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平面二次包絡(luò)減速機(jī)

發(fā)布時間：2016/6/2 15:19:15 來源：海洋傳動

平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿減速機(jī)是以一個平面為母面，通過相對圓周運(yùn)動，包絡(luò)出環(huán)面蝸桿的齒面，再以蝸桿的齒面為母面，通過相對運(yùn)動包絡(luò)出蝸輪的齒面。與以往常用蝸桿的螺旋齒面在原理上雖然相似，但以往的螺旋齒面在原理上是以一直線或平面曲線為母線作螺旋運(yùn)動而形成，這樣的蝸桿齒面絕大多數(shù)(除漸開線圓柱蝸桿外)難以用砂輪作符合其形成原理的精確磨削，因而影響了蝸桿及蝸輪滾刀的磨削工藝和淬火處理，影響蝸桿齒面硬度和制造精度的提高，以及齒面粗糙度的減小。

l 前言

　　平面蝸輪傳動產(chǎn)生于1922年美國，主要用于精密分度，如天文望遠(yuǎn)鏡、齒輪測量儀、圓刻線機(jī)等。由于制造工藝簡單，容易獲得高精度，其齒距誤差可達(dá)到0．25”以內(nèi)，只適用于大傳動比的場合。1951年日本佐藤發(fā)明了斜齒平面蝸輪傳動，由大傳動比擴(kuò)展到中、小傳動比(1一lO)。1969年日本石川昌一獲得了平面包絡(luò)環(huán)面蝸桿環(huán)面蝸桿傳動的專利，專利介紹的內(nèi)容是指這種蝸桿的標(biāo)準(zhǔn)傳動。其蝸輪可以用展成法加工，生產(chǎn)效率提高了，承載能力、傳動效率也有明顯地增長。我國從2O世紀(jì)6O年代初開始，由第一機(jī)械工業(yè)部機(jī)械科學(xué)研究院(現(xiàn)鄭州機(jī)械研究所)開展了平面蝸輪的研究工作。1964年與石景山鋼鐵公司機(jī)械廠(即首鋼機(jī)械廠)合作研制成中心距為540 mm的平面蝸輪副，用于30 t轉(zhuǎn)爐的傾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中；成功制造蝸輪直徑2 160 mm的精密分度蝸輪副，用在天文遠(yuǎn)鏡上，其一齒運(yùn)動誤差小于l”。1971年首鋼公司機(jī)械廠在制造斜齒平面蝸輪副的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造了我國第一套平面包絡(luò)環(huán)面蝸桿副，并用于生產(chǎn)。北京市和原冶金工業(yè)部于1977年命名這種蝸桿副為“首鋼(SG)一7l型蝸桿副”。

　　目前我國已成功研制成中心距l(xiāng) 200 mm和760 mm的平面包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動壓下裝置，而且利用計算機(jī)對蝸桿副齒形參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化選擇，用機(jī)械CAD對蝸桿副、減速機(jī)及蝸輪滾刀進(jìn)行輔助設(shè)計，用環(huán)面蝸桿專用機(jī)床及獨(dú)特的工藝路線，對蝸桿及蝸輪滾刀進(jìn)行與其成形原理完全一致的加工，不需任何修形。

2 傳動原理

　　平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿副是以一個平面為母面，通過相對圓周運(yùn)動，包絡(luò)出環(huán)面蝸桿的齒面，再以蝸桿的齒面為母面，通過相對運(yùn)動包絡(luò)出蝸輪的齒面。與以往常用蝸桿的螺旋齒面在原理上雖然相似，但以往的螺旋齒面在原理上是以一直線或平面曲線為母線作螺旋運(yùn)動而形成，這樣的蝸桿齒面絕大多數(shù)(除漸開線圓柱蝸桿外)難以用砂輪作符合其形成原理的精確磨削，因而影響了蝸桿及蝸輪滾刀的磨削工藝和淬火處理，影響蝸桿齒面硬度和制造精度的提高，以及齒面粗糙度的減小。

3 主要特點(diǎn)

3.1 承載能力大

　　與同規(guī)格的圓柱蝸桿相比，承載能力提高3—5倍。平面包絡(luò)環(huán)面蝸桿由于其外廓母線決定了能多齒同時進(jìn)入嚙合，這樣增大了接觸面積，減少了齒面壓力，能承受大的沖擊載荷。蝸桿蝸輪的接觸線是在沿齒高方向上，并且齒面的嚙合是在接觸線上，因此具有很小的相對曲率，使接觸應(yīng)力減少。雙線接觸的特點(diǎn)是在蝸桿和蝸輪嚙合中同時有兩條接觸線進(jìn)人工作區(qū)域。這和增加嚙合齒數(shù)一樣，可提高承載能力。

　　精確地磨削蝸桿齒面——蝸桿的幾何尺寸和表面光潔度是直接由精密磨削完成，實(shí)現(xiàn)其高質(zhì)量的，保證耐磨防止大負(fù)荷時油膜破壞。
　　高精度的蝸桿—— 蝸桿設(shè)計上保證有足夠的剛性，以致于它的彎曲和其他因素不能影響上述有利的嚙合特性。

3.2 高效率

　　(1)大的滑動角。由于接觸線和相對滑移速度方向之間有很大的角度(滑動角)，并且沿滑動的方向相對曲率半徑大，導(dǎo)致齒面間良好的潤滑條件是高效率的主要原因，效率最高可達(dá)95％。
　　(2)小的嚙合摩擦系數(shù)。精密磨削后的蝸桿使其嚙合磨擦系數(shù)降至最低限度。

3.3 無噪聲和穩(wěn)嚙合

　　為了防止處于嚙合時的蝸桿不產(chǎn)生沖擊和振動，對蝸桿人口和出口進(jìn)行了倒坡處理。其加工工藝過程與成形原理完全一致，能夠可靠地保證制造精度和嚙合的理論狀態(tài)。

3.4 傳動比選擇有較大范圍

　　對設(shè)計中使環(huán)面蝸桿簡單地增加頭數(shù)，可使其傳動比有較大范圍，因此可在一個單級減速器中有較大的傳動地選擇范圍。

3.5 高質(zhì)量的材質(zhì)及熱處理方法

平面包絡(luò)環(huán)面蝸桿減速器中的蝸桿是經(jīng)高質(zhì)量的鉻鉬鋼離子氮化處理，齒面硬度高(HRC>50)，表面粗糙度等級提高(Ra<0．8)，蝸輪是離心鑄造磷錫青銅，因此可獲得高的可靠性和大的載荷量。

3.6 結(jié)構(gòu)緊湊合理

　　平面包絡(luò)環(huán)面蝸桿減速器能傳遞較大的功率，且在此功率值下結(jié)構(gòu)緊湊合理。

3.7 節(jié)省能量

　　平面包絡(luò)環(huán)面蝸桿減速器具有效率高、節(jié)能等特點(diǎn)，尤其在長期運(yùn)轉(zhuǎn)時特別顯著。由于平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿副具有上述特點(diǎn)，所以它在當(dāng)今世界上應(yīng)用最普通的5種蝸桿傳動中，以承載能力大、傳動效率高、使用壽命最長而越
來越得到廣大用戶的歡迎。對5種蝸桿傳動在相同條件時的機(jī)械功率對比見圖3，速度i=40，中心距a= 100～500 mm，輸入轉(zhuǎn)速n=1500 r／min。

二次包絡(luò)蝸桿減速機(jī)的額定輸入功率P₁和額定輸出轉(zhuǎn)矩T₂

中心距（mm）	傳動比i	輸入軸轉(zhuǎn)速（r/min）					輸入軸轉(zhuǎn)速（r/min）
		500	600	750	1000	1500	500	600	750	1000	1500
		額定輸入功率（kW）					額定輸出功率（kW）
100	10.0 12.5 16.0 20.0 25.0 31.5 40.0 50.0 63.0	7.34 5.76 4.94 4.05 3.29 2.74 2.12 1.77 1.44	8.17 6.53 5.58 4.60 3.75 3.10 2.42 2.02 1.69	9.25 7.53 6.42 5.32 4.34 3.58 2.82 2.33 1.99	10.64 8.90 7.56 6.30 5.16 4.22 3.37 2.77 2.31	11.73 10.30 8.71 7.33 6.03 4.87 3.98 3.22 2.60	1262 1225 1313 1268 1306 1271 1199 1203 1177	1171 1156 1250 1215 1252 1214 1157 1171 1172	1083 1091 1178 1124 1188 1176 1120 1114 1148	945 977 1052 1047 1071 1053 1016 1003 1013	695 754 807 822 835 810 800 780 762
125	10.0 12.5 16.0 20.0 25.0 31.5 40.0 50.0 63.0	12.55 9.86 8.46 6.93 8.64 4.70 3.64 3.05 2.47	13.97 11.17 9.55 7.86 6.41 5.32 4.16 3.46 2.91	15.81 12.89 10.99 9.09 7.43 6.13 4.84 4.00 3.41	18.20 15.23 12.94 10.77 8.82 7.23 5.77 4.74 3.96	20.09 17.65 14.89 12.55 10.30 8.34 6.81 5.52 4.47	2157 2096 2248 2196 2236 2178 2059 2068 2020	2001 1979 2141 2070 2143 2080 1985 2011 2012	1852 1868 2016 1922 2033 2016 1921 1911 1971	1617 1673 1800 1790 1831 1805 1742 1721 1740	1190 1292 1380 1406 1427 1389 1371 1335 1308
160	10.0 12.5 16.0 20.0 25.0 31.5 40.0 50.0 63.0	22.85 17.95 15.30 12.55 10.20 8.53 6.61 5.53 4.48	25.41 20.32 17.30 14.26 11.61 9.64 7.54 6.28 5.28	28.75 23.42 19.92 16.50 13.46 11.11 8.77 7.26 6.19	33.06 27.63 23.46 19.58 16.0 13.09 10.47 8.60 7.18	36.41 31.93 27.03 22.85 18.77 15.10 12.34 10.02 8.10	3928 3815 4068 3930 4043 3950 3737 3749 3664	3641 3598 3876 3766 3881 3771 3601 3646 3650	3368 3392 3652 3488 3686 3653 3484 3466 3575	2936 3035 3232 3253 3326 3269 3159 3122 3155	2156 2338 2506 2560 2599 2513 2483 2423 2371
200	10.0 12.5 16.0 20.0 25.0 31.5 40.0 50.0 63.0	39.07 30.70 26.32 21.52 17.54 14.59 11.32 9.50 7.67	43.47 34.76 29.74 24.44 19.95 16.50 12.93 10.77 9.04	49.20 40.10 34.23 28.28 23.12 19.02 15.04 12.45 10.60	56.60 47.34 40.31 33.52 27.47 22.43 17.97 14.74 12.31	62.42 54.77 46.41 39.07 32.13 25.91 21.22 17.14 13.87	6715 6524 6997 6742 6953 6757 6401 6439 6276	6227 6156 6665 6458 6669 6454 6173 6259 6252	3764 5808 6272 5977 6330 6256 5975 5945 6123	5027 5199 5605 5570 5706 5602 5422 5349 5405	3696 4010 4302 4377 4449 4313 4268 4146 4062
250	10.0 12.5 16.0 20.0 25.0 31.5 40.0 50.0 63.0	67.01 52.53 45.08 36.92 30.09 24.99 19.38 16.32 13.16	74.57 59.49 50.95 41.93 34.22 28.29 22.13 18.51 15.50	84.84 68.64 58.64 48.51 39.65 32.61 25.71 21.38 18.18	97.11 81.06 69.03 57.51 47.10 38.48 30.75 25.30 21.09	107.10 93.84 79.46 67.01 55.08 44.47 36.31 29.38 23.77	11776 11413 12262 12271 12213 11878 11253 11377 11083	10920 10772 11677 11746 11710 11345 10847 11046 11034	10103 10160 10991 10871 11107 10987 10490 10481 10791	8810 9096 9810 9776 10008 9839 9516 9421 9518	6478 7020 7528 7680 7803 7581 7490 7294 7149
315	10.0 12.5 16.0 20.0 25.0 31.5 40.0 50.0 63.0	117.30 99.96 83.90 65.10 53.45 44.94 33.86 28.46 23.63	130.45 108.20 91.88 73.23 59.74 49.50 38.66 32.29 27.04	148.10 120.00 102.80 84.76 69.22 57.04 44.98 37.33 31.72	169.58 141.78 120.54 100.55 82.24 67.25 53.73 44.20 36.82	187.20 164.22 138.72 117.30 96.19 77.62 63.44 51.41 41.51	20612 21718 22819 21653 21694 21360 19663 19839 19904	19102 19590 21059 20516 20444 19855 18954 19273 19250	17727 17763 19268 18996 19391 19217 18330 18298 18831	15385 15909 17130 17093 17474 17197 16626 16463 16615	11322 12285 13142 13443 13626 13232 13087 12765 12488
400	10.0 12.5 16.0 20.0 25.0 31.5 40.0 50.0 63.0	222.20 193.20 170.00 131.30 105.00 88.52 66.57 53.55 46.41	257.40 215.30 183.80 141.80 114.50 96.92 72.24 58.70 51.14	276.90 236.30 203.70 156.50 128.10 107.10 80.85 65.21 56.70	311.00 262.50 230.00 177.50 144.90 121.80 91.98 74.03 64.37	359.90 304.50 264.60 200.60 164.90 138.60 104.70 84.11 73.19	39045 41975 46237 44137 43118 42606 39161 37843 29650	37692 38981 42127 40174 39638 39360 35874 35504 36922	33143 34978 38180 35471 36293 36514 33355 32383 34114	28215 29456 32684 30512 31135 31511 28812 27926 29433	21768 22779 25067 23244 23622 23905 21864 21955 22311
500	10.0 12.5 16.0 20.0 25.0 31.5 40.0 50.0 63.0	393.90 329.70 286.70 218.40 180.60 152.30 114.50 92.82 80.85	424.40 361.20 306.60 24.050 198.50 164.90 126.00 101.40 88.31	462.50 395.90 340.20 263.60 219.50 183.80 138.60 112.40 97.34	511.50 432.60 382.20 293.00 243.60 206.90 154.40 123.90 108.20	582.50 486.20 431.60 326.60 278.30 233.10 176.40 141.80 122.90	69216 71631 77978 73417 74163 73305 67358 65595 69074	62146 65396 70273 68137 68718 66968 62571 61330 63758	55358 58603 63765 59746 62118 62664 57181 55818 58565	46406 48543 54312 50367 52344 53527 48364 46738 49475	35232 36372 40888 37844 39866 40203 36837 355660 37464