本书以新型滚子包络蜗杆传动的探索实践研究为起点，较为详细地阐述了滚子包络蜗杆传动的基本理论、加工制造方法、实验研究，是作者自博士研究以来对一系列新型精密滚子包络蜗杆传动的研究集成。本书具体内容如下：通过齿轮啮合原理构建了滚子包络蜗杆传动的啮合方程，利用Matlab软件求得了滚子包络蜗杆传动的空间啮合曲线，通过三维建模软件获得了滚子包络蜗杆传动的精确3D模型，并根据滚子包络蜗杆传动的啮合原理改装了相应的机床，后通过搭建的实验平台获得了相应的传动性能数据。
精密传动技术在现代工业中扮演着非常重要的角色，在常用的 齿轮传动系统中，齿侧间隙既在保证传动中的良好润滑性能方面起 到特殊作用，又严重制约了齿轮传动的精度，这一问题一直困扰着 各国的齿轮传动科技工作者。为解决这一问题，科技界的学者们付 出了大量的心血，从机械结构、制造工艺、控制理论等不同角度进 行了颇具成效的研究，并取得了大量丰硕的成果。
我于2004年跟随王进戈教授从事蜗杆传动方面的研究，并一直探讨解决蜗杆传动齿侧间隙问题的方法和技术，但一直未取得突破性的进展，几多方案均被否定，研究一度受阻，我也因在足球机器人比赛上做了一些小事，基于多种原因的考虑，临快毕业，根据导 师的意见把毕业论文转换为足球机器人方面的研究。直到2007年，经过多年的思考，我的导师王进戈教授提出了一种“无侧隙双滚子包络环面蜗杆传动”的新颖结构形式，并获得了国家自然科学基金的资助。这一年，我也考取了四川大学的博士，继续跟随王进戈教授做博士，因为已经有了一定的齿轮啮合理论基础，且有国家自然科学基金的支持，和导师商量后决定继续从事新型蜗杆传动方面的研究。
在博士学习四年期间，在导师的指导下，我和师弟洪雷、吴江、 李伟、田中亮、师妹王凯等人对无侧隙包络环面蜗杆传动的啮合理 论、建模方法、有限元仿真等开展了一系列较为深入的研究，同时 对此新型蜗杆传动的制造加工工艺、机床改造、试验台的搭建、型 式测试等进行调研和准备。此间还有幸到重庆大学机械传动国家重 点实验室进行了短暂的学习，得到了著名蜗杆传动专家张光辉教授的指点，并结识了邱昕洋、陈永洪等优秀青年才俊，现在回想起来 依然历历在目。
2011年4月完成了无侧隙双滚子包络环面蜗杆传动的理论、加工、实验等一系列工作后顺利博士毕业，我随即到美国密西西比州 立大学作为期一年的访问学者，跟随国际知名的力学专家Mark. F Holemeyer教授学习有限元仿真方面的技术。在此期间我尝试性地 按照SCI论文标准写了第一篇蜗杆方面的文章，经Mark. F Holem- eyer教授的语言润色后，投在ASME的ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｄｅｓｉｇｎ上，一等就是一年的审稿期，期间来回三次大修改，几乎放弃，终 于在第四次被接受，并于2012年成功发表，这是我人生的第一篇ＳＣＩ文章，且是在机械领域知名杂志上发表，欣喜之情难以言表。
受此鼓舞，我相信无论做什么，只要认真做，终归会有成果的。 同时，我也觉得蜗杆传动的研究应该还是有前途的，虽然是冷门且 经过几百年的发展已经很难有颠覆性的创新性成果出现，但正是因 为这样，国内研究的人就少，竞争也少，最后坚守下来就是一片 天地。
2013年，我以“无侧隙平面包络端面啮合蜗杆传动”为题申报 国家自然科学基金项目青年基金并成功获批，由此更坚定了我继续 从事蜗杆传动研究的道路。期间我与我协带的硕士研究生陈守安解 出了环面蜗杆传动的全包络环面接触线方程，这是我第一次发现了 平面包络环面蜗杆传动在空间的全啮合形式，由此也触发了我的灵 感，先后申报包含《一种平面包络内啮合蜗杆传动装置》在内的四 项蜗杆发明专利，并全部获批。截至./n年6月已经发表了七篇蜗 杆传动方面的3)高水平论文。
2016年无意在网上看到一个五轴数控机床回转工作平台的视 频，居然发现与我们研究的滚子包络环面蜗杆一模一样，心生感慨， 由此萌发了将我这十年的研究成果编撰成书的想法。本书主要从滚
子包络环面蜗杆传动的啮合理论出发，分析全空间接触的不同结构
形式，并对不同结构的蜗杆形式进行了对比分析研究，还对滚子包 络蜗杆传动的加工方式、型式试验等进行了实践。其包含了我在博 士期间的部分研究成果，这是为了更好、更系统地对滚子包络环面 蜗杆传动进行系统分析，也为了给后面的研究者提供一个完整的脉 络和思路。
在撰写本书的过程中，我的导师王进戈一直给予指导，我的研 究生江源渊、冯志鹏、张攀一直在帮我整理相关资料，前期研究中 得到了洪雷、吴江等师弟的大力支持和帮助，在此一并致谢！感谢 北京工业大学的石照耀教授对本书提出的宝贵意见！
2017年也适逢我导师王进戈教授60大寿，恰借此书献给我尊敬 的王进戈老师！
本书的出版获得国家自然科学基金项目的资助（No. 51305356 N No. 51575456)，特别感谢！同时特别感谢西华大学流体及动力机械教育部重点实验室提供的帮助！
鉴于作者水平有限，恳请各位读者批评指正！
2017年12月于西华苑
邓星桥，四川江安人，男，汉族，1982年7月生，中共党员，工学博士/博士后、副教授、硕士研究生导师，四川省科技青年联合会理事，美国科学促进会（AAAS）会员、西华大学首届青年学者计划培养人，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）等杂志审稿专家。曾获第三届中国青少年科技创新奖，江苏省淮安市“淮上英才”创新领军人才，郫都区有突出贡献专家，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，现为西华大学机械工程学院副教授。主持国家自然科学基金项目1项，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1项，主持和参与政府、企事业委托项目20余项，发表学术文章30余篇，其中被SCI收录9篇，SSCI收录1篇，EI收录10余篇，1篇论文入选科技部“精品期刊论文平台——领跑者F5000”，获得授权国家发明专利5项(1项发明专利已成功转让)，已获受理国际发明专利3项。主要研究方向：新型传动技术、机器人技术、汽车碰撞仿真技术。
序言
自序
第1章滚子包络环面蜗杆传动研究的意义 1
参考文献11
第2章数学基础 17
参考文献 23
第$章滚子包络环面蜗杆传动原理 24
3. 1双滚子包络环面蜗杆传动的工作原理及单滚子蜗轮的组成结构24
3.2蜗杆齿面成形原理 27
3.3通用坐标系设置及各坐标系之间的变换 30
3.4蜗轮蜗杆的相对速度与相对角速度 35
3.5蜗轮无偏转角啮合函数与啮合方程 38
3.6有偏转角蜗轮蜗杆各标架的底矢变换 41
3.7有偏转角蜗轮蜗杆的相对速度与相对角速度 45
3.8蜗轮有偏转角啮合函数与啮合方程48
3.9蜗轮齿面上的接触线49
3. 10蜗杆齿面螺旋线方程50
3.11 啮合 方程50
3. 12二界函数和二界曲线50
3. 13蜗杆齿面及其一界函数和一界曲线51
3. 14 诱导法曲率 53
3. 15润滑角54
3.16自转角55
3. 17齿面接触点处的相对卷吸速度55
3. 18滚子自转速度56
第4章滚子包络环面蜗杆传动的建模方法57
4.1蜗轮蜗杆的建模方法 57
4.2不同蜗杆传动的三维模型64
第5章滚子包络环面蜗杆传动的设计参数分析70
5. 1 诱导法曲率71
5.2润滑角71
5.3参数对圆柱滚子包络蜗杆性能的影响71
5.4参数对圆锥滚子包络蜗杆啮合性能的影响97
5.5圆柱滚子接触线122
第6章蜗杆传动的优化设计127
6.1蜗杆参数的选择128
6.2参数分析130
第7章滚子包络环面蜗杆副的制造方法138
7.1利用四轴四联动数控机床磨削蜗杆齿面138
7.2利用改装的滚齿机磨削蜗杆齿面146
7.3利用数控机床进行加工158
7.4利用改装车床及3D打印加工内啮合蜗杆传动160
第8章滚子包络环面蜗杆传动的实验162
8.1 试验原理与设备162
8.2试验设备与安装164
8.3 实验结果165
8.4端面啮合及内啮合蜗杆传动的实验167
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