点接触局部共轭啮合的包络蜗杆传动副构形方法技术

本发明专利技术提供的一种点接触局部共轭啮合的包络蜗杆传动副构形方法，包括包络环面蜗杆传动和包络鼓形蜗杆传动两种形式；蜗杆传动副包括蜗轮和蜗杆，具体构形采用齿轮齿面参数修形的方式，且修形后的齿面与标准齿轮齿面沿齿高方向上在修形目标位置相切；本发明专利技术修形后的齿面使得蜗轮蜗杆副的共轭为局部共轭，且在啮合时为低误差敏感性的点接触，相对于现有技术的媒介齿面的构形方法，本发明专利技术适用性更广，解决了渐开线圆柱齿轮齿形修形和蜗杆传动媒介齿面建模的难题，能够根据使用工况调整具体参数，具有更好的适用性。具有更好的适用性。

【技术实现步骤摘要】
点接触局部共轭啮合的包络蜗杆传动副构形方法


[0001]本专利技术涉及机械零件加工领域，尤其涉及一种点接触局部共轭啮合的包络蜗杆传动副构形方法。

技术介绍

[0002]蜗杆传动作为一种传动比大、承载能力高、结构紧凑、传动平稳且噪声冲击小的运动与动力传递机构，在装备制造、航空航天、矿山冶金等国民战略经济领域中得到广泛的应用，主要分为运动传递与动力传递两大类。
[0003]根据应用对象和任务需求的不同，目前在运动与动力传递的基础上将蜗杆传动再次进行精分，基于完全共轭原理和对偶成形方法，将其分为精密蜗杆传动、重载蜗杆传动和精密重载蜗杆传动三类。其中，精密蜗杆传动主要关注传动精度、齿侧间隙、磨损补偿及精度寿命等，主要类型有双导程蜗杆传动、锥蜗杆传动等；重载蜗杆传动主要关注承载能力、传动效率和使用寿命等，主要类型有一次包络环面蜗杆传动、二次包络环面蜗杆传动和鼓型蜗杆传动等。上述两种蜗杆传动存在重载蜗杆传动误差敏感性高及侧隙不可调控、精密蜗杆传动副承载能力较低等精密与重载难以兼顾的不足。随着自然发电、智能制造、航空航天以及武器装备等国家战略性新兴产业的发展，对传动系统提出了高可靠自锁、高精度低回差、高承载能力等极端工况服役性能要求。其中，兼具精密特性与重载特性的精密重载蜗杆传动成为目前业内相关科研人员重点研究对象。
[0004]现有技术中，为了实现蜗杆传动低误差敏感性的点接触传动，常常通过引入媒介齿面来实现新型蜗杆传动(包括新型包络环面蜗杆和新型包络鼓形蜗杆等)的局部共轭点接触啮合。然而目前媒介齿面的研究大多为平面媒介齿面和少齿差媒介齿面，类型相对较少且不便于根据具体应用工况改变媒介齿面的参数，现亟需专利技术一种新型的适用性更广的点接触局部共轭啮合的包络蜗杆传动构形方法。
[0005]因此，本专利技术基于上述背景，提出一种蜗轮蜗杆传动副的构形方法，以解决上述渐开线圆柱齿轮齿形修形和蜗杆传动媒介齿面建模的难题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供一种点接触局部共轭啮合的包络蜗杆传动副构形方法，适用性更广，解决了渐开线圆柱齿轮齿形修形和蜗杆传动媒介齿面建模的难题，能够根据使用工况调整具体参数，具有更好的适用性。
[0007]本专利技术提供的点接触局部共轭啮合的包络蜗杆传动副构形方法，
[0008]蜗杆传动副包括蜗轮和蜗杆，具体构形采用如下方法：
[0009]蜗轮的齿面由标准渐开线齿轮的齿面修形获得，且修形后的齿面与标准齿轮齿面沿齿高方向上在修形目标位置相切；蜗杆为标准渐开线包络蜗杆；
[0010]或者，蜗轮为标准渐开线齿轮，蜗杆的齿面为修形齿面，由修形后的参考蜗轮齿面包络形成，参考蜗轮修形后齿面与标准齿轮齿面沿齿高方向上在修形目标位置相切；
[0011]或者，蜗轮的齿面由标准渐开线齿轮的齿面修形获得，且修形后齿面与标准齿轮齿面沿齿高方向上在修形目标位置相切；蜗杆的齿面为修形齿面，由设定修形量的参考蜗轮齿面包络形成，设定修形量的参考蜗轮修形后齿面与标准齿轮齿面沿齿高方向上在修形目标位置相切；参考蜗轮的设定修形量与蜗轮齿面的修形量不同，但修形目标位置相同。
[0012]进一步，所述蜗轮以及参考蜗轮的齿面均为渐开线齿面，且渐开线齿面的齿形修形通过渐开线的发生线渐变伸缩实现。
[0013]进一步，包括下列步骤：
[0014]a.确定修形量函数：
[0015][0016]式中：θ
K
为渐开线的发生线上的任意点K的展角；
[0017]且修形函数f(θ
K
)应连续可导、相对于给定目标修形点对称、在给定目标修形点的两侧单调递增以及修形量具有最大值和最小值；
[0018]b.获取渐开线线形修形后的曲线方程：
[0019][0020]式中：r
K
为渐开线上K点的向径；r
b
为基圆半径；α
K
为渐开线上K点的压力角；
[0021]c.基于步骤b的曲线方程，获取齿形修形齿面方程：
[0022]左侧修形齿面方程为：
[0023][0024]右侧修形齿面方程为：
[0025][0026]式中：f(τ)为函数f(θ
K
)转化为关于渐开面齿面参数τ的函数，并且τ＝θ
K
+α
K
；为修形渐开面基圆半径；τ和θ∈[θ1,θ2]为渐开面齿面参数；δ为基圆半角；p为齿面螺旋参数；
α
t
为分度圆端面压力角，且其中α
n
为分度圆法向压力角；β为齿面的螺旋角；(i1,j1,k1)分别为坐标系O1‑
x1y1z1中坐标轴的单位矢量；分别为左侧修形齿面方程的坐标值；分别为右侧修形齿面方程的坐标值。
[0027]进一步，步骤b中的渐开线线形修形后的曲线方程由步骤a的修形量函数代入标准渐开线极坐标方程获得，标准渐开线极坐标方程为：
[0028][0029]进一步，其特征在于：
[0030]步骤c中的齿形修形齿面方程由函数f(τ)代入标准渐开线圆柱齿轮齿面方程获得，标准渐开线圆柱齿轮齿面方程为：
[0031]左侧齿面方程为：
[0032][0033]右侧齿面方程为：
[0034][0035]式中：为标准渐开面基圆半径；分别为左侧齿面方程的坐标值；分别为右侧齿面方程的坐标值。
[0036]进一步，公式(3)和公式(4)中
“±”
号，取“+”时为扩张修形，取
“‑”
时为收缩修形；
[0037]当蜗轮的齿面和蜗杆的齿面均具有修形时，则：
[0038]所述蜗杆包括外啮合包络环面蜗杆和内啮合包络鼓形蜗杆，所述蜗轮包括与外啮合包络环面蜗杆啮合的外齿蜗轮和与内啮合包络鼓形蜗杆啮合的内齿蜗轮，所述参考蜗轮包括包络形成外啮合包络环面蜗杆的外齿参考蜗轮和包络形成内啮合包络鼓形蜗杆的内齿参考蜗轮；
[0039]蜗杆为外啮合包络环面蜗杆时：
[0040]外齿蜗轮和外啮合包络环面蜗杆的齿面均为收缩修形齿面，外啮合包络环面蜗杆的齿面修形由修形后的外齿参考蜗轮齿面包络形成，所述外齿参考蜗轮齿面的收缩修形量小于外齿蜗轮齿面的收缩修形量；
[0041]或者，外齿蜗轮的齿面为收缩修形齿面，外啮合包络环面蜗杆的齿面为扩张修形，由扩张修形齿面的外齿参考蜗轮包络而成；
[0042]或者，外齿蜗轮和外啮合包络环面蜗杆的齿面均为扩张修形齿面，外啮合包络环面蜗杆的齿面修形由修形后的外齿参考蜗轮齿面包络形成，所述外齿参考蜗轮齿面的扩张修形量大于外齿蜗轮齿面的扩张修形量；
[0043]蜗杆为内啮合包络鼓形蜗杆时：
[0044]内齿蜗轮和内啮合包络鼓形蜗杆的齿面均为收缩修形齿面，内啮合包络鼓形蜗杆的齿面修形由修形后的内齿参考蜗轮齿面包络形成，所述内齿参考蜗轮齿面的收缩修形量大于内齿蜗轮齿面的收缩修形量；
[0045]或者，内齿蜗轮的齿面为扩张修形齿面，内啮本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种点接触局部共轭啮合的包络蜗杆传动副构形方法，其特征在于：蜗杆传动副包括蜗轮和蜗杆，具体构形采用如下方法：蜗轮的齿面由标准渐开线齿轮的齿面修形获得，且修形后的齿面与标准齿轮齿面沿齿高方向上在修形目标位置相切；蜗杆为标准渐开线包络蜗杆；或者，蜗轮为标准渐开线齿轮，蜗杆的齿面为修形齿面，由修形后的参考蜗轮齿面包络形成，参考蜗轮修形后齿面与标准齿轮齿面沿齿高方向上在修形目标位置相切；或者，蜗轮的齿面由标准渐开线齿轮的齿面修形获得，且修形后齿面与标准齿轮齿面沿齿高方向上在修形目标位置相切；蜗杆的齿面为修形齿面，由设定修形量的参考蜗轮齿面包络形成，设定修形量的参考蜗轮修形后齿面与标准齿轮齿面沿齿高方向上在修形目标位置相切；参考蜗轮的设定修形量与蜗轮齿面的修形量不同，但修形目标位置相同。2.根据权利要求1所述的点接触局部共轭啮合的包络蜗杆传动副构形方法，其特征在于：所述蜗轮以及参考蜗轮的齿面均为渐开线齿面，且渐开线齿面的齿形修形通过渐开线的发生线渐变伸缩实现。3.根据权利要求2所述的点接触局部共轭啮合的包络蜗杆传动副构形方法，其特征在于：所述蜗轮以及参考蜗轮的渐开线齿面的齿形修形方法包括下列步骤：a.确定修形量函数：其中：θ
K
为渐开线的发生线上的任意点K的展角；且修形函数f(θ
K
)应连续可导、相对于给定目标修形点对称、在给定目标修形点的两侧单调递增以及修形量具有最大值和最小值；b.获取渐开线线形修形后的曲线方程：其中：r
K
为渐开线上K点的向径；r
b
为基圆半径；α
K
为渐开线上K点的压力角；c.基于步骤b的曲线方程，获取齿形修形齿面方程：左侧修形齿面方程为：右侧修形齿面方程为：
式中：f(τ)为函数f(θ
K
)转化为关于渐开面齿面参数τ的函数，并且τ＝θ
K
+α
K
；为修形渐开面基圆半径；τ和θ∈[θ1,θ2]为渐开面齿面参数；δ为基圆半角；p为齿面螺旋参数；α
t
为分度圆端面压力角，且其中α
n
为分度圆法向压力角；β为齿面的螺旋角；(i1,j1,k1)分别为坐标系O1‑
x1y1z1中坐标轴的单位矢量。4.根据权利要求3所述的点接...

【专利技术属性】
技术研发人员：李忠涛，陈永洪，罗文军，陈兵奎，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：