蜗杆传动在目标模拟器中的应用

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在各种仪器和设备中蜗杆的应用是非常广泛的，蜗杆传动的优点是：单级传动比大，结构紧凑；-般动力传动其传动比范围为 l0～80，在分度机构中传动比可达 1000；传动平稳，冲击振动小，噪音低；可实现自锁。缺点是：少头数的蜗杆传动效率较低，常需要贵重的减摩性有色金属，故不宜用于大功率传动。

在光学系统中，有些摆镜、透镜在运动的过程中会有间隔停顿的需求，且这些运动停顿-般要求自锁，所以我们可以采用蜗杆传动来实现其 自锁的功能〖虑-般蜗杆为主动件，直径小，应选用齿面硬度高、刚性好的材料。-般用钢制造。而蜗轮则用耐摩擦、减磨性能好的材料。通常以齿面间的相对滑动速度的大小来选择蜗轮齿圈的材料。

在某型目标模拟器的设计开发过程中，针对电动调整不同的光栏孔的要求，即电机每转动-定的角度就会出现-个对应的光栏孑L，且在-定的时间内该光栏孔位置固定不变，采用了蜗杆传动的结构形式，本文就光学系统中的蜗杆传动结构设计问题进行研究。

1目标模拟器工作原理某型目标模拟器是生产装调过程中对产品进行综合测试和调整的主要设备。它提供在几种特定技术状态下的主目标和两个相互独立的干扰目标。干扰目标的能量、运动方向、运动速度以及出现的时间，可以在技术要求的范围内进行设定。该设备所用光学器件少，光路短，空间尺寸小，控制精度高，使用方便。

目标模拟器采用带有黑体的平行光管目标模拟器，整个 目标模拟器安装在电动转台上。

2蜗杆传动目标模拟器光栏孔的运动由蜗轮蜗杆的转动来实现，传动比较大。

蜗杆的材料-般用钢制造，蜗轮通常以齿面间的相对滑动速度的大小来选择蜗轮齿圈的材料，常用的材料有：锡青铜，减摩性和抗胶合性能较好 ，用于相对滑动速度>6m/s，允许滑动速度可达 25m/s的较重要诚，但价格较高；无锡青铜 ，其强度较高，铸造性能好，耐冲击，价格便宜，但抗胶合性能较前者差，仅适用于速度不高即相对滑动速度≤6m/s的诚；灰铸铁，仅用于相对滑动速度<2m/s的传动。

另外在装配调试中发现 ，蜗杆传动始终存在间隙，这是因为蜗轮蜗杆的精度再高，受齿轮轴、轴固定孔加工尺寸误差和装配误差的影响，蜗轮蜗杆间隙不可能完全消除。这就要求在设计时要考虑到怎样消除蜗轮蜗杆间隙的问题。

消除蜗轮蜗杆间隙有以下几个措施：(1)减小中心距；(2)铰销蜗杆轴加弹簧，利用弹簧力消除所有齿间隙，主要适用于轻载荷；(3)在结构空间许可的情况下，使用分裂蜗轮，可消除部分齿间隙；由于蜗杆传动蜗杆很难恰在蜗轮中面，沿蜗轮轴向分力使分裂蜗轮侧向松动，齿面不能很好接触，不做精度高的传动。主要适用于轻载荷；消除蜗轮蜗杆间隙，只是如何提高蜗杆传动链传动精度的-种方法，在进行结构设计时，就应综合考虑 ，怎样能最大限度的降低各种误差的影响，以下是目标模拟器蜗杆传动结构设计时的-些经验 ：a.合理地提高零件的制造精度；以便消除和减少产生误差的根源b.合理的设计结构。

c. 装配时进行适当的研磨以消除偏心等误差，或在大量生产时，选择装配以减少偏心误差的影响。

d.蜗轮的宽度应小-些，以减少齿向误差。但是齿宽不能太窄以免加工中变形。

- - 46-e.蜗轮与轴的连接旧能消除间隙与偏心，或蜗轮与轴做成整体。

此外，新型的蜗杆传动方式的应用，也可以大幅提高传动精度，双导程精密无间隙蜗轮副传动就是-种。

3双导程蜗轮副传动双导程蜗轮副的啮合原理与-般蜗轮副的啮合原理相同。蜗杆的轴向截面相当于基本齿条，蜗轮则相当于其啮合的齿轮。虽然蜗杆齿左右侧面具有不同的齿距(即不同的模数)，但因同-侧面的齿距相同，故没有破坏啮合条件，当轴向移动蜗杆后 ，也能保证良好啮合。

其特点：a.啮合间隙可调整得很小，根据实际经验，双导程蜗轮蜗杆侧隙调整可以小至 0.O1～O；015mm，而普通蜗轮蜗杆副-般只能达到0.03～0.08mm，再型容易咬死。因此，双导程蜗轮蜗杆副能在较小的侧隙下工作，这对提高设备的传动精度非常有利。

b.普通蜗轮副是以蜗杆沿蜗轮作径向移动来调整啮合侧隙，从而改变传动副的中心距，从啮合原理角度看，是不合理的，因为改变中心距会引起齿面接触情况变差，甚至加剧磨损，不利于保持蜗轮副的精度。双导程蜗轮蜗杆是以蜗杆轴向移动来调整啮合侧隙，不会改变中心距，可避免上述缺点。

c.双导程蜗轮蜗杆是用修磨调整环来控制调整量，调整准确，方便可靠；而普通蜗轮副的径向调整量较难掌握，调整时也容易产生蜗杆轴线歪斜。

d.双导程蜗轮蜗杆比较特殊，由于齿左右侧的导程不-样 ，形成了齿厚均匀变化的外观。 在使用中如果因为磨损导致传动间隙增大，这时只要调整-下蜗杆的轴向位置，可以使蜗轮蜗杆传动副恢复到原来的精度，不需要更换新的蜗杆、蜗轮。非常经济、实用，多用于精密传动。

e.双导程蜗轮副的蜗杆支撑在支座上，只需保证支撑中心线与蜗轮中截面重合，中心距公差可略微放宽，装配时，用调整环来获得合适的啮合侧隙，这是普通蜗轮副无法办到的。

由此可见，双导程蜗轮副传动有普通蜗杆传动所无法比拟的优点，对于设计人员来说，只需根据结构的传动要求和技术指标，可直接向生产双导程蜗轮副的厂家购买，根据 自己需要组装。

4结束语光学系统中的蜗杆传动结构设计是-项非常复杂的工作，必须综合考虑各个方面的因素和影响。传动结构设计中还应该考虑电机的选用、固定及位置的微调，在安装调试过程中还要对电机的技术参数进行调节，以使系统的低速平稳性、高速可靠性及重复定位精度达到最佳。装配的过程也是-个重要的因素，尤其是蜗轮蜗杆的装配，对系统的传动性能和精度影响都很大。