准双导程锥蜗杆传动副传动性能研究

发布时间：2017-03-28 04:09

  本文关键词：准双导程锥蜗杆传动副传动性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：双导程锥蜗杆传动与普通蜗杆传动一样被用来传递两相错轴之间的运动和动力。这种传动形式有很多优点:接触齿数多、承载能力大;接触线形状有利于形成动压油膜,润滑情况良好;齿侧间隙便于调节;传动效率较高。但是,双导程锥蜗杆两侧齿面为渐开螺旋面,需要定制滚刀才能加工锥蜗轮,在单件小批量生产时成本高,工艺性能不好。本文在保留双导程锥蜗杆传动诸多优点的基础上,用阿基米德螺旋面替代渐开螺旋面形成一种新型的锥蜗杆传动,将其定义为准双导程锥蜗杆传动。这样就可以使用标准齿轮滚刀在普通滚齿机上倾斜一定角度加工,降低了成本。首先,本文阐述了准双导程锥蜗杆传动原理,在此基础上分析了齿面用阿基米德螺旋面替代渐开螺旋面的接触线形状和因此而产生的齿廓误差。分析结果表明,阿基米德螺旋面锥蜗杆齿面在基圆柱切平面内的接触线形状为近似直线,产生的齿廓误差在一般的机械加工精度范围以内,可以忽略不计。利用阿基米德螺旋面替代渐开螺旋面在原理上是可行的,替代之后的锥蜗杆传动副具有设计简洁、加工制造简单等显著优点。其次,对准双导程锥蜗杆传动副进行了受力分析。在受力分析中,将齿面接触线上的作用力集中在一点(齿面节线附近一点),同时,将锥蜗杆和锥蜗轮的相对运动看作锥蜗轮沿着锥蜗杆的滑动(锥蜗杆看作固定不动),即:将锥蜗杆沿着齿面节线展开,得到倾斜角为螺旋升角?的斜面,锥蜗轮锥蜗杆的相对运动可以看成滑块在斜面上的运动,使问题大大简化。本文分别对外啮合传动和内啮合传动进行了分析,并推导出相应的计算公式。第三,在受力分析基础上推导出传动副的传动效率计算公式,并绘制出效率曲线。影响传动啮合效率的因素主要有锥蜗杆螺旋升角λ和当量摩擦角ρv。ρv除了与锥蜗轮锥蜗杆的材料及其热处理方式、润滑油的种类、齿形角等因素有关外,还取决于相对滑动速度vs,随着vs的增大,油膜将易于形成,从而使摩擦系数下降,ρv减小。λ与传动效率的关系可以通过效率曲线直观的反映,在λ较小的时候,传动效率η1随λ的变大而快速增高,当λ大于10°之后,η1随λ的变大而增高的速度变缓,所以一般在设计传动副时λ的取值在10°—20°之间。第四,推导齿面接触疲劳强度、轮齿弯曲疲劳强度和锥蜗杆轴刚度校核公式。无论锥蜗轮使用青铜还是钢材料,破坏失效总是在锥蜗轮上首先发生,所以,只需要对锥蜗轮进行强度计算即可。锥蜗轮锥蜗杆齿面接触可以看成是两圆柱体相互接触,可以按照赫兹应力计算齿面接触疲劳强度,轮齿弯曲强度计算较为繁琐,可以结合试验推导概略估算式。同时,由于锥蜗杆跨度大,中段直径小,容易发生过大的变形,因此必须对锥蜗杆轴进行刚度校核计算。最后通过有限元分析和公式计算结果进行对比,误差在5%以内。最后,通过准双导程锥蜗杆传动副减速器进行了一系列的传动性能试验,测定了传动副的传动效率、承载能力、油池温升等技术指标,观察传动副齿面啮合情况和磨损程度,验证理论分析的可靠性。理论和传动试验表明,准双导程锥蜗杆传动副可以实现正确的传动关系,建立的传动副性能评价方法和步骤是正确、实用的。这一套完整可行的传动性能评价方法可以作为传动副设计阶段针对锥蜗杆传动副失效形式的校核计算,为相关工程技术人员提供了方便,减轻了劳动强度,为准双导程锥蜗杆传动副设计提供了依据。
【关键词】：准双导程锥蜗杆 误差分析 传动性能 受力分析 接触疲劳强度 刚度 传动试验
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH132.44
【目录】：

• 摘要4-6
• abstract6-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 课题来源与背景12-15
• 1.1.1 课题来源12
• 1.1.2 课题背景12-15
• 1.2 课题研究的目的及意义15-16
• 1.3 国内外研究现状16-18
• 1.3.1 国外研究现状16-17
• 1.3.2 国内研究现状17-18
• 1.4 论文主要研究内容18
• 1.5 课题研究创新点18-20
• 第2章 准双导程锥蜗杆传动原理与误差分析20-36
• 2.1 准双导程锥蜗杆传动原理20-25
• 2.1.1 渐开螺旋面的形成原理20
• 2.1.2 双导程锥蜗杆传动啮合传动原理20-22
• 2.1.3 阿基米德螺旋面的形成原理22-23
• 2.1.4 准双导程锥蜗杆锥蜗轮的提出23-25
• 2.2 齿面用阿基米德螺旋面替代的接触状态与误差分析25-33
• 2.2.1 准双导程锥蜗杆齿面与齿形分析25-30
• 2.2.2 准双导程锥蜗杆传动副接触状态和误差分析30-33
• 2.3 本章小结33-36
• 第3章 准双导程锥蜗杆锥蜗轮受力分析36-54
• 3.1 准双导程锥蜗杆锥蜗轮的啮合平面36-37
• 3.2 准双导程锥蜗杆传动外啮合侧受力分析37-42
• 3.3 准双导程锥蜗杆传动内啮合侧受力分析42-48
• 3.4 实例分析48-52
• 3.5 本章小结52-54
• 第4章 准双导程锥蜗杆传动效率分析和温度计算54-62
• 4.1 锥蜗杆传动效率分析54-58
• 4.1.1 传动啮合效率54-57
• 4.1.2 油的搅动和飞溅损耗时的效率57-58
• 4.1.3 轴承效率58
• 4.2 温度计算58-59
• 4.3 实例计算59-60
• 4.4 本章小结60-62
• 第5章 准双导程锥蜗杆传动的强度和刚度计算62-78
• 5.1 两圆柱体接触的赫兹应力公式62-63
• 5.2 齿面接触疲劳强度计算63-71
• 5.2.1 准双导程锥蜗杆传动外啮合接触疲劳强度计算63-69
• 5.2.2 准双导程锥蜗杆传动内啮合接触疲劳强度计算69-71
• 5.3 锥蜗轮轮齿弯曲疲劳强度分析71
• 5.4 准双导程锥蜗杆刚度分析71-72
• 5.5 实例分析72-74
• 5.6 CAE分析计算74-77
• 5.6.1 有限元分析方法与过程74-76
• 5.6.2 有限元分析结果76-77
• 5.7 本章小结77-78
• 第6章 准双导程锥蜗杆传动副传动性能试验78-86
• 6.1 传动试验装置、工作原理和试验要求78-80
• 6.2 传动试验80-84
• 6.2.1 空载试验80
• 6.2.2 跑合试验80-82
• 6.2.3 负载性能试验82-84
• 6.3 试验结果分析84-85
• 6.4 本章小结85-86
• 第7章 总结与展望86-88
• 7.1 总结86-87
• 7.2 展望87-88
• 参考文献88-92
• 导师及作者简介92-94
• 致谢94

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