本發(fā)明涉及一種新型蝸桿傳動裝置。

普通園柱蝸桿傳動裝置在工作時，嚙合齒面間存在著較大的相對滑動速度，在主要承載區(qū)內(nèi)，齒面間的瞬時接觸一與相對滑動速度方向的夾角0°。因此，潤滑條件差，易磨損，承載能力低。為改善普通園柱蝸桿傳動的潤滑條件，利用其加工簡便的優(yōu)點，人們對其蝸輪加工的包絡位置進行了改進，產(chǎn)生了新型的蝸桿傳動。

1972年2月29日公布的美國專利US-3645148，題目為“偏軸齒輪傳動裝置”，公開的就是一種這樣的新型蝸桿傳動，也是與本發(fā)明最接近的已有技術。這種蝸桿傳動，由于特殊蝸輪形狀，我們稱之為平面蝸輪園柱傳動。平面蝸輪的輪齒排列在齒根平面上，分度平面平行于齒根平面。這種蝸桿傳動嚙合齒面間的瞬時接觸線與相對滑動速度方向垂直，具有平緩的入口側(cè)隙，從根本上改善了蝸桿傳動的潤滑條件，提高了承載能力，而且加工簡便，是一種理想的蝸桿傳動。平面蝸輪加工中遇到的一個嚴重問題是輪齒凹面的面切。由于面切，使傳動裝置不能利用輪齒凹面工作。該美國專利沒有提到平面蝸輪加工的面切問題。根據(jù)其獨立權利要求所給螺距公式，可得出傳動中心距計算公式：a＝1/2m·z2，m是蝸桿軸截面模數(shù)，z2是蝸輪齒數(shù)。根據(jù)公式，蝸桿軸線應在與蝸輪同軸、直徑為m·z2的園柱切線位置（下文中，稱此園柱為基園柱）。蝸輪滾刀軸線在此位置加工平面蝸輪，一般都要出現(xiàn)面切。

1973年10月30日公布的美國專利US-3768326，題目是“正交偏軸齒輪傳動裝置”，實際上也是一種平面蝸輪園柱蝸桿傳動裝置。根據(jù)該專利權利要求所給螺距公式，可得出傳動中心距計算公式：a＝1/2m·z2-(z1(l1+l2))/(2(q+2))，z1是蝸桿頭數(shù)，l1、l2代表原式中的z1、z2，q是蝸桿特性系數(shù)。根據(jù)公式，蝸桿軸線應在基園柱內(nèi)。蝸輪滾刀軸線在基園柱內(nèi)比在切線位置有利于減少面切。但是，蝸桿軸線在基園柱內(nèi)，對傳動裝置的承載能力、結構布置和加工都帶來不利因素。該專利所給出蝸桿的復雜齒形，也不利于加工。

本發(fā)明的目的是提供一各新型的平面蝸輪園柱蝸桿傳動裝置，給出園柱蝸桿與平面蝸輪嚙合的合適位置，避免平面蝸輪加工的面切，并使結構緊湊、易于布置、加工簡便、承載能力高。

本發(fā)明的實現(xiàn)方式、結合附圖說明如下：

圖1是傳動裝置沿蝸輪軸線的視圖。

圖2是圖1的A-A剖視圖。

圖3是實施例的蝸桿軸截面齒形放大圖。

圖4是無齒側(cè)隙嚙合傳動裝置實施例的示意圖。

圖5是有離合器作用的傳動裝置實施例的示意圖。

圖6是有保護作用的傳動裝置實施例的示意圖。

如圖1、圖2所示，本傳動裝置的蝸桿軸線〔2〕在基園柱〔8〕之處。傳動中心距a由下式計算：

a＝1/2m·z2+x·m

x是徑向移位系數(shù)，O＜x＜20。

本傳動裝置的蝸桿螺紋部分〔3〕的前端面〔4〕到基面〔9〕的距離l1由下式計算：

l2＝y(tǒng)·π·m

y是切向移位系數(shù)，O≤y＜15。前端面〔4〕是螺紋部分〔3〕離基面〔9〕的的端面，后端面〔5〕是螺紋部分〔3〕離基面〔9〕遠的端面?；妗?〕是過蝸輪〔1〕的軸線、垂直于蝸桿軸線〔2〕的平面。

x、y的值由m、z1、z2、q和蝸桿后齒面〔7〕的齒形壓力角α2確定。下表給出在z1＝1、α2＝35°時，幾種常用m的x、y值：

z2＝20z2＝100

mxyxy

31.5153.101.2952.15

41.2832.391.0251.37

51.2652.150.9651.04

61.2511.900.8850.69

81.2271.650.7820.32

x、y與z2成線性關系，其余z2值的x、y值可用直線插補的辦法求出。

本傳動裝置，加大蝸輪〔1〕的外徑D和蝸桿螺紋部分〔3〕的長度L，就可以增大重迭系ε，而不影響傳動中心距a和傳動比i。因此，重迭系數(shù)ε可以根據(jù)承載要求在設計時選定。一般，ε≥1.4。在重迭系數(shù)ε確定后，蝸桿螺紋部分〔3〕的長度L由下式確定：

L≥ε·π·m。

本傳動裝置采用普通園柱螺桿或其它的加工方便的園柱蝸桿做為驅(qū)動件。為提高嚙合效率和接觸強度，可減小蝸桿前齒面〔6〕的齒表壓力角α1（見圖3），最小可到0°。α1的合適范圍是0°-30°。為加在齒根厚度、提高抗彎強度，并減少面切的可能，可加在蝸桿后齒面〔7〕的齒形壓力角α2（見圖3），最大可到45°。α2的合適范圍是15°-45°。前齒面〔6〕是蝸桿螺紋部分〔3〕對著基面〔9〕的齒面，后齒面〔7〕是與前齒面〔6〕相對的齒面。齒形壓力角的測量是在螺桿軸截面內(nèi)、蝸桿齒面與分度園柱交點處進行的。

本發(fā)明給出的園柱蝸桿與平面蝸輪的嚙合位置，避免了蝸輪加工的面切：方便蝸桿軸上零件的布置，可使結構緊湊、外形尺寸小;方便使用通用機床加工，易保證精度。在蝸輪外徑相同時，本發(fā)明的中心虐a與重迭系數(shù)ε均較大，因此承載能力高。

本發(fā)明的實施例說明如下：

根據(jù)負載與速比，已確定出下列參數(shù)：

m＝4，z1＝1，z2＝48，ε＝4，α1＝5°，α2＝35°。

計算x、y值：從前面表中可查到：m＝4，z2＝20時，x＝1.283，y＝2.39;z2＝100時，x＝1.025，y＝1.37。用直線插補法求出z2＝48時的x、y值，

x＝1.283+(1.025-1.238)/(10-20)×（48-20）＝1.193

y＝2.39+(1.37-2.39)/(100-20)×（48-20）＝2.03。

中心距：a＝1/2m·z2+x·m

＝1/2×4×48+1.193×4＝100.772

定a＝100.77mm。

蝸桿螺紋部分前端面到基面的距離：

l1＝y(tǒng)·π·m

＝2.03×3.14×4＝25.4968

定l2＝25.5mm。

蝸桿螺紋部分的長度：

L≥ε·π·m

＝4×3.14×4＝50.24

定L＝55mm。

蝸輪外徑：

D≥2a2+(l1+ε·π·m)2]]>

=2100.772+(25.5+50.24)2=252]]>

定D＝255mm。

蝸輪內(nèi)徑：

d≤2a2+l2-m]]>

=2100.772+25.52-4=204]]>

定d＝202mm。

圖3是此實施例蝸桿軸截面齒形放大圖。

平面蝸輪的特殊形狀，使其沿軸向移動并不影響嚙合。因此，本發(fā)明增添某些附件后，可成為具有新特點的平面蝸輪園柱傳動裝置。說明如下：

1在平面蝸輪端面加力作用，使蝸輪在軸上移動，向蝸桿的螺紋部分壓緊，可以消除蝸輪與蝸桿螺紋之間的齒側(cè)間隙，實現(xiàn)無側(cè)隙嚙合。這對于要求正反向轉(zhuǎn)動無空程的傳動系統(tǒng)。例如出奇制勝動系統(tǒng)，是非常方便的。圖4是此傳坳裝置實施例的示意圖。蝸輪〔1〕可在軸〔12〕上滑動，在裝于蝸輪〔1〕背面的彈簧〔13〕的壓力作用下，蝸輪〔1〕壓向蝸桿螺紋部分〔3〕，消除齒側(cè)間隙。除彈簧力外，還可采取其它方式加力作用，如電磁力、油壓力、氣壓力等。

2沿軸向移動平面蝸輪，可使蝸輪與蝸桿螺紋部分脫離嚙合或進入嚙合，所以兩者離合方便，在有些情況下，可起離合器作用。圖5是此傳動裝置實施例的示意圖。蝸輪〔1〕可在軸〔12〕上滑動，在撥扠〔14〕的作用下，蝸輪〔1〕沿箭頭所指方向移動，和蝸桿螺紋部分〔3〕脫離嚙合。反之，則進入嚙合。除用機械方式外，還可通過其它方式來移動蝸輪，如電磁力吸引，油壓力、氣壓力推動等。

3平面蝸輪在其所受軸向力作用下，有與蝸桿分離的趨勢。在蝸輪端面施加使蝸輪壓向蝸桿螺紋部分的常力作用，當蝸輪所受軸向力大于此常力時，利用壓力變化或蝸輪軸向移動，接通形狀，發(fā)出信號，可起保護作用。圖6是此傳動裝置實施例的示意圖。蝸輪〔1〕可在軸〔12〕上滑動，在蝸輪〔1〕背面，通過彈簧〔13〕施加使蝸輪〔1〕壓向蝸桿螺紋部分〔3〕的常力。當蝸輪〔1〕所受的軸向力大于彈簧〔13〕的彈性力時，蝸輪〔1〕將壓縮彈簧〔13〕，沿軸〔12〕移動，觸動微動開關〔15〕，發(fā)出信號，進行保護。也可用油壓力對蝸輪施加常力作用，當蝸輪所受軸向力大于常力時，由于油壓力的升高，接通壓力繼電器，發(fā)出信號，進行保護。