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    蜗杆传动的类型

    sherlly 2010-01-21 17:05

    蜗杆传动的类型
         根据蜗杆形状的不同,蜗杆传动可以分为圆柱蜗杆传动(图11 -1),环面蜗杆传动(图11 -2)和锥蜗杆传动(图11 -3)等。


      (一)圆柱蜗杆传动
       圆柱蜗杆传动包括普通圆柱蜗杆传动和圆弧圆柱蜗杆传动两类。
        1.普通圆柱蜗杆传动
       普通圆柱蜗杆的齿面(除ZK型蜗杆外)一般是在车床上用直线刀刃的车刀车制的。根据车刀安装位置的不同,所加工出的蜗杆齿面在不同截面中的齿廓曲线也不同。根据不同的齿廓曲线,普通圆柱蜗杆可分为阿基米德蜗杆(ZA蜗杆)、渐开线蜗杆(ZI蜗杆)、法向直廓蜗杆(ZN蜗杆)和锥面包络蜗杆(ZK蜗杆)等四种。GB/T 10085-1988推荐采用ZI蜗杆和ZK蜗杆两种。现将上述四种普通圆柱蜗杆传动所用的蜗杆及配对的蜗轮齿形分别予以介绍。
        (1)阿基米德蜗杆(ZA蜗杆)
         这种蜗杆,在垂直于蜗杆轴线的平面(即端面)上,齿廓为阿基米德螺旋线(图11 -4),在包含轴线的平面上的齿廓(即轴向齿廓)为直线,其齿形角a。= 200。它可在车床上用直线刀刃的单刀(当导程角y≤30时)或双刀(当y >30时)车削加工。安装刀具时,切削刃的顶面必须通过蜗杆的轴线,如图11 -4所示。这种蜗杆磨削困难,当导程角7较大时加工不便。


        (2)法向直廓蜗杆(ZN蜗杆)
         这种蜗杆的端面齿廓为延伸渐开线(图11 -5),法面(Ⅳ一Ⅳ)齿廓为直线。ZN蜗杆也是用直线刀刃的单刀或双刀在车床上车削加工。刀具的安装形式如图11 -5所示。这种蜗杆磨削起来也比较困难。


        (3)渐开线蜗杆(ZI蜗杆)
         这种蜗杆的端面齿廓为渐开线(图11 -6),所以它相当于一个少齿数(齿数等于蜗杆头数)、大螺旋角的渐开线圆柱斜齿轮,ZI蜗杆可用两把直线刀刃的车刀在车床上车削加工。刀刃顶面应与基圆柱相切,其中一把刀具高于蜗杆轴线,另一把刀具则低于蜗杆轴线,如图11 -6所示。刀具的齿形角应等于蜗杆的基圆柱螺旋角。这种蜗杆可以在专用机床上磨削。


        (4)锥面包络圆柱蜗杆(ZK蜗杆)
         这是一种非线性螺旋齿面蜗杆。它不能在车床上加工,只能在铣床上铣制并在磨床上磨削。加工时,除工件作螺旋运动外,刀具同时绕其自身的轴线作回转运动。这时,铣刀(或砂轮)回转曲面的包络面即为蜗杆的螺旋齿面(图11 -7),在I-I及N-N截面上的齿廓均为曲线(图11 -7a)。这种蜗杆便于磨削,蜗杆的精度较高,应用日渐广泛。


         至于与上述各类蜗杆配对的蜗轮齿廓,则完全随蜗杆的齿廓而异。蜗轮一般是在滚齿机上用滚刀或飞刀加工的。为了保证蜗杆和蜗轮能正确啮合,切削蜗轮的滚刀齿廓,应与蜗杆的齿廓一致;滚切时的中心距,也应与蜗杆传动的中心距相同。
        2.圆弧圆柱蜗杆传动(ZC蜗杆)
         图11 -8所示的圆弧圆柱蜗杆传动和普通圆柱蜗杆传动相似,只是齿廓形状有所区别。这种蜗杆的螺旋面是用刃边为凸圆弧形的刀具切制的,而蜗轮是用范成法制造的。在中间平面(即蜗杆轴线和蜗杆副连心线所在的平面,参看图11 - 13)上,蜗杆的齿廓为凹弧形(图11 -8b),而与之相配的蜗轮的齿廓则为凸弧形。所以,圆弧圆柱蜗杆传动是一种凹凸弧齿廓相啮合的传动,也是一种线接触的啮合传动。其主要特点为:效率高,一般可达90%以上;承载能力高,一般可较普通圆柱蜗杆传动高出50% N150%;体积小;质量小;结构紧凑。这种传动已广泛应用到冶金、矿山、化工、建筑、起重等机械设备的减速机构中。


        (二)环面蜗杆传动’
         环面蜗杆传动的特征是,蜗杆体在轴向的外形是以凹圆弧为母线所形成的旋转曲面,所以把这种蜗杆传动叫做环面蜗杆传动(参看图11 -2)。一在这种传动的啮合带内,蜗轮的节圆位于蜗杆的节弧面上,亦即蜗杆的节弧沿蜗轮的节圆包着蜗轮。在中间平面内,蜗杆和蜗轮都是直线齿廓。由于同时相啮合的齿对多,而且轮齿的接触线与蜗杆齿运动的方向近似于垂直,这就大大改善了轮齿受力情况和润滑油膜形成的条件,因而承载能力约为阿基米德蜗杆传动的2—4倍,效率一般高达0. 85一0.9;但它需要较高的制造和安装精度。
         除上述环面蜗杆传动外,还有包络环面蜗杆传动。这种蜗杆传动分为一次包络和二次包络(双包)环面蜗杆传动两种。它们的承载能力和效率较上述环面蜗杆传动均有显著的提高。

     (三)锥蜗杆传动(图11 -3)
      锥蜗杆传动也是一种空间交错轴之间的传动,两轴交错角通常为90。。蜗杆是由在节锥上分布的等导程的螺旋所形成的,故称为锥蜗杆。而蜗轮在外观上就像一个曲线齿锥齿轮,它是用与锥蜗杆相似的锥滚刀在普通滚齿机上加工而成的,故称为锥蜗轮。锥蜗杆传动的特点是:同时接触的点数较多,重合度大;传动比范围大(一般为10—360);承载能力和效率较高;侧隙便于控制和调整;能作离合器使用;可节约有色金属;制造安装简便,工艺性好。但由于结构上的原因,传动具有不对称性,因而正、反转时受力不同,承载能力和效率也不同。
         以上都是由蜗杆与蜗轮组成滑动副的一些滑动蜗杆传动,由于它们在传动过程中的摩擦磨损严重,因而也研制出了多种滚动蜗杆传动,有滚动体安装于蜗杆上的,如图11 -9及图11  - 10(沿蜗杆的螺旋线安装许多与蜗杆螺旋齿尺寸相当的圆锥滚子,从而组成与取代蜗杆齿),也有滚动体安装于蜗轮上的,如图11  - 11及图11 - 12。显然,通过以滚代滑,大大减轻了摩擦磨损,提高了工作效率与使用寿命,也节约了有色金属,但结构较为复杂,主要用于功率不太大(功率较大时可将图11 -9中的单线循环滚珠改用双线循环滚珠或采用滚子齿蜗杆)或以传递运动为主的场合。

     

     

     

     

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