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第四章 蝸桿蝸輪之接觸分析

4.5 討論

對偶創成之蝸桿蝸輪組,在理想裝配條件下,皆屬於線接觸傳動 機構。根據方宏聲[10]的研究結果顯示,在 90°交錯角之下,將不同 型態的蝸桿和蝸輪(非對偶創成)做配對,其蝸桿蝸輪組之齒面接觸屬 於點接觸之型態,而且在理想裝配條件下,齒輪組會有運動誤差產 生,此運動誤差值隨著不同之蝸桿蝸輪組而有所改變,同時,他也提 出利用增徑滾刀(Over Size Hob Cutter)的方式來滾切蝸輪,也可以有 效的改變其運動誤差值,進而可以找到較適合的滾刀節圓半徑來切製 蝸輪,以減少蝸桿蝸輪組之運動誤差值。本研究所探討之非 90°交錯 角之 ZK 型蝸桿與 ZN 型蝸輪組,屬於非對偶創成之蝸桿蝸輪組,若 將 ZK 型蝸桿與 ZN 型蝸輪做配對嚙合,根據前節之分析結果顯示,

在理想裝配條件下,此蝸桿蝸輪組之特點為沒有運動誤差值,同時,

接觸比與平均接觸比也隨著不同之交錯角而有所改變。在 60°交錯角 以內,此蝸桿蝸輪組之接觸比與平均接觸比隨著交錯角之增大而增 大。其次,分析之結果亦顯示,藉由改變蝸桿和蝸輪之壓力角,可以 改變齒輪組之接觸點軌跡的位置,如圖 4.20 所示。一般而言,蝸桿

圖 4.21 滾刀與蝸輪在 45°交錯角下嚙合之接觸線

圖 4.22 ZN 型滾刀與 ZK 型蝸桿之剖面示意圖

與蝸輪兩者之壓力角不要相差太大,同時,接觸點軌跡最好也能夠保 持落在齒面中央區域,因為,在齒輪組傳動時,齒面會因負載作用而 產生應變,如果接觸點軌跡太靠近齒底,則接觸點有可能會因而落在 齒面過切線與齒底之間的現象產生,反之,若接觸點軌跡太接近齒 頂,則蝸輪齒面會因受力太接近齒頂位置而崩壞,同時負載能力也會 降低。

圖 4.21 顯示 ZN 型滾刀創成 ZN 型蝸輪時之接觸線,當滾刀在 45°交錯角下創成蝸輪時,此接觸線表示在滾刀座標系 為放射狀分 布,如圖 4.21(b)所示。圖 4.22 則為 ZN 型滾刀與 ZK 型蝸桿齒面之剖 面圖,根據第二章之 ZK 型蝸桿創成方法,以及第三章所述之 ZN 型 滾刀創成法可知,ZK 型蝸桿被磨輪所切削之部分會比 ZN 型蝸桿被 車刀所切削之部分來得多,因此,ZK 型蝸桿之剖面其齒面曲率會比 較大,並且會有重合點。將 ZK 型蝸桿代替滾刀,使之與 ZN 型蝸輪 做嚙合配對時,則蝸桿蝸輪組會由線接觸變成點接觸,若將其接觸點 軌跡表示在蝸桿上,即為一條螺旋線。如圖 4.21 所示,其放射狀的 接觸線,使得蝸桿和蝸輪隨時都有接觸點,並不會有旋轉角落後或超 前的情形發生。因此,此蝸桿蝸輪組在理想裝配條件下並不會有運動 誤差,此現象也可以由陳嘉宏[6]之研究結果獲得驗証。

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