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本文属于自然科学基金的一项子课题,在Bertrand曲面共轭理论的指导下研究一种交错轴传动的新技术。滚动式点啮合环面蜗杆传动是一种新型传动,且尚处于理论研究阶段,为了得到该新型蜗杆传动副可靠的强度特性,本文用有限单元法,借助ANSYS软件研究了该新型蜗杆传动副的强度问题,其结果将对完善该传动的设计和工程应用有较强的指导意义。 为了建立该新型蜗杆传动副的三维实体模型,根据文献提出的Bertrand曲面原理建立了滚动式点啮合环面蜗杆的齿面方程,推导了齿面上任意一点主曲率的计算公式,并指出了为了实现点啮合母线的设计方法。根据Bertrand曲面的形成原理,利用Pro/E建立了该滚动式点啮合环面蜗杆传动副的三维实体模型。 依据Hertz弹性接触理论,应用Mathematic软件计算得到蜗杆与滚动齿的接触域为椭圆形,椭圆中心位于啮合点,载荷在接触域上呈半椭球规律分布。根据作挤压运动的径向滑动轴承载的物理边界条件,同时结合平面Hertz弹性接触理论,得到滚动齿与蜗轮球窝的接触域及其接触域上的载荷分布函数。 按照上面所获得的载荷分布规律,把载荷施加在有限元模型上,利用ANSYS计算,得到了应力的分布规律。对于蜗杆,最大应力发生在喉圆处的齿上,而且蜗杆的齿根应力明显小于其接触应力。在同样的载荷作用下,蜗轮的受力情况相对于蜗杆来说更为合理。最后,本文根据计算分析结果提出了改善的建议。 综上所述,本论文的意义与价值在于:应用有限元所提供的平台,对新型蜗杆传动进行三维有限元的应力分析,得到了该蜗杆传动副在载荷作用下的应力变化规律,从工程角度回答了滚动式点啮合环面蜗杆传动的强度特性等问题,为其技术实现提供重要依据。