[实用新型]无侧隙滚子包络环面蜗杆传动机构

说明书

本实用新型提供一种无侧隙滚子包络环面蜗杆传动机构，包括滚子蜗轮以及与滚子蜗轮啮合的环面蜗杆，滚子蜗轮的每个轮齿为一独立滚子，以所环面蜗杆中心为对称中心，环面蜗杆中心处的滚子齿面与蜗杆两相对侧齿面均间隙配合，相对环面蜗杆中心两两对称位置的滚子的齿面与环面蜗杆相反侧齿面单面对称过盈配合、与所述环面蜗杆相对侧齿面单面对称间隙配合，并且提供了一种用于该无侧隙滚子包络环面蜗杆传动机构的环面蜗杆齿面建模方法。

技术领域

本实用新型属于机械传动技术领域，尤其涉及一种无侧隙滚子包络环面蜗杆传动机构。

背景技术

蜗杆传动属于交错轴传动，具有结构紧凑、传动平稳、反向自锁、噪音低及运动误差小等特点，而广泛应用于航空航天、船舶航海、矿山冶金、轨道交通、国防武器等领域。目前的蜗杆传动主要有以下几种：

1)双导程圆柱蜗杆传动，它的蜗杆是由两侧齿面模数大小不等的圆柱蜗杆，其两侧螺旋齿面的导程不等，由于导程差的积累，使蜗杆的齿厚沿其轴线逐渐变化；蜗轮由相应的复合模数滚刀加工而成。调整蜗杆的轴向位置，可调整传动副的齿侧间隙或补偿轮齿的磨损量。该传动结构的主要不足在于：a)加工蜗轮的复合模数滚刀铲磨困难，蜗轮不可磨削，精密制造成本高；b)蜗轮蜗杆啮合传动时相邻齿对的齿侧间隙不相等，不能保证每对齿的齿侧间隙都符合精度要求；c)蜗轮与蜗杆同时啮合的齿对数极小、承载能力低、易磨损、精度寿命短，难以胜任高速精密运动或重载精密运动的要求。

2)侧隙可调式变齿厚齿轮包络环面蜗杆传动，该传动的蜗轮轮齿的两侧齿平面倾角不等，轮齿沿轴向呈楔形，并使左右两侧齿面的接触线都落在轮齿偏薄的半边，因而通过轴向移位，可以实现全部齿侧间隙的调整。该传动结构的不足之处在于：a)现有机床难以完成斜齿平面蜗轮的高精度加工；b)在蜗杆齿面磨损后，蜗轮轴向调整无法精确补偿，需经过跑合才能达到正确的啮合关系。

实用新型内容

有鉴于此，有必要提供一种无侧隙滚子包络环面蜗杆传动机构。

一种无侧隙滚子包络环面蜗杆传动机构，包括滚子蜗轮以及与滚子蜗轮啮合的环面蜗杆，滚子蜗轮的每个轮齿为一独立滚子，以所环面蜗杆中心为对称中心，环面蜗杆中心处的滚子齿面与蜗杆两相对侧齿面均间隙配合，相对环面蜗杆中心两两对称位置的滚子的齿面与环面蜗杆相反侧齿面单面对称过盈配合、与所述环面蜗杆相对侧齿面单面对称间隙配合，其中，所述滚子的齿面方程为：

其中，r为滚子半径，u和θ为滚子齿面参数。

进一步的，环面蜗杆具有修形处理齿面，环面蜗杆中心处相对两侧的齿面之间设有沿齿面法向向内修形的间隙量，位于该中心处的滚子的两侧齿面与对应的环面蜗杆两相对侧齿面之间以该修形间隙量间隙配合其中，环面蜗杆修形齿面方程为：

其中，σ为修形旋转量，与环面蜗杆齿面的法向齿面修形量s的关系为：

其中，Z₂为滚子蜗轮的齿数，d₂为滚子蜗轮的分度圆直径，a为展成中心距，i₁₂为传动比，r为滚子半径，u和θ为滚子齿面参数，和为滚子蜗轮和环面蜗杆的角位移。

进一步的，环面蜗杆中心相反两侧齿面具有沿齿面法向向外修形的过盈量，位于对称中心两侧的对称设置的成对滚子的近中心侧齿面与对应的环面蜗杆相反两侧齿面之间以该修形过盈量过盈配合，远中心侧齿面与环面蜗杆的相对侧齿面以该修形间隙量间隙配合。

进一步的，环面蜗杆的齿面法向间隙修形段与过盈修形段之间以斜坡修形段过渡。

进一步的，修形后的环面蜗杆齿面分离为系列环面螺旋线后的环面螺旋线方程为：

其中，R为环面螺旋线的环面圆弧半径。