试析蜗杆渐开线蜗杆机构参数化设计及动态接触特性

论文导读：，在最大转速/输出扭矩下，浅析该蜗杆副在蜗轮转动一个齿历程中齿面接触应力、齿面变形及啮合运动规律。结果表明：齿面应力随啮合齿数增加逐渐减小；通过Mises准则校核，蜗杆副在该工况下的变形为弹性变形；在啮合的各个时刻，蜗轮与蜗杆的最大应力比较接近，而最大应变总是发生在蜗轮上。关键词：蜗杆传动论文参
摘要：渐开线蜗杆传动具有承载能力强、运动平稳、传动效率高、寿命长等优点，广泛用于国防与民用工业领域。渐开线蜗杆机构的疲劳磨损与接触性能的好坏严重影响整机的工作性能。本论文以渐开线蜗杆传动的啮合原理、接触动力学论述及实际工况等方面对该机构的参数化设计、材料的摩擦磨损及动态接触特性进行了探讨。主要工作概括如下：（1）根据空间啮合论述，推导了蜗轮蜗杆的齿面方程及接触线方程。以蜗轮齿面方程建立数学模型，利用Matlab软件计算了蜗轮齿面上一系列的插值点，在CATIA逆向工程模块中，通过这些点的云图拟合得到蜗轮齿面，建立了渐开线蜗轮的精确几何模型。将该模型与蜗杆进行装配，不会发生干涉，适用于蜗杆机构的动力学仿真及有限元浅析。该建模策略为其他复杂机构及曲面的精确建模提供了参考。（2）以渐开线蜗杆为对象，按照定义参数变量—创建几何图形集—生成实体特点的骨架建模策略，在CATIA平台上实现了渐开线蜗杆的参数化二次开发，通过界面输入蜗杆的基本参数，由程序对参数计算、图形绘制、布尔操作等处理生成蜗杆的参数化几何模型。为蜗杆机构的运动仿真、数控加工、有限元浅析提供了方便，也为其他零部件的参数化二次开发提供了指导。（3）针对蜗杆传动的疲劳磨损失效，在相同条件下，对三组蜗杆副材料进行了摩擦磨损实验，探讨这几组材料之间的摩擦系数、磨损量及磨损形式。通过实验比较：ZQSn10-1—42CrMo（氮化）之间的摩擦系数及磨损量均最小；摩擦系数大小与磨损量之间没有必定的联系，材料之间的摩擦系数大，其磨损量未必大；通过对磨损表面形貌的观察，磨损的主要形式为磨料磨损。选择性能最优的一组材料对蜗杆副进行动态接触浅析。（4）介绍了一种接触动力学的有限元浅析策略。在HyperMesh中建立一对精确渐开线蜗杆机构的有限元模型，以ANSYS/LS-DYNA为求解器，在最大转速/输出扭矩下，浅析该蜗杆副在蜗轮转动一个齿历程中齿面接触应力、齿面变形及啮合运动规律。结果表明：齿面应力随啮合齿数增加逐渐减小；通过Mises准则校核，蜗杆副在该工况下的变形为弹性变形；在啮合的各个时刻，蜗轮与蜗杆的最大应力比较接近，而最大应变总是发生在蜗轮上。关键词：蜗杆传动论文参数化设计论文二次开发论文摩擦磨损论文接触浅析论文
本论文由www.7ctime.com,需要论文可以联系人员哦。摘要5-6
Abstract6-8
致谢8-11
插图清单11-13
表格清单13-14
第一章 绪论14-20

1.1 课题来源14

1.2 引言14-15

1.3 国内外探讨近况及进展方向15-17

1.4 课题探讨的目的和作用17-18

1.5 本论文的主要探讨内容及革新点18-20

1.5.1 本论文的主要探讨内容18

1.5.2 本论文的革新点18-20

第二章 ZI 蜗杆传动的啮合原理及有限元策略概述20-35

2.1 渐开线蜗杆副的啮合论述20-29

2.

1.1 空间啮合的基本原理20-25

2.

1.2 齿槽右侧渐开线蜗杆副的齿面方程25-28

2.

1.3 齿槽左侧渐开线蜗杆副的齿面方程28-29

2.2 有限元软件介绍及有限元动力学浅析策略29-34

2.1 HyperMesh 软件介绍29-30

2.2 ANSYS/LS-DYNA 及其运用30-31

2.3 LS-DYNA 的动态接触算法31-32

2.4 LS-DYNA 的接触类型32-34

2.3 本章小结34-35

第三章 参数化设计及渐开线蜗杆机构的二次开发35-48

3.1 参数化设计介绍35

3.2 CATIA 二次开发技术35-36

3.3 CATIA 二次开发 API 介绍36-39

3.1 CATIA 零件二次开发36-38

3.2 CATIA 曲面二次开发38-39

3.4 蜗杆参数化程序设计39-45

3.4.1 程序结构设计39-40

3.4.2 建立参数变量40-42

3.4.3 创建几何元素42-43

3.4.4 构造实体特点43-44

3.4.5 界面调用44-45

3.5 渐开线蜗轮的建模45-47

3.6 本章小结47-48

第四章 蜗杆副材料的摩擦性能探讨48-57

4.1 蜗杆传动材料的选择48-49

4.1.1 蜗杆传动论文导读：68-706.1论文总结686.2全文展望68-70参考文献70-73攻读硕士学位期间发表的论文73-74上一页12
的失效形式48
4.

1.2 蜗杆副材料的选择原则48-49

4.

1.3 蜗杆传动常用的材料49

4.2 材料的摩擦磨损概述49-52
4.

2.1 摩擦磨损作用机制49-50

4.

2.2 磨损的分类形式50-51

4.

2.3 机械零件的磨损历程51

4.

2.4 蜗杆副的磨损简述51-52

4.3 蜗杆副材料的摩擦磨损实验52-55
4.

3.1 实验材料的制备52

4.

3.2 实验条件及策略52-54

4.

3.3 实验结果浅析54-55

4.4 本章小结55-57
第五章 渐开线蜗杆传动的动态接触浅析57-68

5.1 齿轮接触不足概述57

5.2 接触有限元论述基础57-59

5.3 渐开线蜗杆副动态接触浅析策略与步骤59-63

5.

3.1 蜗杆副接触有限元模型的建立59-60

5.

3.2 创建 PART，定义接触60-61

5.

3.3 定义边界条件及施加载荷61-63

5.

3.4 设置求解选项63

5.4 求解结果及浅析63-67
5.

4.1 渐开线蜗杆传动的啮合规律63-64

5.

4.2 齿面接触应力分布64-65

5.

4.3 蜗杆副齿面最大应力校核65-66

5.

4.4 蜗杆副齿面应变浅析66-67

5.5 本章小结67-68
第六章 全文总结与展望68-70

6.1 论文总结68

6.2 全文展望68-70

参考文献70-73
攻读硕士学位期间发表的论文73-74