本发明涉及一种新型蜗杆传动装置。 普通园柱蜗杆传动装置在工作时，啮合齿面间存在着较大的相对滑动速度，在主要承载区内，齿面间的瞬时接触一与相对滑动速度方向的夹角0°。因此，润滑条件差，易磨损，承载能力低。为改善普通园柱蜗杆传动的润滑条件，利用其加工简便的优点，人们对其蜗轮加工的包络位置进行了改进，产生了新型的蜗杆传动。
1972年2月29日公布的美国专利US-3645148，题目为“偏轴齿轮传动装置”，公开的就是一种这样的新型蜗杆传动，也是与本发明最接近的已有技术。这种蜗杆传动，由于特殊蜗轮形状，我们称之为平面蜗轮园柱传动。平面蜗轮的轮齿排列在齿根平面上，分度平面平行于齿根平面。这种蜗杆传动啮合齿面间的瞬时接触线与相对滑动速度方向垂直，具有平缓的入口侧隙，从根本上改善了蜗杆传动的润滑条件，提高了承载能力，而且加工简便，是一种理想的蜗杆传动。平面蜗轮加工中遇到的一个严重问题是轮齿凹面的面切。由于面切，使传动装置不能利用轮齿凹面工作。该美国专利没有提到平面蜗轮加工的面切问题。根据其独立权利要求所给螺距公式，可得出传动中心距计算公式：a＝ 1/2 m·z2， m是蜗杆轴截面模数，z2是蜗轮齿数。根据公式，蜗杆轴线应在与蜗轮同轴、直径为m·z2的园柱切线位置（下文中，称此园柱为基园柱）。蜗轮滚刀轴线在此位置加工平面蜗轮，一般都要出现面切。
1973年10月30日公布的美国专利US-3768326，题目是“正交偏轴齿轮传动装置”，实际上也是一种平面蜗轮园柱蜗杆传动装置。根据该专利权利要求所给螺距公式，可得出传动中心距计算公式：a＝ 1/2 m·z2- (z1(l1+l2))/(2(q + 2)) ， z1是蜗杆头数，l1、l2代表原式中的z1、z2，q是蜗杆特性系数。根据公式，蜗杆轴线应在基园柱内。蜗轮滚刀轴线在基园柱内比在切线位置有利于减少面切。但是，蜗杆轴线在基园柱内，对传动装置的承载能力、结构布置和加工都带来不利因素。该专利所给出蜗杆的复杂齿形，也不利于加工。
本发明的目的是提供一各新型地平面蜗轮园柱蜗杆传动装置，给出园柱蜗杆与平面蜗轮啮合的合适位置，避免平面蜗轮加工的面切，并使结构紧凑、易于布置、加工简便、承载能力高。
本发明的实现方式、结合附图说明如下：
图1是传动装置沿蜗轮轴线的视图。
图2是图1的A-A剖视图。
图3是实施例的蜗杆轴截面齿形放大图。
图4是无齿侧隙啮合传动装置实施例的示意图。
图5是有离合器作用的传动装置实施例的示意图。
图6是有保护作用的传动装置实施例的示意图。
如图1、图2所示，本传动装置的蜗杆轴线〔2〕在基园柱〔8〕之处。传动中心距a由下式计算：
a＝ 1/2 m·z2+x·m
x是径向移位系数，O＜x＜20。
本传动装置的蜗杆螺纹部分〔3〕的前端面〔4〕到基面〔9〕的距离l1由下式计算：
l2＝y·π·m
y是切向移位系数，O≤y＜15。前端面〔4〕是螺纹部分〔3〕离基面〔9〕的的端面，后端面〔5〕是螺纹部分〔3〕离基面〔9〕远的端面。基面〔9〕是过蜗轮〔1〕的轴线、垂直于蜗杆轴线〔2〕的平面。
x、y的值由m、z1、z2、q和蜗杆后齿面〔7〕的齿形压力角α2确定。下表给出在z1＝1、α2＝35°时，几种常用m的x、y值：
z2＝20 z2＝100
m x y x y
3 1.515 3.10 1.295 2.15
4 1.283 2.39 1.025 1.37
5 1.265 2.15 0.965 1.04
6 1.251 1.90 0.885 0.69
8 1.227 1.65 0.782 0.32
x、y与z2成线性关系，其余z2值的x、y值可用直线插补的办法求出。
本传动装置，加大蜗轮〔1〕的外径D和蜗杆螺纹部分〔3〕的长度L，就可以增大重迭系ε，而不影响传动中心距a和传动比i。因此，重迭系数ε可以根据承载要求在设计时选定。一般，ε≥1.4。在重迭系数ε确定后，蜗杆螺纹部分〔3〕的长度L由下式确定：
L≥ε·π·m。
本传动装置采用普通园柱螺杆或其它的加工方便的园柱蜗杆做为驱动件。为提高啮合效率和接触强度，可减小蜗杆前齿面〔6〕的齿表压力角α1（见图3），最小可到0°。α1的合适范围是0°-30°。为加在齿根厚度、提高抗弯强度，并减少面切的可能，可加在蜗杆后齿面〔7〕的齿形压力角α2（见图3），最大可到45°。α2的合适范围是15°-45°。前齿面〔6〕是蜗杆螺纹部分〔3〕对着基面〔9〕的齿面，后齿面〔7〕是与前齿面〔6〕相对的齿面。齿形压力角的测量是在螺杆轴截面内、蜗杆齿面与分度园柱交点处进行的。
本发明给出的园柱蜗杆与平面蜗轮的啮合位置，避免了蜗轮加工的面切：方便蜗杆轴上零件的布置，可使结构紧凑、外形尺寸小;方便使用通用机床加工，易保证精度。在蜗轮外径相同时，本发明的中心虐a与重迭系数ε均较大，因此承载能力高。
本发明的实施例说明如下：
根据负载与速比，已确定出下列参数：
m＝4， z1＝1， z2＝48， ε＝4， α1＝5°，α2＝35°。
计算x、y值：从前面表中可查到：m＝4， z2＝20时，x＝1.283， y＝2.39;z2＝100时，x＝1.025， y＝1.37。用直线插补法求出z2＝48时的x、y值，
x＝1.283+ (1.025-1.238)/(10-20) ×（48-20）＝1.193
y＝2.39+ (1.37-2.39)/(100-20) ×（48-20）＝2.03。
中心距：a＝ 1/2 m·z2+x·m
＝ 1/2 ×4×48+1.193×4＝100.772
定a＝100.77mm。
蜗杆螺纹部分前端面到基面的距离：
l1＝y·π·m
＝2.03×3.14×4＝25.4968
定l2＝25.5mm。
蜗杆螺纹部分的长度：
L≥ε·π·m
＝4×3.14×4＝50.24
定L＝55mm。
蜗轮外径：
D ≥ 2a2+ ( l1+ ε · π · m)2]]>
= 2100.772+ ( 25.5 + 50.24 )2= 252]]>
定D＝255mm。
蜗轮内径：
d ≤ 2a2+ l2- m]]>
= 2100.772+ 25.52- 4 = 204]]>
定d＝202mm。
图3是此实施例蜗杆轴截面齿形放大图。
平面蜗轮的特殊形状，使其沿轴向移动并不影响啮合。因此，本发明增添某些附件后，可成为具有新特点的平面蜗轮园柱传动装置。说明如下：
1在平面蜗轮端面加力作用，使蜗轮在轴上移动，向蜗杆的螺纹部分压紧，可以消除蜗轮与蜗杆螺纹之间的齿侧间隙，实现无侧隙啮合。这对于要求正反向转动无空程的传动系统。例如出奇制胜动系统，是非常方便的。图4是此传坳装置实施例的示意图。蜗轮〔1〕可在轴〔12〕上滑动，在装于蜗轮〔1〕背面的弹簧〔13〕的压力作用下，蜗轮〔1〕压向蜗杆螺纹部分〔3〕，消除齿侧间隙。除弹簧力外，还可采取其它方式加力作用，如电磁力、油压力、气压力等。
2沿轴向移动平面蜗轮，可使蜗轮与蜗杆螺纹部分脱离啮合或进入啮合，所以两者离合方便，在有些情况下，可起离合器作用。图5是此传动装置实施例的示意图。蜗轮〔1〕可在轴〔12〕上滑动，在拨扠〔14〕的作用下，蜗轮〔1〕沿箭头所指方向移动，和蜗杆螺纹部分〔3〕脱离啮合。反之，则进入啮合。除用机械方式外，还可通过其它方式来移动蜗轮，如电磁力吸引，油压力、气压力推动等。
3平面蜗轮在其所受轴向力作用下，有与蜗杆分离的趋势。在蜗轮端面施加使蜗轮压向蜗杆螺纹部分的常力作用，当蜗轮所受轴向力大于此常力时，利用压力变化或蜗轮轴向移动，接通形状，发出信号，可起保护作用。图6是此传动装置实施例的示意图。蜗轮〔1〕可在轴〔12〕上滑动，在蜗轮〔1〕背面，通过弹簧〔13〕施加使蜗轮〔1〕压向蜗杆螺纹部分〔3〕的常力。当蜗轮〔1〕所受的轴向力大于弹簧〔13〕的弹性力时，蜗轮〔1〕将压缩弹簧〔13〕，沿轴〔12〕移动，触动微动开关〔15〕，发出信号，进行保护。也可用油压力对蜗轮施加常力作用，当蜗轮所受轴向力大于常力时，由于油压力的升高，接通压力继电器，发出信号，进行保护。