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滚珠型弧面凸轮传动系统热特性分析

宋亚卿  
【摘要】:滚珠型弧面凸轮传动系统是一种新型的传动机构。该系统采用弧面凸轮连续传动机构作为其中的核心传动部件。与其它传动系统相比,它具有性能好、效率高、速度和精度高等优点。作为新型的传动系统,它适宜于高速高精度的场合,因此,热特性的分析非常的必要。通过分析该机构的温度场,可以了解该系统在工作时的发热情况,以便更好地对该机构进行优化。 综合摩擦学、传热学和空间啮合等理论,本文对滚珠型弧面凸轮传动系统在给定工况下达到稳态时的热特性进行了分析。具体研究内容主要包括: 1.建立了滚珠型弧面凸轮传动系统模型,分析了该系统内的热量传递路线;然后,对该传动机构的输入和输出系统进行热节点的布置,并画出了热网络模型图;在基尔霍夫定律的基础上,列出了该系统内各节点的热平衡方程。 2.确定了热源、热阻以及对流换热系数的计算模型,并根据已知参数和计算数据通过MATLAB中的LU分解法求解出了该系统内各节点的温度值,且绘出了节点-温度图;然后,对该系统在给定工况下的温度场分布结果进行了讨论;最后分析了参数的改变对该传动系统温度场分布的影响。 3.根据热网络法的计算结果,运用有限元分析软件ANSYS,对该弧面凸轮传动机构的输入和输出系统的温度场分布进行了仿真;重点分析了该系统中的摩擦副部件温度随时间的变化规律,并将热网络计算法和通过有限元仿真得到的摩擦副的温度结果进行了比较。 4.提出了一些改善该机构温度场分布的措施。 通过以上的研究工作,完成了对新型弧面凸轮传动系统温度场的理论分析与仿真,不仅为进一步的分析该系统的热应力和热变形奠定了基础,也为更好地优化该弧面凸轮传动机构提供重要依据。


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