滚柱环面蜗杆传动滚柱运动形态分析

摘要

滚柱包络环面蜗杆传动作为一种优良的环面蜗杆传动，与传统圆柱蜗杆传动相比，它具有同时参与啮合齿数多、传动效率高、承载能力大等特点，在未来的机械工业中有着广阔的应用前景。本文以单滚柱包络环面蜗杆传动为研究对象，对该传动的啮合理论、三维建模、运动性能和啮合效率方面进行了较为深入的研究，其主要内容包括： 分析了单滚柱包络环面蜗杆传动的组成与结构，阐明了该蜗杆传动实现啮合传动的原理。基于齿轮啮合理论与微分方程，对该蜗杆传动的坐标系建立，蜗杆齿面方程，蜗轮齿面方程，瞬时接触线方程，瞬时速度方程以及滚柱自转角速度方程进行了推导，构建了单滚柱包络环面蜗杆传动的理论体系。 对蜗杆副的运动性能进行研究，分析滚柱上接触线分布和瞬时速度分布，得到从滚柱柱顶部到滚柱底部，在蜗轮滚柱接触线上的每个接触点处，瞬时周向相对运动速度逐渐减小的规律。针对滚柱自转角速度的不确定性，从理论分析的基础上提出来了一种计算、确定滚柱角速度的方法，为以后的相关理论研究提供了借鉴。 选取滚柱包络环面蜗杆副的初始参数，数值计算得到蜗杆副几何参数，通过MATLAB工程计算软件和Pro/E三维建模软件，精确建立了蜗杆和蜗轮的三维实体模型。 推导了蜗杆副的啮合效率公式，分析了啮合效率η与摩擦系数f、传动比i12和滚柱半径R之间的关系，研究表明摩擦系数对啮合效率的影响最大，传动比次之，滚柱半径对啮合效率影响较小。因此，应保持滚柱环面蜗杆副接触区处于良好的润滑状态，避免摩擦过大造成过大的啮合效率损失。

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