[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

权利要求书

1.一种非正交蜗杆传动副，其特征在于，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°。

2.根据权利要求1所述的非正交蜗杆传动副，其特征在于，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。

3.根据权利要求1所述的非正交蜗杆传动副，其特征在于，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。

4.根据权利要求1所述的非正交蜗杆传动副，其特征在于，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。

5.根据权利要求4所述的非正交蜗杆传动副，其特征在于，所述圆柱蜗杆通过砂轮加工，所述砂轮的齿廓方程为：

其中，ρ为齿廓曲线圆弧半径。

6.一种如权利要求1-3任意一项所述的非正交蜗杆传动副的建模方法，所述非正交蜗杆传动副采用普通圆柱蜗杆，其特征在于，所述建模方法包括：

建立用于加工圆柱蜗杆的车刀刃口方程；

通过坐标变换，求解圆柱蜗杆的齿面方程；

结合蜗杆的齿面与蜗轮的齿面相包络时的啮合方程式，求解蜗轮的齿面；

缝合形成圆柱蜗杆和蜗轮的三维精确模型。

7.一种如权利要求1-5任意一项所述的非正交蜗杆传动副的建模方法，所述非正交蜗杆传动副采用圆弧圆柱蜗杆，其特征在于，所述建模方法包括：

建立用于磨削圆柱蜗杆的砂轮的齿廓方程；

结合砂轮表面与蜗杆齿面相包络时的啮合方程式，求解所述圆柱蜗杆的齿面方程；

结合蜗杆齿面与蜗轮齿面相包络时的啮合方程式，求解蜗轮的齿面方程；

缝合形成圆柱蜗杆和蜗轮的三维精确模型。

8.一种如权利要求1-5任意一项所述的非正交蜗杆传动副的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括圆柱蜗杆加工方法和与之配对的非正交蜗轮加工方法；

所述圆柱蜗杆加工方法包括：

所述圆柱蜗杆为普通圆柱蜗杆，使蜗杆毛坯绕自身轴线做等角速度旋转运动且使车刀沿着蜗杆毛坯的轴线作等速直线运动；或

所述圆柱蜗杆为圆弧齿圆柱蜗杆，使蜗杆毛坯绕自身轴线做等角速度旋转运动且使环面砂轮沿蜗杆毛坯轴线做等速直线运动，其中，环面砂轮的轴向剖面为圆弧且装置在圆柱蜗杆的法面内

所述非正交蜗轮加工方法包括：

取直径为d′的蜗轮滚刀，将蜗轮滚刀与蜗轮毛坯匹配，使蜗轮滚刀与蜗轮毛坯的轴线夹角为Σ′且加工中心距为a′，假定配合后的圆柱蜗杆与蜗轮的轴线夹角为Σ且中心距为a，Σ′≠Σ且a′≠a；

蜗轮滚刀和蜗轮毛坯按照传动比i₂₁对滚，切出蜗轮；

其中，d′为蜗轮滚刀的直径，d为圆柱蜗杆的直径，d′＞d，i₂₁为配对的圆柱蜗杆和蜗轮的传动比。