平面包络环面蜗杆精度非接触光电检测方法

平面包络环面蜗杆直径的大小对蜗杆副性能有关键的影响。详尽地分析了环面蜗杆直径与蜗杆副性能的关系,确定了蜗杆计算圆直径选取的原则,提出了计算蜗杆直径的新方法和计算公式。据此完善了蜗杆直径的优化方法,为蜗杆直径的优化开辟了成功的途径;并根据此优化方法编制的平面包络环面蜗杆优化设计软件成功地实现了环面蜗杆副参数的优化。最后举例说明了优化的效果。

平面二次包络环面蜗杆副由于其优异的性能成为当代蜗杆传动的皇冠,新型传动的代表。曲率修型原理的提出,解决了平面包络环面蜗杆的核心理论和最优齿形的问题;计算机技术在平面包络环面蜗杆的设计、制造中的应用取得了突破性的成果,优化设计和数字仿真解决了平面包络环面蜗杆副几何参数和工艺参数设计的难题;多年来一直成为平面包络环面蜗杆副推广障碍的参数系列化、标准化得到初步解决;滚刀cad和辅助工艺设计极大地提升了工作效率;成套加工设备和工装的开发为平面包络环面蜗杆副的制造提供了良好的硬件;数控加工软件和技术的开发必将成就平面包络环面蜗杆的智能制造。新的理论和技术对环面蜗杆的推广应用将起到很好的促进作用。

文中首先介绍了机械设计的优化方法，其次分析了平面包络环面蜗杆传动的优化流程，最后以实例的方式对方位角、高度角蜗杆副的设计进行优化，其结果是令人满意的。

采用弹塑性接触有限元法求解了不同包容齿数下的齿间载荷分配系数,基于啮合原理计算了接触点的诱导法曲率半径并进行了回归分析,建立了单齿接触线长度和总接触线长度的简化计算模型。基于hertz模型,推导出适用于平面二次包络环面蜗杆传动的承载最大齿对的接触应力计算公式和平均接触应力计算公式。建立了蜗杆副的有限元模型,分析了不同载荷作用下的齿间载荷分配及齿向应力分布规律。最后,通过实例对比了用于平面二包蜗轮副齿面接触应力分析的解析法及数值法。结果表明:解析法与数值法计算结果接近,前者计算值高于后者约10%~25%。

通过改变固化剂的含量,配制了几种光弹性模型材料。在冻结温度下,应用ye2538型程控静态电阻应变仪测试了不同材料的弹性模量。参考钢-铜副的弹性模量比值,合理配置了蜗杆和蜗轮的光弹性模型材料。制备了钢质轴芯镶铸环氧树脂齿部的蜗杆模型,整体浇注了环氧树脂蜗轮模型。将光弹性模型副装配在减速箱中,通过扭力杆施加载荷,在烘箱内完成了应力冻结过程。应用409-ⅰ型光弹仪观测了蜗轮模型切片等差线的分布状态。对比分析了光弹性实验结果和有限元分析结果。结果表明:同一切片上,各齿最大等差线级数的差值小,齿间载荷分配比较均匀;沿齿高方向,齿根和齿顶处的等差线级数较分度圆附近大;光弹结果与有限元计算结果的一致性较好,验证了该蜗杆副光弹性实验的可靠性。

基于齿轮啮合原理,建立了平面包络环面蜗杆副的数学模型。结合工程实际,深入分析了蜗杆、蜗轮的几何特征。以典型传动蜗轮齿面二次区为例,研究了信息点呈不等距分布的复杂曲面的构造方法。结果表明:主曲线采用平面曲线,交叉曲线采用非均匀有理b样条曲线(nurbs)构造的空间曲面精度高且易于编程实现。基于unigraphics-grip编程开发平台开发了平面包络环面蜗杆传动实体建模系统,并通过实例验证实体模型的精度:特征点的最大线偏差为4.7μm。

介绍了用matlab和pro/e生成斜平面二次包络环面蜗杆的过程,给出了仿真的具体思路和方法。

针对平面二次包络环面蜗杆传动在国内外的发展现状,对其在理论和生产实践方面的研究进行了综述,分析了平面二次包络环面蜗杆传动研究目前存在的问题,提出了未来的研究方向。

针对平面二次包络环面蜗杆副传动在很多领域得到广泛应用的需要。介绍了平面二次包络环面蜗杆副的形成和特点,分析了现有加工方法的优点和存在的缺陷,在现有加工工艺和数控加工技术发展的基础上,对其数控加工方法进行了探讨,并就其中的刀具轨迹利用截平面法生成原理作出详细的叙述。

提出一种新型蜗杆传动形式——平面内齿轮包络凸环面蜗杆传动。以微分几何和空间啮合理论为基础建立该传动的啮合函数、齿面方程的数学模型。分析该传动的各种传动形式,研究其母平面倾角对啮合性能的影响规律。研究结果表明:母平面倾角决定传动副的接触线分布;平面内齿轮一次包络凸环面蜗杆传动具有良好的润滑性能;平面内齿轮二次包络凸环面蜗杆传动具有较高的承载能力。为研制承载能力高、润滑性能好、体积小的新型动力蜗杆传动形式提供理论基础。

为了简化平面二次包络环面蜗杆传动承载能力的计算方法,基于hertz理论,应用线性回归法和插值法,推导了平面二次包络环面蜗杆传动接触强度计算公式;考虑齿间载荷分配系数的影响,修正了普通圆柱蜗杆传动弯曲强度计算公式;根据蜗杆副有限元网格模型,分析了轮齿应力分布.结果表明:解析式计算的平面二次包络环面蜗杆传动接触强度(弯曲强度)比有限元分析结果大6%~16%,满足工程使用的要求;蜗轮齿面接触应力沿接触线呈倾斜l型分布;蜗杆载荷从1n.m增大至额定值时,5对齿啮合的最大齿间载荷分配从32.4%降至27.5%.

根据平面二次包络环面蜗杆副的特点提出参数计算应该遵循的设计原则,根据参数之间的关系确定主要优化参数;在对主要参数进行优化时,寻找最好的接触线分布和尽可能大的润滑角来作为优化目标;将不产生非工作区、根切、接触线合理分布和蜗杆不变尖等约束条件确定优化范围;根据这类型优化的特点,采用复合形法来解决优化的求解问题。最后,采用vb开发优化界面。研究表明:复合形法在平面二次包络环面蜗杆副的优化设计中具有可行性和优越性。

在环面蜗杆螺旋线参数方程的建模基础上,论证并分析构建了平面包络环面蜗杆产形齿的特征模型,按此模型在mdt6.0环境中实现了平面包络环面蜗杆的三维建模.进而又分析讨论了平面二次包络环面蜗轮的特征模型与实体构建,实现了“平面二次包络环面蜗杆传动的参数化建模”.该方法简洁实用,三维实体具有真实的运动型面,能为数控加工提供精确的坐标参数,也能为平面二次包络环面蜗杆传动的性能优化奠定良好的基础.

平面一次包络环面蜗杆两侧工作齿面为直纹曲面,利用这一特点提出了建立蜗杆副准确的三维实体模型的方法。完成了一对平面一次包络环面蜗杆副的精确三维实体模型,然后以中间格式导入abaqus。利用有限元法分析接触载荷在轮齿之间的分布,发现接触载荷从啮入到啮出过程是逐渐减小的。利用有限元法研究了母平面倾角β对于接触载荷分布的影响,发现在蜗杆齿面不出现非啮合区的前提下,β较大时载荷分布更均匀。

基于弹塑性接触有限元理论,建立了多组适于蜗杆副静动态接触应力分析的模型,研究了载荷、齿形参数对齿间载荷分配系数和齿面应力分布的影响,计算了各级扭矩下不同包容齿数时的最大齿间载荷分配系数。研究结果表明:随着载荷的增大,齿间载荷分配趋于均匀;接触应力沿接触线从蜗轮齿根到齿顶呈"l"或"u"形分布;齿形参数对应力分布的影响不容忽略,以应力平均分布为目的的参数优化可通过对比有限元分析结果完成。得到了0.05～1.50倍额定扭矩下,包容齿数为3、5、7时的最大齿间载荷分配系数。

平面二次包络减速器已广泛使用于矿山架空乘人装置中,文章对其原理、结构、特点及使用维护进行介绍,供矿井机运技术人员及维修人员熟悉了解,以确保设备安全运行。

本文主要介绍了利用excel求解方程组,并通过mtalab数值处理方法对其准确性进行验证,再将获得的三维坐标点导入pro/e获得平面二次包络环面蜗杆三维模型的方法。该方法充分应用了excel无需大量数据编程即可求解方程组的优点,以及pro/e易于掌握的的曲面处理和实体造型的功能,使平面二次包络环面蜗杆的建模更快捷、简便。

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

以多体系统建模理论和空间啮合原理为基础,研究数控机床各轴运动误差、刀具误差、工装误差等多项原始误差对平面二次包络环面蜗杆数控加工廓面精度的影响,推导出包含以上各误差的平面二次包络环面蜗杆误差廓面方程,利用牛顿迭代法计算并对误差计算结果进行对比分析,从理论上阐述各误差对加工蜗杆廓面精度的影响规律,为平面二次包络环面蜗杆高精度数控加工提供参考。

提出了一种新型滚动式球面包络点啮合环面蜗杆传动；运用活动标架和回转运动群对其啮合方程和啮合效率进行了分析研究；推导了啮合效率的计算公式，证明了这种滚动式球面包络点啮合环面蜗杆传动的可实现性．

应用媒介共轭曲面的点啮合理论提出了滚动式回转面包络点啮合环面蜗杆副的廓面构形和点啮合原理;建立了滚动式回转面包络点啮合环面蜗杆传动媒介共轭点啮合的基本方程;为原型机的设计和制造奠定了理论基础。

修正型斜平面二次包络环面蜗杆的接触线型不再是单一的ⅰ型或ⅱ型接触线,还会出现ⅲ型接触线,齿面的实际结构就变得非常复杂。使用相位角分析方法,利用一类界限曲线,对3种接触型式的蜗轮齿面构造进行了详细的剖析,在蜗轮齿面上划分出了工作区和非工作区域,确定了每一部分的构成。