平面包絡環面蝸桿技術簡述及發展情況
發布時間：2016/6/2 15:18:38 來源：
海洋傳動
平面包絡環面蝸桿由美國人Wildhaber于1922年發明。由于受到理論和技術的限制,在“二次包絡”技術誕生之前,只能采用“一次包絡”傳動。其性能沒有得到發揮,使用的領域也很有限。20世紀70年代初,中國首鋼機械廠發明了平面二次包絡環面蝸桿副(以下簡稱“平副)”,成為平面包絡環面蝸桿制造技術的一次革命,實現了“二次包絡”傳動的應用。這引起了極大的反響,在全國刮起了一陣“平面二次包絡環面蝸桿副風暴”。平副自誕生至今已有整整40年,它被稱為“蝸桿傳動的皇冠”,是當代新型傳動的代表。由于其卓越的性能,在解決生產和裝備的重大問題中發揮了重要作用,在各個行業得到越來越廣泛的應用。平面包絡環面蝸桿的實物如圖1所示。隨著時間的推移,平面包絡環面蝸桿的理論和制造技術在不斷地進步。圖1平面包絡環面蝸桿的實物2)平副是中國自主開發的、具有自主知識產權的新產品[1][2]。人們至今不會忘記當年為開發平副付出了艱巨勞動,作出杰出貢獻的老一輩科技工作者。他們的功績將隨著平副推廣應用而名垂青史
平面二次包絡環面蝸桿減速機作為一種優良的傳動形式，具有多齒同時嚙合、瞬時雙線接觸、嚙合中易形成彈流動壓潤滑等優點，是完全符合機械傳動領域發展趨勢的產品。
平面包絡環面蝸桿由美國人Wildhaber于1922年發明。由于受到理論和技術的限制,在“二次包絡”技術誕生之前,只能采用“一次包絡”傳動。其性能沒有得到發揮,使用的領域也很有限。20世紀70年代初,中國首鋼機械廠發明了平面二次包絡環面蝸桿副(以下簡稱“平副)”,成為平面包絡環面蝸桿制造技術的一次革命,實現了“二次包絡”傳動的應用。這引起了極大的反響,在全國刮起了一陣“平面二次包絡環面蝸桿副風暴”。平副自誕生至今已有整整40年,它被稱為“蝸桿傳動的皇冠”,是當代新型傳動的代表。由于其卓越的性能,在解決生產和裝備的重大問題中發揮了重要作用,在各個行業得到越來越廣泛的應用。平面包絡環面蝸桿的實物如圖1所示。隨著時間的推移,平面包絡環面蝸桿的理論和制造技術在不斷地進步。圖1平面包絡環面蝸桿的實物2)平副是中國自主開發的、具有自主知識產權的新產品[1][2]。人們至今不會忘記當年為開發平副付出了艱巨勞動,作出杰出貢獻的老一輩科技工作者。他們的功績將隨著平副推廣應用而名垂青史。但是，由于目前加工該型蝸桿副的方法為對偶法，必須專門加工蝸桿和專用蝸輪滾刀，對于不同參數的蝸桿副蝸輪滾刀不能通用并且在加工中需多次對刀，導致平面二包蝸桿副加工成本高而精度低。本文作為“平面二次包絡環面蝸桿副智能加工的建模與仿真”研究項目的一個組成部分，主要以在計算機中對平面二包蝸桿副進行三維建模和數字化造型為目標，在嚴格推導共軛齒面的基礎上對平面二包蝸桿減速機蝸桿齒面的組成進行了TCA分析，并運用適當的數學方法對蝸桿副型面進行重構，獲得了適合于計算機表達的平面二包蝸桿副三維數字化模型。本文的主要創新點和成果如下： 基于經典共軛嚙合理論，對平面二包蝸桿副的運動關系進行了嚴密分析，獲得了蝸桿副齒面方程、蝸桿齒面一界曲線方程、蝸輪齒面二界曲線方程等一系列齒面分析所必須的數學公式，并深入研究了蝸桿副齒面接觸線的算法，為蝸桿副的三維數字化造型打下了堅實的數學基礎。 深入研究了傳統平面二包蝸桿副的參數設計方案，指出傳統設計方案沒有充分考慮平面二包蝸桿副易于形成彈流動壓潤滑的優勢。因此，提出以潤滑性能為優化目標、以蝸桿強度、剛度、重量等為約束條件進行該型蝸桿副幾何參數優化設計的方案，仿真結果表明該方案有明顯效果。 運用推導獲得的蝸桿理論齒面方程，精確描述蝸桿齒面的實際接觸線，將蝸桿型面沿接觸線進行離散，獲得蝸桿實體的三維離散模型。在此基礎上，在OpenGL編程環境下，以四邊形網格構造蝸桿理論型面，以邊界表示法中的半邊數據結構表達蝸桿實體，獲得蝸桿的三維實體模型及其型面數據。 在計算機虛擬環境下，運用實體交、并、差技術，模擬實際加工中的對偶范成法，虛擬包絡出蝸桿型面。在虛擬加工過程中，又應用科學計算可視化技術的最新成果—駕馭式計算，對整個虛擬計算過程進行實時跟蹤，并可對虛擬加工過程中蝸桿實體的齒厚數據進行駕馭。
