环面蜗杆传动是一种传动比大、占用空间小，啮合性能好、承载能力高的优良传动装置。相比圆柱蜗杆，由于它特有的啮合特性，在相同参数下，其承载能力大幅提高，具有更优良的经济技术价值。上世纪五十年代，我国通过引进先进技术，开始研制蜗杆传动，先后研制并成功生产制造了直廓环面蜗杆传动、平面一次包络环面蜗杆传动、平面二次包络环面蜗杆传动等蜗杆传动形式并成功应用于冶金、矿业等机械行业，是我国蜗杆传动行业中具有代表性的原创技术。经过广大学者的不懈努力，斜平面型双包络蜗杆副等新型蜗杆传动形式相继成功研制。

　　近几年，科技学者不断探究蜗杆传动副的啮合理论和生产工艺，尤其如何通过数控技术实现精密加工，如何利用虚拟技术进行影响分析等，纵观蜗杆传动研究历程及现状，在以下方面仍需深入研究。1）啮合理论研究，进一步完善蜗杆传动啮合理论，进行设计参数、制造装配误差、材料性能等各因素对蜗杆传动啮合性能的影响分析，优化改进生产工艺，提升配合表面精度，保证其良好的啮合性能。2）加工工艺研究，探索精密蜗杆加工方法、设备及工艺参数，深入研究蜗杆传动副数字化建模与数控加工及优化技术、制造误差修正技术、新材料技术和润滑技术等关键技术，实现高效、高精度、低成本加工，不断提高蜗杆传动副的制造精度及水平。3）标准体系完善，技术标准作为产品全寿命周期各环节的基本框架，是产业有序、规范发展的基础， 目前现有标准规范已经比较落后，未对部分新型蜗杆传动设计参数全面规范，导致不同厂家生产的蜗杆传动产品不具备互换性，而且尚未形成系列化、标准化产品，影响了其推广应用。因此需要不断地更新完善，以适应现代化不断发展的生产实际。4）工业软件开发，开发成熟的设计和制造工艺软件，进行知识固化，有利于技术的推广应用。设计软件应具备参数优化设计、强度校核、宏观接触状态分析、微观啮合性能分析、三维建模、磨削余量均化设计等功能。制造工艺软件需要结合具体的制造工艺，具备加工程序的自动生成以及检测软件的互通互联功能，以便于修正工艺参数。

　　近年来国外同样致力于传统蜗杆的优化改进及新型蜗杆传动的探索研究，在蜗杆传动副新材料、配合表面粗糙度、润滑介质等传动参数及加生产工艺中的加工变形、切削参数、砂轮磨损和几何误差补偿等方面都取得了一定的成绩。

　　纵观国内外现状，目前国内蜗杆生产制造水平较发达国家还有差距，核心技术还不够全面深入，创新性、参数化和工艺性等方面还有待进一步提高，还不能完全满足国家工业现代化的需要。随着新材料技术、润滑技术、计算机辅助技术、智能化技术、参数化等技术的发展，如何运用这些技术，研制出满足需要现代化需要的新型蜗杆形式，保留传统蜗杆传动优势的基础上改善其缺陷或改进已有蜗杆传动的性能，并在现代化工业中推广运用，成为将来一个重要的研究方向。

　　轻量化、高效率Hale Waihona Puke Baidu长寿命是将来传动系统的发展方向，通过理论的不断完善，技术的不断创新，构建设计、工艺和产品检验一体化平台，实现其高效、高精制造，将极大推动蜗杆传动事业的发展，对提升我国复杂传动副的生产制造水平具有理论和实践双重指导意义。

　　[1] 槐崇飞，赵亚平，王琪.环面蜗杆传动啮合理论研究进展.机械研究与应用，2014.

　　随着蜗杆传动啮合理论的不断深入研究，新型材料、制造工艺和润滑技术不断提高，蜗杆传动的研制取得了较大的进展，先后出现了滚锥、指锥或球面的二次包络环面蜗杆传动和曲率可控点接触蜗杆等多种新型的蜗杆传动，尤其随着是计算机辅助技术的发展和参数化理论的深入应用，利用计算机模拟仿真蜗杆传动的啮合状态及接触状态分析，参数化分析等方面都取得了突破性进展。

　　摘要：综述了蜗杆传动的分类、特点和发展历程，从啮合理论、制造工艺、材料、润滑技术等方面阐述了蜗杆传动在各行业的应用现状，择要评述了圆柱蜗杆和环面蜗杆应用中的优势和弊端，展望了未来蜗杆传动研究和发展方向。

　　机械传动机构因具有恒定输出功率、效率高和成本低等优点，在各机械产业应用普遍。随着机械行业向高速、高效、高精度和集成化方向发展，尤其是新型大型成套设备，对机械传动机构的性能、寿命和能耗等提出了更高的要求，因而，为了改进机械系统的稳定性、可靠性和经济性，就必须持续推进机械传动系统的开发和优化。蜗杆传动在两空间交错轴之间传递运动和动力，是机械传动的一种重要传动方式。蜗杆传动以其工作平稳、结构紧凑、连续性好、传动效率高、条件自锁等特点，在机械行业中广泛应用。

　　[2] 段路茜，孙月海，王树人，等.TI蜗杆传动及研究现状[J].机械设计，2005.

　　[3] 董建峰，翁秀明，王昆，等.蜗轮蜗杆传动技术在我国的新进展.机械设计与制造工程，2014.

　　圆柱蜗杆是最常用和最基本的蜗杆传动类型，在应用中积累了大量的制造和使用经验，至今仍然被大量应用。在圆柱蜗杆传动中，最典型、技术最成熟的属阿基米德圆柱形蜗杆传动，因其结构紧凑、良好的工艺性和较大的传动比而被广泛应用,然而因其加工受到螺旋角的影响，国外在其理论基础上研究出多种新型蜗杆传动以代替阿基米德圆柱形蜗杆传动，应用较为理想的有锥面包络圆柱蜗杆传动、渐开线圆柱蜗杆传动和圆弧蜗杆传动。锥面包络圆柱蜗杆属于新型的圆柱蜗杆，它与其他圆柱蜗杆最本质的区别在于：其螺旋面是由锥形砂轮和加工件相对啮合形成包络面，传动效率更高，承载力更大，工作更平稳，而且砂轮易于修整，磨削工艺相对简单，易于得到较高精度的齿形和齿面，具有良好的工艺性。圆弧圆柱蜗杆传动经过六十多年的研究发展，它跟普通圆柱蜗杆最大的不同是：圆弧圆柱蜗杆的齿廓为凹弧，蜗轮齿廓时凸弧，它的诱导法曲率半径较大，接触应力小，润滑角大，使其以其高承载、高效率和结构紧凑的优势跻身于高端蜗轮蜗杆减速机市场。直到目前，圆柱形蜗杆传动生产数量依然很大，使用场合非常普遍，随着机械行业的不断发展，对提高蜗杆传动的性能、寿命、低噪音及小振动的需求也越来越高，要满足这些需求就必须提高圆柱形蜗杆齿面和齿形的精度。

　　随着科技水平的不断提高，数字模拟技术、人工智能技术和计算机辅助设计等技术突飞猛进，带动现代化制造业在产业结构和生产方式等方面发生转变，各行业特别是大型设备对传动装置的性能和寿命提出了更高的要求。蜗杆传动以大传动比、高承载、小冲击等优点大量应用于国防、冶金、化工等行业，但仍存在着相对滑动速度大，能量损耗大、摩擦因数高等固有缺陷。因此，探索新的蜗杆传动形式，在克服蜗杆传动缺点的基础上充分发挥其优势，进一步提高其传动性能，在重载、高效、稳定性和可靠性等方面深入研究，不断提高其工艺性，改善加工精度，实现精密加工或成为各领域科技工作者面临的重要课题。

　　环面蜗杆传动不但具有承载能力大和传动效率高等蜗杆传动的共同优点，而且还具有工作平稳、寿命长、噪声振动小等自身优势，在重载机械传动的优势被普遍认可，被广泛应用于众多重载工程机械中，如冶金工程、建筑工程、以及起重工程和运输工程机械等。不同的环面蜗杆传动除共同特点外各自又有差异，直廓环面蜗杆传动以其良好的传动性能和工艺性已被国外作为动力蜗杆的在生产中大量运用，在我国这种蜗杆传动同样遍布各行业。直廓环面蜗杆传动有原始型和修整型，前者由于承载能力较低，现代工业已经很少应用，修整型环面蜗杆由原始型的基础上对蜗杆齿型优化得到的新型环面蜗杆，虽提高其承载能力，能适应小中心距装配，但其制造工艺相对较复杂，不可展齿面难以实现精密加工，不适用精密机械传动，其应用受到较大限制。平面二次包络环面蜗杆传动具有良好的啮合性能和工艺性，相比圆柱形蜗杆传动，其高承载、高效率、长寿命优势明显。经过多年发展，平面包络环面蜗杆和平面二次包络环面蜗杆传动研究和制造企业积累了一定的生产实践经验，这种环面蜗杆传动逐渐被推广运用，其应用从冶金、矿山、石化和军工装备等领域逐步向太阳能、新能源、装备制造等战略性新型产业扩展，但其装配工艺严格，其性能对装配精度敏感，系统的工艺规范还存在不完善之处，制造成本较高，导致后期维护成本高，产品质量得不到有效保证，限制了其发展空间。为了克服蜗杆的边齿变尖和根切等失效形式，扩大包络环面蜗杆传动的运用领域，有关学者还研究过环面二次包络环面蜗杆传动。研究结果表明，这种蜗杆传动可以明显改善蜗杆的边齿变尖和根切等失效现象，且啮合性能好，但其蜗杆螺旋面由单圆环面盘形砂轮磨削而成，复杂的制造工艺限制了其发展。总之，近年环面蜗杆传动虽得到长足发展，单期理论研究不够深入，影响因素分析尚不完善，除了平面二次包络环面蜗杆传动外，其他形式的环面蜗杆传动并未能大批量生产运用。从生产实际看蜗杆传动对各种误差均较敏感，相同类型的蜗杆传动性能差异很大，理论分析还不能全面指导实际应用，性能较好的蜗杆传动一般都制造工艺复杂，且大量使用贵重金属，制造维护成本高，经济性差。然而，环面蜗杆传动不单在当前的生产运用中已凸显其优越性，从长远看还有很大的发展潜力，所以国内外学者和厂家仍致力于其优化改进研究中。

　　蜗杆传动的形式有很多，按照蜗杆分度曲面的形状，蜗杆传动可以分为圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动和锥面蜗杆传动，其中前两种最为常见。按成型原理，环面蜗杆可分为有直廓环面、平面包络环面、锥面包络环面、渐开面包络环面、球面包络环面等；圆柱蜗杆种类有阿基米德、法向直廓、渐开线、锥面包络、轴向圆弧齿等。相比前者承载能力强，在大中心距应用场所优势明显，后者制造工艺性好，易加工装配。

　　直纹圆柱蜗杆传动作为早期运用最广的蜗杆传动，其结构简单，工艺性好，但由于其润滑条件差、磨损严重、功率损耗严重等先天缺陷，后续逐步被市场淘汰。上世纪二十年代，随着工业技术的飞速发展，制造业在新材料研究、润滑技术研究、表面处理技术研究、辅助设计等方面都有巨大突破，一系列新技术的进步及大量科研学者对蜗杆传传动啮合理论的深入研究，极大地推动了蜗杆传动的发展，二次包络圆柱蜗杆、圆弧齿圆柱蜗杆等新型蜗杆传动形式相继问世。八十年代，随着计算机技术和材料技术的发展，国外发达国家对圆柱蜗杆传动进行了深入研究，在圆柱蜗杆的啮合性能，制造及配合精度等方面相继有了一些突破。