毕业论文课题相关文献综述

文 献 综 述 1. 包络环面蜗杆传动的发展及种类特征 目前,我国生产的包络环面蜗杆副主要有:平面一次包络环面蜗杆副；平面二次包络环面蜗杆副；锥面二次包络环面蜗杆副等。 以直齿或斜齿平面蜗轮为产形轮而展成包络环面蜗杆称为平面包络环面蜗杆，这些特定齿面的蜗轮可以和它们各自的包络环面蜗杆组成蜗杆传动，称为平面一次包络环面蜗杆传动。其中直齿平面蜗杆传动是由美国格里森公司wildharber于1922年发明的, 这种环面蜗杆齿面可以淬火并用平面砂轮磨削，蜗轮齿面是平面，制造工艺性好，且具有一般环面蜗杆传动的优点。该传动由于蜗杆齿根根切的限制，一般用于传动比较大的场合。斜齿平面蜗杆传动是由日本的佐藤于1952年发明的，适用于中、小传动比，最小传动比i=10，并由植田(RIKEI)公司成功地用于减速器生产。1974 年，重庆大学张光辉教授到首钢了解首钢机械厂生产斜平面蜗轮传动时，发现首钢斜平面反包络蜗轮副加工工艺后，结合其啮合理论研究，升华提出平面二次包络环面蜗杆传动。这种传动经过两次包络运动成形：首先是以一工具平面作母面，按平面蜗轮与环面蜗杆的一次包络啮合运动，包络出蜗杆齿面；然后再以所获得的包络环面蜗杆齿面作工具齿面按平面包络环面蜗杆(滚刀)与二次包络蜗轮的啮合展成蜗轮齿面。这种蜗轮与包络环面蜗杆构成的蜗杆传动便称为平面二次包络环面蜗杆传动。平面二次包络环面蜗杆副与普通圆柱蜗杆及直廓环面蜗杆相比较，具有接触齿数多、 蜗杆齿面可淬硬精确磨削、 齿面硬度高、 齿面光洁、精度高、齿面接触面较大，并有瞬时双线接触、接触线总长度长、综合曲率半径大、接触应力小、啮合润滑角大，啮合中容易形成动压油膜，减少齿面磨损等特点。 由于平面二次包络蜗杆传动具有上述优点，因此，自该传动型式诞生以来，很快在全国各行各业中被推广，现已大量应用于冶金设备，并在造船、采矿、机械、建筑、军工、化工等各行业中采用，受到普遍欢迎。 由于在多头小速比的场合，平面二次包络环面蜗杆会产生蜗杆齿面根切和边齿齿顶变尖等现象，而且头数越多越严重，因此，一般速比不能小于8，按正常情况只能做到4个头。直廓环面蜗杆则在工艺上十分复杂，成本较高，国内最多只能做到6 个头。 锥面二次包络环面蜗杆传动（即SG-85型蜗杆传动）是介于平面二次包络环面蜗杆传动和直廓环面蜗杆之间的一种新型环面蜗杆传动，它既具有平面包络环面蜗杆可以淬硬磨削、制造工艺较易实现的特点，又具有直廓环面蜗杆可避免蜗杆边齿齿顶变尖和根切的优点。但是，它在蜗轮齿面接触区面积上不如平面二次包络环面蜗杆传动大，而比直廓环面蜗杆传动宽；在边齿齿顶变尖和根切方面不如直廓环面蜗杆那样根本不会产生，而平面包络环面蜗杆当速比小于10时却难于避免。 为了更好地发挥各自的优势，当蜗杆头数为

时，可制成平面二次包络环面蜗杆副，而当蜗杆头数大于4时，则可制成锥面二次包络环面蜗杆副。

2. 理论研究成果和进展

我国在啮合理论方面进行了深入系统的研究。南开大学严志达、吴大任教授等在微分几何的基础上提出了一套完善的啮合分析的数学方法，对啮合函数、界限函数及诱导法曲率等进行了精确的数学描述和严谨的推导；重庆大学张光辉教授等首先从理论上提出了平面二次包络环面蜗杆传动形式，并对这种传动形式做了全面、具体的啮合分析，提出了一般型传动；编印了蜗杆传动文集等文献。1976 年张教授和首钢机械厂合作发表了新型弧面蜗杆(平面二次包络环面蜗杆)传动的研究报告；1978 年发表了《平面二次包络弧面蜗杆传动的研究与应用》论文，对该传动的原理及几何参数对传动的影响作了深入系统分析；1983 年发表了《活动标架的应用及对 Baxter 诱导法曲率公式的改进》。重庆大学秦大同、天津机械研究所齐麒等对平面二次包络环面蜗杆传动的参数优化做了详细的分析。中国矿业大学孟惠荣教授等对平面二次包络环面蜗杆传动的润滑、摩擦机理等方面进行了深入的探讨。对二次包络环面蜗杆传动中双接触线的成因及条件进行了科学分析，对蜗杆啮合原理和性能研究方面作出了有益贡献。

目前对平面包络环面蜗杆传动的理论分析已经趋于完善，其研究成果主要包

括以下几个方面：

（1）对传动的啮合理论进行了系统深入的研究与分析，导出了啮合条件、一类界限点和二类界限点条件及诱导法曲率和润滑角的计算公式。

（2）对蜗杆齿面的非工作区和根切现象进行分析，阐明了一次包络一界曲线上的啮合特性，研究了蜗杆及蜗轮滚刀齿顶变尖规律，提出以蜗杆齿顶变尖和齿根根切做为齿面参数选择的边界条件。

（3）分析论证了第二次包络中一类界点和二类界点的啮合特性与关系。提出了避免啮合干涉的设计方法。

（4）分析了小传动比平面包络环面蜗杆传动存在的问题，并提出了解决方法。我国学者和工程技术人员对平面包络环面蜗杆传动的制造工艺和设备进行了深入研究。虽然平面包络环面蜗杆副的加工工艺已比较成熟，但是传统的制造方法存在蜗轮滚刀设计、制造周期长，加工误差较大等问题。近几年，重庆大学张光辉等提出了该蜗杆的高效精磨法，并获得了发明专利。张教授等还采用数控技术，通过运动合成，研制成功具有虚拟中心距功能的四轴联动蜗杆加工机床等。随着现代先进的计算机、数控加工等技术的发展，希望制造中存在的各种问题能逐步得到解决。

误差检测分析方面，目前关于平面包络环面蜗杆传动的误差测量及补偿研究还处于初期阶段。20 世纪 80 年代，成都工具研究所曾为首钢机械厂研制过一台平面二次包络环面蜗杆误差检查仪，但实际上只能检测蜗杆的传动误差，而不能检测几何误差。

强度设计计算方面，由于国际上除了中国，尚未有其它国家开发平面二次包络环面蜗杆传动，故也未见国外有进行相关的强度计算研究。在我国，由于没有针对该传动的强度问题进行基础性、系统性的强度实验，因而至今没有该传动的强度计算的许用应力数据。

进入21世纪，工业生产对蜗杆副提出了更高的要求。发展趋势向高承载能力、高性能、高可靠性、小型化、轻量化方向发展。现代设计理论的出现，机械制造技术的发展、新材料的产生及计算能力的提高等都促进了蜗杆传动的不断发展。

文献[1] 介绍了平面包络环面蜗杆传动付的成形原理和其具有体积小,承载能力大,传动效率高的传动特点,及装校要点。实践证明:采用观察接触斑点调整间隙的方法能使平面包络环面蜗杆传动时得到正确合理的应用。

文献[2] 究了平面包络环面蜗杆啮合齿面方程,并探讨建立基于网格矩阵的啮合型面的矩阵模型方法。采用网格划分表面点的矩阵表达模式,建立了基于数据矩阵的啮合型面模型,为实现平面包络环面蜗轮副啮合型面的进一步分析奠定了基础。

文献[3] 在合理建立平面包络环面蜗杆标架的基础上,准确推导啮合方程和蜗杆接触线计算公式,并制定相应的计算机算法。在AutoCAD2000平台上,运用Visual Basic开发工具编程绘制了平面包络环面蜗杆的三维离散模型。在此基础上可进一步开发三维实体模型。

文献[4] 根据平面包络环面蜗杆的形成原理,研究了平面包络环面蜗杆螺旋面的结构对称性,导出了齿面坐标关系。平面包络环面蜗杆的这种结构对于平面包络环面蜗杆两啮合齿面(即螺旋面)数控磨削加工起刀点的自动确定具有重要作用。应用上述对称性对平面包络环面蜗杆的数控磨削进行了仿真研究,结果表明了对称性研究结论和利用对称性确定数控磨削起刀点的方法正确可行。这种方法对于其他形式的蜗杆传动的数控加工具有一定的借鉴意义。

文献[5] 用坐标测量的方法实现了平面包络环面蜗杆齿形偏差的测量，提出由齿形偏差的测量结果诊断蜗杆加工时机床工具的调整误差，并根据诊断结果修正机床工具的调整参数，从而提高蜗杆制造精度的方法。

文献[6] 平面包络环面蜗杆传动是一种新型啮合传动.轮齿容易加工,与其他啮合传动比较,齿面容易达到较高的精度和较低的表面粗糙度值,是一种理想的精密分度机构.蜗杆与蜗轮齿面瞬时接触线的界限曲线是圆锥曲线,蜗杆齿面是直纹曲面.

文献[7] 平面包络环面蜗杆直径的大小对蜗杆副性能有关键的影响。详尽地分析了环面蜗杆直径与蜗杆副性能的关系,确定了蜗杆计算圆直径选取的原则,提出了计算蜗杆直径的新方法和计算公式。据此完善了蜗杆直径的优化方法,为蜗杆直径的优化开辟了成功的途径;并根据此优化方法编制的平面包络环面蜗杆优化设计软件成功地实现了环面蜗杆副参数的优化。最后举例说明了优化的效果。

文献[8] 根据国标GB/T164451996,提出参考性的平面包络环面蜗杆精度评价补充指标,进行平面包络环面蜗杆精度检测项目的完善;以平面包络环面蜗杆为例,实现对平面包络环面蜗杆误差的求解。

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