蜗杆传动空间环境适应性研究

发布时间：2021-06-01 00:41

　　蜗杆传动是应用最广泛的传动机构之一,由于其传动比大、结构紧凑、可以设计成自锁等优点,使得蜗杆传动应用于国民经济的各个领域。目前对其地面环境的研究已经很成熟,但是国内对于空间环境下的蜗杆传动的研究还是空白。要获得蜗杆传动的空间环境适应性必须对空间环境下区别于地面环境的特殊因素分别进行分析,即空间高低温、真空、强振动、辐射、加速度等因素。本文分别从力学、热学、效率试验三方面对上述影响因素对传动的影响进行了分析。本文首先根据蜗杆的加工方法以及蜗杆传动的啮合方式建立了相关坐标系,基于坐标系建立了蜗杆传动的啮合方程、接触方程和三维模型,为后面的分析打下基础。空间环境下的蜗杆传动要经历加速度、振动等恶劣力学环境,本文采用有限元和试验相结合的方法对蜗杆传动进行了力学分析。通过准静态分析获得了蜗杆传动的接触应力和加速度载荷冲击,获得了系统抗加速度冲击的适应性。随后采用有限元软件对系统进行了模态分析,获得了十阶固有频率和振型,通过振动试验验证了有限元模型的正确性和系统对振动环境的适应性。最后结合之前分析提出了一种减小齿面冲击和提高蜗杆传动系统刚度的方法。为了得到空间高低温和辐射对传动的影响,本文结合热控... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 蜗杆传动空间环境适应性研究现状
        1.2.1 国外空间环境蜗杆传动研究现状
        1.2.2 国内空间环境蜗杆传动研究现状
        1.2.3 国外空间环境试验研究现状
        1.2.4 国内空间环境试验研究现状
    1.3 课题来源及研究的目的和意义
    1.4 本文的主要研究内容
第2章 蜗杆传动基本理论与设计
    2.1 引言
    2.2 蜗杆齿面方程
        2.2.1 车削坐标系的建立与变换
        2.2.2 蜗杆螺旋面方程
        2.2.3 蜗杆齿面任意一点的公法矢
    2.3 蜗轮齿面方程
        2.3.1 蜗杆传动啮合坐标系的建立
        2.3.2 蜗杆传动啮合方程及接触线方程
        2.3.3 蜗轮齿面方程
    2.4 蜗杆传动的三维建模
        2.4.1 蜗杆传动的基本参数
        2.4.2 Pro/Engineer 参数化建模
        2.4.3 GearTrax 建模
    2.5 本章小结
第3章 蜗杆传动准静态分析
    3.1 引言
    3.2 Patran/Nastran 有限元软件介绍
    3.3 接触理论
    3.4 蜗杆传动接触有限元分析
        3.4.1 模型的建立
        3.4.2 边界条件的定义
        3.4.3 材料特性的定义
        3.4.4 接触的定义
        3.4.5 定义载荷工况并提交计算
        3.4.6 结果分析
    3.5 加速度载荷分析
        3.5.1 减速箱加速度载荷分析
        3.5.2 加速度载荷下的蜗轮齿面分析
    3.6 本章小结
第4章 蜗杆传动动态特性分析与试验研究
    4.1 引言
    4.2 模态分析理论基础
    4.3 蜗杆传动模态分析
        4.3.1 蜗轮和蜗杆的模态分析
        4.3.2 减速箱模态分析
        4.3.3 机械手整体模态分析
    4.4 力学环境适应性验证
        4.4.1 振动试验原理
        4.4.2 扫频试验
        4.4.3 正弦振动试验
        4.4.4 随机振动试验
        4.4.5 系统振动试验前后性能比较
    4.5 提高力学适应性措施
    4.6 本章小结
第5章 蜗杆传动热结构耦合分析
    5.1 引言
    5.2 传热原理
        5.2.1 导热
        5.2.2 对流
        5.2.3 辐射
    5.3 蜗杆传动温度场分析
        5.3.1 蜗杆传动摩擦热载荷
        5.3.2 热对流环境下温度场分析
        5.3.3 热辐射环境下温度场分析
    5.4 蜗杆传动热结构耦合场分析
    5.5 热学环境适应性试验
    5.6 本章小结
第6章 蜗杆传动润滑分析与试验研究
    6.1 引言
    6.2 效率理论分析
    6.3 效率试验设计
        6.3.1 试验原理的设计
        6.3.2 试验平台机械部分设计
        6.3.3 试验平台电气部分及控制软件
    6.4 蜗杆传动效率试验
        6.4.1 润滑材料对传动的影响
        6.4.2 温度对传动效率的影响
        6.4.3 载荷对传动效率的影响
        6.4.4 速度对传动效率的影响
        6.4.5 运行周期对传动效率的影响
    6.5 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
攻读硕士期间申请的国家技术发明专利
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于特征的阿基米德蜗杆（ZA）的参数化造型设计[J]. 曹文钢,李辉.  机床与液压. 2006(02)
[2]基于Pro/E的蜗杆蜗轮参数化造型及运动仿真[J]. 谭加才,朱理.  组合机床与自动化加工技术. 2005(05)
[3]蜗杆传动的润滑分析[J]. 汪久根,朱聘和.  润滑与密封. 2005(01)
[4]判断蜗杆副润滑状态的实验研究[J]. 林南英,张立仁.  煤矿机械. 2000(07)
[5]弹塑性接触问题的分析方法[J]. 姜晋庆,竺润祥,尚世英.  光学机械. 1981(06)
[6]日本空间机械润滑研究近况[J]. 刘承烈.  光学机械. 1981(01)

博士论文
[1]高速重载齿轮传动热弹变形及非线性耦合动力学研究[D]. 李绍彬.重庆大学 2004

硕士论文
[1]渐开线蜗杆接触应力及传动效率的研究[D]. 罗良清.武汉理工大学 2006
[2]螺纹副联接结构中接触非线性问题的研究与软件开发[D]. 王胜光.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2005
[3]渐开线圆柱蜗杆传动承载啮合理论与实验研究[D]. 彭泽良.重庆大学 2003



本文编号：3209304