鄧星橋,王玨翎,陳守安,王進(jìn)戈
(1.西華大學(xué)機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院,四川成都 610039;2.成都市工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)校機(jī)械工程系,四川成都 610218)
精密齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的研究屬于機(jī)械工程學(xué)科的基礎(chǔ),關(guān)系到國家裝備的性能、可靠性與安全性,對(duì)學(xué)科的發(fā)展和重大裝備基礎(chǔ)部件的開發(fā)起著支撐作用[1]。
當(dāng)前,國內(nèi)外精密齒輪傳動(dòng)研究的難點(diǎn)與熱點(diǎn)逐漸集中在追求高的齒輪傳動(dòng)精度以實(shí)現(xiàn)精確的運(yùn)動(dòng)變換和負(fù)載功率匹配[1-2]。在微電子、光電子、生物醫(yī)學(xué)、航空航天、國防工業(yè)、先進(jìn)制造、超精加工、微/納米等領(lǐng)域,為精確實(shí)現(xiàn)對(duì)工作負(fù)載的直線和回轉(zhuǎn)定位控制,通常采用各種形式的精密齒輪傳動(dòng)裝置。但是,傳統(tǒng)的精密齒輪傳動(dòng)裝置由于存在齒側(cè)間隙,使輸出與輸入之間經(jīng)常產(chǎn)生延時(shí)與滯后,同時(shí)引起嚙合沖擊,自激勵(lì)振動(dòng),整個(gè)系統(tǒng)的傳動(dòng)精度、位置精度都會(huì)隨之降低,在一些特殊的工況下甚至導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)無法正常使用。顯然,齒側(cè)間隙、摩擦、磨損等一系列問題,使得傳統(tǒng)的齒輪傳動(dòng)無論是在動(dòng)靜態(tài)特性、傳動(dòng)效率、體積質(zhì)量、可靠性等方面都難以滿足現(xiàn)代工業(yè)對(duì)高精密、快速和復(fù)合定位的需求[3-5]。
由此,消除齒側(cè)間隙對(duì)傳動(dòng)精度的影響與追求高的傳動(dòng)效率和承載能力勢(shì)必成為未來新型精密齒輪傳動(dòng)方式探索和研究的主要方向[6]。例如:在激光約束核聚變工程中需要對(duì)光柵實(shí)現(xiàn)5個(gè)自由度的超精密位姿調(diào)整,直線和回轉(zhuǎn)精度要求分別為20 nm和1μrad,航空遙感相機(jī)像移補(bǔ)償需要采用回轉(zhuǎn)精度為30μrad以上的精密傳動(dòng)機(jī)構(gòu),傳統(tǒng)的齒輪傳動(dòng)方式要達(dá)到這一要求,就需要解決傳動(dòng)中齒側(cè)間隙帶來的回程誤差問題。然而,傳統(tǒng)的齒輪傳動(dòng)為了能保證齒輪副正常的嚙合和傳動(dòng),避免輪齒摩擦發(fā)熱膨脹而卡死和補(bǔ)償傳動(dòng)過程中所產(chǎn)生的熱變形、彈性變形以及制造和安裝誤差等,共軛齒的2個(gè)非工作齒廓之間通常留有齒側(cè)間隙。研究表明,如果不改變傳統(tǒng)的嚙合方式和結(jié)構(gòu)形式,單純通過改進(jìn)制造工藝和利用誤差補(bǔ)償控制的手段以消除或降低傳統(tǒng)齒輪傳動(dòng)中齒側(cè)間隙引起的回程誤差等一系列問題是難以實(shí)現(xiàn)的,因?yàn)閭鹘y(tǒng)的齒輪傳動(dòng)一旦齒側(cè)間隙過小或?yàn)榱銜r(shí)就極其容易導(dǎo)致輪齒卡死和折斷、困油、承載能力降低、噪音變大、傳動(dòng)裝置溫度急劇上升等問題[7-13]。
基于上述思想,現(xiàn)代工業(yè)迫切需要探索和發(fā)展精密齒輪傳動(dòng)的新原理和新方法,如何發(fā)展和創(chuàng)新傳統(tǒng)的齒輪嚙合理論、嚙合方式和結(jié)構(gòu)形式以消除傳動(dòng)系統(tǒng)中的回程誤差是當(dāng)前精密傳動(dòng)領(lǐng)域科技工作者亟待解決的科學(xué)問題。盡管許多科技工作者和科研機(jī)構(gòu)已投入了大量的研究,但是,這種既能消除傳動(dòng)系統(tǒng)中的回程誤差又能自動(dòng)補(bǔ)償齒面磨損、承載能力大、傳動(dòng)效率高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性好的新型齒輪傳動(dòng)裝置卻鮮有見諸文獻(xiàn)。故深入開展對(duì)此科學(xué)問題的研究具有非常廣闊的工程應(yīng)用前景和重大的科學(xué)研究意義,無側(cè)隙端面嚙合蝸桿傳動(dòng)的研究旨在解決這一科學(xué)問題。
目前國內(nèi)外著名的齒輪傳動(dòng)研究機(jī)構(gòu)和學(xué)者為了解決齒側(cè)間隙引起的回程誤差、振動(dòng)沖擊等問題,主要采用以下3大類方法[14-21]。
1)采用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法,改進(jìn)制造及裝備工藝
有學(xué)者根據(jù)設(shè)計(jì)的最小齒側(cè)間隙值,定量分析了影響齒側(cè)間隙的關(guān)鍵參數(shù),給出了各影響因素與齒側(cè)間隙之間的計(jì)算公式,并提出了控制齒側(cè)間隙的加工工藝和方案[13-18]。這類方法通過改進(jìn)制造及裝備工藝等,在一定程度上能達(dá)到控制齒側(cè)間隙的目的,但是這種方法往往受加工條件的限制,并不能將各影響因素控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi),因此不能保證齒側(cè)間隙值,更無法消除傳動(dòng)系統(tǒng)中的回程誤差。
2)采用控制的方法補(bǔ)償齒側(cè)間隙
KALANTARI[19]等在齒面的接觸區(qū)域與間隙區(qū)域分別采用不同的線性控制方案以補(bǔ)償齒側(cè)間隙帶來的不利影響,WARNECKE[20]等和MEI[21]等提出在保證最小齒側(cè)間隙的前提下,通過在齒側(cè)間隙區(qū)前增加脈沖信號(hào)來調(diào)整輸入以達(dá)到補(bǔ)償齒側(cè)間隙所引起的延時(shí)、滯后等問題。李俊陽[22]等亦針對(duì)漸開線內(nèi)嚙合圓柱齒輪副的回差進(jìn)行了控制補(bǔ)償研究,YU[23]等采用頻域的方法對(duì)伺服系統(tǒng)的側(cè)隙進(jìn)行補(bǔ)償控制。實(shí)際上NORDIN[24]等在總結(jié)近幾年采用控制補(bǔ)償齒側(cè)間隙的相關(guān)研究時(shí),就得出這樣的結(jié)論:采用控制補(bǔ)償齒側(cè)間隙的方法只能減少輸入與輸出之間的傳動(dòng)誤差,齒側(cè)間隙仍然存在,因此并不能消除齒側(cè)間隙引起的嚙合沖擊、振動(dòng)、噪音等一系列問題。
3)采用能消除或減少齒側(cè)間隙的新型齒輪傳動(dòng)裝置
FURUYA[25-26]等提出采用雙電機(jī)雙傳動(dòng)鏈分別負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)裝置正反轉(zhuǎn)來消除齒側(cè)間隙,或者通過雙片齒輪并使用彈簧來消除齒側(cè)間隙,以及通過變齒厚漸開線圓柱齒輪副施加軸向預(yù)緊力以消除齒側(cè)間隙。鐘文斌[27]等提出采用雙齒輪消隙機(jī)構(gòu),通過采用脹套聯(lián)結(jié),同時(shí)使與消隙軸嚙合的兩齒輪傳動(dòng)鏈往相反方向旋轉(zhuǎn),從而工作齒圈與其嚙合的2個(gè)齒輪輪面反向貼緊,以達(dá)到消隙的目的。但是這些方法不但使制造工藝變復(fù)雜,而且還增加了制造成本,傳動(dòng)裝置的體積和質(zhì)量也讓其使用場(chǎng)合受限,并容易產(chǎn)生動(dòng)載荷、增加振動(dòng)和噪音。幾種解決齒側(cè)間隙的蝸桿傳動(dòng)裝置如圖1所示。
圖1 幾種解決齒側(cè)間隙的蝸桿傳動(dòng)裝置Fig.1 Severalworm gears in solving backlash problem
基于上述思想,蝸桿傳動(dòng)作為齒輪傳動(dòng)的一種特殊形式,由于具有承載能力大、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)平穩(wěn)、噪音小等特點(diǎn)成為傳動(dòng)專家考慮用于消隙的理想機(jī)構(gòu),如:威爾德哈卜[28]提出的正平面一次包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動(dòng),正平面一次包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)的蝸輪齒兩側(cè)面的接觸區(qū)域成反對(duì)稱分布,故當(dāng)將其沿齒面中央平面剖分制造時(shí),通過相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)兩半個(gè)蝸輪,便可以達(dá)到調(diào)整或補(bǔ)償齒側(cè)間隙的目的,適用于精密分度蝸輪傳動(dòng),其主要不足在于:由正平面包絡(luò)形成的蝸桿,當(dāng)傳動(dòng)比稍小時(shí),蝸桿入口端的齒面將產(chǎn)生根切;由于采用錯(cuò)位消隙的緣故,兩半蝸輪分別與蝸桿左右兩齒面同時(shí)接觸,蝸桿傳動(dòng)齒面間的相對(duì)滑動(dòng)速度較大,故導(dǎo)致齒面容易磨損,傳動(dòng)效率較低;若采用鍵連接蝸輪與軸,為保證其中半個(gè)蝸輪相對(duì)另半個(gè)蝸輪錯(cuò)位傳動(dòng),務(wù)必要將蝸輪的鍵槽隨錯(cuò)位加寬,這給整個(gè)傳動(dòng)的側(cè)隙調(diào)整帶來不便。
雙導(dǎo)程圓柱蝸桿傳動(dòng)[29](也稱復(fù)合模數(shù)蝸桿傳動(dòng))是蝸桿左右齒面的導(dǎo)程及導(dǎo)程角加以改變的蝸輪副,如圖1 a)所示,該傳動(dòng)已被國內(nèi)外應(yīng)用于滾齒機(jī)等的精密分度機(jī)構(gòu)中,其主要缺點(diǎn)是加工蝸輪時(shí)需要復(fù)合模數(shù)滾刀鏟磨且精密制造困難,根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn),雙導(dǎo)程蝸輪蝸桿齒側(cè)間隙調(diào)整可以少至0.010~0.015 mm(普通蝸輪蝸桿副一般只能達(dá)到0.03~0.08 mm)[30],盡管如此也難以滿足高精密傳動(dòng)中無回程誤差的要求。
張光輝[31]提出的側(cè)隙可調(diào)式變齒厚平面蝸輪環(huán)面蝸桿傳動(dòng),如圖1 b)所示,該傳動(dòng)通過調(diào)整變齒厚蝸輪的軸向位置即可調(diào)節(jié)蝸輪與蝸桿的齒側(cè)間隙,具有嚙合齒數(shù)多,承載能力大等優(yōu)點(diǎn),其蝸桿可以進(jìn)行淬火并采用平面砂輪磨削、易于精密加工。同時(shí),曹西京[32]等提出了雙蝸桿傳動(dòng),邱新橋[33]提出了可減小傳動(dòng)間隙的雙蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。郭興龍[34]等提出了雙斜齒輪結(jié)構(gòu)和直齒輪輪系結(jié)構(gòu)等。這些傳動(dòng)各有優(yōu)點(diǎn),但都面臨著一些不足,如加工困難、應(yīng)用場(chǎng)合受到一定限制、較難推廣應(yīng)用等。
隨著研究的深入以及空間嚙合理論的發(fā)展,各國的學(xué)者已開始考慮在兩構(gòu)件之間加入消隙機(jī)構(gòu),如:國外的RATKO[35]等提出了一種利用內(nèi)外2個(gè)花鍵的雙段方式來消除齒側(cè)間隙的機(jī)構(gòu);LUMPKIN[36]等提出了一種可消除間隙的行星齒輪傳動(dòng),該機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí),一個(gè)專用的扭矩機(jī)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)扭力使得第2個(gè)行星齒輪在與第1個(gè)行星齒輪相反方向上運(yùn)動(dòng)從而達(dá)到消除間隙的目的;KENNETH[37]等提出了一種可以減少傳動(dòng)側(cè)隙的裝置,該裝置通過調(diào)整兩半齒輪的相對(duì)角度來消除齒側(cè)間隙。
此外,很多學(xué)者利用在蝸輪蝸桿兩構(gòu)件之間加入滾柱、滾錐、球或其他組件來消除齒側(cè)間隙,并以此將共軛齒面間的滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦[38-40]。如圖1 c)所示為本文參與研究的無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)課題。此課題中鄧星橋[39]提出利用兩半蝸輪確保在同一齒槽分別有左右2個(gè)滾子與蝸桿的左右齒面嚙合來消除齒側(cè)間隙。研究發(fā)現(xiàn)雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿具有傳動(dòng)精度高、使用壽命長、傳動(dòng)效率高等特點(diǎn),由于蝸桿齒面由滾子包絡(luò)而成,除具有滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)嚙合齒數(shù)多、嚙合效率高等優(yōu)點(diǎn)外,還具有零間隙傳動(dòng)和高精度壽命的特點(diǎn),適用于精密分度、精密傳動(dòng)和精密動(dòng)力傳動(dòng)等領(lǐng)域[39-41]。但是,研究后發(fā)現(xiàn)此傳動(dòng)存在如下2個(gè)非常突出的問題:一方面蝸輪輪齒由于加工誤差和失配誤差引起的輪齒邊緣接觸和點(diǎn)接觸極易致蝸輪輪齒折斷,因蝸輪輪齒的強(qiáng)度和剛度很難保證也就致其難以應(yīng)用于高速重載等傳動(dòng)領(lǐng)域;另一方面當(dāng)蝸桿齒面發(fā)生磨損后齒側(cè)間隙不容易調(diào)整。
綜上所述,第3類解決方案把解決齒側(cè)間隙的問題放在解決產(chǎn)生問題本身的機(jī)構(gòu)上面,抓住了矛盾的關(guān)鍵和解決問題的核心,是解決齒輪傳動(dòng)中由齒側(cè)間隙引起回程誤差等問題的最佳方案。然而限于條件,目前此類方案所提的傳動(dòng)裝置雖然都各具優(yōu)點(diǎn)并能夠在一定程度上減少齒側(cè)間隙或消除齒側(cè)間隙,卻由于部分傳動(dòng)元件多、體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,很難適用于要求傳動(dòng)精度高、承載能力大、機(jī)構(gòu)緊湊的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)裝置,而一些傳動(dòng)又存在嚙合效率低,不能自動(dòng)消除齒面磨損所產(chǎn)生的新側(cè)隙,較難實(shí)現(xiàn)零間隙傳動(dòng)等問題,難以滿足現(xiàn)代工業(yè)對(duì)精密齒輪傳動(dòng)高精度、高嚙合效率、高承載能力、精確快速復(fù)合定位等的要求。
上述學(xué)者對(duì)精密齒輪傳動(dòng)領(lǐng)域所做出的貢獻(xiàn)是毋庸置疑的,基于他們的研究和貢獻(xiàn),本文總結(jié)出一條解決齒側(cè)間隙問題的較佳途徑:通過改變傳統(tǒng)齒輪的嚙合方式或結(jié)構(gòu)形式,形成一種新的傳動(dòng)結(jié)構(gòu),以發(fā)展和創(chuàng)新傳統(tǒng)齒輪嚙合原理與方法,消除當(dāng)前精密傳動(dòng)領(lǐng)域傳動(dòng)系統(tǒng)中科技工作者亟待解決的回程誤差問題。
本文在無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿的研究基礎(chǔ)之上,首次提出無側(cè)隙平面包絡(luò)端面嚙合蝸桿傳動(dòng),傳動(dòng)的工作原理如圖2所示。
圖2 無側(cè)隙平面包絡(luò)端面嚙合蝸桿傳動(dòng)工作原理示意圖Fig.2 Working principle of anti-backlash planar enveloping end face engagementworm gearing
無側(cè)隙平面包絡(luò)端面嚙合蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)在于:蝸桿利用端面嚙合的形式和左右兩段蝸桿錯(cuò)位布置的結(jié)構(gòu)方式,左段蝸桿#5和右段蝸桿#7之間通過一連接軸#1實(shí)現(xiàn)蝸桿傳動(dòng)裝置的連接,其中連接軸#1為動(dòng)力輸入軸,可實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),左段蝸桿#5的右齒面與蝸輪#6的左齒面始終保持接觸,用于傳動(dòng)裝置的正向傳動(dòng),而右段蝸桿#7的左齒面始終與蝸輪輪齒#6的右齒面保持接觸,用于傳動(dòng)裝置的反向傳動(dòng);當(dāng)輪齒發(fā)生磨損時(shí),具有自鎖功能的調(diào)整彈簧#3和楔形調(diào)整機(jī)構(gòu)#4就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)蝸桿在正向與反向傳動(dòng)過程中的自動(dòng)消隙。例如:此結(jié)構(gòu)在正向傳動(dòng)時(shí)依靠左段蝸桿#5與蝸輪嚙合,而在反方向時(shí)則依靠右段蝸桿#7與蝸輪嚙合,這樣不但保證了在傳動(dòng)時(shí)均有較好的齒側(cè)間隙用以儲(chǔ)存潤滑油和嚙合齒面間有較好的潤滑作用以外,還能克服反向傳動(dòng)時(shí)由于齒側(cè)間隙引起的傳動(dòng)誤差,此結(jié)構(gòu)在要求高傳動(dòng)精度的場(chǎng)合非常適用,如:數(shù)控機(jī)床的回轉(zhuǎn)工作臺(tái),雷達(dá)回轉(zhuǎn)裝置,天文望遠(yuǎn)鏡的回轉(zhuǎn)裝置,火炮的回轉(zhuǎn)裝置等。此外,此種結(jié)構(gòu)形式和嚙合方式打破傳統(tǒng)平面包絡(luò)蝸桿傳動(dòng)始終保有蝸桿喉部齒面的結(jié)構(gòu)形式,提出雙段蝸桿且端面嚙合的方式,利用彈簧楔形機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)消隙,也克服了傳統(tǒng)蝸桿由于蝸桿喉部較細(xì)承載能力受限的問題。
但從圖2中可以看出,蝸桿的端面究竟應(yīng)該取哪段依然是一個(gè)難點(diǎn)和亟待解決的問題,基于這種思想,本文這種蝸桿未來的研究難點(diǎn)之一勢(shì)必要首先考慮如圖3所示的不同結(jié)構(gòu)給蝸桿傳動(dòng)嚙合性能和傳動(dòng)性能帶來的影響和差異。
此外,是否已經(jīng)完全消除齒側(cè)間間隙的測(cè)試也是一個(gè)難題,從前期研究經(jīng)驗(yàn)提出利用圖4所示的方法來測(cè)試側(cè)隙的消除情況應(yīng)該是可行的,但其實(shí)際效果還有待進(jìn)一步驗(yàn)證:在蝸輪#7的輸出端接上輔助裝置#6,在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上放置一傳感器#9,當(dāng)裝置隨輸出端的蝸輪軸一起運(yùn)動(dòng)時(shí),每經(jīng)過傳感器#9,都有相應(yīng)的記錄信號(hào),由此通過正反轉(zhuǎn)的記錄信號(hào)可以分析無側(cè)隙平面包絡(luò)端面嚙合蝸桿傳動(dòng)裝置消除回程誤差的情況。
圖3 蝸桿與蝸輪的不同嚙合形式Fig.3 Different engagement types of the worm and the gear
圖4 無側(cè)隙平面包絡(luò)端面嚙合蝸桿傳動(dòng)消除側(cè)隙情況的檢測(cè)方案Fig.4 Detection of backlash elimination for anti-backlash planar enveloping end face engagementworm gearing
無側(cè)隙平面端面蝸桿傳動(dòng)裝置是在基于現(xiàn)有科學(xué)工作者對(duì)精密齒輪傳動(dòng)領(lǐng)域研究的基礎(chǔ)上,為消除當(dāng)前精密傳動(dòng)領(lǐng)域傳動(dòng)系統(tǒng)中亟待解決的回程誤差問題,通過對(duì)蝸桿傳動(dòng)裝置嚙合方式和結(jié)構(gòu)形式上的原始創(chuàng)新而首次提出的一種新穎的傳動(dòng)方式。
與傳統(tǒng)的齒輪傳動(dòng)相比,它具有如下優(yōu)點(diǎn)。
1)采用包絡(luò)蝸桿端面嚙合的方式,繼承了包絡(luò)蝸桿承載能力大、傳動(dòng)精度高、易于精密加工等優(yōu)點(diǎn),還由于蝸桿喉部不再有蝸桿齒,由此可在實(shí)現(xiàn)大中心距傳動(dòng)的同時(shí)把蝸桿傳動(dòng)裝置變得更緊湊、結(jié)構(gòu)更合理。
2)利用雙段蝸桿的錯(cuò)位布置以及通過蝸桿在軸方向的移動(dòng)來消除傳動(dòng)的側(cè)隙,由于不會(huì)改變傳動(dòng)副的中心距,這樣可避免普通蝸桿傳動(dòng)中通過蝸桿沿蝸輪徑向移動(dòng)來調(diào)整嚙合側(cè)隙,因?yàn)楹笠环N方式改變了傳動(dòng)的中心距也就極其容易引起齒面接觸情況變差、磨損加劇、輪齒卡死等;同時(shí),因雙段蝸桿的錯(cuò)位布置與自動(dòng)消隙機(jī)構(gòu)的共同作用,可通過輸入軸的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)裝置的無側(cè)隙正反轉(zhuǎn)傳動(dòng),且單段端面蝸桿齒間均留有齒側(cè)間隙以保證正常的傳動(dòng)和良好的潤滑;具有無嚙合沖擊、傳動(dòng)效率高、發(fā)熱量低、摩擦功耗小等優(yōu)點(diǎn),且機(jī)構(gòu)簡單,加工制造容易。
3)彈簧楔形消隙機(jī)構(gòu)具有自鎖功能,可在軸向自動(dòng)補(bǔ)償輪齒磨損的減薄量,由此能自動(dòng)消除普通蝸桿傳動(dòng)中由輪齒磨損引起的齒側(cè)間隙,滿足傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)精確運(yùn)動(dòng)變換和快速復(fù)位定位等要求。
盡管此種新型的機(jī)構(gòu)提出通過了非常嚴(yán)密的科學(xué)論證(將在隨后的一系列論文中發(fā)表),但是其實(shí)際的效果是否帶來革命性的變化或者能否在前人的基礎(chǔ)上取得更進(jìn)一步的進(jìn)展,還有待后面的深入研究。
可以預(yù)見,無側(cè)隙端面嚙合蝸桿傳動(dòng)未來研究重點(diǎn)將會(huì)集中在以下幾個(gè)方面:
1)無側(cè)隙端面嚙合蝸桿傳動(dòng)空間嚙合原理及微分幾何特性的研究;
2)無側(cè)隙端面嚙合蝸桿傳動(dòng)制造方法和裝配工藝的研究;
3)無側(cè)隙端面嚙合蝸桿傳動(dòng)裝置承載能力的研究;
4)無側(cè)隙端面嚙合蝸桿傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置與臺(tái)架實(shí)驗(yàn)的研究。
/References:
[1] 國家自然科學(xué)基金委員會(huì)工程與材料學(xué)部.學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告(2011-2020)[R].北京:科學(xué)出版社,2011.Materials and Engineering Department of National Natural Science Foundation of China.The Research Report of Disciplinary Development Strategy(2011 -2020)[R].Beijing:Science Press,2011.
[2] 溫詩鑄,黎明.機(jī)械學(xué)發(fā)展研究戰(zhàn)略[M].北京:清華大學(xué)出版社,2002.WEN Shizhu,LIMing.Mechanics Development Strategy Study[M].Beijing:Tsinghua University Press,2002.
[3] LITVIN F L,F(xiàn)UENTESA.Gear Geometry and Applied Theory[M].2th ed.Cambridge:Cambridge University Press,2004.
[4] 卜炎.機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)手冊(cè)(2)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1998.BU Yan.The Mechanical Transmission Device Design Manual(2)[M].Beijing:Machinery Industry Press,1998.
[5] 美國未來學(xué)研究所,美國機(jī)械工程師協(xié)會(huì).機(jī)械工程未來20年發(fā)展預(yù)測(cè)[M].中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)譯.華盛頓:[s.n.],2008.Center of American Futures Study,American Society of Mechanical Engineers.The Forecast for the Next20 Years the Developmentof Mechanical Engineering[M].Translated by Mechanical Engineering Society.Washington:[s.n.],2008.
[6] 中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)生產(chǎn)工程分會(huì).機(jī)械制造科技發(fā)展研究報(bào)告[R].北京:[s.n.],2008.Production Engineering Branch of Chinese Mechanical Engineering Society.The Study ReportofMachinery Manufacturing and Technology Development[R].Beijing:[s.n.],2008.
[7] 甘學(xué)輝,侯東海,吳曉玲.斜齒齒輪泵無側(cè)隙嚙合困油特性的研究[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào),2003,39(2):145-149.GAN Xuehui,HOU Donghai,WU Xiaoling.Research on trapping property of no clearance helical gear pump[J].Chinese Journal of Mechanical Engineering,2003,39(2):145-149.
[8] 楊學(xué)華.機(jī)械設(shè)計(jì)中齒輪傳動(dòng)側(cè)隙的解決方法[J].昆明理工大學(xué)學(xué)報(bào)(理工版),2007,32(5):9-13.YANG Xuehua.A solution to the drive gear backlash in themechanical design[J].Journal of Kunming University of Science and Technology(Science and Technology),2007,32(5):9-13.
[9] DENG Xingqiao,WANG Jinge,HORSTEMEYER M F,et al.Parametric study ofmeshing characteristics with respect to differentmeshing rollers of the anti-backlash double-roller enveloping worm gear[J].Journal of Mechanical Desig,2012,134(8):1004-1015.
[10] LAGERBERG A,EGARD B S.Backlash gap position estimation in automotive power trains[A].Ruropean Control Conference ECC’03[C].Cambridge:[s.n.],2003:457-463.
[11] BRAUER J.Transmission error in anti-backlsh conical involute gear transmission:A global-local Fe approach[J].Finite Elements in Analysis and Design,2005,41(5):431-457.
[12] 周向雷,張衛(wèi).齒輪傳動(dòng)齒側(cè)間隙消除結(jié)構(gòu)分析[J].冶金設(shè)備,2012(sup):26-27.ZHOU Xianglei,ZHANGWei.Analysis aboutgear clearance elimination in the gear transmission[J].Metallurgical Equipment,2012(sup):26-27.
[13] 李新年.高精度少齒差減速器的傳動(dòng)回差精度控制[J].船舶工程,2003,25(6):28-30.LIXinnian.Accuracy control of driving backlash of speed reducerwith high accuracy and low gear-tooth error[J].Ship Engineering,2003,25(6):28-30.
[14] 周廣武,王家序,李俊陽,等.濾波減速器回差精度分析與控制[J].中國科技論文在線,2010,5(8):608-614.ZHOUGuangwu,WANG Jiaxu,LIJunyang,et al.Analysis and control on the backlash of filtering gear reducer[J].Sciencepaper Online,2010,5(8):608-614.
[15] 付圣林.齒輪傳動(dòng)回差對(duì)傳動(dòng)精度的影響[J].光電技術(shù)應(yīng)用,2003(5):51-54.FU Shenglin.Influence of retrace tolerance on gear driving precision[J].Electro-optics and Passive Countermeasures,2003(5):51-54.
[16] 何航紅.齒側(cè)間隙對(duì)齒輪系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)行為的影響[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2012(7):281-283.HE Hanghong.Effects of backlash on dynamics behavior of gear system[J].Machinery Design and Manufacture,2012(7):281-283.
[17] 童仁平.球磨機(jī)齒輪嚙合間隙的合理選擇及調(diào)整[J].礦山機(jī)械,2014,42(2):122-125.TONG Renping.Reasonable selection of gearmeshing clearance and adjustment[J].Mining and Processing Equipment,2014,42(2):122-125.
[18] YANG Zheng,SHANG Jianzhong,YU Naihui.et al.Effects of shrink range and preload on dynamics characteristics of anti-backlash geared rotorbearing system with compositemesh stiffness[J].Journal of Vibroengineering,2013,15(4):1642-1655.
[19] KALANTARIR,F(xiàn)OOMANIM S.Backlash nonlinearitymodeling and adaptive controller design for an electromechanical power transmission system[J].Scientia Iranica Transaction B:Mechanical Engineering,2009,16(6):463-469.
[20] WARNECKEM,JOUANEH M.Backlash compensation in gear trainsbymeansof open-loopmodification of the input trajectory[J].Journal ofMechanical Design,2003,125(3):620-624.
[21] MEIZQ,YANG R Q,LIANG C,et al.The study of backlash compensation and its application in the robot checking the filter[J].International Journal of Advance Manufacturing Technology,2005,25(3/4):396-401.
[22] 李俊陽,王家序,肖科,等.漸開線內(nèi)嚙合圓柱齒輪副的回差控制與補(bǔ)償[J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào),2012,35(7):43-48.LI Junyang,WANG Jiaxu,XIAOKe,etal.Backlash control and compensation for internalmeshing involute spur gears[J].Journal of Chongqing U-niversity,2012,35(7):43-48.
[23] YU Shen,LIYang.A frequency-domain approach for backlash compensation controller[J].ICIC Express Letters,2012,6(10):2731-2738.
[24] NORDIN M,GUTMAN PO.Controllingmechanical systemswith backlash:A survey[J].Automatica,2002,38(10):1633-1649.
[25] FURUYA N,TOBA H,OGURIT,etal.Backlash compensation of reduction gearsby twinmotor cooperative control(1st report):Study on compensation method using backlashmodel[J].Journal of the Japan Society for Precision Engineering,2007,73(4):502-506.
[26] FURUYA N,OGURIT,MASHIMA A,et al.Backlash compensation of reduction gears by twin motor cooperative control(2st report):Study on compensation method using backlashmodel[J].Journal of the Japan Society for Precision Engineering,2008,74(10):1107-1112.
[27] 鐘文斌,田貴磊,肖圣龍.雙齒輪消隙結(jié)構(gòu)的研制與分析[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2014(4):105-107.ZHONGWenbin,TIAN Guilei,XIAO Shenglong.A prsearch and analysis on one structure of double gear anti-backlash[J].Machinery Design and Manufacture,2014(4):105-107.
[28] 埃乃斯特·威爾德哈卜.蝸輪傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)文集[Z].重慶大學(xué)蝸桿傳動(dòng)科研組,譯.重慶:[s.n.],1976.WILDHARBER E.Worm Drive/Worm Drive Anthology[Z].Translated by Chongqing University Research Group of Driving for Worm Drive.Chongqing:[s.n.],1976.
[29] 錢光瑾.雙導(dǎo)程蝸桿傳動(dòng)副[J].新技術(shù)新工藝,1983(5):22-25.QIAN Guangjin.Double pitch worm gear[J].New Technology and New Process,1983(5):22-25.
[30] 曹可虎,王立婭,王娟,等.雙導(dǎo)程蝸輪蝸桿測(cè)繪與計(jì)算[J].中國設(shè)備工程,2007(8):22-24.CAO Kehu,WANG Liya,WANG Juan,et al.Double lead worm gear and worm of surveying and mapping and calculated[J].China Plant Engineering,2007(8):22-24.
[31] 張光輝.側(cè)隙可調(diào)式平面包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)[P].中國專利:99117383,1999-12-24.ZHANG Guanghui.Backlash Adjustable Plane Enveloping HourglassWorm Gearing[P].CN:99117383,1999-12-24.
[32] 曹西京,張淳,劉昌祺,等.雙蝸桿傳動(dòng)在精密數(shù)控分度中的應(yīng)用[J].陜西科技大學(xué)學(xué)報(bào),2003,21(1):70-72.CAO Xijing,ZHANG Chun,LIU Changqi,et al.Application of double-worm in precise NC index equipment[J].Journal of Shaanxi University of Science and Technology,2003,21(1):70-72.
[33] 邱新橋.可減小傳動(dòng)間隙的雙蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)[J].機(jī)械制造,2003(7):51.QIU Xinqiao.Double worm drivemechanism of reduce the driving gap[J].Machinery,2003(7):51.
[34] 郭興龍,王剛,李凱.消除傳動(dòng)副間隙的幾種結(jié)構(gòu)[J].機(jī)械工程師,2002,16(10):64-65.GUO Xinglong,WANG Gang,LIKai.Several worm gears of solving backlash[J].Mechanical Engineer,2002,16(10):64-65.
[35] RATKO M,DAMIR M.Gear Backlash Elimination and Adjustable Gear Backlash Mechanism[P].US:6997076,2006-02-14.
[36] LUMPKIN T,WOLF T.Methods and Apparatus for Minimizing Backlash in a Planetary Mechanism[P].US:7121973,2006-10-17.
[37] KENNETH A,ELISE NIELSEN H,NILS-OLOF H.Apparatus for Reducing Gear Train Backlash[P].US:7086302,2006-08-08.
[38] LAITashi.Geometric design of roller drives with cylindricalmeshing elements[J].Mechanism and Machine Theory,2005,40(1):4055-4067.
[39] 鄧星橋.無側(cè)隙雙滾子包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)的研究[D].成都:四川大學(xué),2011.DENG Xingqiao.Study on the Anti-backlash Double-roller Enveloping HourglassWorm Gearing[D].Chengdu:Sichuan University,2011.
[40] 吳莎,高永生,謝文強(qiáng).Volterra核函數(shù)在齒輪裂紋故障識(shí)別上的應(yīng)用[J].河北科技大學(xué)學(xué)報(bào),2010,31(6):538-541.WU Sha,GAO Yongsheng,XIEWenqiang.Application of Volterra kernel function in gear crack failure diagnosis[J].Journal of Hebei University of Science and Technology,2010,31(6):538-541.
[41] 姚芳萍,李金華.章動(dòng)齒輪傳動(dòng)中直齒內(nèi)錐齒輪加工及在線檢測(cè)研究[J].河北工業(yè)科技,2010,27(5):294-296.YAO Fangping,LIJinhua.Study on the processing and on-linemeasurementof spur internal bevel gears in nututation gear drive[J].Hebei Journal of Industrial Science and Technology,2010,27(5):294-296.