自动扶梯用ZC1型蜗杆传动副参数分析与优化

发布时间：2017-08-01 19:18

  本文关键词：自动扶梯用ZC1型蜗杆传动副参数分析与优化

  更多相关文章： ZC1型蜗杆传动副 二次包络 啮合性能 优化设计

【摘要】：在经济快速发展的今天,自动扶梯已成为整个社会不可缺少的公共设施,蜗杆传动副是自动扶梯最常用的驱动设备,尤其是ZC1型蜗杆传动副,凭借着其独有的特点被大量自动扶梯厂家相中并进行批量生产。自动扶梯用ZC1型蜗杆传动副是一种圆弧圆柱蜗杆,在性能方面远优于普通圆柱蜗杆,在制造方面比环面蜗杆容易,故对它进行研究是有一定实用意义的。要想使该蜗杆传动副的所有优点都发挥出来,必须要合理选择参数,故本课题主要对该蜗杆副进行参数分析及优化设计,全文主要研究内容如下:分别建立一次包络和二次包络的数学模型,并以空间啮合理论为基础,推导出坐标变换矩阵,砂轮齿面方程,砂轮蜗杆啮合方程,蜗杆螺旋齿面方程,蜗轮蜗杆啮合方程,蜗轮齿面的瞬时接触线方程等。并对根切界限线公式、啮合界限线公式、齿面接触参数公式、蜗轮蜗杆齿顶厚公式进行推导,为之后的参数分析与优化做铺垫。分析各主要参数对几何特性和啮合性能的影响,几何特性主要指蜗轮蜗杆齿顶厚,为了防止啮合过程中出现轮齿折断现象,齿顶不能过薄;啮合性能包括接触性能和润滑性能,主要从蜗轮齿面瞬时接触线和齿面接触参数两方面进行分析,蜗轮齿面瞬时接触线要分布均匀无交叉,齿面接触参数中的滑动系数值和诱导法曲率值要越小越好,齿面接触参数中的另外两项,即润滑角、瞬时接触线与合速度方向的夹角,要越大越好。为了改善ZC1型蜗杆传动副的啮合性能,以诱导法曲率和润滑角为目标函数,将上下边界约束、根切约束、蜗轮蜗杆齿顶厚约束作为约束条件,确定优化设计变量,并选用改进的粒子群算法作为优化方法对蜗杆副进行优化设计,观察优化前后各齿面接触参数情况,并利用有限元分析软件分别分析优化前后齿面最大接触应力,以便判断优化前后啮合性能的好坏。
【关键词】：ZC1型蜗杆传动副 二次包络 啮合性能 优化设计
【学位授予单位】：江南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH236;TH132.44
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-15
• 1.1 课题研究背景与意义7-8
• 1.2 圆柱蜗杆传动简介8-10
• 1.2.1 圆柱蜗杆传动的特点、分类与应用8-10
• 1.2.2 圆柱蜗杆传动的发展概况10
• 1.3 圆环面包络圆柱蜗杆传动10-13
• 1.3.1 圆环面包络圆柱蜗杆传动的特点11-12
• 1.3.2 圆环面包络圆柱蜗杆传动的研究现状12-13
• 1.4 本文研究内容13-14
• 1.5 本章小结14-15
• 第二章 ZC1型蜗杆传动副啮合理论15-40
• 2.1 第一次包络数学模型15-23
• 2.1.1 坐标系的建立15-16
• 2.1.2 坐标变换16-17
• 2.1.3 砂轮工作表面方程17-19
• 2.1.4 蜗杆螺旋齿面方程19-23
• 2.2 第二次包络数学模型23-34
• 2.2.1 坐标系的建立23-24
• 2.2.2 坐标变换24-26
• 2.2.3 蜗轮齿面方程26-29
• 2.2.4 两类界限线29-32
• 2.2.5 齿面接触参数32-34
• 2.3 蜗轮蜗杆齿顶厚34-39
• 2.3.1 蜗杆齿顶厚35
• 2.3.2 蜗轮齿顶厚35-39
• 2.4 本章小结39-40
• 第三章 ZC1型蜗杆传动副的参数分析40-60
• 3.1 ZC1型蜗杆传动副的各主要参数对几何特性的影响41-44
• 3.1.1 各主要参数对蜗杆齿顶厚的影响41-43
• 3.1.2 各主要参数对蜗轮齿顶厚的影响43-44
• 3.2 ZC1型蜗杆传动副的各主要参数对啮合性能的影响44-58
• 3.2.1 各主要参数对瞬时接触线的影响45-51
• 3.2.2 各主要参数对齿面接触参数的影响51-58
• 3.3 本章小结58-60
• 第四章 ZC1型蜗杆传动副的优化设计60-68
• 4.1 机械优化设计方法的简介60-61
• 4.2 优化设计方法的选择61-63
• 4.3 优化模型的建立63-66
• 4.3.1 优化设计变量63-64
• 4.3.2 目标函数64-65
• 4.3.3 约束条件65-66
• 4.3.4 约束条件的处理66
• 4.4 设计实例66-67
• 4.5 本章小结67-68
• 第五章 ZC1型蜗杆副优化前后对比68-77
• 5.1 优化前后齿面接触参数对比68-69
• 5.2 三维模型的建立及有限元分析69-75
• 5.2.1 KISSsoft软件简介69-70
• 5.2.2 ANSYS Workbench软件简介70-71
• 5.2.3 优化前后三维实体模型的建立71-72
• 5.2.4 ZC1型蜗杆传动副的有限元分析72-75
• 5.3 本章小结75-77
• 第六章 总结与展望77-79
• 6.1 全文总结77-78
• 6.2 展望78-79
• 致谢79-80
• 参考文献80-84
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文84

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本文编号：605791