《无侧隙双滚椎包络环面蜗杆传动的研究》-毕业论文.doc

PAGE 1.绪论 1.1课题研究背景及意义 本课题为国家自然科学基金项目“无侧隙双滚子包络环面蜗杆传动的研究”（编号的一部分。 蜗杆传动以传递空间交错轴之间的动力和运动，它是机械传动中的一种重要传动方式，以传动比大、传动平稳、冲击载荷小、易于实现自锁等优点，在国防、冶金、造船、建筑、化工等行业得到大量的使用。然而，普通蜗杆传动具有如下两方面的显著缺点： 1）普通蜗杆传动其共轭齿的两个非工作齿面间存在间隙，此间隙称为啮合侧隙。该侧隙用以补偿传动所产生的热变性、弹性变形、制造和安装误差等，并储藏润滑油，使齿间不致卡死，以保证正常的啮合和传动 REF _Ref197861962 \r \h \* MERGEFORMAT [1]。正是由于啮合侧隙的存在，降低了普通蜗杆传动的精度，且侧隙的大小直接影响传动精度的高低。 2）普通蜗杆传动的共轭齿面处于滑动摩擦状态，且蜗杆与蜗轮的轴线是交错的，在共轭齿面接触点处，相对运动速度总大于蜗杆圆周速度或蜗轮圆周速度，在任何位置接触相对速度都不会为零，共轭齿面间滑动速度大。因此，普通蜗杆传动摩擦损耗功率大，传动效率低，齿面磨损快，精度寿命低。 随着生产力和工业技术的发展，普通蜗杆传动的两个显著缺点使其在高精度、高效率传动领域出现了不能满足现实生产的矛盾。蜗杆传动作为齿轮传动的一种重要形式，已在现代机电系统（如：工业机器人、数控机床、印刷设备、自动火炮和雷达等）中有着广泛的应用。这些系统对蜗杆传动部分不仅要求高精度及精度寿命，还要求高效率。普通蜗杆传动中的啮合侧隙必然会给这些系统带来冲击、振动、噪声、降低系统随动精度和稳定性等问题。尤其是伺服驱动系统中需要频繁正反转的蜗杆传动的啮合间隙，将引起较大的累积误差，严重影响整个系统的传动精度、位置精度和动态响应特性。普通蜗杆传动的啮合齿面间的滑动摩擦，不可避免地存在齿面磨损较严重的问题。由于这种问题的存在，导致机器正常使用一段时间后，其啮合侧隙明显增大、传动精度降低，甚至整个系统无法正常使用。因此，对于这些系统特别急切需要一种传动间隙为零，齿面磨损缓慢，且能自动消除齿面磨损所引起的齿侧间隙，具有高精度寿命及高啮合效率的蜗杆传动。 目前，基于提高传动精度的无侧隙和侧隙可调的蜗杆传动有三种形式：双导程圆柱蜗杆传动 REF _Ref197855070 \r \h \* MERGEFORMAT [15]、侧隙可调式变齿厚平面包络环面蜗杆传动 REF _Ref197857383 \r \h \* MERGEFORMAT [17]、正平面一次包络环面蜗杆传动 REF _Ref197856073 \r \h \* MERGEFORMAT [12]。这三种传动形式虽然在一定程度上提高了蜗杆传动的精度，但因啮合效率低，齿面磨损所产生的侧隙不能自动消除，无法真正实现零间隙传动。因此，在精密高效传动领域还未见成功应用的报道。同时，基于高啮合效率的蜗杆传动也有多种形式（如：滚珠弧面蜗杆传动、循环滚珠圆柱蜗杆传动、各种滚子包络环面蜗杆传动等），这些传动型式虽然提高了啮合效率，但因其结构复杂、制造困难、无法调整或消除侧隙导致传动精度低等缺点，无法实用于高精度、高精度寿命的传动领域。因此，研制开发一种无侧隙、高啮合效率的蜗杆传动以适应高精度、高效率要求，已成为当前机械传动领域科技工作者的新课题。 蜗杆传动可以分为圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动和锥蜗杆传动三大类。其中环面蜗杆传动是一种体积小、啮合性能好、传动比大、承载能力高的优良传动装置，是一种经济技术价值很大的蜗杆传动，在现代工业中有着广泛的应用 REF _Ref216170799 \r \h \* MERGEFORMAT [32]。为此，王进戈教授经过长期对各种蜗杆传动形式进行研究和探索后，创新地提出了无侧隙双滚子包络环面蜗杆传动，旨在实现零间隙、高精度寿命和高效率的新型蜗杆传动。该传动除具有滚子包络环面蜗杆传动的啮合齿数多、承载能力高、啮合效率高的优点外，还具有零间隙传动和高精度寿命的特点。一方面能够用于精密分度、精密传动和精密动力传动，满足当前传动领域的新要求。另一方面，由于蜗杆传动是广泛应用于各种机械设备中的基础部件，如果每个蜗杆传动装置的传动精度、精度寿命、传动效率都能提高，那么它所带来的经济效益和社会效益将十分巨大。因此，研制该新型蜗杆传动的意义非常重大。本课题作用该新型蜗杆传动的一种特例，其研究工作对其它形式的双滚子包络环面蜗杆传动具有重要的理论意义，同时，对当今传动领域也具有重要的实用价值。 1.2国内外现状和发展趋势 蜗杆传动的研究，可追溯到两千多年前阿基米德(Archimedes)提出的利用螺旋线推动齿轮旋转的方法。后来，意大利的达·芬奇(Da Vinici)提出了环面蜗杆传动的概