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单双滚柱包络环面蜗杆传动的理论与试验研究丨JME封面文章

邓星桥、王杰等 机械工程学报 2022-04-23

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滚子包络蜗杆传动作为一种新型传动装置,在机器人关节、包装生产线、数控机床回转中心等领域已逐步得到应用,但对经典的单、双滚柱传动的相关原理却未建有统一的分析理论。针对这一问题,科研工作者邓星桥、王杰、王世松、王仕可、何舸和刘宇澄《机械工程学报》2020年第3发表了《单双滚柱包络环面蜗杆传动的理论与试验研究》(封面文章)文,基于齿轮啮合原理和空间啮合理论,首次构建了统一的单双滚柱包络环面蜗杆传动的啮合方程、诱导法曲率、润滑角、滚柱自转角、卷吸速度、螺旋升角、接触线方程等,并利用Matlab 软件进行了数值分析研究,从理论上阐释了单滚柱包络环面蜗杆传动与双滚柱包络环面蜗杆传动这两种主要滚柱包络蜗杆传动在传动原理、传动性能等方面的差异,进一步地对单双滚柱做了传动效率试验。研究结果表明:未发现两者之间在传动效率上有较大差异,单滚柱包络环面蜗杆传动在单纯考虑上述各关键技术指标时要较双滚柱包络环面蜗杆传动具备更多优势,且在加工制造、安装调试等方面更简单,但当涉及消除齿侧间隙的功能时,双滚柱包络环面蜗杆传动具备更好的自动调节优势,此研究为推动滚柱包络环面蜗杆传动的应用与提升其相关性能指标奠定了理论基础。


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引用本文

邓星桥, 王杰, 王世松, 王仕可, 何舸, 刘宇澄. 单双滚柱包络环面蜗杆传动的理论与试验研究[J]. 机械工程学报, 2020, 56(3): 88-95.

DENG Xingqiao, WANGJie, WANG Shisong, WANG Shike, HE Ge, LIU Yucheng. Theory and Experiment Studyof Anti-backlash Single-and Double-roller Enveloping Hourglass Worm Gear[J].Journal of Mechanical Engineering, 2020, 56(3): 88-95.

滚子包络蜗杆传动

三维模型


试验方法


试验平台

试验后的单双滚柱蜗杆传动



重要结论

本文通过构建统一的单、双滚柱包络环面蜗杆传动的统一理论并进行了详细的分析,得出如下结论:

(1) 单滚柱包络环面蜗杆传动比双滚柱包络环面蜗杆在传动中具有更好的啮合性能和润滑性能。

(2) 单滚柱包络环面蜗杆传动可以看作是双滚柱包络环面蜗杆传动的一种特例。

(3) 单滚柱包络环面蜗杆传动设计结构和加工制造都较双滚柱包络环面蜗杆传动要简单,但当涉及到零侧隙这一关键问题时,由于暂时还缺乏相关详细对比研究的试验数据,还有待进一步对滚柱包络环面蜗杆传动的制造工艺与试验等进行更深入的研究。


主创简介

邓星桥,四川江安人,男,汉族,1982年7月生,中共党员,工学博士,成都理工大学教授/博士研究生导师,四川省科技青年联合会理事,美国科学促进会(AAAS)会员,四川省机械工程学会会员,西华大学首届青年学者计划培养人,第三批西华学者培养人(全校5人),成都市装备制造行业专家委员会委员,国家自然科学基金通讯评审专家,国际知名学术期刊Accident Analysis and Prevention、Mechanism and Machine Theory、中国机械工程学报(英文版)等杂志审稿人,曾获第三届中国青少年科技创新奖(受到国家领导人接见并在人民大会堂领奖),江苏省淮安市“淮上英才”创新领军人才,郫都区有突出贡献优秀专家、郫都区优秀创业者、郫都区三带人才支持计划人选,郫都区蓉漂人才。曾任西华大学机械工程与自动化学院包装工程与工业设计系系主任。主持国家自然科学基金2项、四川省杰出青年基金获得者、中国博士后基金项目1项、教育部春晖计划项目2项、四川省教育厅项目2项,主持和参与其余政府、企事业委托项目20余项,出版学术专著1本,发表学术文章20余篇,其中被SCI收录10篇,SSCI收录1篇,EI收录10余篇,1篇论文入选科技部“精品期刊顶尖论文平台--领跑者F5000”,已获得授权国家发明专利6项,实用新型专利20余项,国际发明专利3项(进入国家阶段)、国家发明专利4项已获受理,专利转让110万元,实施成果产生经济效益上亿元。主要研究方向:新型传动技术、机器人技术。

近两年团队发表文章

1. DENG Xingqiao, ZHU Weibing, CHEN Yonghong, CHEN Shouan, and  WANG Jinge. Optimal Design for an End Face Engagement Worm Gear with Multiple Worm-Wheel Meshing[J]. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 2017, 30(1):144-151.

2.   L. Zheng, X. Deng, J. Wang & G. Yin. Study on the roller enveloping end face internal engagement worm gear [J]. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, 2017, 39(7), 2701-2711.

3. Jiang Yuanyuan, Deng Xingqiao. Parametric study on the cylindrical roller enveloping end-face internal engagement worm gear[J]. Journal of Advanced Mechanical Design, Systems and Manufacturing, 2017,2(11):1-12. 

4.  Deng X.Q. , FENG Zhipeng. Theory study of a novel planar enveloping internal-meshing wormdrive[J]. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, 2017, 39(6):4807-4818.

5. Xingqiao Deng, Jie Wang, Shike Wang, Shisong Wang, Jinge Wang, Shuangcen Li, Yucheng Liu, Ge He. Investigation on the Backlash of Roller Enveloping Hourglass Worm Gear: The oretical Analysis and Experiment[J]. Journal of Mechanical Design(ASME), 2019, 141(5):053302-053302-11.

编辑:恽海艳   编校:向映姣


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