塑料斜齒輪與鋼制蝸桿嚙合的熱特性研究.pdf

1、隨著材料科學地快速發(fā)展與革新,工程塑料由于它具有成本低、質(zhì)量輕、易于制造等優(yōu)勢,在齒輪傳動領(lǐng)域有著越來越廣泛的應用。塑料斜齒輪與鋼制蝸桿傳動是將塑料斜齒輪代替金屬蝸輪實現(xiàn)傳遞動力與運動的一種傳動機構(gòu),主要應用于汽車座椅、大燈調(diào)節(jié)器、減速器、洗衣機等傳動機構(gòu)中。 由于蝸桿和斜齒輪在傳動過程中,嚙合區(qū)的相對速度比較大,而且塑料作為斜齒輪的材料,它對環(huán)境溫度與濕度敏感度較大,容易導致失效的產(chǎn)生。如今塑料齒輪在設(shè)計應用時還沒有一個統(tǒng)一的

2、參照標準,而依據(jù)金屬齒輪又會帶來較大的差異性。因而,對此類塑料齒輪的設(shè)計準則與研究方法的提出具有重要意義,使得對塑料斜齒輪與鋼制蝸桿嚙合的熱特性研究有了更高的理論研究價值。 本論文對塑料斜齒輪與鋼制蝸桿傳動進行了理論分析和有限元仿真。由于在塑料斜齒輪與鋼制蝸桿傳動過程中,嚙合產(chǎn)生的熱量會導致齒面接觸溫度的升高,從而降低塑料斜齒輪的力學性能,這是一個復雜的熱力耦合過程。所以研究過程在齒輪嚙合原理、接觸力學、摩擦學和傳熱學現(xiàn)有理論的

3、基礎(chǔ)上,根據(jù)塑料斜齒輪與鋼制蝸桿轉(zhuǎn)動副的特點,建立了相應的接觸壓力、摩擦熱流量和瞬態(tài)溫度的模型。并以塑料斜齒輪從嚙入至嚙出這樣一個嚙合周期為研究對象,充分考慮了嚙合的耦合特點,采用了理論推導與數(shù)值計算相結(jié)合的方法,對塑料斜齒輪與鋼制蝸桿嚙合過程中接觸溫度進行近似地估算。在討論接觸溫度相關(guān)的影響因素及其對磨損的影響的基礎(chǔ)上,為預估嚙合潛在失效提供了判據(jù)。為了保證分析的可靠性,在MSC.MARC有限元分析平臺中,采用了剛體控制法對嚙合過程進