漸開線圓柱蝸桿斜齒輪傳動(dòng)受載輪齒接觸分析

蘇代忠1,2 彭文捷2
1英國諾丁漢.特倫特建筑、設(shè)計(jì)與環(huán)境構(gòu)造大學(xué)
先進(jìn)設(shè)計(jì)與制造工程中心
2中國機(jī)械傳動(dòng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

摘要：與傳統(tǒng)的漸開線圓柱蝸桿蝸輪傳動(dòng)相比較，漸開線圓柱蝸桿斜齒輪傳動(dòng)有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，比如說，容易加工，成本低，高輪齒接觸精度以及較好的潤滑條件。本文中，在對(duì)這種蝸輪傳動(dòng)做了簡要介紹后，就對(duì)它的數(shù)學(xué)建模，三維CAD實(shí)體建模，有限元分析（FEA）建模，有限元分析模型結(jié)果的分析和牙型修正進(jìn)行介紹。所得到的結(jié)果顯示，用標(biāo)準(zhǔn)的斜齒輪傳動(dòng)，漸開線圓柱蝸桿斜齒輪傳動(dòng)在嚙合過程中有兩到三對(duì)齒同時(shí)處于嚙合狀態(tài)，這跟圓柱蝸桿蝸輪傳動(dòng)極為相似；它的接觸模型比傳統(tǒng)的蝸桿蝸輪傳動(dòng)更好。選擇適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)參數(shù)，它可以達(dá)到比傳統(tǒng)的蝸桿蝸輪傳動(dòng)更高的承載能力。齒頂牙型修正極大地提高了漸開線圓柱蝸輪的承載能力。
關(guān)鍵詞：機(jī)械傳動(dòng) 蝸輪驅(qū)動(dòng) 漸開線齒輪 有限元分析

0. 引言
由于圓柱蝸桿蝸輪傳動(dòng)的有許多優(yōu)點(diǎn)，比如說傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)，低噪
聲，相對(duì)于其他形式的蝸桿（比如球形蝸桿和螺旋蝸桿）來說，更容易加工制造，因此，它被廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。
為了最大限度地利用傳統(tǒng)的蝸桿蝸輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)并且避免它的缺點(diǎn)，而提出了用漸開
線斜齒輪來代替蝸輪傳動(dòng)，即漸開線圓柱蝸桿斜齒輪傳動(dòng)。
與傳統(tǒng)的漸開線圓柱蝸桿蝸輪傳動(dòng)相比，這種新的蝸桿蝸輪傳動(dòng)有以下優(yōu)點(diǎn)：
 對(duì)于圓柱蝸桿蝸輪傳動(dòng)，需要用滾刀或者專用刀具加工蝸輪，這樣導(dǎo)致制造成本高，效率低下，而斜齒輪的加工制造相對(duì)來說更容易，成本低而且生產(chǎn)效率高；
 由于蝸輪的齒廓形狀復(fù)雜，蝸輪齒面無法磨削因而不能達(dá)到高的齒面精度，然而這種漸開線蝸桿斜齒輪齒面可以磨削從而可以獲得較高的齒面精度，而且齒面強(qiáng)度大，承載能力更高；
 漸開線圓柱蝸桿蝸輪之間有接觸間隙，從而可以獲得更好的潤滑條件。
作為一個(gè)合作的研究項(xiàng)目，英國諾丁漢特倫特大學(xué)機(jī)械傳動(dòng)研究室和中國機(jī)
械傳動(dòng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室一起緊密合作以進(jìn)行這個(gè)領(lǐng)域的研究【1，2，3，4】。這篇報(bào)道陳述了從這項(xiàng)研究得來的部分結(jié)果。
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