鋼制變齒厚平面蝸輪包絡環(huán)面蝸桿傳動的關鍵技術研究.pdf

1、精密蝸輪副作為精密分度或精密運動機構,主要用于齒輪加工機床、具有精密分度功能的加工中心、精密轉臺及儀器儀表等場合。研究一種精密動力型蝸桿傳動,使之能夠滿足更高的輸入轉速、更大的輸出轉矩、更小的齒側間隙、更好的剛性及更長的精度壽命等要求,具有重要的現(xiàn)實意義。鋼制變齒厚平面蝸輪包絡環(huán)面蝸桿傳動能夠滿足對“精度”和“動力”有雙重要求的場合,如何合理地設計、制造并確保其摩擦學性能是能否成功實現(xiàn)該傳動的關鍵。論文圍繞鋼制平面蝸輪傳動的關鍵技術,系

2、統(tǒng)地進行嚙合原理推導、參數(shù)分析、齒面接觸分析、精密加工、潤滑分析、材料配伍試驗及加工試制等方面的研究。
　　 應用微分幾何及共軛曲面原理給出平面蝸輪傳動嚙合原理；考察母平面傾角、壓力角、模數(shù)等參數(shù)對接觸線分布、蝸桿根切及蝸輪齒厚的影響,為合理設計蝸輪副提供了參考。在嚙合分析及加工、裝配工藝過程分析基礎上,建立包含誤差的齒面模型及裝配模型；利用齒面間隙法對平面蝸輪傳動進行齒面接觸分析；考察各個誤差對傳動副齒面接觸狀態(tài)的影響,根據(jù)影

3、響程度的不同提出誤差干預的一般建議,為誤差控制及合理修緣、修形提供指導。
　　 在闡述平面包絡環(huán)面蝸桿形成原理基礎上,運用剛體平面運動知識論證虛擬回轉中心原理；通過實例驗證了該原理的可行性。應用虛擬回轉中心原理加工環(huán)面蝸桿,能夠實現(xiàn)用小中心距的機床加工大中心距環(huán)面蝸桿的目的；應用該原理設計的機床,通用性強,適合于各種蝸桿類零件的加工。
　　 探討平面蝸輪的制齒方法:通過加工方法分析及工藝試驗,對比研究用于平面蝸輪齒面加工

4、的銑削、插削、飛削、滾削、磨削加工法。著重考察連續(xù)分度飛削加工法,運用活動標架建立飛削加工的數(shù)學模型；并進行誤差分析、優(yōu)化設計、模擬仿真及工藝試驗等研究。給出各種加工方法的優(yōu)缺點及適用場合。
　　 在彈性流體動壓潤滑理論和鋼制平面蝸輪傳動嚙合特點研究基礎上,提出該傳動的彈性流體動壓潤滑模型。通過計算整個接觸區(qū)內的最小彈流膜厚,揭示最小膜厚的分布規(guī)律；分析速度、載荷、母平面傾角、壓力角及蝸桿分度圓直徑對該傳動潤滑性能的影響。結果表

5、明:蝸桿嚙入端的潤滑狀況優(yōu)于嚙出端,蝸桿齒頂?shù)臐櫥瑺顩r優(yōu)于齒根；改善平面蝸輪傳動潤滑性能較為有效的方法是優(yōu)化壓力角和增大蝸桿分度圓直徑。改善潤滑性能的同時,要綜合考慮上述變量對傳動效率和摩擦磨損等的影響。
　　 在分析鋼制平面蝸輪傳動摩擦學系統(tǒng)特性基礎上,建立鋼.鋼線接觸滑動摩擦模型,通過試樣試驗模擬傳動副上任意接觸點處的摩擦學系統(tǒng)?？疾熘T多因素對摩擦系統(tǒng)性能的影響,結果表明:極壓劑的含量高、活性強的車輛齒輪油最適合于鋼-鋼滑動

6、摩擦副；滑動摩擦高副宜選用粘度較高的潤滑油；穩(wěn)定工況下,摩擦系數(shù)隨誘導法曲率半徑的增大而減?。荒Σ料禂?shù)隨潤滑角的增加而減??；膜厚較薄時,表面光潔度的影響尤其重要；氮化層能有效地避免過度磨損；推薦的材料處理工藝為氮化-氮化或氮化-滲碳淬火；氮化層較深為宜；兩偶件的表面硬度高、硬度差較小時,耐磨性能較好。
　　 以前述研究內容為指導,設計變齒厚平面蝸輪副；采用兩種材料組合分別制造兩套蝸輪副,驗證了前述研究的結果,為開發(fā)該傳動奠定基礎