一次包絡(luò)TI環(huán)面蝸桿傳動由一個普通漸開線斜齒圓柱齒輪及其共軛齒面——漸開面包絡(luò)的環(huán)面蝸桿兩部分組成,因其具有傳動平穩(wěn),潤滑條件好等特點在諸多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,但目前還缺乏對于該傳動副承載能力的計算方法的研究。本文在前人研究的基礎(chǔ)上,對TI環(huán)面蝸桿傳動的承載能力進行分析計算,并通過優(yōu)化設(shè)計進一步提高該傳動副的強度。論文的基本工作概述如下:(1)在齒輪嚙合理論的基礎(chǔ)上,建立了TI環(huán)面蝸桿傳動副的空間幾何坐標(biāo)系,推導(dǎo)了傳動副的嚙合方程、界限方程;分析了不同設(shè)計參數(shù)對傳動副接觸線的分布影響,以及對誘導(dǎo)法曲率、潤滑角、相對卷吸速度等微觀嚙合參數(shù)的影響。(2)建立TI環(huán)面蝸桿承載能力計算模型,給出了該傳動副齒間載荷分配及沿接觸線載荷分布的算法;分析了喉徑系數(shù)、蝸輪分度圓螺旋角及法向模數(shù)等設(shè)計參數(shù)對齒間載荷分配及齒向載荷分布的影響,結(jié)果表明:隨著喉徑系數(shù)、蝸輪分度圓螺旋角及法向模數(shù)的增大,最大齒間載荷分配系數(shù)都隨之降低,載荷沿接觸線的方向逐漸遞減。分別基于Hertz接觸理論和懸臂梁原理,推導(dǎo)了TI環(huán)面蝸桿傳動副的齒面接觸應(yīng)力及齒根彎曲應(yīng)力計算公式。(3)通過Matlab及UG完成了該傳動副的實體造型與裝配,導(dǎo)入Workbench中進行應(yīng)力及變形的有限元分析。研究結(jié)果表明:當(dāng)傳動副三齒同時嚙合時,蝸輪輪齒產(chǎn)生最大變形及最大等效應(yīng)力;分析了存在中心距、軸交角及軸向偏移誤差下的傳動副應(yīng)力變化,中心距正值誤差控制在0.5mm以內(nèi),適當(dāng)?shù)妮S向偏移誤差可以提高該傳動副的承載能力。(4)為進一步提高TI環(huán)面蝸桿傳動副的承載能力,對該傳動副進行優(yōu)化設(shè)計。以喉徑系數(shù)、蝸輪分度圓螺旋角及法向模數(shù)為優(yōu)化變量,齒面接觸應(yīng)力和齒根彎曲應(yīng)力為目標(biāo)函數(shù),結(jié)合改進粒子群算法進行優(yōu)化設(shè)計從而得到最優(yōu)的設(shè)計參數(shù)。在優(yōu)化結(jié)果的基礎(chǔ)上分析了傳動副的齒間載荷分配、齒向載荷分布及應(yīng)力,結(jié)果表明優(yōu)化后的TI環(huán)面蝸桿傳動副在承載能力上有明顯的提升。
【學(xué)位單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TH132.44
【部分圖文】：

2 2 2 2 2 2 2222cos sinsin cos( )L L L LL b bL b bLx y zx r r uy r r uz p uτ ττ ττ = + + = + = = r i j k2 2 2 2 2 2 2222cos ' sin 'sin ' cos '( ')R R R RR b bR b bRx y zx r r uy r r uz p uτ ττ ττ = + + = + = + = r i j k(2.7)及設(shè)計參數(shù)，取u為固定值，編程得到沿齒寬方向面曲線，如圖 2.4 所示。

圖 4.2 Open Grip 運行界面Fig.4.2 Running interface of Open Grip圖 4.3 TI 蝸桿實體模型Fig.4.3 Solid model of TI worm圖 4.4 漸開線蝸輪實體模型Fig.4.4 Solid model of Involute worm gear圖 4.1 TI 蝸桿齒面Fig.4.1 Tooth surface of TI worm

圖 4.2 Open Grip 運行界面Fig.4.2 Running interface of Open Grip圖 4.3 TI 蝸桿實體模型Fig.4.3 Solid model of TI worm圖 4.4 漸開線蝸輪實體模型Fig.4.4 Solid model of Involute worm gear圖 4.1 TI 蝸桿齒面Fig.4.1 Tooth surface of TI worm
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本文編號：2847297