滾子包絡環(huán)面蝸桿傳動的理論研究與制造實踐
定 價:45 元
- 作者:鄧星橋
- 出版時間:2018/6/1
- ISBN:9787111594451
- 出 版 社:機械工業(yè)出版社
- 中圖法分類:TH132.44
- 頁碼:
- 紙張:膠版紙
- 版次:
- 開本:16開
本書以新型滾子包絡蝸桿傳動的探索實踐研究為起點,較為詳細地闡述了滾子包絡蝸桿傳動的基本理論、加工制造方法、實驗研究,是作者自博士研究以來對一系列新型精密滾子包絡蝸桿傳動的研究集成。本書具體內(nèi)容如下:通過齒輪嚙合原理構建了滾子包絡蝸桿傳動的嚙合方程,利用Matlab軟件求得了滾子包絡蝸桿傳動的空間嚙合曲線,通過三維建模軟件獲得了滾子包絡蝸桿傳動的精確3D模型,并根據(jù)滾子包絡蝸桿傳動的嚙合原理改裝了相應的機床,后通過搭建的實驗平臺獲得了相應的傳動性能數(shù)據(jù)。
精密傳動技術在現(xiàn)代工業(yè)中扮演著非常重要的角色,在常用的 齒輪傳動系統(tǒng)中,齒側間隙既在保證傳動中的良好潤滑性能方面起 到特殊作用,又嚴重制約了齒輪傳動的精度,這一問題一直困擾著 各國的齒輪傳動科技工作者。為解決這一問題,科技界的學者們付 出了大量的心血,從機械結構、制造工藝、控制理論等不同角度進 行了頗具成效的研究,并取得了大量豐碩的成果。
我于2004年跟隨王進戈教授從事蝸桿傳動方面的研究,并一直探討解決蝸桿傳動齒側間隙問題的方法和技術,但一直未取得突破性的進展,幾多方案均被否定,研究一度受阻,我也因在足球機器人比賽上做了一些小事,基于多種原因的考慮,臨快畢業(yè),根據(jù)導 師的意見把畢業(yè)論文轉換為足球機器人方面的研究。直到2007年,經(jīng)過多年的思考,我的導師王進戈教授提出了一種“無側隙雙滾子包絡環(huán)面蝸桿傳動”的新穎結構形式,并獲得了國家自然科學基金的資助。這一年,我也考取了四川大學的博士,繼續(xù)跟隨王進戈教授做博士,因為已經(jīng)有了一定的齒輪嚙合理論基礎,且有國家自然科學基金的支持,和導師商量后決定繼續(xù)從事新型蝸桿傳動方面的研究。
在博士學習四年期間,在導師的指導下,我和師弟洪雷、吳江、 李偉、田中亮、師妹王凱等人對無側隙包絡環(huán)面蝸桿傳動的嚙合理 論、建模方法、有限元仿真等開展了一系列較為深入的研究,同時 對此新型蝸桿傳動的制造加工工藝、機床改造、試驗臺的搭建、型 式測試等進行調(diào)研和準備。此間還有幸到重慶大學機械傳動國家重 點實驗室進行了短暫的學習,得到了著名蝸桿傳動專家張光輝教授的指點,并結識了邱昕洋、陳永洪等優(yōu)秀青年才俊,現(xiàn)在回想起來 依然歷歷在目。
2011年4月完成了無側隙雙滾子包絡環(huán)面蝸桿傳動的理論、加工、實驗等一系列工作后順利博士畢業(yè),我隨即到美國密西西比州 立大學作為期一年的訪問學者,跟隨國際知名的力學專家Mark. F Holemeyer教授學習有限元仿真方面的技術。在此期間我嘗試性地 按照SCI論文標準寫了第一篇蝸桿方面的文章,經(jīng)Mark. F Holem- eyer教授的語言潤色后,投在ASME的journal。铮妗。恚澹悖瑁幔睿椋悖幔臁。洌澹螅椋纾钌希坏染褪且荒甑膶徃迤,期間來回三次大修改,幾乎放棄,終 于在第四次被接受,并于2012年成功發(fā)表,這是我人生的第一篇SCI文章,且是在機械領域知名雜志上發(fā)表,欣喜之情難以言表。
受此鼓舞,我相信無論做什么,只要認真做,終歸會有成果的。 同時,我也覺得蝸桿傳動的研究應該還是有前途的,雖然是冷門且 經(jīng)過幾百年的發(fā)展已經(jīng)很難有顛覆性的創(chuàng)新性成果出現(xiàn),但正是因 為這樣,國內(nèi)研究的人就少,競爭也少,最后堅守下來就是一片 天地。
2013年,我以“無側隙平面包絡端面嚙合蝸桿傳動”為題申報 國家自然科學基金項目青年基金并成功獲批,由此更堅定了我繼續(xù) 從事蝸桿傳動研究的道路。期間我與我協(xié)帶的碩士研究生陳守安解 出了環(huán)面蝸桿傳動的全包絡環(huán)面接觸線方程,這是我第一次發(fā)現(xiàn)了 平面包絡環(huán)面蝸桿傳動在空間的全嚙合形式,由此也觸發(fā)了我的靈 感,先后申報包含《一種平面包絡內(nèi)嚙合蝸桿傳動裝置》在內(nèi)的四 項蝸桿發(fā)明專利,并全部獲批。截至./n年6月已經(jīng)發(fā)表了七篇蝸 桿傳動方面的3)高水平論文。
2016年無意在網(wǎng)上看到一個五軸數(shù)控機床回轉工作平臺的視 頻,居然發(fā)現(xiàn)與我們研究的滾子包絡環(huán)面蝸桿一模一樣,心生感慨, 由此萌發(fā)了將我這十年的研究成果編撰成書的想法。本書主要從滾
子包絡環(huán)面蝸桿傳動的嚙合理論出發(fā),分析全空間接觸的不同結構
形式,并對不同結構的蝸桿形式進行了對比分析研究,還對滾子包 絡蝸桿傳動的加工方式、型式試驗等進行了實踐。其包含了我在博 士期間的部分研究成果,這是為了更好、更系統(tǒng)地對滾子包絡環(huán)面 蝸桿傳動進行系統(tǒng)分析,也為了給后面的研究者提供一個完整的脈 絡和思路。
在撰寫本書的過程中,我的導師王進戈一直給予指導,我的研 究生江源淵、馮志鵬、張攀一直在幫我整理相關資料,前期研究中 得到了洪雷、吳江等師弟的大力支持和幫助,在此一并致謝!感謝 北京工業(yè)大學的石照耀教授對本書提出的寶貴意見!
2017年也適逢我導師王進戈教授60大壽,恰借此書獻給我尊敬 的王進戈老師!
本書的出版獲得國家自然科學基金項目的資助(No. 51305356 N No. 51575456),特別感謝!同時特別感謝西華大學流體及動力機械教育部重點實驗室提供的幫助!
鑒于作者水平有限,懇請各位讀者批評指正!
2017年12月于西華苑
鄧星橋,四川江安人,男,漢族,1982年7月生,中共黨員,工學博士/博士后、副教授、碩士研究生導師,四川省科技青年聯(lián)合會理事,美國科學促進會(AAAS)會員、西華大學首屆青年學者計劃培養(yǎng)人,國際知名學術期刊Accident Analysis and Prevention、Mechanism and Machine Theory、中國機械工程學報(英文版)等雜志審稿專家。曾獲第三屆中國青少年科技創(chuàng)新獎,江蘇省淮安市“淮上英才”創(chuàng)新領軍人才,郫都區(qū)有突出貢獻專家,曾任西華大學機械工程與自動化學院包裝工程與工業(yè)設計系系主任,現(xiàn)為西華大學機械工程學院副教授。主持國家自然科學基金項目1項,中國博士后基金項目1項,教育部春暉計劃項目2項、四川省教育廳項目1項,主持和參與政府、企事業(yè)委托項目20余項,發(fā)表學術文章30余篇,其中被SCI收錄9篇,SSCI收錄1篇,EI收錄10余篇,1篇論文入選科技部“精品期刊論文平臺——領跑者F5000”,獲得授權國家發(fā)明專利5項(1項發(fā)明專利已成功轉讓),已獲受理國際發(fā)明專利3項。主要研究方向:新型傳動技術、機器人技術、汽車碰撞仿真技術。
序言
自序
第1章滾子包絡環(huán)面蝸桿傳動研究的意義 1
參考文獻11
第2章數(shù)學基礎 17
參考文獻 23
第$章滾子包絡環(huán)面蝸桿傳動原理 24
3. 1雙滾子包絡環(huán)面蝸桿傳動的工作原理及單滾子蝸輪的組成結構24
3.2蝸桿齒面成形原理 27
3.3通用坐標系設置及各坐標系之間的變換 30
3.4蝸輪蝸桿的相對速度與相對角速度 35
3.5蝸輪無偏轉角嚙合函數(shù)與嚙合方程 38
3.6有偏轉角蝸輪蝸桿各標架的底矢變換 41
3.7有偏轉角蝸輪蝸桿的相對速度與相對角速度 45
3.8蝸輪有偏轉角嚙合函數(shù)與嚙合方程48
3.9蝸輪齒面上的接觸線49
3. 10蝸桿齒面螺旋線方程50
3.11 嚙合 方程50
3. 12二界函數(shù)和二界曲線50
3. 13蝸桿齒面及其一界函數(shù)和一界曲線51
3. 14 誘導法曲率 53
3. 15潤滑角54
3.16自轉角55
3. 17齒面接觸點處的相對卷吸速度55
3. 18滾子自轉速度56
第4章滾子包絡環(huán)面蝸桿傳動的建模方法57
4.1蝸輪蝸桿的建模方法 57
4.2不同蝸桿傳動的三維模型64
第5章滾子包絡環(huán)面蝸桿傳動的設計參數(shù)分析70
5. 1 誘導法曲率71
5.2潤滑角71
5.3參數(shù)對圓柱滾子包絡蝸桿性能的影響71
5.4參數(shù)對圓錐滾子包絡蝸桿嚙合性能的影響97
5.5圓柱滾子接觸線122
第6章蝸桿傳動的優(yōu)化設計127
6.1蝸桿參數(shù)的選擇128
6.2參數(shù)分析130
第7章滾子包絡環(huán)面蝸桿副的制造方法138
7.1利用四軸四聯(lián)動數(shù)控機床磨削蝸桿齒面138
7.2利用改裝的滾齒機磨削蝸桿齒面146
7.3利用數(shù)控機床進行加工158
7.4利用改裝車床及3D打印加工內(nèi)嚙合蝸桿傳動160
第8章滾子包絡環(huán)面蝸桿傳動的實驗162
8.1 試驗原理與設備162
8.2試驗設備與安裝164
8.3 實驗結果165
8.4端面嚙合及內(nèi)嚙合蝸桿傳動的實驗167