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TI蜗杆传动啮合理论研究及优化设计

段路茜

  TI 蜗杆传动,全称渐开面包络环面蜗杆传动,由渐开线斜齿圆柱齿轮及其包络的环面蜗杆组成。开展 TI 蜗杆传动的研究对开发研制高效、重载蜗杆减速机具有重要的理论意义和实用价值。本文从啮合理论和优化设计两个方面对 TI蜗杆传动展开了研究。主要研究内容如下: 依据微分几何和齿轮啮合原理,用运动学法建立了理想状况下一次包络和二次包络 TI 蜗杆传动的啮合理论体系。 在考虑边界条件的前提下,深入分析了一次包络 TI 蜗杆传动的啮合性能。讨论了啮合界限线存在的判定条件,仿真结果表明只有当齿面上出现两条啮合界限线并重合时,蜗轮齿面上瞬时接触线的分布才呈现理想状态,由此获得一次包络 TI 蜗杆传动的理想螺旋角。深入细致地分析了设计参数对蜗轮齿面接触状态的影响,为合理选择设计参数提供了理论指导。 对二次包络 TI 蜗杆传动的齿面接触进行了分析。研究了蜗轮齿面上二次接触线存在的条件、螺旋角对蜗轮齿面上接触线分布以及蜗轮齿面形状的影响。研究结果揭示出当螺旋角大于一次包络 TI 蜗杆传动的理想螺旋角时,蜗轮齿面上才能出现二次接触线;在加工允许的螺旋角取值范围内,螺旋角越大越有利于齿面啮合性能的改善;以啮合界限线为界的一次接触面和二次接触面构成了二次包络 TI 蜗杆传动的蜗轮齿面。 研究了一次包络TI蜗杆传动在蜗轮齿面磨损后能否出现二次包络TI蜗杆传动的接触现象。通过对一系列相同的设计参数下一次包络和二次包络 TI 蜗杆传动蜗轮齿面形状的分析比较,可得知:当螺旋角大于一次包络 TI 蜗杆传动的理想螺旋角时,一次包络 TI 蜗杆传动经啮合磨损后可以获得二次包络的接触线分布。以提高承载能力、改善润滑状况为目的,以设计参数为优化变量,采用改进的自适应遗传算法对一次包络 TI 蜗杆传动进行了多目标优化设计。优化实例说明将遗传算法应用于一次包络 TI 蜗杆传动优化设计中是可行和有效的,该方法好于传统优化方法。……   
[关键词]:蜗杆传动;啮合性能;齿面接触分析;遗传算法;优化设计
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:天津大学2004年
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