[]本發(fā)明屬機(jī)械,確切的講是一種以多排非同心線的滾動(dòng)凸輪滾子作為蝸桿接觸的滾動(dòng)機(jī)構(gòu)來改善已有技術(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)精度。

背景技術(shù)：

0、[背景技術(shù)]

1、蝸輪蝸桿已有100多年的歷史了，常用來傳遞兩交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。蝸輪與蝸桿在其中間平面內(nèi)相當(dāng)于齒輪與齒條，蝸桿又與螺桿形狀相似。

2、常規(guī)的蝸輪蝸桿基本參數(shù)：模數(shù)m、壓力角、蝸桿直徑系數(shù)q、導(dǎo)程角、蝸桿頭數(shù)、蝸輪齒數(shù)、齒頂高系數(shù)(取1)及頂隙系數(shù)(取0.2)。其中，模數(shù)m和壓力角是指蝸桿軸面的模數(shù)和壓力角，亦即蝸輪端面的模數(shù)和壓力角，且均為標(biāo)準(zhǔn)值；蝸桿直徑系數(shù)q為蝸桿分度圓直徑與其模數(shù)m的比值。運(yùn)行特征就是可以得到很大的傳動(dòng)比，比交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu)緊湊。兩輪嚙合齒面間為線接觸，其承載能力大大高于交錯(cuò)軸斜齒輪機(jī)構(gòu)。蝸桿傳動(dòng)相當(dāng)于螺旋傳動(dòng)，為多齒嚙合傳動(dòng)，故傳動(dòng)平穩(wěn)、噪音很小。具有自鎖性。當(dāng)蝸桿的導(dǎo)程角小于嚙合輪齒間的當(dāng)量摩擦角時(shí)，機(jī)構(gòu)具有自鎖性，可實(shí)現(xiàn)反向自鎖，即只能蝸桿帶動(dòng)蝸輪，而不能由蝸輪帶動(dòng)蝸桿。如在起重機(jī)械中使用的自鎖蝸桿機(jī)構(gòu)，其反向自鎖性可起安全保護(hù)作用。傳動(dòng)效率較低，磨損較嚴(yán)重。蝸輪蝸桿嚙合傳動(dòng)時(shí)，嚙合輪齒間的相對滑動(dòng)速度大，故摩擦損耗大、效率低。另一方面，相對滑動(dòng)速度大使齒面磨損嚴(yán)重、發(fā)熱嚴(yán)重，為了散熱和減小磨損，常采用價(jià)格較為昂貴的減摩性與抗磨性較好的材料及良好的潤滑裝置，因而成本較高，蝸桿軸向力較大。

3、凸輪滾子改良型：早在50年代，由于蝸輪蝸桿在較大的傳動(dòng)比以及反向自鎖是該傳動(dòng)方式最大的優(yōu)點(diǎn)，在精密機(jī)械應(yīng)用中，經(jīng)常出現(xiàn)在臥式加工中心的b軸中，具有速比大、剛性好、可以實(shí)現(xiàn)零背隙的特點(diǎn)；如下是蝸輪蝸桿傳動(dòng)中用于實(shí)現(xiàn)零背隙的幾種方法：調(diào)整中心距，設(shè)計(jì)時(shí)通過調(diào)整中心距尺寸來盡量減少背隙，但需要考慮到蝸輪蝸桿制造公差、箱體中心距公差、熱變形等問題都會(huì)影響裝配后的間隙，而且，傳動(dòng)副磨損后無法再次調(diào)整；預(yù)緊蝸輪，將兩片蝸輪利用彈簧進(jìn)行預(yù)緊，將被嚙合的蝸桿齒夾緊在被預(yù)緊的蝸輪中間，從而消除了背隙，但受限于彈簧的剛度，只能應(yīng)用于輕載的場合；再由就是ott蝸輪蝸桿，常見于機(jī)床行業(yè)的應(yīng)用中，為了實(shí)現(xiàn)高旋轉(zhuǎn)精度的要求，該方案具有多齒嚙合(高剛度)、背隙便于調(diào)整的特點(diǎn)，相比雙導(dǎo)程蝸桿，該方案更加適合機(jī)床行業(yè)中對剛度和精度的要求。

4、近些年來，尤其是利用一個(gè)中空蝸桿套的軸向移動(dòng)來調(diào)整背隙，蝸桿和渦輪周邊的凸輪滾子分別在正反轉(zhuǎn)時(shí)與蝸輪齒面嚙合，實(shí)現(xiàn)零背隙的要求。

5、傳統(tǒng)蝸輪蝸桿優(yōu)缺點(diǎn)概況：

6、蝸輪蝸桿傳動(dòng)和其它形式的齒輪傳動(dòng)比較，有以下優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

7、優(yōu)點(diǎn)：

8、*單級速比大：圓住齒輪傳動(dòng)和圓錐齒輪傳動(dòng)的單級速比一般最大為1/10左右，而速比1/70-1/100的禍輪蝸桿傳動(dòng)是容易制選的。因而蝸輪蝸桿傳動(dòng)減速器可以用較小的外形尺寸達(dá)到大的速比.其速比為1/5,1/25,1/70,1/150的蝸輪蝸桿減速器和斜齒輪減速器的比較下，它們的傳遞功率為30馬力，輸人軸轉(zhuǎn)速為1200轉(zhuǎn)/分。

9、*運(yùn)轉(zhuǎn)口噪音低、振動(dòng)?。簣A往齒輪和圓錐齒輪在心合時(shí)，主要是滾動(dòng)接觸，而蝸輪主要是滑動(dòng)接觸，因此產(chǎn)生噪音和振動(dòng)的因素少。為此，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)扶梯、電梯、移動(dòng)人行道以及近年來防止公害的機(jī)器，都喜歡使用蝸輪蝸桿減速器。

10、*用蝸輪蝸桿減速器。軸可以垂直布置而互不相交：蝸桿軸和蝸輪軸的布置，有時(shí)可做到既能節(jié)約原動(dòng)機(jī)和從動(dòng)機(jī)的安裝面積而又方便和合理。

11、*可以防止逆轉(zhuǎn)：蝸桿導(dǎo)程角小于摩擦角時(shí)，理論上不能山蝸輪驅(qū)動(dòng)蝸桿，一也就是說可以設(shè)計(jì)自鎖的蝸桿傳動(dòng)裝置。但是，實(shí)際上齒面摩擦系數(shù)因振動(dòng)等原因由靜摩擦系數(shù)變成動(dòng)摩擦系數(shù)，因此有時(shí)會(huì)緩慢地轉(zhuǎn)動(dòng)，要達(dá)到完全自鎖是困難的。

12、缺點(diǎn)：現(xiàn)有的蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)都是通用的高摩擦性的之間的齒接觸運(yùn)行方式，除了傳輸效率低下，存在齒間隙外；齒與齒之間的接觸線的接觸面積也是十分有限。

13、*效率低：蝸輪蝸桿傳動(dòng)和其它形式的n輪傳動(dòng)比較，在傳遞動(dòng)力時(shí)齒面摩擦損失大，效率低。目前，由于制造方法改善，可以達(dá)到接近理論值的效率，有些蝸輪蝸桿傳動(dòng)在速比為1/5,蝸桿轉(zhuǎn)速為180。轉(zhuǎn)/分的情況下，效率達(dá)到98％。但中心距相同，若速比為1/70,蝸桿轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分時(shí)，效率約60％。

14、*容易產(chǎn)生齒面粘附：漸開線齒形圓柱齒輪，若齒面承受載荷，由于各部分的變形，輪齒接觸狀態(tài)向好的方面變化，而蝸輪蝸桿傳動(dòng)的輪齒接觸狀態(tài)是向壞的方面變化，也就是說向齒面油膜破裂的方向變形，容易產(chǎn)生齒面粘附。因此，應(yīng)該估計(jì)到變形量調(diào)整組裝時(shí)的輪齒接觸狀態(tài)和軸承間隙。還必須盡量小心謹(jǐn)慎地進(jìn)行跑合運(yùn)轉(zhuǎn)。

15、*壽命及成本問題：蝸輪蝸桿傳動(dòng)采用銅合金材料，由于一般投有專用切齒機(jī)床，切齒加工效率低，而且用手工進(jìn)行齒面修整很費(fèi)工時(shí)。

16、凸輪滾子蝸輪蝸桿的優(yōu)缺點(diǎn)：

17、凸輪滾子傳動(dòng)，通過徑向預(yù)緊和優(yōu)化滾子與蝸桿尺寸來實(shí)現(xiàn)零背隙的要求，并且利用滾動(dòng)摩擦替代了嚙合面的滑動(dòng)摩擦，在定位系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了高效率的大扭矩傳動(dòng)，此外，該傳動(dòng)方式還具有剛度高和精度保持性好，常見于臥加的b軸應(yīng)用中。

18、該技術(shù)在多領(lǐng)域內(nèi)已經(jīng)獲得的良好的使用效果；但由于受限于凸輪滾子的結(jié)構(gòu)大小、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、幾何傳輸?shù)牟y因素；使得該技術(shù)在傳輸精度、使用壽命等等因素上尚待探討改進(jìn)的空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

0、[
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
]

1、本發(fā)明的目的：

2、克服已有技術(shù)的不足之處,改善目前的凸輪滾子構(gòu)造的蝸輪蝸桿的運(yùn)行問題，諸如：細(xì)微精度的傳輸匹配、及使用壽命等不足。

3、本發(fā)明的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，傳輸精度高，使用壽命長。

4、本發(fā)明技術(shù)關(guān)鍵：創(chuàng)造蝸桿螺紋全面接觸且無干涉的幾何條件，巧妙利用合縱承壓的思路，以細(xì)化螺紋來結(jié)合零背隙，才能獲得更加完善構(gòu)造。

5、具體
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

6、精密增強(qiáng)型凸輪滾子蝸輪蝸桿的構(gòu)造包括：帶有凸輪滾子串的蝸輪、蝸桿及用于連接及支撐的構(gòu)體；在蝸輪盤的圓周上加工有凹槽，凹槽的曲率中心指向蝸桿的軸線；且在凹槽內(nèi)安裝著2-8排凸輪滾子；凹槽內(nèi)的每一排都是凸輪滾子錯(cuò)位排放的，沿著渦輪軸的軸向看去形成一排排斜的凸輪滾子串，每一串中也有相應(yīng)的2-8個(gè)(與排數(shù)相同)凸輪滾子；合縱梁能將凸輪滾子串中的各個(gè)凸輪滾子連接起來(通過緊配孔安裝、焊接安裝、粘接安裝等等)，使它們構(gòu)成一個(gè)力學(xué)整體，增加其集體強(qiáng)度；但如果不需要增加聯(lián)合的強(qiáng)度，合縱梁能就能夠省略，或使用單獨(dú)的類似卡簧的構(gòu)造鎖住凸輪滾子不跳出來，或者直接使用帶有端帽的凸輪滾子軸將各凸輪滾子封??；甚至合縱梁的兩端可以延伸并彎折，接觸并生根在蝸輪盤的盤面邊緣附近，以進(jìn)一步增加強(qiáng)度，而不會(huì)妨礙蝸桿的轉(zhuǎn)動(dòng)；另外一種構(gòu)造或者是凸輪滾子與凸輪滾子軸一體化，凸輪滾子軸深入蝸輪盤的圓周上的軸承孔中，且能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。

7、從垂直于渦輪軸的方向正位置看去，凸輪滾子串中的凸輪滾子軸的回轉(zhuǎn)中心都處在至少2根公切線上(公切線的方向?yàn)槲仐U螺線的切線方向，該方向與蝸桿軸線之間，2個(gè)異面直線的夾角在0-90度之間，螺距的導(dǎo)程越小該角度越大)；這樣當(dāng)蝸桿的螺旋凹陷構(gòu)造的2側(cè)斜坡同時(shí)接觸同一凸輪滾子串時(shí)，會(huì)觸及到該凸輪滾子串的左右兩側(cè)的情況下；蝸桿的螺旋凹陷兩側(cè)的坡面將不會(huì)觸及同一凸輪滾子的左右兩側(cè)；就不會(huì)造成由蝸桿的螺旋凹陷構(gòu)造的2側(cè)斜坡的同方向運(yùn)動(dòng)，在觸及同一凸輪滾子的左右兩側(cè)的轉(zhuǎn)動(dòng)干涉問題(將使得被左右兩側(cè)同時(shí)觸及的凸輪滾子無法旋轉(zhuǎn))；因而，隨著蝸桿的轉(zhuǎn)動(dòng)而撥動(dòng)不同的凸輪滾子轉(zhuǎn)動(dòng)而互不干涉，就使得渦輪蝸桿系統(tǒng)的零背隙化不受限制(由于獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，渦輪與蝸桿之間的零背隙的安排，將不可以不受任何限制，所有能夠接觸的地方都可以是零間隙設(shè)計(jì))。

8、需要指出的是，凸輪滾子串的3個(gè)輪搭配是最為優(yōu)勢的，選擇中間的凸輪滾子偏大于邊緣的2個(gè)凸輪滾子，最為符合受力的科學(xué)性；由于在幾何布局上，蝸桿螺旋的兩個(gè)曲面分別對應(yīng)者等位置(軸向)的凸輪滾子，容易在數(shù)學(xué)推演上確定凸輪滾子與蝸桿螺旋的零背隙，且接觸部位的數(shù)量超出已有技術(shù)的一倍以上；在同等扭矩的要求下，體積至少減小30％以上。

9、進(jìn)一步：圓周凹槽可以不存在，而是在一個(gè)柱面構(gòu)造上直接安裝有2-8排的凸輪滾子；每一排凸輪滾子的取向都可以是放射狀的垂直并背離中心軸的方向，或每一排是由彎曲指向的滾子軸使得相應(yīng)的凸輪滾子指向蝸桿的中心軸線。

10、本發(fā)明帶來三大技術(shù)進(jìn)步：

11、首先分立的多凸輪滾子串構(gòu)造有利于單個(gè)凸輪滾子直徑的減小，使得蝸桿的螺距更小，帶來更精細(xì)的傳動(dòng)潛力；其次是更多部位的零背隙化，有利于承受更大的受力；再其次是有利于小型化的設(shè)計(jì)及壽命的提高。