基于共轭曲线的蜗杆、蜗轮及其啮合副.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103047393A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN103047393A(43)申请公布日2013.04.17(21)申请号201210592291.9(22)申请日2012.12.29(71)申请人重庆大学地址400044重庆市沙坪坝区沙正街174号(72)发明人陈兵奎高艳娥覃思玲梁栋张永清陈厚兵(74)专利代理机构北京同恒源知识产权代理有限公司11275代理人赵荣之(51)Int.Cl.F16H55/22(2006.01)F16H1/16(2006.01)权利要求书权利要求书3页3页说明书说明书1111页页附图附图33页(54)发明名称基于共轭曲线的蜗杆、蜗轮及其啮合副(57)摘要本发明公开了一种基于共轭曲线的蜗杆、蜗轮及其啮合副，该蜗轮蜗杆啮合副包括相互啮合的蜗轮和蜗杆，所述蜗杆的齿廓曲面上由啮合点构成的接触曲线Г1与蜗轮的齿廓曲面上由啮合点构成的接触曲线Г2为共轭曲线，且所述蜗杆的齿廓曲面为球心沿着与所述接触曲线Г1等距的圆心曲线Г1'运动的球面族管状包络面，所述蜗轮的齿廓曲面为球心沿着与所述接触曲线Г2等距的圆心曲线Г'2运动的球面族管状包络面。本发明基于共轭曲线的蜗轮蜗杆啮合副，相互啮合的蜗轮和蜗杆的齿廓曲面均为球面族管状包络面，且蜗轮和蜗杆之间的啮合点沿着共轭曲线运动；该蜗轮蜗杆啮合副继承了共轭曲线的啮合特点，并且凹凸点接触的齿廓接触强度高、承载能力大、传动效率高、润滑油温升低、磨损小。CN103479ACN103047393A权利要求书1/3页1.一种基于共轭曲线的蜗杆，其特征在于：该蜗杆的法面齿廓曲线为凸圆弧，且该蜗杆的齿廓曲面上由啮合点构成的接触曲线Г1的曲线方程为：式中，t为曲线参数；t1、t2为曲线起始啮合点和结束啮合点处参数t的取值；所述蜗杆齿廓曲面的圆心构成的圆心曲线Г1'为接触曲线Г1沿给定法线方向的等距曲线，且圆心曲线的曲线方程为：式中，ρ1为接触曲线Г1与圆心曲线Г1'之间的距离；nx1、ny1、nz1为啮合点处给定法线的单位矢量在蜗杆坐标系下沿各坐标轴的分量。2.根据权利要求1所述基于共轭曲线的蜗杆，其特征在于：所述蜗杆的齿廓曲面为球心沿着圆心曲线Г1'运动的球面族管状包络面，其曲面方程为：式中，φ1、α1为球面参数，且满足-0.5π≤φ1≤0.5π，0≤α1≤2π；为单参数球面族包络面的啮合方程。3.一种与如权利要求1或2所述蜗杆啮合的基于共轭曲线的蜗轮，其特征在于：该蜗轮的法面齿廓曲线为凹圆弧，且该蜗轮的齿廓曲面上由啮合点构成的接触曲线Г2与所述接触曲线Г1为共轭曲线，其曲线方程为：其中，t为曲线参数；分别为蜗杆、蜗轮转过的角度，且i21为传动比；a为蜗杆传动的标准中心距；n为共轭曲线在啮合点处给定的法线方向矢量；υ(12)为啮合点处啮合副的相对运动速度矢量；所述蜗轮的齿廓曲面的圆心构成的圆心曲线Г'2为接触曲线Г2沿给定法线方向的等距曲线，且圆心曲线的曲线方程为：其中，ρ2为接触曲线Г2与圆心曲线Г'2的距离；nx2、ny2、nz2为啮合点处给定法线的2CN103047393A权利要求书2/3页单位矢量在蜗轮坐标系下沿各坐标轴的分量。4.根据权利要求3所述基于共轭曲线的蜗轮，其特征在于：所述蜗轮的齿廓曲面为球心沿着圆心曲线Г'2运动的球面族管状包络面，其曲面方程为：式中，φ2、α2为球面参数，且满足-0.5πφ2≤0.5π，0≤α2≤2π；为单参数球面族包络面的啮合方程。5.一种基于共轭曲线的蜗轮蜗杆啮合副，包括相互啮合的蜗轮和蜗杆，其特征在于：所述蜗杆的齿廓曲面上由啮合点构成的接触曲线Г1与蜗轮的齿廓曲面上由啮合点构成的接触曲线Г2为共轭曲线，且所述蜗杆的齿廓曲面为球心沿着与所述接触曲线Г1等距的圆心曲线Г1'运动的球面族管状包络面，所述蜗轮的齿廓曲面为球心沿着与所述接触曲线Г2等距的圆心曲线Г'2运动的球面族管状包络面。6.根据权利要求5所述基于共轭曲线的蜗轮蜗杆啮合副，其特征在于：所述接触曲线Г1的曲线方程为：根据共轭曲线原理，所述接触曲线Г2的曲线方程为：其中，t为曲线参数；t1、t2为曲线起始啮合点和结束啮合点处参数t的取值；分别为蜗杆、蜗轮转过的角度，且i21为传动比；a为蜗轮蜗杆传动的标准中心距；n为共轭曲线在啮合点处给定方向的法线矢量；υ(12)为啮合点处啮合副的相对运动速度矢量。7.根据权利要求6所述基于共轭曲线的蜗轮蜗杆啮合副，其特征在于：所述圆心曲线Г1'的曲线方程为：所述圆心曲线Г'2的曲线方程为：3CN103047393A权利要求书3/3页其中，ρ1为接触曲线Г1与圆心曲线Г1'之间的距离；ρ2为接触曲线Г2与圆心曲线Г'2的距离；nx1、ny1、nz1为啮合点处给定法线的单位矢量在蜗杆坐标系下沿各坐标轴的