渐开线蜗杆机构的参数化设计及动态接触特性研究

发布时间：2017-12-30 02:11

  本文关键词：渐开线蜗杆机构的参数化设计及动态接触特性研究　出处：《合肥工业大学》2012年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：渐开线蜗杆传动具有承载能力强、运动平稳、传动效率高、寿命长等优点，广泛用于国防与民用工业领域。渐开线蜗杆机构的疲劳磨损与接触性能的好坏严重影响整机的工作性能。本文从渐开线蜗杆传动的啮合原理、接触动力学理论及实际工况等方面对该机构的参数化设计、材料的摩擦磨损及动态接触特性进行了研究。主要工作概括如下： （1）根据空间啮合理论，推导了蜗轮蜗杆的齿面方程及接触线方程。以蜗轮齿面方程建立数学模型，利用Matlab软件计算了蜗轮齿面上一系列的插值点，在CATIA逆向工程模块中，通过这些点的云图拟合得到蜗轮齿面，建立了渐开线蜗轮的精确几何模型。将该模型与蜗杆进行装配，不会发生干涉，，适用于蜗杆机构的动力学仿真及有限元分析。该建模方法为其他复杂机构及曲面的精确建模提供了参考。 （2）以渐开线蜗杆为对象，按照定义参数变量—创建几何图形集—生成实体特征的骨架建模方法，在CATIA平台上实现了渐开线蜗杆的参数化二次开发，通过界面输入蜗杆的基本参数，由程序对参数计算、图形绘制、布尔操作等处理生成蜗杆的参数化几何模型。为蜗杆机构的运动仿真、数控加工、有限元分析提供了方便，也为其他零部件的参数化二次开发提供了指导。 （3）针对蜗杆传动的疲劳磨损失效，在相同条件下，对三组蜗杆副材料进行了摩擦磨损实验，研究这几组材料之间的摩擦系数、磨损量及磨损形式。通过实验对比：ZQSn10-1—42CrMo（氮化）之间的摩擦系数及磨损量均最小；摩擦系数大小与磨损量之间没有必然的联系，材料之间的摩擦系数大，其磨损量未必大；通过对磨损表面形貌的观察，磨损的主要形式为磨料磨损。选择性能最优的一组材料对蜗杆副进行动态接触分析。 （4）介绍了一种接触动力学的有限元分析方法。在HyperMesh中建立一对精确渐开线蜗杆机构的有限元模型，以ANSYS/LS-DYNA为求解器，在最大转速/输出扭矩下，分析该蜗杆副在蜗轮转动一个齿过程中齿面接触应力、齿面变形及啮合运动规律。结果表明：齿面应力随啮合齿数增加逐渐减小；通过Mises准则校核，蜗杆副在该工况下的变形为弹性变形；在啮合的各个时刻，蜗轮与蜗杆的最大应力比较接近，而最大应变总是发生在蜗轮上。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TH132.44

【参考文献】

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本文编号：1352876