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基于CAD技术的锥面二次包络环面蜗杆传动设计方法研究

马海英  
【摘要】: 蜗杆传动是机械传动重要形式之一,主要用于传递空间交错轴之间的运动和动力。它具有传动比大、工作平稳、噪声低、结构紧凑等优点,因此在机床、冶金、提升设备等中得到了广泛的应用。尽管如此,蜗杆传动仍然存在效率低,易发热,蜗轮制造需要贵重的减磨性有色金属、制造成本高等突出问题,限制了其在生产实际中的进一步应用。尤其是环面蜗杆传动,由于其一些独特的啮合特性近年来成为国内外研究的热点。 现代制造技术不仅要求产品有图像、图纸的表达,更需要有产品的三维模型。由于CAD技术在机械产品设计中的广泛应用,实体建模的研究也越来越引起人们的关注,实体建模是机械产品进行计算机辅助设计及虚拟设计的关键环节之一,建立的模型应力求尽可能地描述产品的所有特征。 此外对重载工作条件下的蜗杆传动来讲,对其传动过程中的实际齿面接触情况作出准确的预测也是蜗杆设计和加工中的一项重要内容。有了蜗杆的三维模型,并在此基础上实现蜗轮蜗杆传动的三维接触分析对提高蜗杆副的设计质量有着重要的意义。 锥面二次包络环面蜗杆副是一种新型的环面蜗杆传动,它既具有平面包络环面蜗杆可以淬火磨削、制造工艺较易实现的特点,又具有直廓环面蜗杆可避免蜗杆边齿齿顶变尖和根切的优点。目前这种传动在我国已经用于生产,但磨头支座结构较为复杂,还未全面推广使用。论文对基于CAD技术的锥面二次包络环面蜗杆传动设计方法进行研究,具有重要的理论意义和实用价值。围绕锥面二次包络环面蜗杆传动进行了一系列理论方面的深入研究,并利用CAD软件实现其精确三维造型和仿真加工。有了其精确三维造型,并在此基础上开展了蜗轮蜗杆传动的三维接触分析。开展的主要工作如下: 1.锥面二次包络环面蜗杆副的实体造型 三维几何造型又称三维几何建模或三维体素造型等,它是为适应CAD、CAM的发展而在近阶段发展与不断完善的一种用计算机系统来表示控制、分析和输出三维实体的研究方法。实体造型精度的高低直接影响到所求接触点的精度并最终影响到接触线和刀具廓形的精度。本文以AUTOCAD为平台,以Visual Basic 6.0为二次开发工具,实现了锥面二次包络环面蜗杆传动的实体造型。 2.基于三维模型的锥面二次包络环面蜗杆传动的接触分析 有了蜗轮蜗杆的三维模型,不但可以依据传统的啮合分析方法,找到一般意义下的接触点和接触线,而且可以进行全齿面的啮合分析,在设计过程中,或者在实际加工之前及时发现由于设计错误或切削参数选取不当所造成的齿面干涉等问题,同时可以使齿面的强度和润滑设计更有针对性。


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