专利名称：小模数大功率蜗轮蜗杆副的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及主要用于子午轮胎钢帘线生产设备的齿轮箱中 的蜗轮蜗杆传动部件，具体地指一种小模数大功率蜗轮蜗杆副。
背景技术：
目前，在国产子午轮胎钢帘线生产设备中，其齿轮箱内的蜗轮蜗杆副传动机构大多采用阿基米德圆柱蜗杆(简称ZA型蜗杆)或法 向直廓圆柱蜗杆(简称ZN型蜗杆)，其传动比由蜗杆头数和蜗轮齿 数来实现，蜗杆头数一般取Z产6，蜗轮齿数一般取Z2=41，蜗轮蜗 杆的模数m=2.7mm。虽然国内子午轮胎钢帘线生产设备的齿轮箱具 有结构紧凑、传动效率高等优点，但上述两种圆柱蜗杆的轴向齿廓 或法向齿廓均为梯形， 一般采用直刃车刀或盘状铣刀加工，难以用 砂轮磨削出精确的齿形(砂轮必须做成曲线齿廓)。且由于不易磨削， 蜗杆齿面也难以做成硬齿面，因此其精度和粗糙度均受到限制，其 承载能力仅能满足半钢胎用钢帘线的生产要求，这种半钢胎多数为 轻卡胎和轿车胎，其钢帘线的直径一般小于或等于l.Omm。随着我 国轮胎业多品种、高性能车胎的发展，全钢胎(载重子午轮胎)钢 帘线以及一些特殊结构的钢帘线，如高深长率钢帘线(High Elongation)、高强度钢帘线(High Tensile Strenth)也被广泛地应用， 此类钢帘线成股直径达1.8mm，捻制时会产生极大的载荷，传统的 ZA型蜗杆或ZN型蜗杆均无法承载如此高强度钢帘线的捻制载荷。 因此，现阶段国内对此类钢帘线的生产大都依靠进口设备。虽然进 口设备齿轮箱内的蜗杆传动机构可以承受此类高强度钢帘线捻制时 的较大负载，但其结构趋于复杂，进口成本太高。发明内容本实用新型的目的就是要解决上述传统蜗轮蜗杆副所存在的不 足，提供一种成本低廉、承载能力高、能适应全钢胎钢帘线或其它 特殊结构钢帘线生产需要的小模数大功率蜗轮蜗杆副。针对上述目的，本实用新型所设计的小模数大功率蜗轮蜗杆副， 包括一对相互啮合的蜗轮和蜗杆，所述蜗杆采用锥面包络圆柱形蜗杆，简称为ZK型蜗杆，所述蜗杆的头数Z产4 6，所述蜗轮的齿数 Z2=25~40，所述蜗轮蜗杆的其它几何形状参数为模数m-2.5 5mm、 啮合中心距a=70~80mm、导程角y=25~45°、法向齿形角an=20 24°、 分度圆法向齿厚Sn=2~7.3mm、直径系数q=7~12.5mm。本实用新型的优点在于所设计的蜗轮蜗杆副在基本上不改变 原有齿轮箱外形尺寸、传动比和啮合中心距的情况下，通过蜗轮蜗 杆齿形设计参数的变化来改进蜗轮蜗杆的啮合状态，从而大幅提高 了蜗轮蜗杆副的承载能力，使其满足生产全钢胎钢帘线的需要。通 过理论计算和实际试验表明本蜗轮蜗杆副的承载能力是传统ZA型 或ZN型蜗轮蜗杆承载能力的1.5-2倍，且其无须增加制造成本，不 仅可以替代国内钢帘线生产设备齿轮箱中的传统蜗轮蜗杆，还可应 用于纺织、运输等领域。同时，其高承载能力也有助于进一步改善 齿轮箱的工作寿命。
图1为一种小模数大功率蜗轮蜗杆副的主视剖视结构示意图； 图2为图1的左视剖视结构示意图； 图3为图1的N'—N'剖视结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述图中所示的小模数大功率蜗轮蜗杆副，包括一对改进形状的蜗 轮1和蜗杆2，主要用来替代子午轮胎钢帘线生产设备的齿轮箱中原有的蜗轮蜗杆传动机构。为了提高其承载能力，蜗杆2采用锥面包 络圆柱形蜗杆，即ZK型蜗杆。为了适应齿轮箱的原有形状和尺寸， 蜗杆2的头数Z尸4 6，蜗轮的齿数Z2=25~40，蜗轮1和蜗杆2的其 它几何形状参数为模数m-2.5 5mm、啮合中心距a=70~80mm、导 程角丫=25~45°、法向齿形角a,20 24。、分度圆法向齿厚Sn=2 7.3mm、 直径系数q=7 12.5mm。模数m是周节p (也称为齿距)与兀的比值m-p/兀，同时蜗轮 蜗杆的分度圆d与模数m成正比，即d-mz(z为齿数)，模数m增 加而齿数z相同时，蜗轮1或蜗杆2的分度圆直径d也增加，齿部 的强度也越高。因此适当增加蜗轮蜗杆的模数，能提高传动的承载 能力，满足性能上的要求。与传统的ZA型蜗杆和ZN型蜗杆的齿形 相比，本实施例采用的ZK型蜗杆2的齿顶部分齿厚减小了，而齿根 部分的齿厚增大了，同时其当量曲率半径也有所增大，齿形啮合的 接触线延长，因而其传动效率高、承载能力大。直径系数q为蜗杆2 的特性系数，q-山/m，其中山为蜗杆的分度圆直径。蜗杆2螺牙沿 分度圆柱上的轴向齿厚为Sx， 一般取Sx-0.5兀m。由于现有的子午轮胎钢帘线生产设备的齿轮箱中蜗轮1与蜗杆2 的啮合中心距a=76mm，为了有效利用现有设备，降低制造成本，本 实施例在不改变原有齿轮箱外形尺寸和啮合中心距的情况下，优选 蜗杆的头数Z广6，蜗轮的齿数Z^31，蜗轮蜗杆的模数n^4mm、啮 合中心距a=76mm、导程角y=39°56，35"、法向齿形角an=20°、分度 圆法向齿厚Sn=4.817mm、直径系数q=7.165mm。本小模数大功率蜗轮蜗杆副加工时，蜗杆2作螺旋运动，刀具 绕自身轴线作回转运动，砂轮轴线与蜗杆2的轴线成导程角y，导程 角y越大，传动效率越高，同时加工越困难。刀刃回转曲面的包络 面即为蜗杆2的螺旋齿面，在各剖面内齿形均为曲线。蜗轮1采用 滚刀加工，方式与蜗杆2基本相同，其齿面与蜗杆2齿面形状正好 相反。
权利要求1.一种小模数大功率蜗轮蜗杆副，包括一对相互啮合的蜗轮和蜗杆，其特征在于所述蜗杆采用锥面包络圆柱形蜗杆，所述蜗杆的头数Z1＝4～6，所述蜗轮的齿数Z2＝25～40，所述蜗轮蜗杆的其它几何形状参数为模数m＝2.5～5mm、啮合中心距a＝70～80mm、导程角γ＝25～45°、法向齿形角αn＝20～24°、分度圆法向齿厚Sn＝2～7.3mm、直径系数q＝7～12.5mm。
2. 根据权利要求1所述的小模数大功率蜗轮蜗杆副，其特征在 于所说的蜗杆的头数Z产6，蜗轮的齿数Z2=31,蜗轮蜗杆的模数 m=4mm、啮合中心距a=76mm、导程角y=39°56'35"、法向齿形角 an=20°、分度圆法向齿厚Sn=4.817mm、直径系数q=7.165mm。
专利摘要本实用新型公开了一种小模数大功率蜗轮蜗杆副，主要解决现有子午轮胎钢帘线生产设备齿轮箱中传统蜗轮蜗杆副承载能力差的不足。它包括一对相互啮合的蜗轮和蜗杆，所述蜗杆采用锥面包络圆柱形蜗杆，简称为ZK型蜗杆，所述蜗杆的头数Z<sub>1</sub>＝4～6，所述蜗轮的齿数Z<sub>2</sub>＝25～40，所述蜗轮蜗杆的其它几何形状参数为模数m＝2.5～5mm、啮合中心距a＝70～80mm、导程角γ＝25～45°、法向齿形角α<sub>n</sub>＝20～24°、分度圆法向齿厚S<sub>n</sub>＝2～7.3mm、直径系数q＝7～12.5mm。其成本低廉、承载能力高、使用寿命长，能适应全钢胎钢帘线或其它特殊结构钢帘线生产的需要，还可推广应用于纺织、运输等领域的机械传动设备中。
文档编号F16H1/16GK201083251SQ20072008705
公开日2008年7月9日 申请日期2007年9月20日 优先权日2007年9月20日
发明者刘克强, 孙东洪, 燕 曾, 贺友文 申请人:国营江北机械厂