变位形式的准平面二次包络环面蜗杆传动研究

准平面二次包络环面蜗杆传动按照形成蜗杆和蜗轮齿面的2次包络的相对运动规律相同与否，分为标准传动和变位传动2种传动形式。分析计算了在变位情况下各变位参数对齿面啮合性能的影响，计算结果表明，该传动在采取变位形式加工时其齿面接触线分布形态及接触性能主要取决于变位参数的选取，通过变位参数的合理选取能使蜗杆传动齿面接触线得到良好的分布形态。     

自动扶梯用ZC1型蜗杆传动副啮合性能分析

为了改善ZC1型蜗杆传动副的啮合性能,有必要对蜗轮齿面瞬时接触线进行分析。基于空间传动的啮合理论,对自动扶梯用ZC1型蜗杆传动副进行数学建模,建立其二次包络的数学模型,推导出蜗轮齿面瞬时接触线方程,用MATLAB软件将蜗轮齿面瞬时接触线曲线描绘出来,并分析各主要设计参数对瞬时接触线的分布影响。结果表明中心距a、砂轮圆弧齿廓半径ρ、导程角γ均对蜗轮齿面瞬时接触线有一定影响。     

无侧隙双滚子包络环面蜗杆传动的参数优化

无侧隙双滚子包络环面蜗杆传动是一种能同时满足高精度、大载荷要求的新型环面蜗杆传动.为获得啮合性能优良的无侧隙双滚子包络环面蜗杆传动,提出综合考虑传动齿面接触性能和润滑性能对该新型传动的几何参数进行优选.通过对蜗杆副齿面啮合参数如诱导法曲率、卷吸速度、润滑角以及滚子自转角等的数值计算,分析表征传动啮合性能的齿面接触参数的影响因素,进而确定该新型蜗杆传动优化设计变量的取值范围.以此为基础,建立以蜗杆副的滚子自转角及齿面综合系数为优化目标,建立以传动齿面润滑角、蜗杆轴的强度与刚度以及几何不干涉等为约束的优化设计数学模型,并用Matlab的遗传算法工具箱对数值算例进行求解.数值实例表明,经过几何参数优化的蜗杆传动,其齿面接触性能和润滑性能明显得到改善和提高.     

平面包络内啮合蜗杆传动关键参数对接触区域的影响分析

为了研究关键设计参数对平面包络内啮合蜗杆传动接触性能及承载能力的影响。基于齿轮啮合原理,构建平面包络内啮合蜗杆传动的空间齿面接触线方程,利用数值计算方法求得空间齿面接触线,并将其映射到蜗轮齿面,通过分析中心距、传动比、母平面倾角、蜗轮回转轴倾角、蜗轮转角、蜗杆分度圆系数、主基圆系数等不同参数对蜗杆齿面接触区域的分布情况,找出合理的设计参数范围,此外,根据初步分析结果,选取一组较为合理参数生成了平面包络内啮合蜗杆传动的三维模型。研究表明,传动比、母平面倾角、蜗轮转角对平面包络内啮合蜗杆传动的接触区域有较大影响,母平面倾角在18°~36°、蜗轮回转中心轴倾角在30°~54°、蜗轮转角在90°~138°之间取值时,平面包络内啮合蜗杆传动的具有较好的接触区域。研究结果为平面包络内啮合蜗杆传动的后续研究奠定了理论基础。     

平面二次包络弧面蜗杆传动的研究与应用

“平面二次包络弧面蜗杆传动”是一种具有我国独特风格的新型弧面蜗杆传动。本文择要介绍了对该传动的研究与应用的主要结果。介绍了从研究传动的一般型式入手,把具有“两次接触”为特点的,典型的平面二次包络弧面蜗杆传动,当作它的一种典型情况;把常见的直线齿弧面蜗杆传动视为新型传动,当其平面萎缩为一直线时的一种特例。采用较简单的方法,导出了两类蜗杆两种型式传动通用的一般性啮合方程式,由这啮合方程式可一目了然地证明典型传动存在“两次接触”和“瞬时两线接触”的原因和条件。文中还利用通用方程式,有对比地计算分析了两类四种蜗杆传动的啮合特点,说明平面二次包络弧面蜗杆传动具有更好的磨削工艺性和啮合性能;指出典型传动蜗轮齿面的两次接触区在接触循环次数和诱导法曲率上存在的弱点,认为对“两次接触”应给以全面的估价,对一般型传动和选型问题的研究,应予以重视。此外,文中通过两次接触界限曲线和包络面界限曲线的研究,相应地讨论了有关“两次接触”、蜗杆根切和参数影响等问题。     

基于接触线的二次包络TI蜗杆传动啮合性能分析

从接触线和啮合界限线的角度对二次包络TI蜗杆传动进行了接触性能分析。分析表明,只有当蜗轮齿面上的啮合界限线为一条或两条且这两条线不重合时,才能在二次包络TI蜗杆传动副的蜗轮齿面上得到二次接触线;在加工允许的范围内,螺旋角取较大的数值,能够较好地改善啮合性能,从而发挥二次包络TI蜗杆传动的优势。研究对合理选择设计参数具有指导意义。     

无侧隙双滚子包络环面蜗杆传动的啮合性能分析

基于空间啮合原理,建立了无侧隙双滚子包络环面蜗杆传动的啮合方程、接触线方程以及蜗杆的齿面方程,推导了该传动的诱导法曲率、自转角、润滑角及相对卷吸速度公式.基于MATALB开发了传动的啮合性能分析系统,分析了无侧隙双滚子包络环面蜗杆传动的滚柱半径、蜗杆喉径系数、滚柱偏距和齿周角等参数对传动啮合性能参数的影响.     

变齿厚内齿轮包络外转子鼓形蜗杆传动啮合性能分析

针对机器人的结构模块化发展趋势及现有工业机器人关节减速器的不足,提出一种用于工业机器人智能关节的变齿厚内齿轮包络外转子鼓形蜗杆传动。基于空间啮合原理,建立了该传动的数学模型,推导了蜗杆传动的啮合方程、齿面接触线方程以及蜗杆的齿面方程,并导出了传动的诱导法曲率、润滑角和相对卷吸速度等计算公式。在大量数值计算的基础上,分析了该传动的蜗杆喉径系数、主基圆半径、母平面倾角等参数对传动啮合性能的影响。     

可展环面蜗杆传动齿面承载能力研究

利用接触线方程和接触区边界条件,以平面二次包络环面蜗杆传动为例,提出精确求解可展环面蜗杆传动接触区域以及接触线长度的方法,在此基础上,提出了一种计算齿面瞬态赫兹承载能力的新方法,计算并分析了蜗杆不同转角位置时齿面瞬态赫兹承载能力的变化规律,从而求得齿面的平均赫兹承载功率。理论计算结果与产品的实际承载状况较为相符。提供的计算方法,尚可推广应用到接触线、曲率半径、参啮齿数等作瞬态变化的其他啮合传动领域。     

平面二次包络环面蜗杆副传动性能优化设计

综合考虑蜗杆副全部接触线的微观与宏观啮合质量能准确反映其传动性能。为改善蜗杆副传动性能,提出平面二次包络环面蜗杆副齿面参数优化方法。首先运用微分几何学与坐标转换方法建立了蜗杆副全部接触线和相对运动速度方程,然后构建了表征平面二次包络环面蜗杆副全部接触线平均润滑角的优化模型。应用遗传算法对模型进行求解并获取合理设计参数,对优化前后的蜗杆副传动性能进行了对比分析。结果表明,建立的优化模型收敛性较好,经过参数优化的蜗杆传动,其微观和宏观啮合质量均得到了明显改善,传动性能得到显著提高。     

接触线上载荷分布与齿间载荷分配研究

在文献［１］［２］的基础上，提出了一种求解滚锥包格环境面蜗杆传动接触线上载荷分布与齿间载荷分配的方法。编制了计算滚锥包络环面蜗杆传动接触线上载荷分布与齿间载荷分配的计算机程序，对该传动的载荷分布与分配进行了计算研究，并给出了对本文方法正确性的实验验证结果。     

平面二次包络内蜗轮齿面成型方法

为了使平面包络鼓形蜗杆传动具有更佳的承载能力与良好的传动性能,利用微分几何及啮合理论建立平面二次包络鼓形蜗杆传动的包络理论,依照鼓形蜗杆齿廓螺旋线创建鼓形蜗杆实体模型,采用二次开发使鼓形蜗杆与具有内齿轮特性的面进行布尔运算,求解出高精度的二次包络内蜗轮齿面。与一次包络鼓形蜗杆副相比,鼓行蜗杆副具有双线接触、接触面大、齿面间易形成动压油膜和承载能力更强等优点,其内置蜗杆结构为后续机器人智能关节研究奠定理论基础。     

双包络环面蜗杆传动齿面运动参数的研究

从传动摩擦学观点出发，对啮合理论和润滑理论进行了耦合研究。探讨了齿面接触点上的卷吸速度，并对相对滑动速度在接触线法向的分量和卷吸速度进行了对比研究。结果表明，在对双包络环面蜗杆传动作润滑分析时以用卷吸速度作为运动参数为宜，因而提出用卷滑比来作为衡量齿面摩擦学性能的运动参数。     

Effects of Boundary Condition and Helix Angle On Meshing Performance of TI Worm Gearing

To exactly describe the contact state and contact area of tooth surface of toroidal involute (TI) worm gearing, the authors introduced boundary condition into contact line analysis. With helix angle chosen as parameter, the criterion for the existence of meshing boundary line on the surface of TI worm gearing is derived. Results show that there can be four situations for meshing boundary line on the tooth surface of gear, namely, inexistence of meshing boundary line, a unique line, two lines, and two coincident lines. If the helix angle is equal to or slightly smaller than the bigger angle, which makes two meshing boundary lines superpose, a preferable meshing performance is obtained. Computer simulation proves the validity of the above conclusion. Translated from Journal of Tianjin University, 2004, 37(10)     

Geometrical aspects of double enveloping worm gear drive

Double enveloping worm gearing is expected to have contact over larger number of teeth and higher load carrying capacity compared to single enveloping worm gearing. In this paper, contact in this gearing is analysed by geometrical simulation of worm gear tooth generation using intersection profiles of different axial sections of worm representing the hob tooth profile with transverse plane of worm gear. The analysis reveals that in the engaging zone a straight line contact always exists in the median plane and intermittent contact exists at the extreme end sections of worm. This has lead to the idea of using two fly cutters positioned at the location identical to the extreme end sections of worm to generate full worm gear tooth thereby eliminating the need for hobs of complex geometry. For a given worm, a mating worm gear is machined in a gear hobbing machine using fly tool in two settings and nature of contact with the worm is checked by a blue test.     

Localised tooth contact analysis of single envelope worm gears with assembly errors

This paper presents the basis of loaded tooth contact analysis and predicts the influence of assembly errors on localised contact stress distribution in single enveloping (cylindrical) worm gearing during a meshing cycle. A method for loaded tooth contact analysis, geometry and kinematics of such gear pairs is developed. The method accounts for the effects of tooth composite deflection caused by bending, shearing, foundation, tooth contact deformation and initial profile separation due to assembly errors. The method includes the determination of contact lines, load and stress distribution due to assembly errors. Because of the complex geometry of worm gear teeth, the tooth bending stiffness is calculated using the slicing technique developed earlier by the authors. Classical Hertz theory is used for calculating contact stress and deformation. A computer program based on the presented method has been developed and used to study the influence of errors on mating teeth contact. It is shown that the governing factors in loaded gears with assembly error are the mesh stiffness and the amount of error which is linked to load sharing between adjacent tooth pairs. A numerical example is presented to further clarify the outlined method.     

双自由度锥面包络圆柱蜗杆传动齿形参数的优化设计

针对双自由度锥面包络圆柱蜗杆传动这种新型传动形式，从设计角度出发，提出了以最佳接触区为目标函数，对该蜗杆副齿形参数进行优化设计的方法。优化结果不仅使接触线的形状、分布等有利于动压油膜的形成，而且使其承载能力也有较大的提高。有利于这种新型蜗杆副齿形参数的选择。