特种蜗轮蜗杆副

可控条件
为实现可控点啮合圆柱蜗杆副的正确啮合条件，必须控制蜗杆与滚刀几何参数之间的关系，种种关系称可控条件。目前采用的可控点接触条件有：滚刀直径d₀大于蜗杆直径d₁；单头滚刀代用多头滚刀即z₀＜z₁；滚刀导程角γ₀大于蜗杆导程角γ₁等，这时可控条件式为：
m_x0z₀/m_x1z₁₌d₀tgγ₀/d₁tgγ₁
m_x1/m_x0=cosγ₀/cosγ₁
tga_x1/tga_x0=cosγ₀/cosγ₁
a₀=a+0.5(d₀-d₁)
ε=|γ₀-γ₁|=|Δγ₀|刀具轴线搬动角
ZC蜗杆副的辅助条件是ρ_n1=ρ_nc

可控点接触圆柱蜗杆副
为了实现点接触圆柱蜗杆副，用间接展成法加工蜗轮时，所用刀具的几何参数和尺寸要按既定的目的给定，要受蜗杆副正确啮合条件的限制，按照这样原则设计的点接触圆柱蜗杆副称可控点接触圆柱蜗杆副。所谓既定目的主要是指：“实现人工油涵”和“最佳啮合略图”。

端圆环面包络圆柱蜗杆
由安兆达先生提出，用端(单或双圆弧形成的)圆环面包络形成的凹面圆柱蜗杆(图7-29示出双圆弧齿形)。属于包络型曲纹面圆柱蜗杆。用砂轮(或铣刀)加工蜗杆时，砂轮轴线与蜗杆轴线的中心距a₀固定不变，轴交角∑=90°。由于砂轮修整器金刚石回转中心有固定位置，修整砂轮时，只需将砂轮轴向移动即可，勿需再调正修正器，即可获得齿形与位置的一致性，砂轮修正工艺良好，砂轮使用寿命延长，所以该蜗杆具有工艺简单，齿形精度高，易于推广等优点。

端圆环面包络圆柱蜗杆副
由端圆环面包络圆柱蜗杆与用直接展成法(或间接展成法)加工的蜗轮组成的蜗杆副。呈线(或点)接触。其啮合特性与ZC₁，蜗杆副基本相同，但到目前为止，其应用尚少，有待进一步研究和实践。

双圆弧齿圆柱蜗杆副
是前苏联C．B．沙夫钦柯在ZC₃蜗杆副基础上，提出的一种新型圆弧圆柱蜗杆副(采用了凸凹公切线式齿形)。接着文献［6］又首先提出了滚刀与车刀不同齿廓的分阶式齿形(图7-30a、b)。该蜗杆副属于车削型曲纹面圆柱蜗杆副。蜗杆在轴向平面内呈凸凹双圆弧齿廓，蜗轮用直接展成法加工。它具有良好的啮合特性：充分利用了蜗杆凸圆弧齿廓的啮合特点;凸凹齿廓的联合使用，充分而有效地利用了大变位的优点;避免了蜗轮的根切与齿顶变尖;接触线形状有利动压油膜的形成;分阶式齿形避免了弱区(图7-30c)接触；圆弧半径可取小值充分发展了圆弧齿形的优点；蜗杆与滚刀的工艺性差，蜗杆不易磨齿。

端双圆环面包络圆柱蜗杆副
安兆达提出的新型圆柱蜗杆副。蜗杆是用端双圆环面砂轮包络而成，砂轮轴线与蜗杆轴线有固定的中心距a₀，轴交角∑=90°。加工蜗杆所用砂轮修整工艺简便，可加工出高精度硬齿面蜗杆。蜗轮是用直接展成法加工。组成的蜗杆副具有良好的啮合特性;接触线形状有利于动压油膜形成，承载能力、传动效率都较高。但到目前为止尚没有用于生产，其啮合特性的理论分析，试验研究都有待进一步探讨。

滚动摩擦蜗杆副
蜗杆与蜗轮共轭齿面间，以滚动摩擦代替滑动摩擦的蜗杆副，称滚动摩擦蜗杆副。这类蜗杆副种类很多，常用的有循环滚珠圆柱蜗杆副、滚球环面蜗杆副等。
这类蜗杆副齿面之间已不再是完整的线接触，而是间断的点接触，实际工作中是齿面弹性变形后的间断椭圆面接触。一般说来，“共轭”齿面之间的摩擦系数小，传动效率高，工作平稳、噪声小;结构复杂，工艺性差，成本高。

滚珠环面蜗杆副
环面蜗杆与以精密滚珠为轮齿的配对蜗轮组成的蜗杆副图7-33。该蜗杆副精度高，可作为分度蜗轮；重合度大，同时啮合齿数多;摩擦系数小，传动效率高；工艺性比一般环面蜗杆副好;工作时径向力大;齿面不易形成油膜，润滑条件差。

循环滚珠圆柱蜗杆副
圆柱蜗杆螺旋面由循环排列的滚珠代替。与配对的蜗轮组成
的蜗轮副图7-34。它可为单头、双头和多头蜗杆副。图示为单头循环滚珠圆柱蜗杆副。当蜗杆转动时，滚珠在螺旋槽内滚动，并循环移动，沿轴向的分运动推动蜗轮转动，形成了蜗杆副的啮合运动。这种蜗杆副齿面间摩擦系数小，传动效率高，但结构复杂，成本高。

封闭形线接触圆柱蜗杆副
具有特定齿形的圆柱蜗杆与配对蜗轮组成的圆柱蜗杆副(图7-35a)。其特点是：由于具有特定齿形，蜗杆副呈现封闭形(闭合)的接触线(图7-35a、b)。该蜗杆副在啮合过程中，闭合的接触线逐渐滑移缩小，最后达到点接触时，一对轮齿脱开啮合。如图a所示，一对轮齿进入啮合时闭合接触线为1，滑移顺序为1～4(图7-35a)，闭合线包围的区域实际形成了一个“油腔”，啮合过程也是“油腔”的缩小过程，也是油压形成过程，故此闭合式接触线的形成也是改善共轭齿面间动压润滑条件的过程。封闭形接触线圆柱蜗杆副具有工艺性好、承载能力大、传动效率高、噪声小等优点，是改善圆柱蜗杆副传动质量的重要措施之一。
图b示出了共轭齿面形成封闭式接触线的条件。

双重传动
利用二次接触的基本原理，可以设计成一根蜗杆同两个蜗轮相啮合的双重蜗杆副。该传动形式可以提高承载能力和传动效率，另外也可以设计成速度分解机构(图7-36)。

双节点非正交蜗杆副
是前苏联学者60年代提出的一种新型蜗杆副(图7-38)。该蜗杆副的蜗杆，可做成不同齿形的圆柱蜗杆，蜗轮是用直接展成法加工出来的，具有内齿圆和外齿圆的综合蜗轮，由于蜗轮结构所致，蜗杆副只能做成非正交轴，轴交角0<∑<90°。它相当于一个内啮合
蜗杆副和一个外啮合蜗杆副的组合，在啮合过程中，瞬时有两个节点，故称双节点。

双节点蜗杆副具有如下特点：承载能力和传动效率都较圆柱蜗杆副高；蜗杆轴承受的弯矩很小或被消除;制造工艺尚好，但对安装精度较敏感。这种蜗杆副到目前为止尚没有深入试验研究和应用。指状锥面包络环面蜗杆(digita1 TK-worm)
在车削型直廓环面蜗杆蜗旋面成形的基础上，用指状锥面铣刀代替车刀，由展成法加工的环面蜗杆。由图7-39可知指状铣刀的绕轴与形成圆周连，刃边与形成圆相切。加工蜗杆时，刀具除绕自身轴线高速转动外，还随形成圆按给定传动比转动。指状锥面包络环面蜗杆具有良好的磨齿工艺。

指状锥面二次包络环面蜗杆副
由指状锥面包络环面蜗杆与其作为产形轮(滚刀)直接展成的蜗轮，组成的环面蜗杆副。轴交角通常∑=90°，属于双包围环面蜗杆副。它是最逼近直廓环面蜗杆副的一种形式，它继承了直廓环面蜗杆副的啮合优点，具体表现在：可实现具有高精度、硬齿面、低粗糙度的蜗杆，有效的解决了滚刀的刃磨工艺;“原始型”直廓环面蜗杆副有两条接触线，其中“静线”实际上是齿面上的一条棱线，诱导曲率最大，而该蜗杆副，这条接触线变成作用在狭窄面积上滑移的一组“动”接触线，减小了接触应力;改善了多头蜗杆的加工工艺，且不易发生根切，这些与平面二次包络环面蜗杆副相比也是优越的，通过“角度修正”,“静线”啮合宽度变大，更有利于双接触线优越性的发挥。这种环面蜗杆副适用于多头数，小传动比、大尺寸的场合。

角修正指状锥面包络环面蜗杆
指状锥面刀具展成环面蜗杆的过程，相当于产形轮和蜗杆的啮合过程，若产形轮(即指状锥面铣刀或砂轮)的绕轴和蜗轮轴线不重合，而倾斜角度△r，这时展成的蜗杆称“角修正”指状锥面包络环面蜗杆。

曲面包络环面蜗杆
由曲面齿廓蜗轮(齿轮)为产形轮，用展成法加工的环面蜗杆。产形轮的工艺条件尚好，但蜗杆的磨齿工艺较差。

变β角平面包络环面蜗杆
用平面产形轮，展成加工环面蜗杆螺旋面时，选定一个平面，使初始角为，然后使角在加工蜗杆的过程中发生变化，从蜗杆入口端开始，到喉部为止，再将角度变化反回到出口端部。用这种方法加工的环面蜗杆称变角平面包络环面蜗杆。这种修正型环面蜗杆，可有效地防止蜗杆齿顶变尖和根切。到目前为止，该蜗杆尚未推广应用，有待进一步研究。

点接触针轮环面蜗杆副
将凸形圆弧成形车刀刃面作为蜗轮轮齿的一个端面，且放置在中间平面内，在加工蜗杆时按照给定的中心距a₀，传动比i₀，使蜗杆绕自身轴线，车刀绕蜗轮轴线相对转动，这时车刀刃廓的轨迹面，即环面蜗杆螺旋面。而蜗轮轮齿则是直径和车刀圆弧直径有相配关系的套筒滚子。这种蜗杆和蜗轮组成的蜗杆副(图7-40)，呈点接触，称点接触针轮环面蜗杆副。其主要啮合特点是：呈点接触，安装工艺良好;由共轭面间的滑动摩擦变成了滚动摩擦，提高了传动效率。大型蜗杆副更能表现其优越性。图中示意出车刀加工蜗杆的原理。

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