[发明专利]一种蜗杆与斜齿轮传动副的设计方法

说明书

本发明公开了一种蜗杆与斜齿轮传动副的设计方法，其包括将蜗杆与斜齿轮在中间平面的啮合等同于两个圆柱直齿轮之间的啮合，并根据啮合原理确定圆柱直齿轮的模数和齿数，绘制出圆柱直齿轮的啮合平面图；根据蜗杆的导程角、轴向周节、蜗杆直径绘制出蜗杆，通过斜齿轮的截面齿廓扫描后获取所述斜齿轮的单个齿廓，再阵列得出斜齿轮。通过利用将蜗杆与斜齿轮在中间平面的啮合等同于圆柱直齿轮与斜齿轮的啮合来设计蜗杆与斜齿轮的传动副，使得设计参数不再局限于标准参数，可以根据产品结构空间和传动要求灵活地选取任意非标的模数和蜗杆特性系数设计不同的形状、尺寸，自由度广。用斜齿轮替代蜗轮，使制造更容易。

技术领域

本发明涉及齿轮设计技术领域，尤其涉及一种蜗杆与斜齿轮传动副的设计方法。

背景技术

齿轮(普通齿轮、蜗轮、蜗杆等的统称)的材质一般用金属材料和非金属材料，通常的设计是参照标准参数进行设计，设计限制多，在个人护理电器领域，由于产品内部空间有限，结构复杂，标准的齿轮传动副零件难以满足结构要求。

塑料材质的齿轮与金属材质相比在成本、设计、加工和性能上具有很多优势，塑料成型的固有的设计自由度保证了更高效的制造。塑料齿轮运行更安静，做成的齿轮柔韧性更好，能够很好的吸收冲击负荷。满足静音运行要求。塑料制造的齿轮一般不需要二次加工，所以相对于压铸件和机加工金属齿轮，在成本上保证了60％-100％水平的降低。所以，在精度高、噪音低、更复杂的几何形状的个人护理电器领域塑料齿轮经常用来替代金属齿轮，应用广泛。但对于特殊结构形状的齿轮，如蜗轮，制造蜗轮的模具机构复杂，成型后通过多个滑动机构移出，不仅对模具加工和注塑成型精度要求极高，而且由于模具机构的限制，轮齿部位不可避免存在夹模线，影响了精度，不能很好地实现平稳传动和低噪音的要求。

发明内容

本发明提供了一种蜗杆与斜齿轮传动副的设计方法，旨在以蜗杆与斜齿轮啮合替代蜗轮与蜗杆啮合，用斜齿轮替代蜗轮，使制造更容易，精度更高，成本更低，安装更方便。

本发明提供了一种蜗杆与斜齿轮传动副的设计方法，其包括:

将蜗杆与斜齿轮在中间平面的啮合等同于两个圆柱直齿轮之间的啮合，并根据啮合原理确定所述圆柱直齿轮的模数和齿数；

根据渐开线方程绘制出所述圆柱直齿轮的基圆的渐开线，绘制出所述圆柱直齿轮的啮合平面图，以绘制出蜗杆及斜齿轮的截面齿廓；

通过两个所述圆柱直齿轮的正负变位调整以满足中心距的要求；

通过预设导程角的计算公式以及预设轴向周节的计算公式计算所述蜗杆的导程角和轴向周节；

根据所述蜗杆的导程角、轴向周节、蜗杆直径绘制出蜗杆，根据所述蜗杆的螺旋线在所述斜齿轮的齿顶圆上的投影绘制出所述斜齿轮的螺旋线，通过所述斜齿轮的截面齿廓扫描后获取所述斜齿轮的单个齿廓，再阵列得出所述斜齿轮的所有齿廓以绘制出所述斜齿轮。

进一步地，所述啮合原理需满足的条件为：

m＝m₁＝m₂，mZ₂＝d₂，V＝U，mZ₁ cosθ＝d₁，

其中，Z₁为所述蜗杆等同的所述圆柱直齿轮的齿数，Z₂为所述斜齿轮等同的所述圆柱直齿轮的齿数，m为所述圆柱直齿轮的模数，m₁为所述蜗杆的法面模数，d₁为所述蜗杆的直径，m₂为所述斜齿轮的法面模数，d₂为所述斜齿轮的分度圆直径，θ为渐开线压力角，D为斜齿轮与蜗杆的中心距，V为所述蜗杆的导程角，U为所述斜齿轮的螺旋角，Z₁、Z₂取整数,m取任意数，K为常数；