[发明专利]一种非正交蜗杆传动副及其建模方法和制造方法

说明书

本发明涉及一种非正交蜗杆传动副及其建模方法和制造方法，属于机械传动技术领域。非正交蜗杆传动副包括相互匹配的圆柱蜗杆和蜗轮，所述蜗轮为圆柱状，所述圆柱蜗杆和所述蜗轮之间的轴交角为Σ，其中，0＜Σ＜90°。该非正交蜗杆传动副应用于非90°空间交错轴线的运动和动力传动。相比于传统圆柱蜗杆传动，非正交圆柱蜗杆传动同时参与啮合的齿数多而承载能力大幅提升，瞬时接触线方向与相对滑动方向的夹角(润滑角)更接近90°且具有人工油涵而易于形成动压油膜，有利于蜗杆副齿面润滑及延长使用寿命，适用于火炮分度机构、雷达旋转机构、光热塔定日镜回转机构、起重运输机械以及冶金机械等重载设备中。

技术领域

本发明属于机械传动技术领域，具体涉及一种非正交蜗杆传动副及其建模方法和制造方法。

背景技术

蜗杆传动是由蜗杆和蜗轮副组成的、用来传递空间交错轴间的运动和动力的一种机械传动，通常轴交角为90°。其特点是传动比范围大、结构紧凑、传动平稳、噪音低及运动误差小等。按照蜗杆分度曲面的形状，蜗杆传动可分为三大类：圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动和圆锥蜗杆传动。

现有的圆柱蜗杆传动，其设计优化主要是从齿数、螺旋角、中心距等参数等角度考虑，而忽视了从空间啮合原理的角度创新；通常蜗杆和蜗轮的轴交角为90°，无法满足大量非正交传动要求的复杂工况；受限于同时参与啮合的齿对数较少，在承载能力上很难有大的提升。

发明内容

鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种非正交蜗杆传动副及其建模方法和制造方法，该非正交蜗杆传动副应用于非90°空间交错轴线的运动和动力传动。相比于传统圆柱蜗杆传动，非正交圆柱蜗杆传动同时参与啮合的齿数多而承载能力大幅提升，瞬时接触线方向与相对滑动方向的夹角(润滑角)更接近90°且具有人工油涵而易于形成动压油膜，有利于蜗杆副齿面润滑及延长使用寿命，适用于火炮分度机构、雷达旋转机构、光热塔定日镜回转机构、起重运输机械以及冶金机械等重载设备中。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明实施例提供了一种非正交蜗杆传动副，所述非正交蜗杆传动副包括相互匹配的圆柱蜗杆和蜗轮，所述蜗轮为圆柱状，所述圆柱蜗杆和所述蜗轮之间的轴交角为Σ，其中，0＜Σ＜90°。

作为上述实施例的可选方案，所述圆柱蜗杆齿面为曲线展成或曲面包络形成的圆柱螺旋面；所述蜗轮的齿面为比圆柱蜗杆直径大的螺旋面在非对偶成形的条件下包络形成。

作为上述实施例的可选方案，所述圆柱蜗杆为阿基米德蜗杆、渐开线蜗杆、法向直廓蜗杆、锥面包络蜗杆和圆弧圆柱蜗杆中的一种。

作为上述实施例的可选方案，所述圆柱蜗杆采用圆弧圆柱蜗杆，所述圆柱蜗杆的齿面方程为：

所述蜗轮的齿面方程为：

其中，β为砂轮齿廓母线的转角，d为圆柱蜗杆的圆弧中心到砂轮轴线的距离，γ_u为圆柱蜗杆与砂轮轴线的交错角，ψ为圆柱蜗杆与砂轮的相对运动参数，即砂轮磨削圆柱蜗杆螺旋面时，砂轮相对于初始位置转过的角度，p为圆柱蜗杆的螺旋参数，计算公式为p＝r₁tanγ，其中r₁为圆柱蜗杆的分度圆直径，其中r₂为蜗轮的分度圆直径，γ为蜗杆的导程角，Au为圆柱蜗杆与砂轮两轴线的最小距离，n为蜗杆齿面任意点幺法矢，V₁₂为蜗杆齿面与蜗轮齿面相对运动速度。

矩阵K为圆柱蜗杆齿面到蜗轮齿面的矢量变换矩阵，

A₀为圆柱蜗杆与蜗轮两轴线的最小距离，θ’为确定砂轮齿廓母线上任意点P的位置参数，为圆柱蜗杆的角位移，为蜗轮的角位移。