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改进的修正型TA蜗杆副啮合理论与啮合特性研究

槐崇飞  
【摘要】:TA蜗杆副,即直廓环面蜗杆传动,其具有一系列优良特性,被广泛应用于冶金机械,矿山机械,起重机械,船舶机械,石油化工机械,精密机械等行业。因此,研究直廓环面蜗杆传动的啮合理论和啮合特性问题具有一定的实际意义。虽然目前已有学者对其进行了研究,但其中还存在一系列不太完善之处,有待不断改进和完善。本文以修正型直廓环面蜗杆传动为研究对象,建立了直廓环面蜗杆副啮合分析的数学模型,在此过程中,改进和完善了现有的直廓环面蜗杆啮合理论。并以此为基础,探索研究了直廓环面蜗杆传动的啮合特性。本文主要的研究工作如下:(1)基于微分几何知识,提出了新的计算齿面曲率参数以及选取标架的计算方法,与文献中常用的方法相比,计算过程简化,更便于初学者理解掌握。(2)利用回转矢量的有关性质,化简了啮合函数的计算过程,并且得到的啮合函数与文献中已有的相比,形式美观,更有利于后续的理论推导和Matlab编程计算。(3)结合修正型直廓环面蜗杆副齿面共轭区的特点以及相关算例研究,给出了计算修正型直廓环面蜗杆副齿面共轭区边界关键点的非线性方程组。(4)研究了一些求解边界关键点非线性方程组的方法技巧,包括参数u的赋值问题,和求解一个方程组两组不同解的赋初值问题。在一定程度上提高了计算效率。(5)提出了一种计算瞬时接触线的方法,弥补了现有文献的空白,同时也为后续的研究工作提供了基础。(6)通过对Ⅱ型直廓环面蜗杆副啮合特性的研究分析,解释了Ⅱ型直廓环面蜗杆副避免曲率干涉的方法以及原因。研究发现,适当减小修形参数,可以改变曲率干涉界线与啮合区的位置关系,使其位于啮合区外部,不再参与啮合,从而消除了曲率干涉区,避免了蜗轮齿面的根切。(7)探索了蜗杆头数和蜗杆副中心距的变化对Ⅱ型直廓环面蜗杆副啮合特性的影响规律。发现了在中心距相同的情况下,增大蜗杆头数可以扩大蜗轮齿面上的接触区,可以占蜗轮齿面的一半。但接触区内的瞬时接触线在啮出端比较集中,会导致蜗杆副在啮合过程中散热不太均匀。在蜗杆头数相同的情况下,增大蜗杆副的中心距,蜗轮齿面上的接触区会向蜗轮齿面中间偏移,但接触区的大小和瞬时接触线的分布不会发生明显变化,而啮合区内的微观啮合质量会有所提升。


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