变齿厚内齿轮包络外转子鼓形蜗杆传动装置损耗及其温度场研究

发布时间：2020-05-07 04:57

【摘要】：本文主要针对传统的减速器传动系统之中所存在的一些问题,并结合现有对内齿轮与鼓形蜗杆的一些相关研究理论,提出了一种基于鼓形蜗杆和可变内齿轮内啮合的新型传动装置。该传动装置融合蜗杆传动与三位一体设计方式的优点,使该新型传动装置的体积相对较小,重量轻,同时也有着侧隙可调和补偿磨损的功能。本文主要从理论和仿真的角度进行结构与传热学研究,围绕该传动装置的数学建模理论、三维建模、功耗损失、热力耦合和温度场等几个方面开展了一系列研究与分析。本文主要内容包括以下几方面:首先,将该新型减速器传动装置中的变齿厚内齿轮与鼓形蜗杆两个核心部件的工作原理与加工成形理论进行了简单的介绍,并对其结构进行研究。以微分几何和齿轮空间的啮合原理作为研究新型传动的理论基础,并利用包络法中的运动学法对该新型传动方式的数学模型进行了创建。其次,通过利用Matlab,将已推导出的啮合函数带入软件中进行鼓式蜗杆啮合性能和参数相互关系的分析。接着在软件中编写齿面接触线的运算程序,并通过该运算程序分析出的鼓形蜗杆齿面接触线模型,结合3D建模软件,为该新型传动副建立了精确的模型。然后,根据传热学的基础理论知识,结合该新型传动装置的结构特性与工作原理,进行了整个装置的热功耗损失的研究,确定了几个主要的传动热源,并对其进行了理论研究,列出了相关的计算公式;研究了装置所需考虑的热源的主要传播方式以及传播的流程,对装置内主要热源进行了传热分析,计算相关部件的对流换热系数。接着,考虑到整个装置在工作过程中,内齿轮与鼓形蜗杆是整个装置较为核心的部分,故必须保证该传动副有着良好的工况。其中温度是影响到其最大应力的一个重要原因,故而本文研究了在不同温度的情况下,该新型蜗杆传动方式啮合的最大等效应力变化情况,使用Ansys对其进行热力耦合分析,获得了应力和温度的关系。为后期该新型减速器传动装置的散热系统的设计以及研究该装置的温度场分布奠定了基础。最后,基于Creo软件,建立了该新型传动装置精确的三维实体模型。使用Ansys分析软件进行计算,得到了整个传动装置的最高温度在变齿厚内齿轮和鼓形蜗杆的啮合处,且温度为58.153℃。整个传动副上的温度大小处于27.27℃~58.153℃之间,支架上的温度大小处于30.196℃~54.954℃,此计算的数据为研究该新型减速器装置后续工作提供了参考。
【图文】：

图 1.3 变齿厚平面蜗轮包络环面蜗杆传动3 Variable tooth thickness plane worm gear envelope toroidal worm图 1.4 平面齿内齿轮包络鼓形蜗杆传动Fig.1.4 Planar internal gear enveloping drum worm drive

4图 1.4 平面齿内齿轮包络鼓形蜗杆传动Fig.1.4 Planar internal gear enveloping drum worm drive自西华大学的王进戈教授提出了无侧隙双滚子包络环面蜗是由两个半蜗轮进行上下叠加组合而成，，且半蜗轮上等距分蜗杆是以蜗轮的齿面作为母平面经过一次包络形成的。此外调节上半蜗轮体和下半蜗轮体的位置完成。
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH132.44

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本文编号：2652472