滚柱环面蜗杆传动滚柱运动形态分析

作     者：韩志 

作者单位：河南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王小林

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：滚柱蜗杆 滚柱 角速度 啮合效率 

摘      要：滚柱包络环面蜗杆传动作为一种优良的环面蜗杆传动,与传统圆柱蜗杆传动相比,它具有同时参与啮合齿数多、传动效率高、承载能力大等特点,在未来的机械工业中有着广阔的应用前景。本文以单滚柱包络环面蜗杆传动为研究对象,对该传动的啮合理论、三维建模、运动性能和啮合效率方面进行了较为深入的研究,其主要内容包括:分析了单滚柱包络环面蜗杆传动的组成与结构,阐明了该蜗杆传动实现啮合传动的原理。基于齿轮啮合理论与微分方程,对该蜗杆传动的坐标系建立,蜗杆齿面方程,蜗轮齿面方程,瞬时接触线方程,瞬时速度方程以及滚柱自转角速度方程进行了推导,构建了单滚柱包络环面蜗杆传动的理论体系。对蜗杆副的运动性能进行研究,分析滚柱上接触线分布和瞬时速度分布,得到从滚柱柱顶部到滚柱底部,在蜗轮滚柱接触线上的每个接触点处,瞬时周向相对运动速度逐渐减小的规律。针对滚柱自转角速度的不确定性,从理论分析的基础上提出来了一种计算、确定滚柱角速度的方法,为以后的相关理论研究提供了借鉴。选取滚柱包络环面蜗杆副的初始参数,数值计算得到蜗杆副几何参数,通过MATLAB工程计算软件和Pro/E三维建模软件,精确建立了蜗杆和蜗轮的三维实体模型。推导了蜗杆副的啮合效率公式,分析了啮合效率η与摩擦系数f、传动比i12和滚柱半径R之间的关系,研究表明摩擦系数对啮合效率的影响最大,传动比次之,滚柱半径对啮合效率影响较小。因此,应保持滚柱环面蜗杆副接触区处于良好的润滑状态,避免摩擦过大造成过大的啮合效率损失。