平面二次包絡環(huán)面蝸桿傳動強度分析及實驗.pdf

1、平面二次包絡環(huán)面蝸桿傳動具有承載能力高、磨損小、傳動平穩(wěn),壽命長等優(yōu)點,在國防和民用工業(yè)領域得到了廣泛應用,但至今尚未見有關的強度試驗和計算方法公布于眾。長期以來,該傳動的設計主要參考他國標準進行,或參照標準GB16444完成,但都偏于保守、粗略,限制了這種傳動的開發(fā),因此,如何在前人研究的基礎上,研究制定更加有效的強度計算方法是急待研究解決的課題。
　　 論文基于空間嚙合原理、彈性力學和有限元方法開展理論分析,結合輪齒應力狀態(tài)

2、仿真試驗和蝸桿副承載能力試驗研究,從而制定適于平面二次包絡環(huán)面蝸桿傳動的強度分析方法。論文的主要工作可概括如下:
　　 在空間嚙合原理的基礎上,推導了蝸桿副的嚙合方程、界限函數(shù)和微觀嚙合參數(shù)方程；研究了誘導法曲率半徑、潤滑角和相對卷吸速度在齒面上的分布規(guī)律,分析了可優(yōu)化參數(shù)對齒面接觸狀態(tài)和微觀嚙合參數(shù)分布規(guī)律的影響。
　　 結合工程實際,深入分析蝸桿、蝸輪的形狀特征,考慮齒側間隙的影響,建立了齒面邊界的數(shù)學模型；以蝸輪齒

3、面二次區(qū)為例,深入討論信息點呈不等距分布的空間曲面構造方法:在Unigraphics-Grip平臺上編制平面包絡環(huán)面蝸桿傳動實體建模程序,并通過實例驗證實體模型的精度,為蝸桿副的仿真分析奠定了基礎。
　　 建立了蝸桿副接觸有限元分析模型,研究載荷、齒形參數(shù)對齒面應力分布狀態(tài)和齒間載荷分配系數(shù)的影響；研究了各級載荷下,不同包容齒數(shù)時的最大齒間載荷分配系數(shù)；分析了齒根彎曲應力沿蝸輪齒寬的分布規(guī)律,研究載荷、齒形參數(shù)等對齒根彎曲應力分

4、布規(guī)律的影響。
　　 通過線性回歸分析推導了以蝸桿直徑系數(shù)為變量的誘導法曲率半徑系數(shù)的計算公式,建立了接觸線瞬時平均長度和最小長度的計算公式,在有限元分析的基礎上回歸出齒問載荷分配系數(shù)計算公式；基于Hertz理論,推導了平面二次包絡環(huán)面蝸桿傳動的平均接觸應力計算公式和受載最大齒對的接觸應力計算公式；基于懸臂梁理論,建立了適于該傳動的彎曲應力計算公式；通過考慮齒間載荷分配系數(shù),改進普通圓柱蝸桿、尼曼蝸桿傳動的計算公式用于平面二包,

5、亦能得出較理想的結果。通過對幾組經(jīng)過生產實際檢驗的蝸桿副進行強度計算,從而證明上述計算方法的準確性和可靠性。
　　 根據(jù)鋼/銅材料副的彈性模量比,配置了光彈性模型材料并測試其凍結彈性模量,選擇適合蝸桿副模型的材料；為了保證模型的剛性并且能夠準確實現(xiàn)模型副多齒嚙合,分析光彈性應力分析模型的制作方法,合理配制蝸桿副光彈性模型；將光彈性模型裝配在減速箱中,置于烘箱內完成加載及應力凍結過程,觀察蝸輪光彈性模型切片的應力等差圖,分析應力分