1. 正基元齒輪 蝸桿類別

      蝸桿
      一個斜齒輪,當它只有一個或幾個螺旋齒,螺旋角很大,導程角很小,且齒寬大于導程,并與蝸輪組成交錯軸齒輪副時,該斜齒輪稱蝸桿。目前常用的蝸桿有:圓柱蝸桿、環面蝸桿、錐蝸桿等(圖5-154)。

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      圓柱蝸桿
      分度曲面為圓柱面的蝸桿?煞种奔y面圓柱蝸桿,曲紋面圓柱蝸桿兩類。亦可分為車削型和包絡型圓柱蝸桿兩類。

      直紋面圓柱蝸桿
      用某平面截圓柱蝸桿螺旋面,若截線(螺旋面的廓線)是直線,則稱這類圓柱蝸桿為直紋面圓柱蝸桿。其螺旋面是由直線作螺旋運動形成的,亦即螺旋面通常是用直刃車刀相對蝸桿毛坯放置在相應位置做螺旋運動所獲得的軌跡面。其類別有:

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      車削型蝸桿
      蝸桿螺旋面是車刀相對蝸桿毛坯作螺旋運動時車刀刃廓的軌跡面,這種用仿型(軌跡)法加工出來的蝸桿統稱車削型蝸桿。常見的型式有:

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      單導程圓柱蝸桿(圓柱蝸桿)
      蝸桿輪齒兩側螺旋面導程相等的圓柱蝸桿,簡稱圓柱蝸桿。一般用途的圓柱蝸桿都采用單導程。

      阿基米德蝸桿(軸向直廓蝸桿,ZA蝸桿)、齒形A
      屬于車削型直紋面圓柱蝸桿。在普通車床上,將梯形車刀刃面置于蝸桿毛坯的軸向平面內,使車刀相對蝸桿毛坯做螺旋運動,車刀刃廓的軌跡面即為蝸桿螺旋面,亦即阿基米德螺旋面,故稱阿基米德蝸桿,簡稱ZA蝸桿。該蝸桿軸向齒廓為直線,端面齒廓是阿基米德螺旋線(圖5-155)。

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      阿基米德蝸桿的配對蝸輪
      是指和阿基米德蝸桿相配組成阿基米德蝸桿副的蝸輪。它是在普通滾齒機上用直接展成法加工的,蝸輪齒面是阿基米德蝸桿螺旋面的包絡面。在蝸桿軸向平面內,蝸輪齒廓是漸開線,它是一個變態的漸開線斜齒輪。

      法向直廓蝸桿(N蝸桿)、齒形N
      屬于車削型直紋面圓柱蝸桿。在螺旋面的法平面內,齒廓為直線,具有良好的車削工藝性,它分為:齒槽法向直廓蝸桿;齒體法向直廓蝸桿;齒面法向直廓蝸桿。

      齒槽法向直廓蝸桿(ZN1蝸桿)、齒形N1
      屬于車削型直紋面圓柱蝸桿。在普通車床上,將梯形車刀刃面置在垂直于過齒槽中點并與分度圓柱螺旋線平行的假想螺旋線的法平面上,使車刀相對蝸桿毛坯作螺旋運動,車刀刃廓的軌跡面即蝸桿螺旋面。該類蝸桿車削工藝良好,磨齒工藝較差,不適于硬齒面蝸桿。蝸桿在上述假想螺旋線的法向平面內,齒廓為直線,端平面內齒廓是長幅漸開線(圖5-156)。

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      齒面法向直廓蝸桿(ZN8蝸桿)、齒形N8
      屬于車削型直紋面圓柱蝸桿。在普通車床上將車刀刃面置在垂直于分度圓柱螺旋線的法面內,使車刀相對蝸桿毛坯作螺旋運動,車刀刃廓的軌跡面即蝸桿齒面。ZN8蝸桿的車削工藝尚好,磨齒困難,在上述法面內,蝸桿為直線齒廓,端面齒廓是長幅漸開線(圖5-157)。
      這種蝸桿用的不多。

      齒體法向直廓蝸桿(ZN2蝸桿)、齒形N2
      屬于車削型直紋面圓柱蝸桿。在普通車床上,將梯形車刀刃面,置在垂直于過齒厚中點并與分度圓柱螺旋線平行的假想螺旋線的法平面內,使車刀相對蝸桿毛坯做螺旋運動,車刀刃廓的軌跡面即蝸桿螺旋面。ZN2蝸桿車削工藝尚好,磨齒困難。在上述假想螺旋線的法平面內蝸桿齒廓是直線,端平面內齒廓為長幅漸開線(圖5-158)。

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      漸開線蝸桿(ZI蝸桿)、齒形1
      屬于車削型直紋面圓柱蝸桿。在普通車床上將梯形車刀刃面,置在蝸桿毛坯基圓柱面的切面內,使車刀相對蝸桿毛坯作螺旋運動,車刀刃廓的軌跡面即蝸桿齒面—漸開螺旋面(圖5-159a)。另外蝸桿螺旋面也可用平面砂輪磨削(圖5-159b),可獲得高精度的硬齒面蝸桿。漸開線蝸桿在基圓柱面的切平面內,齒廓是直線,端平面內的齒廓是漸開線。

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      曲紋面圓柱蝸桿
      用任意平面截圓柱蝸桿螺旋面,若截線(廓線)都呈曲線,則這類蝸桿統稱曲紋面圓柱蝸桿。其蝸桿螺旋面或是曲刃車刀的軌跡面,或為盤形刀具的包絡面。分類為:

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      另外未列入標準的曲紋面圓柱蝸桿還有:“齒槽法向圓弧齒圓柱蝸桿”、“基圓切向圓弧齒圓柱蝸桿”等等。

      包絡型蝸桿
      蝸桿用展成法加工,其蝸桿螺旋面是刀具刃面的包絡面,這類蝸桿統稱包絡型蝸桿。這類蝸桿可用于硬齒面并可獲得良好的齒面加工質量。常見的有下列幾種:

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      錐面包絡圓樁蝸桿(ZK蝸桿)、齒形K
      屬于包絡型曲紋面圓柱蝸桿。其齒面是圓錐面族的包絡面。這類蝸桿簡稱ZK蝸桿。分為:盤狀錐面包絡圓柱蝸桿(ZK1蝸桿);指狀錐面包絡圓柱蝸桿(ZK2蝸桿);端錐面包絡圓柱蝸桿(ZK3蝸桿)。

      盤形錐面包絡圓柱蝸桿(K1蝸桿)、齒形K1
      屬于包絡型曲紋面圓柱蝸桿。是用盤形錐面砂輪(或銑刀)包絡(展成)而成的圓柱蝸桿。一般情況下,置盤形刀具的軸向平面和過齒槽中點并與分度圓柱螺旋線平行的假想螺旋線的法面重合,當盤形刀具除繞自身軸線轉動外,還相對蝸桿毛坯作螺旋運動時,盤形錐面刃面族的包絡面形成蝸桿螺旋面。該蝸桿具有良好的磨齒工藝,可獲得高精度的硬齒面蝸桿。有較好的發展前途(圖5-160)。

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      指狀錐面包絡圓柱蝸桿(ZK2蝸桿)、齒形K2
      屬于包絡型曲紋面圓柱蝸桿。將指狀錐面銑刀(或指狀錐面砂輪)置在其軸線通過蝸桿齒槽中點并與蝸桿毛坯軸線相交的位置,當指狀刀具一邊繞自身軸線轉動,又相對蝸桿毛坯作螺旋運動時,其刃面族的包絡面即蝸桿齒面。ZK2蝸桿磨齒工藝良好,適用于高精度硬齒面蝸桿(圖5-161)。

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      端錐面包絡圓柱蝸桿(ZK3蝸桿)、齒形K3
      屬于包絡型曲紋面圓柱蝸桿。將端部呈蝶狀錐形刀具(或砂輪)的軸線,置于與蝸桿軸線呈交錯垂直的位置,當銑刀一邊繞自身軸線轉動,又相對蝸桿毛坯作螺旋運動時,刀具錐形刃面族的包絡面即蝸桿齒面。蝸桿齒面磨削工藝良好,適用于高精度硬齒面蝸桿(圖5-162)。

      圓弧圓柱蝸桿(ZC蝸桿)、齒形C
      一個圓柱蝸桿,其軸平面或法向平面齒廓為圓弧,或者是圓環面的包絡面時,稱為圓弧圓柱蝸桿。通常,蝸桿為凹形齒廓,其齒面的產形齒面為圓環面的外表面。簡秘ZC蝸桿。GB10086—88規定了三種形式:
      圓環面包絡圓柱蝸桿(ZC1蝸桿)齒形C1;圓環面圓柱蝸桿(ZC2蝸桿)齒形C2;軸向圓弧齒圓柱蝸桿(ZC3蝸桿)齒形C3。
      另外還有雙圓弧齒圓柱蝸桿;端圓環面包絡圓柱蝸桿;法向圓弧齒圓柱蝸桿;基圓柱切向圓弧齒圓柱蝸桿。這些蝸桿與其直接展成的蝸輪可組成圓弧圓柱蝸桿副,具有良好的嚙合特性。

      圓環面包絡圓柱蝸桿(ZC1蝸桿)、齒形C1
      屬于包絡型曲紋面圓柱蝸桿。刀具是圓環面砂輪(或銑刀),在刀具的軸向平面內,產形線是圓環面母圓的一段凸圓弧。將刀具軸線置在過齒槽中點與分度圓螺旋線平行的假想螺旋線的法面內,刀具軸線與蝸桿軸線的軸交角為γ1 。當刀具一邊繞自身軸線轉動,又相對蝸桿作螺旋運動時,刀具刃面的包絡面即蝸桿螺旋面。ZC1蝸桿磨齒工藝良好,可獲得高精度的硬齒面蝸桿。是圓柱蝸桿中最有發展前途的蝸桿之一(圖5-163)。

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      圓環面圓柱蝸桿(ZC2蝸桿)、齒形C2
      屬于半包絡曲紋面圓柱蝸桿。刀具是圓環面砂輪(或銑刀),在砂輪的軸向平面內,刀具產形線是圓環面母圓的一段(凸)圓弧。將刀具置在使刀具軸線和蝸桿軸線的軸交角為γ01的位置,在該位置,滿足刀具刃廓母圓圓心落在嚙合軸Ⅱ—Ⅱ上,亦即母圓圓心安落在蝸桿軸線與刀具軸線的連心線上(圖5-164)。這時使刀具一邊繞自身軸線轉動,一邊相對蝸桿毛坯作螺旋運動,砂輪刃面族半包絡面形成蝸桿螺旋面。該蝸桿在加工過程中,砂輪修整直徑減少后不影響蝸桿螺旋面形狀,在刀具軸平面內,蝸桿齒廓是一段和刀具母圓弧一致的凹形圓弧。蝸桿磨齒工藝尚好,可采用硬齒面,但在實際生產中,保證刀具的理論安裝位置有一定困難(圖5-164)。

      軸向圓弧齒圓柱蝸桿(ZC3蝸桿)、齒形C3
      屬于車削型曲紋面圓柱蝸桿。在普通車床上,將凸圓弧刃廓車刀的刃面,置在蝸桿毛坯的軸向平面內,使車刀相對蝸桿毛坯作螺旋運動,車刀刃廓的軌跡面即蝸桿螺旋面。ZC3蝸桿車削工藝良好,磨齒工藝較差。ZC3蝸桿在軸向平面內,呈凹形圓弧齒廓(圖5-165)。

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      基圓柱切向圓弧齒圓柱蝸桿
      屬于車削型曲紋面圓柱蝸桿。其基圓柱面的切平面內齒廓為凹形圓弧。在普通車床上,將具有凸形圓弧刃廓的車刀刃面,置在基圓柱的切平面內,使車刀相對蝸桿毛坯作螺旋運動,車刀刃廓的軌跡面即蝸桿螺旋面。車削工藝尚好,磨削工藝較差(圖5-166)。

      齒槽法向圓弧齒圓柱蝸桿
      屬于車削型曲紋面圓柱蝸桿。在普通車床上,將凸形圓弧刃廓車刀置在齒槽中點,平行于分度圓柱螺旋線的假想螺旋線的法向平面內,相對蝸桿毛坯作螺旋運動,其刀具刃廓的軌跡面即蝸桿齒面。當 角較大時,車削工藝良好,可代用ZC3蝸桿,磨齒工藝較差(圖5-167)。

      變導程蝸桿
      即蝸桿沿齒線方向導程漸變或蝸桿輪齒兩側面導程不同的蝸桿。如“雙導程圓柱蝸桿”、“全修型環面蝸桿”等都屬于變導程蝸桿。

      雙導程圓柱蝸桿
      蝸桿輪齒兩側蝸旋面的導程不相等的圓柱蝸桿,稱雙導程圓柱蝸桿。該蝸桿的齒厚沿齒向累積變化,形成漸變齒厚,故又稱變厚齒圓柱蝸桿。它和單導程圓柱蝸桿一樣,常采用的齒形有A、I、N、K等。

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      鼓形柱體蝸桿
      蝸桿分度曲面是鼓形柱面,如圖所示,其螺旋面的形成亦可為車削型,亦可為包絡型,其工藝性都比圓柱蝸桿差(圖5-168)。

      ZC蝸桿副的蝸輪齒貌
      圓弧齒圓柱蝸桿副,其蝸輪加工成形后,若參數選擇不當,蝸輪齒面上明顯出現圖5-169所示現象,這種現象稱齒貌。在齒面上的齒根部有根切區(凹下);兩端有明顯刀痕,變位系數越大這種現象越明顯,刀痕和接觸線呈正交趨勢;在共軛區內有細微痕跡曲線,即接觸線的跡象。

      齒頂修緣圓柱蝸桿
      為了在蝸輪齒面上實現嚙合,圖5-170a所示,必須使蝸桿齒頂避免參于嚙合,為此要對齒頂進行修緣,圖5-170b所示。圓弧齒圓柱蝸桿的修緣量Δa可取中心距偏差的2/3,直紋面圓柱蝸桿可取齒輪修緣方法與修緣量(圖5-170)。

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      修正圓弧半徑
      加工圓弧齒圓柱蝸桿(ZC蝸桿),所用刀具產形線的圓弧半徑為ρ,加工蝸輪所用滾刀的產形線圓弧半徑為ρ0=ρ-Δρ,Δρ=(0.04~0.07)πm ,其結果將蝸輪齒頂與齒根都多削去了一層金屬(圖5-171)。

      基準蝸桿
      確定蝸桿輪齒尺寸及齒形的蝸桿。它是無制造誤差的一種理想蝸桿。

       

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