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双锥面二次包络环面蜗杆副及其关键制造装备的设计与研究

舒勤业  
【摘要】:二次包络环面蜗杆传动副比普通蜗杆副有更大的承载能力、更高的传动效率以及更长的使用寿命,并可以适用于普通蜗杆副能应用的各类场合,是普通蜗杆传动副的一种升级替换产品。然而,目前并未见二次包络环面蜗杆副替代普通蜗杆副,实现大规模生产应用,究其原因,是由于其制造成本居高不下。为了解决上述问题,推动二次包络环面蜗杆传动副的发展,论文选择了双锥面二次包络环面蜗杆副为对象进行了相关研究,并取得了具有应用价值的成果,主要体现在以下几个方面:1.建立了双锥面二次包络环面蜗杆副的多目标优化设计模型。该模型以三个对环面蜗杆副数学模型有直接影响的可变参数为优化变量;在考虑双线接触性能的基础上,以最小油膜厚度最厚及接触线分布范围最合理为优化目标;以避免环面蜗杆根切和边齿顶变尖为约束条件。通过一个实例的优化设计及计算对比分析,以及优化前后产品的性能测试实验,验证了该优化模型的有效性。该成果可以应用于双锥面二次包络环面蜗杆副产品的设计,为产品批量制造前的系列化设计提供理论基础。2.研制了适用于双锥面二次包络环面蜗杆副批量生产的关键制造装备。一台是应用于蜗杆齿面精磨的双锥面二次包络环面蜗杆数控磨床;还有一台是应用于环面蜗轮滚刀铲磨加工的环面蜗轮数控铲磨机床。使用上述装备进行了双锥面二次包络环面蜗杆减速器产品的制造,验证了装备的实用性。同时申请并获得了相关的发明专利的授权。该成果为为双锥面二次包络环面蜗杆副的批量生产提供了制造装备上的保障。3.对比普通圆柱蜗杆副蜗轮滚刀,分析了双锥面二次包络环面蜗轮滚刀铲磨的难点,推导了用于计算双锥面二次包络环面蜗轮滚刀后角的公式。进行了双锥面二次包络环面蜗轮滚刀的设计,并建立了滚刀的三维模型。建立了环面蜗轮滚刀基本蜗杆的轴截面模型,在此基础上提出了滚刀基本蜗杆加工误差检测及补偿的方法,并通过实验进行了验证。基于环面蜗轮滚刀数控铲磨机床,提出了双锥面二次包络环面蜗轮滚刀的后角铲磨方法,提高了加工的效率及精度,并通过检测验证了加工方法的有效性。该成果解决了限制双锥面二次包络环面蜗杆副批量生产的瓶颈问题——滚刀制作。


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