TI蜗杆传动的承载能力分析及修形研究

【摘要】： TI蜗杆传动全称渐开线螺旋面包络环面蜗杆。根据包络次数它可以分为一次包络TI蜗杆传动和二次包络TI蜗杆传动。在一次包络TI蜗杆传动中,蜗轮是一个普通的渐开线斜齿圆柱齿轮,蜗杆则是由渐开线斜齿圆柱齿轮包络而成的。对TI蜗杆传动进行有限元分析的结果可以直接指导修形,从而更大地发挥TI蜗杆传动的优势,因此具有重要意义。针对TI蜗杆传动副,研究的结论如下: 分析TI蜗杆传动的数学模型,在ANSYS的环境下建立TI蜗杆传动的有限元模型。由于TI蜗杆的齿面比较复杂,因此采用Matlab、Pro/e和ANSYS三种软件相结合的建模方法,并且充分使用参数化设计语言APDL(Ansys Parameter Design Language),实现建模过程参数化。 在有限元模型的基础上分析TI蜗杆的承载能力,根据齿轮承载能力计算准则,进行接触强度和弯曲强度的分析。关于接触分析,讨论了面与面接触分析的基本步骤,各个参数的选取原则,网格划分方式。分析结果表明在TI蜗杆传动中接触表面有合理的载荷分布,可以承受较大的载荷,是一种很有前途的传动方式。分析轮齿弯曲强度,它包括有限元网格的生成,边界条件的建立,最恶加载线的确立以及等效节点载荷的计算,提出了一种求解TI蜗杆弯曲强度的方法。分析结果可以看出若齿轮的参数不变而增加载荷的情况下,则弯曲应力的增加的速度很快,因此在设计高承载能力的齿轮时,考虑弯曲应力的计算是必要的。 研究环面蜗杆修形的方案,探索TI蜗杆的修形方法,初步提出了一种TI蜗杆的修形方法,修形后的TI蜗杆有更大的优势。