滚子包络端面啮合蜗杆传动啮合理论分析

提出一种新型蜗杆传动——滚子包络端面啮合蜗杆传动。首先分析滚子包络端面啮合蜗杆传动的工作原理和蜗杆齿面成形原理,建立了滚子包络端面啮合蜗杆传动的数学模型;然后利用建立的数学模型推导啮合方程、接触线、齿面方程、诱导法曲率、润滑角、相对卷吸速度和自转角公式;最后讨论滚子包络端面啮合蜗杆传动的啮合特性。分析表明,滚子包络端面啮合蜗杆传动具有滚动接触特性,摩擦磨损小,发热小,寿命长的优点。     

关键参数对滚子包络内啮合蜗杆传动接触与润滑性能的影响

为了分析关键参数对滚子包络内啮合蜗杆传动接触与润滑性能的影响,构建了该新型蜗杆传动的数学模型,通过啮合方程构建了该传动的润滑角与诱导法曲率方程,利用数值计算方法分析了中心距、传动比、蜗轮偏转角、滚子半径等关键参数对蜗杆传动润滑与接触性能的影响。分析研究得知,在这些关键参数中,蜗轮偏转角对滚子包络内啮合蜗杆传动的接触性能与润滑性能有较大的影响,建议蜗轮偏转角取值在0°～40°为最佳。选取了相应参数进行三维建模,验证了分析参数的有效性。该研究为滚子包络内啮合蜗杆传动的进一步研究提供了参考。     

修形滚子包络环面啮合蜗杆传动啮合理论分析

基于单滚子包络环面啮合蜗杆传动修形得到抛物线修形滚子包络环面啮合蜗杆传动.根据空间啮合理论以及抛物线修形滚子包络环面啮合蜗杆传动的传动特性,建立形成了其基本数学模型;基于抛物线修形滚子包络环面啮合蜗杆传动数学模型,推导了该新型蜗杆传动的基本特性参数,并进一步分析了该新型蜗杆传动的啮合性能,基本性能良好.     

滚子包络端面啮合蜗杆副加工专用设备研制与试制研究

根据滚子包络端面啮合蜗杆传动的传动原理及数学模型,分析滚子包络端面啮合蜗杆加工共轭关系,提出滚子包络端面啮合蜗杆专用制造装备设计方案,研制专用制造装备,进行蜗杆样件试制,并利用试制的样件进行了台架试验。结果表明,通过对研检测单段蜗杆与蜗轮同时啮合齿对数为5;该蜗杆副的噪声随转速的增加而增加,噪声在70～93 dB之间;该蜗杆副的传动效率随载荷的增加并逐步趋于稳定值,不同载荷下稳定的传动效率在40%～48%之间。研究结果为进一步研究该蜗杆传动奠定理论基础。     

并列倾斜式双滚子包络环面蜗杆传动啮合理论分析

基于单滚子包络环面蜗杆传动,修改得到了一种新型蜗杆传动——并列倾斜式双滚子包络环面蜗杆传动.根据单滚子包络蜗杆传动原理以及空间齿轮啮合理论,构建了并列倾斜式双滚子包络环面蜗杆传动的基础数学模型;以建立的数学模型为基础,分析推导了该新型蜗杆传动的基本特性参数——诱导法曲率、润滑角、自转角以及啮合方程、齿面方程等;根据得到的基本特性参数,分析了该新型蜗杆传动的啮合性能.结果表明,该新型蜗杆传动具有良好的啮合性能.     

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.     

单圆柱滚子包络蜗杆传动啮合效率分析

以单圆柱滚子包络环面蜗杆传动为研究对象,基于空间啮合原理,推导出滚柱包络环面蜗杆传动的啮合效率公式,并分析了啮合效率的影响因素。结果表明,蜗杆副接触齿面间的摩擦因数对啮合效率的影响最大,传动比次之,滚柱半径值影响较小;减小传动比、降低摩擦因数、减少滚柱半径尺寸,有利于滚柱包络环面蜗杆传动啮合效率的提高。研究结论为以后滚柱蜗杆、蜗轮啮合传动的优化与改进提供了重要的参考。     

单滚子包络端面蜗杆传动接触及自转分析

基于单滚子包络端面蜗杆传动啮合理论侧重研究分析了该传动副滚子柱面上接触线分布、接触线长度、自转角以及滚子自转角速度.提出接触线包角、接触线密集度概念用以描述滚子柱面上单条接触线空间复杂性和滚子柱面上接触线的疏密程度,同时推导出接触线包角、接触线密集度的计算公式,并对此进行数值分析.推导滚子柱面上接触线于特定空间分布面积计算公式并计算出其值,推导出滚子高度方向上的平均自转角速度并借助Matlab数学工具软件数值积分功能计算出其平均自转角速度、滚子啮合周期内转过的角度.对比分析了滚子是否固定条件下的滑动速度.分析结果表明滚子柱面接触线于特定空间分布区域极小,滚子具有极好的自转性能,传动副具有极佳的减滑效果.     

倾斜式双滚子包络环面蜗杆传动加工及性能测试

为了消除环面蜗杆传动的齿侧间隙,提出一种新型倾斜式双滚子包络环面蜗杆传动。基于倾斜式双滚子包络环面蜗杆传动的啮合几何学基础,对传动副的啮合性能进行了分析;加工制造并装配了首台倾斜式双滚子包络环面蜗杆传动减速机样机;在磁粉加载式机械传动性能试验台上,对样机在几种特定转速情况下的传动性能进行了试验研究。研究表明,倾斜式双滚子包络环面蜗杆传动副具有良好的啮合性能,该传动副测试样机传动效率在70.5%~75.8%之间,平均油温低于50℃,噪声在70~100 d B之间,箱体油温较低、温升较小。     

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母平面倾角的分析研究

母平面倾角对平面包络内啮合蜗杆传动的啮合性能具有较大影响,对确定平面包络内啮合蜗杆传动装置的最优参数具有决定作用。基于齿轮啮合原理,构建蜗杆齿面接触和诱导法曲率方程,利用数值计算方法及Hertz接触应力计算模型,重点分析了单头蜗杆传动下蜗轮齿数及中心距变化对平面包络内啮合蜗杆传动的影响。研究表明,母平面倾角在18°~36°之间取值时,平面包络内啮合蜗杆传动的啮合性能具有优于其他角度啮合性能的特点。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。     

倾斜式双滚子包络环面蜗杆传动热弹流润滑分析

为了改善蜗杆传动副的润滑性能和抗胶合能力,提高其传动效率,在弹性流体动压润滑理论和倾斜式双滚子包络环面蜗杆传动啮合特点研究的基础上,建立了倾斜式双滚子包络环面蜗杆传动的线接触弹流润滑模型;基于Ree-Eyring流体线接触弹流润滑膜的数学模型,分析传动过程中等温最小油膜厚度及热弹流润滑最小油膜厚度的分布规律,分析了滚柱半径、滚柱偏距、喉径系数及倾斜角对热弹流润滑最小油膜厚度的影响。分析结果表明,倾斜式双滚子包络环面蜗杆传动具有更好的润滑性能;滚柱半径和喉径系数对传动副的润滑性能影响最大,为了使该传动副保持较好的润滑性能,其滚柱半径不宜过大,滚柱偏距和喉径系数不宜过小。     

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。     

滚柱包络端面啮合蜗杆传动弹流润滑分析

为了研究滚柱包络端面啮合蜗杆传动的润滑性能,在滚柱包络端面啮合蜗杆传动啮合理论和弹性流体动力润滑理论的基础上,建立了滚柱包络端面啮合蜗杆传动的简化弹性流体动力润滑模型;基于各润滑状态区内近似膜厚和膜厚比计算公式,运用Matlab软件进行了数值仿真,得出了该传动副在整个传动过程中的润滑状态、最小油膜厚度时域分布规律,结果表明,该传动副具有较好的润滑性能;最后,分析了滚柱半径R和喉径系数k对该传动副润滑性能的影响,结果表明,要使该传动副保持良好的润滑性能,滚柱半径R不宜过大,喉径系数k不宜过小。     

单双滚柱包络环面蜗杆传动的理论与试验研究

滚子包络蜗杆传动作为一种新型传动装置,在机器人关节、包装生产线、数控机床回转中心等领域已逐步得到应用,但对经典的单、双滚柱传动的相关原理却未建有统一的分析理论。针对这一问题,基于齿轮啮合原理和空间啮合理论,首次构建了统一的单双滚柱包络环面蜗杆传动的啮合方程、诱导法曲率、润滑角、滚柱自转角、卷吸速度、螺旋升角、接触线方程等,并利用Matlab软件进行了数值分析研究,从理论上阐释了单滚柱包络环面蜗杆传动与双滚柱包络环面蜗杆传动这两种主要滚柱包络蜗杆传动在传动原理、传动性能等方面的差异,进一步地对单双滚柱做了传动效率试验。研究结果表明:未发现两者之间在传动效率上有较大差异,单滚柱包络环面蜗杆传动在单纯考虑上述各关键技术指标时要较双滚柱包络环面蜗杆传动具备更多优势,且在加工制造、安装调试等方面更简单,但当涉及消除齿侧间隙的功能时,双滚柱包络环面蜗杆传动具备更好的自动调节优势,此研究为推动滚柱包络环面蜗杆传动的应用与提升其相关性能指标奠定了理论基础。     

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运动仿真

基于虚拟样机技术,对无侧隙双滚子包络环面蜗杆传动机构的运动学进行了仿真分析。首先,基于无侧隙双滚子包络环面蜗杆传动的蜗杆齿面方程建立了蜗杆三维实体模型,并完成了无侧隙双滚子包络环面蜗杆传动机构的虚拟装配设计。其次,基于Solidworks/COSMOSMotion机械运动仿真平台完成了该蜗杆传动机构的定义和虚拟样机的运动仿真分析,研究了蜗杆传动机构的滚子运动状态及其运动学参数。     

滚锥包络环面蜗杆传动的润滑状态分析

在对滚锥包络环面蜗杆传动的啮合分析、齿间载荷分配及接触线上载荷分布的研究的基础上 ,结合现代弹性流体动力润滑理论对滚锥包络环面蜗杆传动这一新型传动的润滑状态作了数值计算和分析。     

指状锥面二次包络圆柱蜗杆传动接触线分析

以微分几何与空间啮合理论为基础,推导指状锥面二次包络圆柱蜗杆传动两次包络过程中的啮合方程和主要啮合性能指标方程,通过实例绘出蜗杆副啮合过程中根切界限线和接触线的分布区域,分析总结了润滑角和诱导法曲率的变化规律。     

准平面二次包络环面蜗杆传动参数选择及优化

准平面二次包络环面蜗杆传动的蜗杆由大直径的双面对称锥形砂轮包络形成,该传动的啮合特性与平面二次包络环面蜗杆传动相当.建立了准平面二次包络环面蜗杆传动的接触线方程、边齿齿厚计算及根切判别函数等数学模型.分析了主要影响该传动啮合性能和几何特性的参数;结合准平面二次包络接触线特点,将复合形法改进成适用于本研究的优化方法,建立了准平面二次包络环面蜗杆优化方案的目标函数和约束函数,并通过实例验证了该优化方法能有效解决一般传动比和"多头小速比"的参数选择.