CN108626315B - 一种点线啮合蜗杆提升机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机械传动技术领域，具体涉及一种点线啮合蜗杆提升机构。本发明中的蜗杆蜗轮和齿轮的齿形既有渐开线又有圆弧，即轮齿齿高的一半为渐开线凸齿廓，另一半为过渡曲线的凹齿廓，工作时，不同的齿廓曲线相啮合将呈现出不同的啮合效果。当过渡曲线齿廓与渐开线齿廓相啮合时，表现为点接触；当渐开线齿廓与渐开线齿廓相啮合时，表现为线接触。本发明的特色之处在于：1)将齿轮的点线啮合推广到蜗杆蜗轮的点线啮合，进一步丰富了齿轮点线啮合的理论体系，拓宽了蜗杆传动的应用范围。2)蜗杆与斜齿轮的点线啮合，降低了加工难度，扩展了蜗杆传动的内涵和外延。3)点线啮合蜗轮兼具渐开线蜗轮和圆弧蜗轮的双重优点，强度更高。

Description

一种点线啮合蜗杆提升机构
技术领域
本发明涉及机械传动技术领域，具体涉及一种点线啮合蜗杆提升机构。
背景技术
蜗杆传动因具有传动比大、传动平稳、振动小、噪声低等优点，而被广泛应用。蜗杆传动性能及其质量的优劣最终将影响到机器产品的质量高低。
蜗杆传动的失效形式常表现为齿面点蚀、胶合、齿面磨损和轮齿折断等。由于材料和结构上的原因，蜗杆螺旋齿部分的强度总是高于蜗轮轮齿的强度，所以失效常常发生在蜗轮轮齿上。
发明内容
为了解决现有技术存在的蜗轮或斜齿轮与蜗杆配合时蜗轮或斜齿轮的轮齿容易失效的问题，本发明提供一种可提高蜗轮或斜齿轮的齿根弯曲强度的点线啮合蜗杆提升机构。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种点线啮合蜗杆提升机构，包括相互啮合的第一斜齿轮和第二斜齿轮，所述的第二斜齿轮中心固定有第一连接轴，所述的第一连接轴的另一端固定有第一圆锥齿轮，所述的第一圆锥齿轮上啮合有第二圆锥齿轮，所述的第二圆锥齿轮上固定有第二连接轴，所述的第二连接轴的另一端固定有蜗杆，所述的蜗杆上啮合有传动轮，所述的传动轮为蜗轮或第三斜齿轮，所述的传动轮上固定有第三连接轴，所述的第三连接轴上固定有第四斜齿轮，所述的第四斜齿轮上啮合有第五斜齿轮，所述的第五斜齿轮端面上固定有滚筒，且滚筒与第五斜齿轮的回转轴线重合，所述的滚筒上缠绕有使重物提升或下降的牵引绳，所述的提升机构需要满足以下条件：
1)取第一斜齿轮和第二斜齿轮的齿数、法面模数、端面模数、法面压力角、端面压力角和分度圆螺旋角分别为z1、z2、mn1、mn2、mt1、mt2、αn1、αn2、αt1、αt2、β1、β2，其中z1、z2的取值在满足不根切的情况下可根据需要自定；β1、β2常取8°～20°，且满足β1＝β2；mn1、mn2、αn1、αn2可根据需要自定或从齿轮手册取值，但必须满足：mn1cosαt1/cosβ1＝mn2cosαt2/cosβ2，αt1＝arctg(tgαn1/cosβ1)，αt2＝arctg(tgαn2/cosβ2)；
2)取第一圆锥齿轮和第二圆锥齿轮的齿数、大端模数、大端压力角分别为z3、z4、m3、m4、α3、α4，其中z3、z4的取值在满足不根切的情况下可根据需要自定；m3、m4、α3、α4可根据需要自定或从齿轮手册取值，但必须满足m3cosα3＝m4cosα4；
3)取蜗杆的头数、直径系数、轴面模数及轴面压力角分别为z5、q5、mx5、αx5，其中z5通常取1、2、4、6；q5的取值可参考齿轮设计手册；mx5、αx5可根据需要自定或从齿轮手册取值，但具体取值与传动轮(6)的端面模数和端面压力角有关；蜗杆的分度圆导程角γ5＝arctanz5/q5度；
4)取传动轮的齿数、分度圆螺旋角、端面模数及端面压力角分别z6、β6、mt6、αt6，当传动轮为蜗轮时，z6的取值范围常在28～80之间；当传动轮为第三斜齿轮时，z6的取值在满足不根切的情况下可根据需要自定；β6可根据需要自定；mt6、αt6可根据需要自定或从齿轮手册取值，但必须满足：mx5cosαx5＝mt6cosαt6，且αx5＜αt6。在蜗杆与传动轮两轴夹角为90度的情况下，还满足β6＝γ5；
5)取第四斜齿轮和第五斜齿轮的齿数、法面模数、端面模数、法面压力角、端面压力角和分度圆螺旋角分别为z7、z8、mn7、mn8、mt7、mt8、αn7、αn8、αt7、αt8、β7、β8，其中z7、z8取值在满足不根切的情况下可根据需要自定；β7、β8常取8°～20°，且满足β7＝-β8；mn7、mn8、αn7、αn8可根据需要自定或从齿轮手册取值，但必须满足：mn7cosαt7/cosβ7＝mn8cosαt8/cosβ8，αt7＝arctg(tgαn7/cosβ7)，αt8＝arctg(tgαn8/cosβ8)。
进一步的，所述的第一斜齿轮和第二斜齿轮内啮合。
进一步的，所述的第一斜齿轮、第二斜齿轮、第一圆锥齿轮、第二圆锥齿轮、蜗杆、传动轮、第四斜齿轮和第五斜齿轮轮齿的齿形，一半为渐开线齿形的凸齿廓，另一半为过渡曲线齿形的凹齿廓。
有益效果：
1)将齿轮的点线啮合推广到蜗杆蜗轮的点线啮合，进一步丰富了齿轮点线啮合的理论体系，拓宽了蜗杆传动的应用范围；2)蜗杆与斜齿轮的点线啮合，降低了加工难度，扩展了蜗杆传动的内涵和外延；3)点线啮合蜗轮兼具渐开线蜗轮和圆弧蜗轮的双重优点，强度更高。因此，与常规的蜗杆传动机构相比，本发明具有承载能力大、寿命长、可靠性高、不易断齿、加工方便等优点。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明点线啮合蜗杆提升机构的结构示意图；
图2为本发明点线啮合蜗杆提升机构的点线啮合形式。
其中，1、第一斜齿轮，2、第二斜齿轮，3、第一圆锥齿轮，4、第二圆锥齿轮，5、蜗杆，6、传动轮，7、第四斜齿轮，8、第五斜齿轮，9、滚筒，10、重物。
具体实施方式
如图1，一种点线啮合蜗杆提升机构，包括相互啮合的第一斜齿轮1和第二斜齿轮2，第二斜齿轮2中心固定有第一连接轴，第一连接轴的另一端固定有第一圆锥齿轮3，第一圆锥齿轮3上啮合有第二圆锥齿轮4，第二圆锥齿轮4上固定有第二连接轴，第二连接轴的另一端固定有蜗杆5，蜗杆5上啮合有传动轮6，传动轮6为蜗轮或第三斜齿轮，传动轮6上固定有第三连接轴，第三连接轴上固定有第四斜齿轮7，第四斜齿轮7上啮合有第五斜齿轮8，第五斜齿轮8端面上固定有滚筒9，且滚筒9与第五斜齿轮8的回转轴线重合，滚筒9上缠绕有使重物10提升或下降的牵引绳，提升机构需要满足以下条件：
1)取第一斜齿轮1和第二斜齿轮2的齿数、法面模数、端面模数、法面压力角、端面压力角和分度圆螺旋角分别为z1、z2、mn1、mn2、mt1、mt2、αn1、αn2、αt1、αt2、β1、β2，其中z1、z2的取值在满足不根切的情况下可根据需要自定；β1、β2常取8°～20°，且满足β1＝β2；mn1、mn2、αn1、αn2可根据需要自定或从齿轮手册取值，但必须满足：mn1cosαt1/cosβ1＝mn2cosαt2/cosβ2，αt1＝arctg(tgαn1/cosβ1)，αt2＝arctg(tgαn2/cosβ2)；
2)取第一圆锥齿轮3和第二圆锥齿轮4的齿数、大端模数、大端压力角分别为z3、z4、m3、m4、α3、α4，其中z3、z4的取值在满足不根切的情况下可根据需要自定；m3、m4、α3、α4可根据需要自定或从齿轮手册取值，但必须满足m3cosα3＝m4cosα4；
3)取蜗杆5的头数、直径系数、轴面模数及轴面压力角分别为z5、q5、mx5、αx5，其中z5通常取1、2、4、6；q5的取值可参考齿轮设计手册；mx5、αx5可根据需要自定或从齿轮手册取值，但具体取值与传动轮6的端面模数和端面压力角有关；蜗杆5的分度圆导程角γ5＝arctanz5/q5度；
4)取传动轮6的齿数、分度圆螺旋角、端面模数及端面压力角分别z6、β6、mt6、αt6，当传动轮6为蜗轮时，z6的取值范围常在28～80之间；当传动轮6为第三斜齿轮时，z6的取值在满足不根切的情况下可根据需要自定；β6可根据需要自定；mt6、αt6可根据需要自定或从齿轮手册取值，但必须满足：mx5cosαx5＝mt6cosαt6，且αx5＜αt6。在蜗杆5与传动轮6两轴夹角为90度的情况下，还满足β6＝γ5；
5)取第四斜齿轮7和第五斜齿轮8的齿数、法面模数、端面模数、法面压力角、端面压力角和分度圆螺旋角分别为z7、z8、mn7、mn8、mt7、mt8、αn7、αn8、αt7、αt8、β7、β8，其中z7、z8取值在满足不根切的情况下可根据需要自定；β7、β8常取8°～20°，且满足β7＝-β8；mn7、mn8、αn7、αn8可根据需要自定或从齿轮手册取值，但必须满足：mn7cosαt7/cosβ7＝mn8cosαt8/cosβ8，αt7＝arctg(tgαn7/cosβ7)，αt8＝arctg(tgαn8/cosβ8)。
本发明中，第一斜齿轮1和第二斜齿轮2内啮合。
第一斜齿轮1、第二斜齿轮2、第一圆锥齿轮3、第二圆锥齿轮4、蜗杆5、传动轮6、第四斜齿轮7和第五斜齿轮8的轮齿的齿形既有渐开线又有圆弧，即轮齿齿高的一半为渐开线凸齿廓，另一半为过渡曲线的凹齿廓。工作时，不同的齿廓曲线相啮合将呈现出不同的啮合效果。当过渡曲线齿廓与渐开线齿廓相啮合时，表现为点接触；当渐开线齿廓与渐开线齿廓相啮合时，表现为线接触。如图2，这里定义两个相互啮合的齿轮为齿轮1和齿轮2，图中，两齿轮节圆相切点P处，O1O2为中心线，N1N2为啮合线段，J为啮合点。
应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (1)

1.一种点线啮合蜗杆提升机构，其特征在于：包括相互啮合的第一斜齿轮（1）和第二斜齿轮（2），所述的第二斜齿轮（2）中心固定有第一连接轴，所述的第一连接轴的另一端固定有第一圆锥齿轮（3），所述的第一圆锥齿轮（3）上啮合有第二圆锥齿轮（4），所述的第二圆锥齿轮（4）上固定有第二连接轴，所述的第二连接轴的另一端固定有蜗杆（5），所述的蜗杆（5）上啮合有传动轮（6），所述的传动轮（6）为蜗轮或第三斜齿轮，所述的传动轮（6）上固定有第三连接轴，所述的第三连接轴上固定有第四斜齿轮（7），所述的第四斜齿轮（7）上啮合有第五斜齿轮（8），所述的第五斜齿轮（8）的端面固定有滚筒（9），且滚筒（9）与第五斜齿轮（8）的回转轴线重合，所述的滚筒（9）上缠绕有用于使重物（10）提升或下降的牵引绳，所述的提升机构需要满足以下条件：
1）取第一斜齿轮（1）和第二斜齿轮（2）的齿数、法面模数、端面模数、法面压力角、端面压力角和分度圆螺旋角分别为、、、、、、、、、、、，其中、的取值在满足不根切的情况下可根据需要自定；、常取8°-20°，且满足=；、、、可根据需要自定或从齿轮手册取值，但须满足：
；
2）=，=；
3）取第一圆锥齿轮（3）和第二圆锥齿轮（4）的齿数、大端模数、大端压力角分别为、、、、、，其中、的取值在满足不根切的情况下可根据需要自定；、、、可根据需要自定或从齿轮手册取值，但必须满足；
4）取蜗杆（5）的头数、直径系数、轴面模数及轴面压力角分别为、、、，其中通常取1、2、4、6；的取值可参考齿轮设计手册；、可根据需要自定或从齿轮手册取值，但具体取值与传动轮（6）的端面模数和端面压力角有关；蜗杆（5）的分度圆导程角度；
5）取传动轮（6）的齿数、分度圆螺旋角、端面模数及端面压力角分别、、、，当传动轮（6）为蜗轮时，的取值范围常在28~ 80之间；当传动轮（6）为第三斜齿轮时，的取值在满足不根切的情况下可根据需要自定；可根据需要自定；、可根据需要自定或从齿轮手册取值，但必须满足：，且 ，在蜗杆（5）与传动轮（6）两轴夹角为90度的情况下，还满足=；
6）取第四斜齿轮（7）和第五斜齿轮（8）的齿数、法面模数、端面模数、法面压力角、端面压力角和分度圆螺旋角分别为、、、、、、、、、、、取值在满足不根切的情况下可根据需要自定；、常取8°~20°，且满足=-；、、、可根据需要自定或从齿轮手册取值，但须满足：，，；
所述的第一斜齿轮（1）和第二斜齿轮（2）内啮合；
所述的第一斜齿轮（1）、第二斜齿轮（2）、第一圆锥齿轮（3）、第二圆锥齿轮（4）、蜗杆（5）、传动轮（6）、第四斜齿轮（7）和第五斜齿轮（8）的齿形既有渐开线又有圆弧，即轮齿齿高的一半为渐开线齿形的凸齿廓，另一半为过渡曲线齿形的凹齿廓。
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