端面滚柱包络环面蜗杆传动的研究

发布时间：2017-05-01 14:06

  本文关键词：端面滚柱包络环面蜗杆传动的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：端面滚柱包络环面蜗杆传动是在端面传动蜗轮副和无侧隙双滚子包络环面蜗杆传动的基础上提出一种新型的蜗轮副。该蜗轮副是将滚柱均匀安装在蜗轮的端面上,由蜗杆驱动端面上的滚柱来带动蜗轮工作。基于蜗轮副的特殊结构,其既具有端面传动蜗轮副的重合度大、承受能力强的优点,同时也具有滚动类蜗杆传动的效率高、加工制造方便等优点。本文以齿轮空间啮合理论和微分几何为理论基础,对蜗轮副的啮合理论、接触强度和啮合性能等作了详细的研究,其主要工作如下:利用空间啮合原理、微分几何和相对运动学,建立端面滚柱蜗轮副传动的数学模型。在数学模型基础上,详细地推导了蜗轮副的啮合理论,并给出了啮合方程、接触强度和蜗杆齿面方程的推导过程和相关性能参数的计算公式。深入地研究了端面滚柱蜗轮副的啮合性能,在以满足蜗轮副的最佳啮合性能的基础上,选取相关主要参数对其影响作了详细的分析。通过分析得出蜗轮副的传动性能非常好,润滑角在80度以上,最佳滚柱半径为4~10mm,最优传动比为18~60。以端面滚柱蜗轮副的啮合几何学为基础,推导了蜗轮副蜗杆齿厚、螺旋升角等计算公式,编写了一套同类型蜗轮副的设计公式。选取蜗杆头数为1、传动比为40、中心距为160mm作为一个特例,运用MATLAB软件对蜗轮副蜗杆齿面、形状进行图形绘制和计算出不同齿的分度圆、齿顶和齿根圆的厚度。以赫兹公式和悬臂梁结构力学为理论基础,分别对蜗轮副的齿面接触应力和滚柱齿根的弯曲应力进行了公式推导和计算,通过计算与分析得出蜗轮副的接触强度很好,滚柱体不易发生断裂。
【关键词】：端面蜗轮 包络环面蜗杆 啮合性能 几何特性 接触强度
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH132.44
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 课题来源9
• 1.2 课题研究背景及意义9-10
• 1.3 国内外发展趋势10-13
• 1.4 本论文主要研究内容13-15
• 2 端面滚柱蜗轮副的啮合原理15-30
• 2.1 蜗轮副的啮合数学模型15-20
• 2.1.1 坐标标架的建立纸15-16
• 2.1.2 各坐标矢量转换关系16-17
• 2.1.3 活动坐标系的建立17-18
• 2.1.4 各坐标转换关系18-20
• 2.2 蜗轮副中相对速度及相对角速度20-23
• 2.2.1 各矢量关系20-21
• 2.2.2 角速度与相对速度21-23
• 2.3 蜗轮副的啮合分析23-29
• 2.3.1 啮合方程与啮合函数23
• 2.3.2 端面蜗轮齿面接触线23-24
• 2.3.3 蜗杆的齿面方程24-25
• 2.3.4 二界函数和二界曲线25
• 2.3.5 一界函数和一界曲线25-27
• 2.3.6 诱导法曲率27
• 2.3.7 润滑角27-28
• 2.3.8 自转角28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 3 端面滚柱蜗轮副的几何设计及啮合性能分析30-42
• 3.1 端面滚柱蜗轮副的几何设计与说明30-32
• 3.1.1 蜗轮副中的名称代号和设计公式30-32
• 3.1.2 蜗轮副的几何参数设计和说明32
• 3.2 蜗轮副啮合性能分析32-41
• 3.2.1 接触线的分布33-34
• 3.2.2 诱导法曲率的大小34-36
• 3.2.3 润滑角的大小36-39
• 3.2.4 自转角的大小39-41
• 3.3 本章小结41-42
• 4 端面滚柱蜗轮副的蜗杆几何特性42-57
• 4.1 蜗杆的齿面42-44
• 4.2 蜗杆齿廓44-46
• 4.3 蜗杆的齿厚46-47
• 4.4 蜗杆齿面的根切曲线47-50
• 4.5 蜗杆的螺旋升角λ50-53
• 4.6 蜗轮副的模型建模53-56
• 4.6.1 轮盘的建模53-54
• 4.6.2 滚柱的建模54-55
• 4.6.3 蜗轮的模型55-56
• 4.7 本章小结56-57
• 5 端面滚柱蜗轮副的接触强度分析57-72
• 5.1 蜗杆齿面接触应力计算57-61
• 5.1.1 赫兹公式57-58
• 5.1.2 蜗轮副的压力角na 的计算58-59
• 5.1.3 啮合点处的法向载荷的计算59-60
• 5.1.4 接触应力的计算60-61
• 5.2 蜗杆齿面接触应力分析61-62
• 5.3 蜗轮副的齿根弯曲应力计算62-66
• 5.3.1 齿根弯曲应力计算数学模型62-63
• 5.3.2 齿根弯曲应力的计算63-66
• 5.4 蜗轮副的弯曲应力分析66-68
• 5.5 滚柱的有限元分析68-70
• 5.6 本章小结70-72
• 6 结论与展望72-74
• 6.1 全文总结72-73
• 6.2 展望73-74
• 参考文献74-77
• 攻读硕士学位期间发表论文及科研成果77-78
• 致谢78-79

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