大径蜗杆和蜗轮的设计与滚切的方法技术

大径蜗轮和大径蜗杆是一类用于机械传动的新型蜗轮和蜗杆。大径蜗轮的特点是采用齿轮滚刀滚切蜗轮的轮齿，所以在不增添滚刀的条件下。即能进行生产；既能方便制造，又可方便维修，便于推广应用。大径蜗杆的特点是螺旋升角较小，直径较大，可将蜗杆的头数增至６～１８头，使传动比降至１．５５～４．６６，替代齿轮传动；适于采用套装结构。大径蜗杆的规格较为齐全，其常用系列即有２３种模数，和４０种分度圆直径。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属机械工程，涉及传动装置，特别是蜗杆、蜗轮的品种和规格。蜗杆和蜗轮的现有技术，是由(JB2318-78)所规定的标准系列，该系列品种单一，并存在如下缺陷。1蜗杆的规格1.1规格太少在蜗杆的标准系列中，只有12种模数，含18种分度圆直径，难于满足机械产品日益多样化的要求，及设计和工艺上的需要。1.2直径偏小如模数ms＝5;蜗杆直径系数q＝12的蜗杆，其齿根圆直径只有48mm。由于径向尺寸的普遍偏小，致使现有蜗杆的结构，几乎全是整体结构也难于实现油涵蜗轮副结构。2蜗轮的加工在现有的技术中，有两种加工蜗轮轮齿的方法一是用飞刀，其操作繁琐，工效和质量也比较低二是用蜗轮滚刀，而蜗轮滚刀和蜗杆存在同样的缺点，即品种偏少，和直径偏小，不能满足设计和工艺上的需要。对于“第1.1条”缺陷，即规格太少的问题，在国防出版社86年版的《机械零件设计手册》中，已推出了拥有56种规格的蜗杆系列，这对于机械的设计和制造，无疑是提供了方便，但蜗杆的型号多了，滚刀也要随之增多，这样一来，就会给机械的使用单位，尤其是从事维修的中、小工厂，增加负担。56把滚刀，若不买可能误事，买来了利用率不高，甚至会长期积压，造成浪费。本专利技术的目的，是要在不增加滚刀的条件下，提供一类新型的蜗轮和蜗杆。该蜗轮的特点，是采用齿轮滚刀滚切蜗轮的轮齿，关键在于滚切的原理和方法;该蜗杆的特点，是要与用齿轮滚刀滚切的蜗轮配对，关键在于设计和计算的方法。上述两种方法及其产品系列，构成本专利技术的技术方案，即大径方案。为了避免与标准系列、在图样和技术文件上出现混淆，本专利技术根据这类蜗杆的直径较大的特点，以大写拉丁文字母“D”，作为分度圆直径的代号，并简写为大D蜗杆和大D蜗轮。大D蜗杆和大D蜗轮的实现，是基于现有的、和现成(一般工厂现在已有)的齿轮滚刀。由于齿轮滚刀的规格较多，可使蜗轮和蜗杆的品种与规格，获得明显的增加由于齿轮滚刀的直径较大，使大D蜗杆具有较大的直径，便于采用套装结构和实现油涵蜗轮副的广泛应用;由于齿轮滚刀的广泛分布，使大D蜗轮和蜗杆，不仅可为机械的设计和制造提供方便，同时也为机械的维修提供方便。本专利技术是这样实现的按目前国内外一致的技术见解，滚刀、蜗轮和蜗杆三者的各种参数，如模数、齿形角、螺旋角等，必须相同。因此，当本专利技术要在蜗轮和蜗杆之间，插进齿轮滚刀时，应对三者的主要参数的相同与不同之处，及需要解决的问题，予以简要的说明。1.1齿形角由于齿轮、蜗轮和蜗杆的齿形角均统一为20°，所以在要求三者齿形角的相同方面，不存在问题。1.2螺旋角因本专利技术所确定的大D蜗轮和蜗杆的螺旋角，是按不同的模数，采用相应的齿轮滚刀的螺旋角，所以在要求三者螺旋角的相同方面，也不成为问题。1.3模数模数具有两种值，一是模数的计算值，符号为m;二是模数的标准值，有法向和轴向之分，符号分别为n和s。1.3.1模数的计算值(m)在用于蜗轮和齿轮的齿高计算时，1m均等于π，等于3.1416mm，以致大D蜗轮、蜗杆和齿轮滚刀在齿高方面，完全相同。为了设计图样和工艺文件的一致性，避免图样注ms，工艺又注mn之类的混乱，在大D蜗轮和蜗杆的图样和技术文件中，一般只标注模数的计算值，即m。1.3.2模数的标准值(n或s)模数的标准值是针对具有螺旋角的蜗轮、蜗杆和齿轮，用以计算齿距。由于齿轮滚刀是以法向模数为标准值，而蜗轮是以轴向(端面)模数为标准值，所以两者的轴向齿距，存在着下述区别。设模数m＝5螺旋升角λ＝3°46′齿轮滚刀的轴向齿距(Pns)为Pns＝ (mnπ)/(cosλ)＝ (5×3.1416)/0.99784＝15.742(mm)(1)蜗杆、蜗轮的轴向齿距(Pss)为Pss＝ms×π＝5×3.1416＝15.708(mm)(2)2大D蜗轮的滚切本专利技术的关键之一，就是怎样用法向模数的齿轮滚刀，滚切出轴向(端面)模数的蜗轮的轮齿。按“1.3条”的推理和计算，即要解决怎样用轴向齿距为15.742mm的滚刀，滚切出轴向齿距为15.708mm的轮齿的方法。2.1齿厚(S)和槽宽(V)在齿轮和蜗轮的标准中，均将齿厚和槽宽规定为齿距的1/2，因此，就可按式(1)和(2)所计算的齿距，推算出齿轮滚刀和蜗轮各自的齿厚(S)和槽宽(V)。2.1.1 齿轮滚刀的轴向齿厚(Sns)和轴向槽宽(Vns)为Sns=Vns= (Pns)/2= 15.742/2=7.871(mm) (3)2.1.2 蜗轮的端面槽宽(Vss)和端面齿厚(Sss)为Vss=sss= (Pss)/2= 15.708/2=7.854(mm)(4)2.2槽宽(Vss)的切出在滚切过程中，蜗轮上的齿槽是由滚刀的刀齿切出，并且其最终形成的尺寸，是当径向进刀完毕、滚刀刀齿的中心线与蜗轮齿槽的中心线完全对正的时候，这时所切出的蜗轮分度圆上的槽宽与滚刀的分度圆上的齿厚，基本相同。2.2.1如齿轮滚刀的齿厚为7.871mm，在蜗轮上切出的槽宽就也是7.871mm，但蜗轮所要求的是7.854mm，两者的差为7.871-7.854＝0.017(mm)(5)2.2.2对此，本专利技术提供正变位的方法，即减少径向进刀量的方法，以便切出所需要的槽宽。变位量的计算，是将滚刀的刀齿看作一个锥体，锥体两侧均有20°的斜度，大头直径为7.871mm，小头直径为7.854mm，就可计算出锥体的长度，即变位量(X)。X＝ (D-d)/(2tg20°)＝ 0.017/0.72794＝0.023(mm)(6)2.2.3在用齿厚为7.871mm的齿轮滚刀滚切蜗轮时，应将径向进刀量减少0.023mm，即正变位0.023mm，便可切出大D蜗轮所需要的槽宽，使Vss＝7.854(mm)。2.3 齿厚(Sss)的获得2.3.1 在用蜗轮滚刀切制蜗轮时，蜗轮的轮齿是由滚刀的齿槽切出，在这种情况下，轮齿的齿厚是取决于滚刀的槽宽。而根据式(3)和式(4)的计算，齿轮滚刀的槽宽(Vns)，和蜗轮的齿厚(Sss)存在下述关系Vns＝7.871＞Sss＝7.854 (7)2.3.2当齿轮滚刀的槽宽大于蜗轮的齿厚，滚刀的齿槽显然不会切削到蜗轮轮齿的齿面，在这种情况下，蜗轮轮齿的形成，包括齿厚的获得，就不能依靠齿轮滚刀的齿槽的切削，换言之，蜗轮的轮齿的齿厚，不再取决于齿轮滚刀的槽宽。2.3.3 设模数ms＝5;齿数Z2＝20。则蜗轮的分度圆直径(D2)为D2＝ms×Z2＝100(mm) (8)其分度圆的圆周长(I)则为I＝D2×π＝314.16(mm) (9)从式(4)知道，蜗轮的槽宽为7.854mm，那么，20个齿的总的槽宽(V总)则为V总＝Vss×Z2＝7.854×20＝157.08(mm)(10)如果从分度圆的圆周长上减去总的槽宽，所剩余的部分，就是总的齿厚(S总)。总齿厚除以齿数，就是每个轮齿的齿厚。Sss＝(I-V总)÷Z2＝157.08÷20＝7.854(mm)(11)2.3.4从以上可以看出，当齿轮滚刀在蜗轮的分度圆的圆周长上，切出了20个齿槽的槽宽之后，所剩余的圆周长，就正好是20个轮齿的齿厚。大D蜗轮的轮齿的实质，是蜗轮被切去齿槽之后，留在分度圆上的剩余的部分。剩余部分的大小，即齿厚的精度，取决于蜗轮分度圆直径的设计，和齿顶圆直径的加工，本专利技术将这种剩余获得法，称为直本文档来自技高网...

【技术保护点】
大Ｄ蜗轮和大Ｄ蜗杆属机械工程，涉及传动装置，本专利技术是由产品（大Ｄ蜗轮和大Ｄ蜗杆）和方法（大Ｄ蜗轮的滚切方法和大Ｄ蜗杆的设计方法）构成，其特征是：ａ大Ｄ蜗轮的轮齿是用齿轮滚刀滚切而成；ｂ大Ｄ蜗杆的尺寸是按齿轮滚刀的基本参数进行计算。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周知，
申请(专利权)人：周知，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]