无侧隙双滚柱包络环面蜗杆传动减速器的设计与分析

论文摘要

无侧隙双滚柱包络环面蜗杆传动,是一种新型包络环面蜗杆传动,这种新型传动形式不仅效率高、承载能力大,而且无侧隙、结构紧凑、使用寿命长、安装维护方便,应用领域非常广泛。本文以这种新型传动的一种应用实例——无侧隙双滚柱包络环面蜗杆传动减速器为研究对象,对其啮合理论、几何参数设计、结构设计、三维实体建模与制造技术、运动仿真、蜗杆减速器的模态有限元分析展开研究。主要研究内容如下:首先,在回顾无侧隙双滚柱包络环面蜗杆传动的啮合理论、模型坐标系的建立与转换、传动啮合方程的推导等理论知识的基础上,应用无侧隙双滚柱包络环面蜗杆传动的啮合模型,对齿面方程求解,并在PRO/E平台上对系列啮合点、啮合线进行拟合,生成了蜗杆齿面并进而完成蜗杆三维实体建模,为后续仿真分析奠定基础。通过Solidworks软件的实体造型功能,快速、准确的实现蜗杆减速器的建模和装配。借鉴环面蜗杆减速器的制造技术,探讨了无侧隙双滚柱包络环面蜗杆减速器的制造工艺和技术。基于Mastercam软件完成了减速器箱体的加工。其次,基于COSMOSMotion机械运动仿真平台完成了该蜗杆传动的运动仿真分析,得到了蜗杆、蜗轮和滚子的角速度、角加速度和运动副反力图,研究了该机构的滚子运动状态及其运动学参数,为动力学分析提供依据。应用ANSYS有限元分析软件,对减速器模型划分网格后,定义接触单元,采用规模比较小的单元划分方法和高精度计算,求出无侧隙双滚柱包络环面蜗杆传动减速器箱体和装配体的固有频率和振型,为减速器的设计和改进奠定基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 国内外现状和发展趋势
• 1.2.1 蜗杆传动研究现状与发展趋势
• 1.2.2 无侧隙传动的研究现状与发展趋势
• 1.2.3 无侧隙双滚柱包络环面蜗杆传动的研究现状
• 1.3 本文的研究内容
• 2 无侧隙双滚柱包络环面蜗杆传动的啮合原理
• 2.1 蜗杆的工作原理
• 2.2 蜗杆的啮合原理
• 2.2.1 坐标系的设置
• 2.2.2 各标架的坐标变换
• 2.2.3 相对速度、角速度及其在活动标架上的投影
• 2.3 传动啮合方程
• 2.3.1 啮合函数与啮合方程
• 2.3.2 蜗轮齿面上的接触线
• 2.3.3 蜗杆齿面方程
• 2.3.4 啮合面方程
• 2.4 小结
• 3 无侧隙双滚柱包络环面蜗杆传动减速器的设计
• 3.1 几何参数设置
• 3.2 蜗杆齿面参数化设计和蜗杆蜗轮实体造型
• 3.2.1 蜗杆的三维实体建模
• 3.2.2 蜗杆齿面特征的生成
• 3.2.3 建立蜗杆三维实体模型
• 3.3 无侧隙双滚子包络环面蜗杆传动减速器的结构设计
• 3.3.1 基于Solidworks 的蜗杆减速器设计与制造
• 3.3.2 蜗杆减速器的总体结构设计
• 3.3.3 零件的造型步骤
• 3.3.4 蜗杆减速器的造型结果
• 3.4 无侧隙双滚子包络环面蜗杆传动减速器箱体的加工
• 3.4.1 Mastercam 数控加工软件简介
• 3.4.2 蜗杆减速器箱体的制造
• 3.4.3 基于Mastercam 的减速器箱体加工
• 3.5 小结
• 4 无侧隙双滚柱包络环面蜗杆传动的运动仿真
• 4.1 机械仿真概述
• 4.2 仿真分析软件COSMOSMotion 简介
• 4.3 基于 COSMOSMotion 的机构仿真流程
• 4.4 蜗杆传动的运动仿真及分析
• 4.4.1 仿真模型的建立
• 4.4.2 传动机构的运动仿真
• 4.5 结论
• 5 无侧隙双滚柱包络环面传动减速器的有限元模态分析
• 5.1 箱体有限元模态分析
• 5.1.1 有限元模型的建立
• 5.1.2 求解和求解结果分析
• 5.2 减速器有限元模态分析
• 5.2.1 有限元模型的建立
• 5.2.2 求解和求解结果分析
• 5.3 结论
• 结论
• 参考文献
• 附录A 蜗杆零件图
• 附录B 减速器装配体图
• 攻读硕士学位期间学术论文及科研情况
• 致谢