动停止，Ls的计算式为：其中，ZM为锥面包络锥蜗杆副的参考点M在坐标系σo2中沿的坐标值；kg为锥蜗轮齿宽系数；δa2为锥蜗轮面锥角；为锥面包络锥蜗杆副工作齿高系数；mδ为包络锥蜗杆沿分锥母线的模数；zB为锥蜗轮大端齿顶到其大端定位基准面垂直距离；步骤5、装配锥面包络锥蜗杆副，包括：按照所述步骤1和所述步骤2制造的包络锥蜗杆与按照所述步骤3和所述步骤4制造的锥蜗轮，按所述锥面包络锥蜗杆副的中心距a、所述锥面包络锥蜗杆副的轴交角Σ和所述包络锥蜗杆安装距zA装配，形成锥面包络锥蜗杆副。所述盘形锥面砂轮磨削包络锥蜗杆过程中的工艺中心距ad按下式确定：其中，rf为包络锥蜗杆螺纹中点处齿根圆半径，rg为盘形锥面砂轮大端半径；所述包络锥蜗杆安装距zA按下式确定：zA＝kAa其中，kA为安装距系数。所述包络锥蜗杆安装距系数kA的取值为0.5～1.2。所述盘形锥面砂轮的基本参数包括大端半径rg和半顶锥角δgS，所述大端半径rg和所述半顶锥角δgS的值根据啮合性能选取，所述盘形锥面砂轮包括第一盘形锥面砂轮和第二盘形锥面砂轮，所述第一盘形锥面砂轮和所述第二盘形锥面砂轮的半顶锥角δgS不同，所述第一盘形锥面砂轮磨削所述包络锥蜗杆的i面，所述第一盘形锥面砂轮的半顶锥角为δg1，所述第二盘形锥面砂轮磨削所述包络锥蜗杆的e面，所述第二盘形锥面砂轮的半顶锥角为δg2。所述包络锥蜗杆副的参考点M选取所述包络锥蜗杆i面的小端齿顶处。所述锥面包络锥蜗杆副轴交角Σ为90°，得到正交传动；所述锥面包络锥蜗杆副轴交角Σ为非90°，则得到非正交传动。所述锥面包络锥蜗杆副的参考点M在坐标系σo2中沿的坐标值ZM&gt;0；所述锥蜗轮齿宽系数kg的取值0.5～1；所述锥蜗轮面锥角δa2根据啮合性能确定取值，δa2的取值为45°～89°；所述包络锥蜗杆沿分锥母线的模数mδ按下式估算：并圆整成标准值，其中，Z1为包络锥蜗杆头数；所述锥蜗轮大端齿顶到其大端定位基准面的垂直距离zB取值为：zB＝(11～14)mδ。本专利技术中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锥面包络锥蜗杆副，其特征在于，所述锥面包络锥蜗杆副包括包络锥蜗杆和锥蜗轮，所述包络锥蜗杆的螺旋面是可展曲面，由盘形锥面砂轮磨削展成，所述锥蜗轮由与所述包络锥蜗杆的螺旋面一致的锥滚刀范成，所述包络锥蜗杆和所述锥蜗轮啮合，所述锥面包络锥蜗杆副适用于传动比i12≥10的轴线正交相错或非正交相错场合。

【技术特征摘要】
1.一种锥面包络锥蜗杆副，其特征在于，所述锥面包络锥蜗杆副包括包络锥蜗杆和锥蜗轮，所述包络锥蜗杆的螺旋面是可展曲面，由盘形锥面砂轮磨削展成，所述锥蜗轮由与所述包络锥蜗杆的螺旋面一致的锥滚刀范成，所述包络锥蜗杆和所述锥蜗轮啮合，所述锥面包络锥蜗杆副适用于传动比i12≥10的轴线正交相错或非正交相错场合。2.权利要求1所述的锥面包络锥蜗杆副的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、设置待制造包络锥蜗杆的坐标参数：锥蜗杆毛坯与动坐标系相固连，所述动坐标系σ1的单位基底矢沿着所述锥蜗杆毛坯轴线由小端指向大端，所述动坐标系σ1的坐标原点O1位于所述锥蜗杆毛坯轴线上，是包络锥蜗杆螺纹长度的中点；所述锥蜗杆毛坯的静坐标系为所述静坐标系σo1的单位基底矢与所述动坐标系σ1的单位基底矢重合，沿所述锥蜗杆毛坯轴线，所述静坐标系σo1的单位基底矢和单位基底矢张成水平面；砂轮座与平动坐标系相固连，对刀基准点Ood位于所述静坐标系σo1的单位基底矢上，ad为盘形锥面砂轮磨削包络锥蜗杆过程中的工艺中心距；所述平动坐标系σod的单位基底矢与所述静坐标系σo1的单位基底矢平行，所述平动坐标系σod的单位基底矢的正向与水平面的夹角为包络锥蜗杆在锥面包络锥蜗杆副的参考点M处的导程角γm；所述盘形锥面砂轮与坐标系相固连，所述盘形锥面砂轮坐标系σd的单位基底矢与所述平动坐标系σod的单位基底矢重合，所述盘形锥面砂轮坐标系σd的单位基底矢沿所述盘形锥面砂轮轴线，所述盘形锥面砂轮坐标系σd表示所述盘形锥面砂轮相对于所述砂轮座平动坐标系σod的偏转情况；εS为所述盘形锥面砂轮坐标系σd相对于所述平动坐标系σod绕所述平动坐标系σod的单位基底矢的偏转角，当S＝1时，磨削包络锥蜗杆的i面，i面为朝向包络锥蜗杆小端的螺旋面；当S＝2时，磨削包络锥蜗杆的e面，e面为朝向包络锥蜗杆大端的螺旋面；步骤2、制造包络锥蜗杆：安装在所述砂轮座上的所述盘形锥面砂轮磨削展成所述锥蜗杆毛坯，所述锥蜗杆毛坯相对于所述锥蜗杆毛坯的静坐标系做回转运动；磨削包络锥蜗杆螺旋面的过程中，所述砂轮座沿平行于包络锥蜗杆分锥母线的直线做平移运动，所述直线与所述锥蜗杆毛坯轴线的夹角为包络锥蜗杆的分锥角δ1；当所述锥蜗杆毛坯绕转过角度时，所述砂轮座相对于所述对刀基准点Ood的移动距离p为包络锥蜗杆沿其分锥母线的螺旋参数；所述盘形锥面砂轮产形锥面磨削所述包络锥蜗杆i面时，所述盘形锥面砂轮大端朝向所述包络锥蜗杆小端，大端圆心位于所述盘形锥面砂轮坐标系σd的坐标原点；所述盘形锥面砂轮产形锥面磨削所述包络锥蜗杆e面时，所述盘形锥面砂轮大端朝向所述包络锥蜗杆大端，大端圆心也位于所述盘形锥面砂轮坐标系σd的坐标原点；步骤3、设置待制造锥蜗轮坐标参数：锥蜗轮毛坯的静坐标系为所述静坐标系σo2的单位基底矢沿着锥蜗轮轴线由小端指向大端，所述静坐标系σo2的单位基底矢沿着所述包络锥蜗杆轴线与所述锥蜗轮轴线的公垂线方向，点O'和O2分别是所述公垂线在所述包络锥蜗杆轴线和所述锥蜗轮轴线上的垂足，a为锥面包络锥蜗杆副的中心距，所述点O'沿包络锥蜗杆轴线到其小端的距离为zA，zA为包络锥蜗杆安装距；步骤4、制造锥蜗轮：用锥滚刀滚切所述锥蜗轮毛坯，所述锥滚刀的产形面与所述步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵亚平，孟庆祥，孔祥伟，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21