精密雙導(dǎo)程蝸桿蝸輪副設(shè)計(jì)計(jì)算及加工原理 變齒厚蝸桿是普通蝸桿的一種變形,由于左、左兩部分的導(dǎo)程不相等,齒厚逐漸變小或變大,利用掛輪增大或減少 導(dǎo)程的大小以形成不同齒厚的方法,根據(jù)其左、右側(cè)導(dǎo)程Lf和Lr分別計(jì)算掛輪的齒數(shù),調(diào)整機(jī)床分別進(jìn)行加工,其 它操作與普通蝸桿的車削方法基本相同. 雙導(dǎo)程蝸輪蝸桿測(cè)繪與計(jì)算      分度盤分度精度的高低主要取決于蝸輪、蝸桿的加工精度和嚙合間隙。經(jīng)長(zhǎng)期使用，蝸輪、蝸桿已磨損， 精度降低的分度盤，必須對(duì)已磨損的蝸輪、蝸桿進(jìn)行測(cè)繪、計(jì)算，確定蝸桿類型及設(shè)計(jì)參數(shù)，選用適當(dāng)?shù)牡?具，加工蝸輪，配加工蝸桿，重新調(diào)整間隙，以恢復(fù)原有精度。

    一、雙導(dǎo)程蝸輪副的工作原理
雙導(dǎo)程蝸輪副與普通蝸輪副的區(qū)別是，雙導(dǎo)程蝸桿齒的左、右兩側(cè)面具有不同的導(dǎo)程，而同一側(cè)的導(dǎo)程則 是相等的。因?yàn)樵撐仐U的齒厚從蝸桿的一端向另一端均勻地逐漸增厚或減薄，所以雙導(dǎo)程蝸桿又稱變齒厚蝸 桿。故可用軸向移動(dòng)蝸桿的方法來(lái)消除或調(diào)整蝸輪副的嚙合間隙。
    雙導(dǎo)程蝸輪副的嚙合原理與一般蝸輪副的嚙合原理相同。蝸桿的軸向截面相當(dāng)于基本齒條，蝸輪則相當(dāng)于 與其嚙合的齒輪。雖然蝸桿齒左右側(cè)面具有不同的齒距（即不同的模數(shù)，），但因同一側(cè)面的齒距相同，故沒(méi) 有破壞嚙合條件，當(dāng)軸向移動(dòng)蝸桿后，也能保證良好嚙合。
   二、雙導(dǎo)程蝸輪副的特點(diǎn)
   1．優(yōu)點(diǎn)
   雙導(dǎo)程蝸輪副在具有旋轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)或分度運(yùn)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用廣泛，是因?yàn)槠渚哂幸韵峦怀鰞?yōu)點(diǎn)。
   (1)嚙合間隙可調(diào)整得很小。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，側(cè)隙可調(diào)整至0.01~0.015mm，而普通蝸輪副一般只能達(dá)到 0.03~0.08mm，再小就容易咬死。因此雙導(dǎo)程蝸輪副能在較小的側(cè)隙下工作，對(duì)提高數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的分度精度 非常有利。
   (2)普通蝸輪副是以蝸桿作徑向移動(dòng)來(lái)調(diào)整嚙合側(cè)隙，從而改變傳動(dòng)副的中心距，從嚙合原理角度看，是不 合理的因?yàn)楦淖冎行木鄷?huì)引起齒面接觸情況變差，甚至加劇磨損，不利于保持蝸輪副的精度。雙導(dǎo)程蝸輪副則 是用蝸桿軸向移動(dòng)來(lái)調(diào)整嚙合側(cè)隙，不會(huì)改變中心距。
   (3)雙導(dǎo)程蝸桿是用修磨調(diào)整環(huán)來(lái)控制調(diào)整量，調(diào)整準(zhǔn)確，方便可靠；而普通蝸輪副的徑向調(diào)整量較難掌 握，調(diào)整時(shí)也容易產(chǎn)生蝸桿軸線歪斜。
   (4)雙導(dǎo)程蝸輪副的蝸桿支承在支座上，只需保證支承中心線與蝸輪中截面重合，中心距公差可略微放寬 ，裝配時(shí)，用調(diào)整環(huán)來(lái)獲得合適的嚙合側(cè)隙，這是普通蝸輪副無(wú)法辦到的。
   2．缺點(diǎn)
   蝸桿加工比較麻煩，在車削和磨削蝸桿左右齒面時(shí)，螺紋傳動(dòng)鏈要選配不同的兩套掛輪。這兩種齒距（不 是標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)）往往是繁瑣的小數(shù)，精確配算掛輪很費(fèi)時(shí)。制造加工蝸輪的滾刀時(shí)，也存在同樣的問(wèn)題。由于雙 導(dǎo)程蝸桿左右齒面的齒距不同，螺旋升角也不同，與它嚙合的蝸輪左右齒面也應(yīng)同蝸桿相適應(yīng)，才能保證正確 嚙合，因此，加工蝸輪的滾刀也應(yīng)根據(jù)雙導(dǎo)程蝸桿的參數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)制造。
   三、蝸輪、蝸桿副的測(cè)繪與計(jì)算
  分度盤蝸桿蝸輪副一般為進(jìn)口雙導(dǎo)程蝸桿蝸輪副，蝸輪蝸桿一旦磨損。由于國(guó)外訂貨周期太長(zhǎng)，費(fèi)用又高， 必須先對(duì)舊分度盤進(jìn)行修復(fù)，但蝸輪蝸桿的參數(shù)不好確定。
   經(jīng)反復(fù)測(cè)量，并查閱了有關(guān)資料及計(jì)算，確定蝸桿類型為阿基米德螺旋線，結(jié)構(gòu)為雙導(dǎo)程蝸輪蝸桿傳動(dòng)。 圖1為蝸桿示意圖，圖2為蝸輪示意圖。     1．幾何參數(shù)
   蝸桿頭數(shù)Z₁=1，蝸輪齒數(shù)Z₂=60；蝸桿齒頂圓直徑d_a1=φ59.26~φ59.3mm，蝸輪齒頂喉圓直徑 d_a2=φ261.56mm；蝸桿齒牙高度h=9.5~9.7mm；蝸桿齒軸向齒距P_X見(jiàn)表1；蝸桿螺牙齒形角α=14° 30′，取α_z1=α_y1=14°30′；蝸桿蝸輪嚙合中心距α=152.4mm。
   由于該蝸桿的齒厚由一端到另一端是逐漸增厚的，初步用直尺測(cè)量左右齒面同側(cè)齒距基本相等，而兩側(cè)不 等，在螺距測(cè)量?jī)x上測(cè)得左右齒面螺距數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。     2．確定基本參數(shù)
   (1)蝸桿類型阿基米德螺旋線。在20倍投影儀上放大蝸桿軸向切面上的齒形為直線。
   (2)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)確定模數(shù)制、徑節(jié)制或周節(jié)制
      該蝸桿蝸輪應(yīng)為徑節(jié)制DP=6，對(duì)應(yīng)模數(shù)為m=25.4÷6=4.233。
   3．參數(shù)設(shè)計(jì)（單位：mm)
   嚙合中心距α=152.4；蝸桿公稱軸向節(jié)距Px=13.299；蝸桿的公稱模數(shù)m=4.233；蝸桿的特性系數(shù)q  =12.006；蝸桿公稱節(jié)圓直徑d₁=50.8；蝸桿齒頂圓直徑d_a1=59.26；蝸桿公稱導(dǎo)程T=13.299；蝸桿左 齒面導(dǎo)程及模數(shù)，P_bz=13.388，m_z=4.262；蝸桿右齒面導(dǎo)程及模數(shù)P_by=13.210，m_y=4.205；蝸桿公 稱節(jié)圓上左齒面螺
   旋線升角γ_z：蝸桿公稱節(jié)圓上右齒面螺旋升角γ_y： Y_r≈4°43′54″；蝸桿每單位軸向移動(dòng)調(diào)節(jié)消除的側(cè)隙η≈0.013；蝸輪公稱節(jié)圓直徑d₂=254；蝸輪喉圓直 徑d_a2=262.45；蝸輪左齒面節(jié)圓壓力角α_z2 =α_z1 =14°30′；蝸輪右齒面節(jié)圓壓力角α_y2 =α_y1=14° 30′；蝸桿公稱齒法向齒厚S_x= π?m=6.649 7；蝸輪公稱節(jié)圓齒厚S_i=6.207。
    測(cè)繪時(shí)，一定要選在蝸輪、蝸桿未磨損或磨損輕微的部位進(jìn)行測(cè)量，多測(cè)幾個(gè)點(diǎn)，取其平均值，這樣可以 縮小與原設(shè)計(jì)參數(shù)的誤差。根據(jù)測(cè)繪的數(shù)值，經(jīng)過(guò)計(jì)算，通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)、徑節(jié)、周節(jié)進(jìn)行比較，確定蝸輪、 蝸桿類型及基本參數(shù)。雙導(dǎo)程蝸輪副公稱模數(shù)和普通蝸輪副的模數(shù)確定原則相同，所不同的是雙導(dǎo)程蝸桿的公 稱模數(shù)用于計(jì)算公稱螺距、公稱節(jié)圓等參數(shù)，而實(shí)際螺距、節(jié)圓是用左、右齒面模數(shù)來(lái)計(jì)算的。公稱模數(shù)是左 右模數(shù)的計(jì)算基準(zhǔn)，同時(shí)也是雙導(dǎo)程蝸輪副公稱齒厚的計(jì)算依據(jù)。
   四、結(jié)論
   測(cè)繪時(shí)，一定要注意測(cè)量記錄每一組尺寸，詳細(xì)查閱各國(guó)的蝸輪副標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)分析、計(jì)算，正確選擇模 數(shù)、導(dǎo)程、中心距等主要參數(shù)，才能使得新制作或修復(fù)的蝸輪副符合原始設(shè)計(jì)和分度精度的要求。此次通過(guò)測(cè) 繪、分析和采用修復(fù)蝸輪，重做蝸桿的辦法，不但使得分度盤的分度誤差由原來(lái)的40多秒提高到15秒，而且 降低了維修成本，解決了生產(chǎn)急需，并為其它采用雙導(dǎo)程蝸輪副分度盤的測(cè)繪、修復(fù)提供了可資借鑒的參考。  雙導(dǎo)程蝸桿傳動(dòng)    雙導(dǎo)程蝸桿傳動(dòng)具有改變嚙合側(cè)隙的特點(diǎn)，能夠始終保持正確的嚙合關(guān)系；并且結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)整方便，因而 在要求連續(xù)精確分度的結(jié)構(gòu)中被采用，以便調(diào)整嚙合側(cè)隙到最小程度。
  雙導(dǎo)程蝸桿副嚙合原理與一般的蝸桿副嚙合原理相同，蝸桿的軸向截面仍相當(dāng)于基本齒條，蝸輪則相當(dāng)于同 它嚙合的齒輪。雙導(dǎo)程蝸桿齒的左、右兩側(cè)面具有不同的齒距 ( 導(dǎo)程 ) 或者說(shuō)齒的左、右兩側(cè)面具有不同的 模數(shù) m(m=t ／ π ) ，但同一側(cè)齒距則是相等的，因此，該蝸桿的齒厚從一端到另一端均勻地逐漸增厚或減 薄，故又稱變齒厚蝸桿，可用軸向移動(dòng)蝸桿的方法來(lái)消除或調(diào)整嚙合間隙。因?yàn)橥粋?cè)面齒距相同，沒(méi)有破壞 嚙合條件，所以當(dāng)軸向移動(dòng)蝸桿后，也能保證良好的嚙合。
從圖 5-36 雙導(dǎo)程蝸桿齒形     雙導(dǎo)程蝸桿傳動(dòng)      雙導(dǎo)程蝸桿傳動(dòng)具有改變嚙合側(cè)隙的特點(diǎn)，能夠始終保持正確的嚙合關(guān)系；并且結(jié)構(gòu)緊 湊，調(diào)整方便，因而在要求連續(xù)精確分度的結(jié)構(gòu)中被采用，以便調(diào)整嚙合側(cè)隙到最小程度。     雙導(dǎo)程蝸桿副嚙合原理與一般的蝸桿副嚙合原理相同，蝸桿的軸向截面仍相當(dāng)于基本齒條，蝸輪則相當(dāng)于 同它嚙合的齒輪。雙導(dǎo)程蝸桿齒的左、右兩側(cè)面具有不同的齒距 ( 導(dǎo)程 ) 或者說(shuō)齒的左、右兩側(cè)面具有不同 的模數(shù) m(m=t ／ π ) ，但同一側(cè)齒距則是相等的，因此，該蝸桿的齒厚從一端到另一端均勻地逐漸增厚或 減薄，故又稱變齒厚蝸桿，可用軸向移動(dòng)蝸桿的方法來(lái)消除或調(diào)整嚙合間隙。因?yàn)橥粋?cè)面齒距相同，沒(méi)有破 壞嚙合條件，所以當(dāng)軸向移動(dòng)蝸桿后，也能保證良好的嚙合。     由圖 5-37 嚙合關(guān)系圖       雙導(dǎo)程蝸桿的優(yōu)點(diǎn)是：嚙合間隙可調(diào)整得很小，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，側(cè)隙調(diào)整可以小至 0.01~ 0.015mm ， 而普通蝸輪副一般只能達(dá) 0.03 ～ 0.08mm ，因此，雙導(dǎo)程蝸桿副能在較小的側(cè)隙下工作，這對(duì)提高數(shù)控 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的分度精度非常有利。由于普通蝸桿是用蝸桿沿蝸輪徑向移動(dòng)來(lái)調(diào)整嚙合側(cè)隙，因而改變了傳動(dòng)副 的中心距 ( 中心距的改變會(huì)引起齒面接觸情況變差，甚至加劇磨損，不利于保持蝸輪副的精度 ) ；而雙導(dǎo)程 蝸桿是用蝸桿軸向移動(dòng)來(lái)調(diào)整嚙合側(cè)隙，不會(huì)改變傳動(dòng)副的中心距，可避免上述缺點(diǎn)。雙導(dǎo)程蝸桿是用修磨調(diào) 整環(huán)來(lái)控制調(diào)整量，調(diào)整準(zhǔn)確，方便可靠；而普通蝸輪副的徑向調(diào)整量較難掌握，調(diào)整時(shí)也容易產(chǎn)生蝸桿軸線 歪斜。      雙導(dǎo)程蝸桿的缺點(diǎn)是：蝸桿加工比較麻煩，在車削和磨削蝸桿左、右齒面時(shí)，螺紋傳動(dòng)鏈要選配不同的兩 套掛輪，而這兩種蝸距往往是煩瑣的小數(shù)，對(duì)于精確配算掛輪很費(fèi)時(shí)；同樣，在制造加工蝸輪的滾刀時(shí)，應(yīng)根 據(jù)雙導(dǎo)程蝸桿的參數(shù)設(shè)計(jì)制造，通用性差。