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二次包络环面蜗杆传动发展历史

     日本学者酒井高男等发表了“空间交错轴齿轮传动中二次作用的研究”的论文,指出在交错轴齿轮传动中,齿面上的某些点可与其相啮合的齿面接触两次,提出可展齿面二次包络环面蜗杆传动的基本思想,对二次包络蜗杆传动中的一系列理论及实践问题进行了论述;1980年酒井高男等提出了以锥面为媒介齿面的环面蜗杆传动;日本住友重工株式会社一直致力于双锥面二次包络环面蜗杆副的研究和推广,其HEDCON系列减速器即采用双锥面二次包络环面蜗杆副。

    在国内,1974年重庆大学张光辉因参编《机械工程手册》中包络蜗杆传动部分到首钢机械厂现场调研收集平面蜗轮传动资料,发现并肯定首钢机械厂平面反包络蜗轮副具有平面二次包络的萌芽,并报告建议冶金部立项研究获批准,因而于1975年与首钢合作开展研究,于1976年研究成功平面二次包络环面蜗杆传动,该传动的蜗杆可淬火并用平面砂轮磨削,蜗轮可以采用滚刀加工,蜗轮副的齿面精度得以提高,传动副多齿啮合且瞬时成双线接触、接触线法向诱导法曲率小且润滑角大,因此该传动的齿面接触应力小、易形成润滑油膜、抗胶合抗磨损能力强、承载能力大传动效率高,性能全面超过直廓环面蜗杆,经美国Cone Drive公司测试平面二次包络环面蜗杆传动副的承载能力为其相应产品的2.2倍,认为“是蜗杆传动的重大突破,具有世界先进水平”,为表彰工人阶级的创造性,原冶金部将其命名为“首钢-71型蜗轮副。

       基于直廓环面蜗杆齿面不能精确磨削和平面二次包络蜗杆传动的蜗轮滚刀无法铲齿等缺陷,张光辉于1981年提出指锥二次包络环面蜗杆传动,该传动的蜗杆齿形与直廓环面蜗杆相近,但加工工艺优于直廓环面蜗杆且可铲磨蜗轮滚刀;为了解决平面二次包络环面蜗杆传动在多头小速比范围内应用时齿面根切及边齿变尖严重等矛盾,1986年张光辉提出以球面为包络媒介面的球面二次包络环面蜗杆传动;1999年张光辉基于平面包络环面蜗杆齿面只能单面磨削、加工精度和效率低等问题,提出用大直径双面锥形砂轮磨削包络环面蜗杆,即利用锥面在锥底半径较大和锥角较大时,锥面在微小区域上近似于平面这一特征,在蜗杆磨削加工时用一直径较大的双面对称锥形砂轮近似代替平面砂轮磨削包络环面蜗杆,这样就能在一次安装调整磨头和蜗杆完成蜗杆两侧齿面的磨削加工,而不同基圆半径的蜗杆加工则仅需要调整砂轮修整器的修整角度,从而大大地简化了在蜗杆加工中机床工装的调整,提高了蜗杆的制造效率和提高加工精度,此种蜗杆传动称之为准平面二次包络环面蜗杆传动。


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