平面二次包络环面蜗杆传动齿面接触应力计算

准平面二次包络环面蜗杆传动按照形成蜗杆和蜗轮齿面的2次包络的相对运动规律相同与否,分为标准传动和变位传动2种传动形式。分析计算了在变位情况下各变位参数对齿面啮合性能的影响,计算结果表明,该传动在采取变位形式加工时其齿面接触线分布形态及接触性能主要取决于变位参数的选取,通过变位参数的合理选取能使蜗杆传动齿面接触线得到良好的分布形态

提出一种新型蜗杆传动形式——平面内齿轮包络凸环面蜗杆传动。以微分几何和空间啮合理论为基础建立该传动的啮合函数、齿面方程的数学模型。分析该传动的各种传动形式,研究其母平面倾角对啮合性能的影响规律。研究结果表明:母平面倾角决定传动副的接触线分布;平面内齿轮一次包络凸环面蜗杆传动具有良好的润滑性能;平面内齿轮二次包络凸环面蜗杆传动具有较高的承载能力。为研制承载能力高、润滑性能好、体积小的新型动力蜗杆传动形式提供理论基础。

文中首先介绍了机械设计的优化方法，其次分析了平面包络环面蜗杆传动的优化流程，最后以实例的方式对方位角、高度角蜗杆副的设计进行优化，其结果是令人满意的。

介绍了用matlab和pro/e生成斜平面二次包络环面蜗杆的过程,给出了仿真的具体思路和方法。

基于弹塑性接触有限元理论,建立了多组适于蜗杆副静动态接触应力分析的模型,研究了载荷、齿形参数对齿间载荷分配系数和齿面应力分布的影响,计算了各级扭矩下不同包容齿数时的最大齿间载荷分配系数。研究结果表明:随着载荷的增大,齿间载荷分配趋于均匀;接触应力沿接触线从蜗轮齿根到齿顶呈"l"或"u"形分布;齿形参数对应力分布的影响不容忽略,以应力平均分布为目的的参数优化可通过对比有限元分析结果完成。得到了0.05～1.50倍额定扭矩下,包容齿数为3、5、7时的最大齿间载荷分配系数。

通过改变固化剂的含量,配制了几种光弹性模型材料。在冻结温度下,应用ye2538型程控静态电阻应变仪测试了不同材料的弹性模量。参考钢-铜副的弹性模量比值,合理配置了蜗杆和蜗轮的光弹性模型材料。制备了钢质轴芯镶铸环氧树脂齿部的蜗杆模型,整体浇注了环氧树脂蜗轮模型。将光弹性模型副装配在减速箱中,通过扭力杆施加载荷,在烘箱内完成了应力冻结过程。应用409-ⅰ型光弹仪观测了蜗轮模型切片等差线的分布状态。对比分析了光弹性实验结果和有限元分析结果。结果表明:同一切片上,各齿最大等差线级数的差值小,齿间载荷分配比较均匀;沿齿高方向,齿根和齿顶处的等差线级数较分度圆附近大;光弹结果与有限元计算结果的一致性较好,验证了该蜗杆副光弹性实验的可靠性。

针对平面二次包络环面蜗杆副传动在很多领域得到广泛应用的需要。介绍了平面二次包络环面蜗杆副的形成和特点,分析了现有加工方法的优点和存在的缺陷,在现有加工工艺和数控加工技术发展的基础上,对其数控加工方法进行了探讨,并就其中的刀具轨迹利用截平面法生成原理作出详细的叙述。

分析了砂轮磨损对准平面二次包络环面蜗杆传动的蜗杆几何尺寸以及接触和运动精度的影响。分析结果表明:准平面包络环面蜗杆传动由于在蜗杆和蜗轮滚刀磨削过程中不可避免出现砂轮磨损,这种蜗杆传动实际上是瞬时呈双点接触的点接触环面蜗杆传动,因而该传动能在一定程度上降低蜗轮副对制造及安装误差的敏感性。

重点研究了平面二次包络环面蜗杆传动蜗轮滚刀的数字化建模方法,基于坐标变换、啮合原理推导了蜗轮滚刀基本蜗杆的齿面方程、滚刀刃口方程和后刀面方程。找到了一种在matlab中基于获得轴向截廓数据的建模方法,最后在solidworks中建立了蜗轮滚刀的三维实体模型。

分析了砂轮磨损对准平面二次包络环面蜗杆传动的蜗杆几何尺寸以及接触和运动精度的影响。分析结果表明：准确平面包括环面蜗杆传动由于在蜗杆和蜗轮滚刀磨削过程中不可避免出现砂轮磨损，这种蜗杆传动实际上是瞬时呈双点接触的点接触环面蜗杆传动，因而该传动能在一定程度上降低蜗轮副对制造及安装误差的敏感性。

ti蜗杆传动的实体造型由渐开线斜齿轮和它所包络的ti蜗杆的三维造型两部分组成。本文以造型软件pro/e为工具,完成了ti蜗杆传动中蜗轮(斜齿轮)的精确三维造型,采用间接造型的方法实现了ti蜗杆的三维建模。利用接触线方程进行数值分析,在蜗杆三维模型上绘制出齿面接触线,直观地展示了ti蜗杆传动齿面接触线的形成过程。显示了三维造型技术在蜗杆传动研究领域应用中的重要性。

采用精确磨削ti蜗杆的砂轮,用类似直廓环面蜗杆或平面包络环面蜗杆的磨削方法加工环面蜗杆,使该蜗杆和齿面形状与砂轮曲面相同的蜗轮相配合,形成一种新型蜗杆传动,给出了这种传动蜗杆副齿面的数学模型,并通过计算机仿真得出了这种传动蜗轮齿面上接触线的形状及分布特征,初步分析了其啮合特点。

在环面蜗杆螺旋线参数方程的建模基础上,论证并分析构建了平面包络环面蜗杆产形齿的特征模型,按此模型在mdt6.0环境中实现了平面包络环面蜗杆的三维建模.进而又分析讨论了平面二次包络环面蜗轮的特征模型与实体构建,实现了“平面二次包络环面蜗杆传动的参数化建模”.该方法简洁实用,三维实体具有真实的运动型面,能为数控加工提供精确的坐标参数,也能为平面二次包络环面蜗杆传动的性能优化奠定良好的基础.

修正型斜平面二次包络环面蜗杆的接触线型不再是单一的ⅰ型或ⅱ型接触线,还会出现ⅲ型接触线,齿面的实际结构就变得非常复杂。使用相位角分析方法,利用一类界限曲线,对3种接触型式的蜗轮齿面构造进行了详细的剖析,在蜗轮齿面上划分出了工作区和非工作区域,确定了每一部分的构成。

平面二次包络减速器已广泛使用于矿山架空乘人装置中,文章对其原理、结构、特点及使用维护进行介绍,供矿井机运技术人员及维修人员熟悉了解,以确保设备安全运行。

根据平面二次包络环面蜗杆副的特点提出参数计算应该遵循的设计原则,根据参数之间的关系确定主要优化参数;在对主要参数进行优化时,寻找最好的接触线分布和尽可能大的润滑角来作为优化目标;将不产生非工作区、根切、接触线合理分布和蜗杆不变尖等约束条件确定优化范围;根据这类型优化的特点,采用复合形法来解决优化的求解问题。最后,采用vb开发优化界面。研究表明:复合形法在平面二次包络环面蜗杆副的优化设计中具有可行性和优越性。

本文主要介绍了利用excel求解方程组,并通过mtalab数值处理方法对其准确性进行验证,再将获得的三维坐标点导入pro/e获得平面二次包络环面蜗杆三维模型的方法。该方法充分应用了excel无需大量数据编程即可求解方程组的优点,以及pro/e易于掌握的的曲面处理和实体造型的功能,使平面二次包络环面蜗杆的建模更快捷、简便。

为消除环面蜗杆传动齿侧间隙,提出倾斜式双滚子包络环面蜗杆传动,采取双排滚子错位布置,且滚子轴线与蜗轮径向倾斜一定角度.阐述了倾斜式双滚子包络环面蜗杆传动的工作原理,依据空间齿轮啮合理论和微分几何理论,采用运动学法建立了蜗杆副的静态坐标系及活动坐标系,推导了该新型环面蜗杆齿面方程,并导出了该传动的蜗杆轴向截面齿廓方程、法向截面齿廓方程、一界函数、螺旋升角等几何特性相关的方程及计算公式,分析了滚柱半径r、滚柱偏距c2、倾斜角γ等啮合参数对蜗杆几何特性的影响.结果表明:该新型传动蜗杆喉部齿廓非常接近直线,蜗杆不会发生根切和齿顶变尖现象.要使该传动保持良好的几何特性,r不宜超过12mm,c2在5～9mm之间,γ在18°～25°之间.

平面一次包络环面蜗杆两侧工作齿面为直纹曲面,利用这一特点提出了建立蜗杆副准确的三维实体模型的方法。完成了一对平面一次包络环面蜗杆副的精确三维实体模型,然后以中间格式导入abaqus。利用有限元法分析接触载荷在轮齿之间的分布,发现接触载荷从啮入到啮出过程是逐渐减小的。利用有限元法研究了母平面倾角β对于接触载荷分布的影响,发现在蜗杆齿面不出现非啮合区的前提下,β较大时载荷分布更均匀。

文中通过对滚柱包络环面蜗杆传动机构的原理、结构以及运动特性的分析及思考,为这类新兴机构在机床行业的进一步推广、应用提供可能。

接触体弹性模量(mpa)e1210000p e2210000 接触体泊松比v10.3 v20.3 接触椭圆长半轴aa0.306967 接触椭圆短半轴bb0.306967 物体1表面在接触点上处的主 曲率半径。r1和r1'所在的平 面相互垂直。 r111.1251/r10.089888 r1'11.1251/r1'0.089888 物体2表面在接触点上处的主 曲率半径。r2和r2'所在的平 面相互垂直。 r211.1251/r20.089888 r2'11.1251/r2'0.089888 两接触体主曲率平面间的夹角ψ0 1/r1+1/r1'+1/r2+1/r2'0.359551 cosw0 0 1(2)11()11( 1111 1cos2 22 2 11 2211 rrrrr rrrr 3 2211 2 2 2 1 2 1 11

以多体系统建模理论和空间啮合原理为基础,研究数控机床各轴运动误差、刀具误差、工装误差等多项原始误差对平面二次包络环面蜗杆数控加工廓面精度的影响,推导出包含以上各误差的平面二次包络环面蜗杆误差廓面方程,利用牛顿迭代法计算并对误差计算结果进行对比分析,从理论上阐述各误差对加工蜗杆廓面精度的影响规律,为平面二次包络环面蜗杆高精度数控加工提供参考。