平面二次包络弧面蜗杆传动的研究与应用

《平面二次包络弧面蜗杆传动》是一种具有我国独特风格的新型弧面蜗杆传动。本文择要介绍了笔者对该传动的研究与应用的主要结果。 笔者从研究该传动的一般型式入手,把具有“两次接触”为特点的,典型的平面二次包络弧面蜗杆传动,当作它的一种典型情况;把常见的直线齿弧面蜗杆传动视为新型传动,当其平面萎缩为一直线时的一种特例。文中采用较简单的方法,导出了两类蜗杆两种型式传动通用的一般性啮合方程式,由这啮合方程式可一目了然地证明典型传动存在“两次接触”和“瞬时两线接触”的原因和条件。文中还利用通用方程式,有对比地计算分析了两类四种蜗杆传动的啮合特点,说明平面二次包络弧面蜗杆传动具有更好的磨削工艺性和啮合性能;指出典型传动蜗轮齿面的两次接触区在接触循环次数和诱导法曲率上存在的弱点,认为对“两次接触”应给以全面的估价,对一般型传动和选型问题的研究,应予以重视。此外,文中通过两次接触界限曲线和包络面界限曲线的研究,相应地讨论了有关“两次接触”、蜗杆根面和参数影响等问题。     

锥面双包络弧面蜗杆

本文提出一种新型的弧面蜗杆——锥面双包络弧面蜗杆传动。文中导出了蜗杆、蜗轮的齿曲面方程式和啮合条件方程式,并借助电算讨论参数对接触线形状和分布的影响,从而可以实现优化设计,这些参数是砂轮直径、半锥角、砂轮轴在垂直面内的倾斜角、蜗杆喉部直径系数等。本文又导出了啮合界限线和二次接触的计算公式(限于篇幅,K_σ~(ⅠⅡ)等的计算公式从略)。通过实例计算及实验研究,证实这种蜗杆具有良好的性能。     

滚子包络端面啮合蜗杆传动的啮合性能分析

为了提高蜗杆的承载能力、传动精度和效率,提出一种新型蜗杆传动形式——滚子包络端面啮合蜗杆传动。根据微分几何和齿轮啮合原理建立坐标系,推导蜗杆齿面方程,以及诱导法曲率、润滑角、卷吸速度和自转角等齿面啮合参数计算公式,研究蜗杆主要设计参数对啮合性能的影响规律。研究结果表明:滚子包络端面啮合蜗杆传动的单段蜗杆与蜗轮同时啮合齿对数为5,具有较高的承载能力;最大润滑角达到89°以上,具有良好的润滑性能,为后续的优化设计确定了参数合理的取值范围。     

新型包络圆柱蜗杆传动的理论研究（Ⅱ）

首次建立了双自由度运动状态下,用环面砂轮包络加工圆柱蜗杆传动的啮合原理数学模型,用环面刀具包络成形的蜗杆副,蜗杆的轴向齿廓为凹齿廓,蜗杆与蜗轮为瞬时双线接触,并兼备了二次包络成形和凹面齿圆柱蜗杆的特征。这种新型蜗杆传动具有良好的应用前景。     

砂轮半径对锥面二次包络圆柱蜗杆啮合性能的影响

介绍了一种新型蜗杆传动—锥面二次包络圆柱蜗杆,根据一二包络过程的运动关系推导了啮合方程和蜗杆与蜗轮的齿面方程,通过大量编程计算得到了啮合性能指标与原始参数之间的关系,并以图表直观地表示出在砂轮的不同半径下的啮合特性,为这类蜗杆传动中蜗轮滚刀的设计制造提供了理论参考。     

新型包络圆柱蜗杆传动的理论研究（I）

首次建立了双自由度运动状态下，用直线型切刀包络加工圆柱蜗杆传动的啮合原理数学模型．直线型切刀包络的圆柱蜗杆副中，蜗杆的轴向齿廓为凸齿廓，蜗杆与蜗轮是全台面接触，蜗轮齿面接触线较长，以这种接触传动为主传动应用在电梯曳引机上很理想．     

双曲型二次包络弧面蜗杆传动的理论研究

本文对直线齿弧面蜗杆传动、平面二次包络弧面蜗杆传动、圆锥面二次包络弧面蜗杆传动及单叶旋转双曲面二次包络弧面蜗杆传动作了统一的研究;并运用参变量和集合的概念,以及矩阵和矩阵运算的数学方法,对这五种传动建立了统一的数学模型、计算机程序和统一的加工方法.从而不仅简化了弧面蜗杆传动的理论分析和计算工作,而且为弧面蜗杆传动的选型优化设计和工艺优化设计提供了新的途径.     

渐开线内啮合弧面蜗杆——第一报:齿形

渐开线内啮合弧面蜗杆是我们近几年来提出和研制的一种新型蜗杆传动。蜗杆的轴断面形状为一渐开线的内齿轮齿廓。本蜗杆有如下三个基本特征:(1)是内啮合,(2)是双包围;(3)是渐开线。本蜗杆可以利用现成渐开线齿轮滚刀切制蜗轮,对制造和安装误差敏感性弱,避免了直线状弧面蜗杆会因误差造成的承载能力显著降低的弊病。实践证明,本蜗杆的承载能力大、效率高。本文从理论上阐明了提出这种蜗杆的依据。     

滚子包络环面蜗杆传动副装配误差分析

为了掌握装配误差对滚子包络环面蜗杆传动副齿面接触的影响规律,基于齿轮啮合原理和微分几何原理,在滚子包络环面蜗杆传动副的理论啮合几何学模型的基础上,建立了考虑中心距误差、蜗杆轴向误差、蜗轮轴向误差和轴交角误差等4项装配误差的传动副干涉分析模型,提出了传动副在2种干涉情况下的定量评价指标及其数值计算方法,通过实例计算验证了数学模型的正确性.实例分析结果表明:滚子包络环面蜗杆传动副的理论接触线为中间平面附近的一条空间圆柱螺旋曲线;在装配误差的各分量中,蜗杆轴向误差对接触干涉情况影响最大,蜗轮轴向误差影响最小.     

滚珠弧面蜗杆的界限函数及主曲率

本文以[1]中指状磨头磨削的滚珠弧面蜗杆为研究对象,分析其啮合情况,推导出啮合方程、一类、二类界限函数及滚珠与蜗杆齿面接触点处蜗杆齿面的主曲率公式,为滚珠弧面蜗杆传动的强度计算提供了理论根据。     

滚锥包络环面蜗杆传动的理论研究与参数优化

本文提出了一种从根本上改变啮合齿面间运动形式的新型高效蜗杆传动—滚锥包络环面蜗杆传动,并对该传动进行了系统的理论研究和大量的数值计算及参数分析。在参数分析的基础上还对该传动进行了参数优化。结果表明,该传动效率高,承载大,寿命长,制造简单。     

包络环面蜗杆传动的实体建模和几何分析

基于曲面包络理论和计算机图形学,讨论了包络环面蜗杆的实体建模方法,并在实体模型的基础上进行了包络环面蜗杆传动的装配模拟及配对齿面的间隙和干涉分析,考察了加工和装配参数的调整对齿面啮合与接触的影响．     

制造误差和载荷耦合条件下蜗杆传动的接触分析

平面二次包络环面蜗杆传动的接触分析对其齿面的接触控制具有重要意义，但目前对这类蜗杆传动的啮合分析大都基于刚性条件下，因而不能真实反映实际的接触状况。用接触有限无法分析了平面二次包络环面蜗杆传动在制造误差和载荷耦合作用下其齿面的接触情况：载荷在接触齿对间的分配、接触区域的形状及其变化规律。将此分析结果与刚性条件下的接触分析进行了对比，发现齿面接触区战发生了明显的移动。这种分析方法为该传动在实际工况下的啮合控制提供了一定依据。     

倾斜式双滚子包络环面蜗杆传动几何特性分析

为消除环面蜗杆传动齿侧间隙,提出倾斜式双滚子包络环面蜗杆传动,采取双排滚子错位布置,且滚子轴线与蜗轮径向倾斜一定角度. 阐述了倾斜式双滚子包络环面蜗杆传动的工作原理,依据空间齿轮啮合理论和微分几何理论,采用运动学法建立了蜗杆副的静态坐标系及活动坐标系,推导了该新型环面蜗杆齿面方程,并导出了该传动的蜗杆轴向截面齿廓方程、法向截面齿廓方程、一界函数、螺旋升角等几何特性相关的方程及计算公式,分析了滚柱半径R、滚柱偏距c₂、倾斜角γ等啮合参数对蜗杆几何特性的影响. 结果表明:该新型传动蜗杆喉部齿廓非常接近直线,蜗杆不会发生根切和齿顶变尖现象. 要使该传动保持良好的几何特性,R不宜超过12 mm,c₂在5~9 mm之间,γ在18°~25°之间.      

可控二级啮合特性的蜗轮滚刀设计

圆柱蜗轮副的承载能力与蜗轮副齿面的失配方式和失配量密切相关。本文给出了失配蜗轮副齿面接触特性的计算方法,并在此基础上制定了控制齿面接触特性及对蜗轮滚刀的设计和安装参数进行优化综合的计算方法.按照本文所述方法设计的滚刀,不仅可以完全无除修磨蜗杆这一费工费时的旧工艺,得到具有良好的啮合特性和很低的误差敏感性的蜗轮副,还可以使滚刀在允许的重磨范围内使用时,除了接触区的宽度略有变化外,蜗轮副的运动平稳性和接触区位置基本保持不变.由于不修磨蜗杆,蜗轮副可以完全互换.     

环面蜗杆类零件实体建模研究

针对机械创新设计中具有共轭曲面零件的三维虚拟造型问题，提出了一种基于齿形特征，用于环面蜗杆类零件实体建模的方法．运用共轭曲面的啮合原理进行分析，根据环面蜗杆类零件齿面均由蜗轮轮齿包络形成的特点，由蜗轮齿形特征确定并生成蜗轮轮齿实体(模型)．考虑运动规律，对每个啮合位置的蜗杆实体与蜗轮轮齿实体进行布尔减运算，进而实现环面蜗杆零件的实体建模．在AutoCAD环境下，应用Visual USP语言开发程序，分别以滚柱、滚锥、纵向圆柱包络蜗杆为例进行了实例计算及制图，所生成的实体模型能够真实反映出给定的参数，可用于齿廓形状及尺寸的分析．     

二次包络环面蜗杆传动齿面修形的效果

提出了对二次包络环面蜗杆传动修形的方法，以降低蜗轮副对制造误差的敏感性。用齿面接触分析法求解了存在制造误差对修形传动的齿面接触状态和运动精度，结果表明：修形蜗轮副可以避免或有效缓解制造误差造成的齿面边缘接触，明显降低蜗轮副的运动误差。     

柱面包络环面蜗杆齿面数控加工的计算机仿真

在建立柱面包络环面蜗杆传动数学模型的基础上，运用三维计算图形技术，编制绘出环面蜗杆齿面正等轴测图的计算机程序，在计算机上实现了蜗杆齿面的计算机仿真，并对柱面包络环面蜗杆齿面及修形后的蜗杆齿面进行计算机仿真，为数控机床加工蜗杆提供了理论参考。     

滚锥包络环面蜗轮副的研制与试验

滚锥包络环面蜗轮副是笔者研制成功的一种啮合齿面间呈一滚动摩擦。蜗杆与蜗轮均为硬齿面,适于动力传动的新型环面蜗轮副。本文叙述了该轮副的设计、制造与试验等方面的内容。     

双锥面二次包络环面蜗杆副虚拟加工建模的研究

针对双锥面二次包络环面蜗杆副,目前还未见高效、通用建模方法的考虑.基于空间啮合理论,建立双锥面二次包络环面蜗杆副参数化数学模型,简化出基于蜗杆副6个基本参数的数字化建模的方法,通过solidworks开发平台实现了虚拟加工建模插件的编程.实例结果表明,此建模方法能够快速的建立环面蜗杆实体模型,使得建模更加简便、精确、快速.