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阿基米德蝸桿

鎖定
阿基米德蝸桿(ZA蝸桿): 這種蝸桿,在垂直於蝸桿軸線的平面(即端面)上,齒廓為阿基米德螺旋線,在包含軸線的平面上的齒廓(即軸向齒廓)為直線,其齒形角α0=20°。它可在車牀上用直線刀刃的單刀(當導程角γ≤3°時)或雙刀(當γ>3°時)車削加工。安裝刀具時,切削刃的頂面必須通過蝸桿的軸線。這種蝸桿磨削困難,當導程角較大時加工不便。
中文名
阿基米德蝸桿
外文名
straight sided axial worm
別    名
ZA蝸桿
定    義
齒面為阿基米德螺旋麪的圓柱蝸桿
應用學科
機械工程
傳動
蝸桿傳動等
缺    點
磨削困難,導程角較大時加工不便

阿基米德蝸桿定義

阿基米德蝸桿的特點是在軸向剖面中的齒形呈直線,齒形角一般為20°。在同螺紋方向l垂直的法向剖面中的齒形是曲線,在與軸線垂直的端剖面中的齒形是阿基米德螺旋線(等進螺線),在其他任何剖面中的齒形都不是直線。
得到正確的阿基米德蝸桿,方法很簡單:把車刀刀刃磨成齒形角為20°的直線刃,並使它保持在車牀中心高的水平面內進行切削(如圖1)。
圖1 阿基米德蝸桿 圖1 阿基米德蝸桿
由於蝸桿螺紋升角(λf)的影響,車刀切削時的實際前角γ和實際后角α將不同於車刀的刃磨角度(γ和α)。對於右旋蝸桿(正扣蝸桿),左側刃切削時的實際后角α左實將小於刃磨后角α,切削時的實際前角γ左實將大於刃磨前角γ。右側刃則相反,切削時的實際后角α右實增大,而實際前角γ右實減小,如圖2所示。
圖2 阿基米德蝸桿是在生產中最常見的蝸桿類型 圖2 阿基米德蝸桿是在生產中最常見的蝸桿類型
阿基米德蝸桿是在生產中最常見的蝸桿類型。 [1] 

阿基米德蝸桿蝸輪傳動

蝸桿的基本參數
阿氏蝸桿的端面齒形為阿氏螺線,軸面為齒條(如圖3)。阿氏蝸桿就是齒形角為40°的螺桿,其基本參數以軸面為標準值,它們是:螺紋的頭數z1,模數ma1,壓力角
,還有
。由於以上參數還不能確定蝸桿分度圓的直徑d1,為了限制滾刀的數量又標準化了一個新的參數d1,這樣一個模數只有1~2把滾刀。
蝸桿分度圓的升角由下式計算:
圖3 蝸桿分度圓的升角 圖3 蝸桿分度圓的升角

阿基米德蝸桿基本參數

蝸桿軸面為齒條,所以切製出來的蝸輪輪齒在主截面(過蝸桿軸並與蝸輪軸垂直的截面)的齒形為漸開線(如圖3)。蝸輪的基本參數以主截面為標準值,它們是:
此外還有z2、ha*、c*。及變位係數x2和螺旋角β2。蝸桿不變位,蝸輪的變位原理與齒輪齒條變位相同。變位的目的是為了湊中心距或對蝸輪採取正變位以提高其承載能力。

阿基米德蝸桿蝸桿蝸輪傳動

蝸桿蝸輪傳動等效於其主截面內的齒條齒輪傳動。可仿照齒輪齒條傳動得其能連續傳動的必要條件是:
同理,標準蝸桿蝸輪傳動的中心距:
傳動比:
蝸桿蝸輪傳動的特點是單級傳動比大,一般實用的是
,分度用的蝸桿蝸輪傳動的傳動比可達500。但隨着i12的增大,其機械效率顯著降低。此外,和螺旋副相似,當滿足下面的條件時,它具有反向自鎖的性能,即: [2] 

阿基米德蝸桿車削及磨削

阿基米德蝸桿的車削
圖4 用車刀切削阿基米德蝸桿
圖4 用車刀切削阿基米德蝸桿(2張)
車削阿基米德蝸桿螺旋麪,與在車牀上車削普通螺紋的方法完全相同。車刀直線刃嘟應置於蝸桿軸向內,如圖4所示。其車刀形狀如圖4所示。當蝸桿導程角小而齒距也不大時,可同時加工兩側齒面。若導程角大,則需增大左右切削刃刀具角β1和β2的差。
阿基米德蝸桿除車削加工外,還可以採用銑削加工,但銑刀的切削刃必須採用理論上求出的特定曲線。
阿基米德蝸桿的磨削
阿基米德蝸桿螺旋麪可在S7520型螺紋磨牀上用盤形錐面砂輪進行磨剛,與磨削普通的梯形螺旋一樣,在磨削寸應將砂輪軸線對蝸桿軸線傾斜一個蝸桿導程角。由於蝸桿螺旋麪在不同直徑上導程角不同,而砂輪的傾斜角應等於蝸桿分度圓柱螺旋導程角,因而在磨削時有干涉現象發生。為此,砂輪在軸更上的刃廓應不為直線。在S7520型螺紋磨牀上所採用的普通砂輪修整器,只能修整刃廓為直線的砂輪,造成蝸桿齒廊形狀有歪曲現象發生,且歪曲量隨着蝸桿螺旋導程角、砂輪直徑及齒高的增大而增加。
在加工較大導程角的蝸桿時,應採用S7732蝸桿磨牀。該磨牀帶有砂輪校正器和磨樣板裝直,可將砂輪修整成理論上計算的特定曲線,從而磨出正確的蝸桿齒形,以減小或消除上述截面歪曲現象。 [3] 

阿基米德蝸桿特點

阿基米德蝸桿的特點是蝸桿的軸向截面齒形為直線形的。蝸輪滾刀的基本蝸桿應當等於與被切蝸輪相齧合的蝸桿的基本尺寸(即軸向模數ms,分度園直經Dt,螺旋方向一左旋或右旋,螺紋頭數Z1,螺旋升角λθ,齒形角α),同時,蝸輪滾刀切制蝸輪時,刀具與被切蝸輪所處的相互空間位置,應當符合於蝸輪與對應的蝸桿在相互齧合傳動時所處的空間位置,因此:每一單獨的蝸輪,有其專用的蝸輪滾刀。
參考資料
  • 1.    孫茂松 薄化川編著.機械工人學習材料 快速強力挑蝸桿:機械工業出版社,1980年11月第1版
  • 2.    西南交通大學 謝泗淮編著.高等學校教材 機械原理:中國鐵道出版社,2001年08月第1版
  • 3.    楊蘭春等編著.蝸桿傳動手冊:華東化工學院出版社,1990年12月第1版