一种蜗杆传动多目标优化设计方法

蜗杆传动的传统设计方法主要是设计者借鉴已有的设计实例和经验,首先试选基本参数,再通过校核确定该参数是否满足使用要求。若不满足要求,则重新选择参数进行校核,若满足要求则作为最终的设计方案。由于不同设计者选择的参数一般不同,就会导致同一设计要求出现不同设计方案的现象,且方案一般不是最佳。多目标优化设计方法在排除传统设计方法人为主观因素的基础上,以与蜗杆制造成本和传动性能紧密相关的蜗轮齿冠体积、蜗杆传动中心距、滑动速度等目标为优化对象,建立优化目标函数,确定设计约束条件,利用有关软件优化工具箱寻找最优解进行优化。结果表明,多目标优化设计与常规设计相比,在传动效率小幅提升的前提下,多目标优化设计的蜗轮齿冠体积大幅下降65.42%,传动中心距缩小24.8%,优化设计效果显著,优化后机构综合性能更强。

滚子包络环面蜗杆传动副接触特性分析

建立滚子包络环面蜗杆传动副的数学模型和三维精确实体模型,在传动比和中心距确定的情况下,分析不同蜗杆喉部最小直径、滚子直径对传动副的齿面接触特性,探讨中心距误差、蜗杆轴向误差、蜗轮轴向误差和轴交角误差4类装配误差对传动副齿面啮合侧隙的影响规律。结果表明,蜗杆喉部最小直径、滚子直径的变化会影响齿面等效应力,最大等效应力随蜗杆喉部最小直径的变化呈“V”字形;中心距误差、蜗杆轴向误差会导致传动副齿面法向出现啮合间隙或过盈情况。蜗轮轴向误差、轴交角误差对传动副的齿面啮合区影响不大,但会出现一侧过盈增加、一侧过盈减少的现象,因此应将装配误差控制在一定范围内。

蜗杆传动蜗杆轴向力判定新方法教学实践

为实现机械设计基础课程的教学目标,激发学生学习兴趣,降低学习难度,创新教学方法,以有效解决蜗杆轴向力方向判定的问题,在蜗杆受力分析的基础上,由圆柱齿轮切向力方向判定出发,结合基于SolidWorks Motion软件的蜗杆旋转运动仿真,根据轮齿运动时序状态分析,确定轮齿的感觉运动方向,得出蜗杆轴向力与其感觉运动方向轴向分量相反的结论,最终提出了基于感觉运动的蜗杆轴向力方向判定方法,并通过了基于“左右手定则”的对比实例验证。将该方法应用到工业设计专业2017级、汽车服务工程专业2020级的教学当中,学生平均成绩相对于采用传统方法教学的行政班,优秀率提高,不及格人数减少,齿轮受力分析题的成绩有所提高,课程实践取得了良好的教学效果,研究为机械设计基础教学方法的创新提供了一定的参考。

多模数ZI蜗杆斜齿轮传动设计与有限元分析及其应力预测

为解决传统渐开线蜗杆斜齿轮副在开式传动或传动比过大时斜齿轮容易发生齿根断裂的情况,提出一种新型的基于不等模数不等压力角设计的渐开线蜗杆副,使斜齿轮的模数与压力角同时提高,大幅提高斜齿轮的齿根强度。通过对此种蜗杆副的传动特性的分析,得到特殊的啮合角与中心距计算方式。另外,通过对同传动比、同蜗杆情况下基于不等模数设计的ZI蜗杆斜齿轮副和传统ZI蜗杆斜齿轮副的建模与有限元分析,得出在较大模数比情况下的斜齿轮齿根强度约为传统斜齿轮齿根强度的2.956倍,增大了渐开线蜗杆的应用范围。后续使用灰色预测,对比出误差平方和(Sum of Squared Errors,SSE)最小模型,予以验证预测的准确性,另外进行蜗杆施加不同转矩下的斜齿轮啮合齿受拉力处最大应力σ_(1max)的数据预测,为相应的工程分析与必要的校核设计给出了依据。

双导程精密蜗杆传动副设计及承载计算方法研究

针对双导程精密蜗杆传动副的设计理论不完善及承载计算方法缺失等问题,基于空间啮合原理,建立双导程蜗杆传动副啮合几何学模型,提出了传动副几何参数设计及侧隙调整设计等方法;基于ISO/TS 14521并利用相对计算方法,建立了双导程蜗杆传动副的传动效率、齿面磨损、齿面点蚀、齿根断齿等承载计算模型;设计研制了双导程精密蜗杆传动副样机并开展了传动性能测试。通过理论分析、仿真计算及样机性能试验,验证了设计方法的正确性及承载计算方法的可靠性,为双导程精密蜗杆传动副的广泛应用提供了设计分析的理论依据。

基于模糊控制策略皮带输送机纠偏装置的设计

为解决皮带输送机在实际生产中由于安装误差和实际工况所导致的皮带跑偏影响输送效率和安全的问题,通过对皮带输送机皮带跑偏原因分析的基础上,提出了皮带跑偏检测和纠偏控制的总体方案,重点对位置检测部件、单片机、涡轮蜗杆传动部件以及驱动电机进行选型设计;最后,基于模糊控制策略对纠偏装置的控制效果进行仿真验证,取得理想结果。

矿用电铲支重轮检修托架的设计与应用

针对各型号电铲行走机构支重轮的结构特点,分析了因无专用工装在其装配检修工艺过程中存在的问题,提出了一种专用检修托架,详细阐述了其工作原理和现场应用效果和特点,解决了支重轮装配过程中的安全隐患,提高了支重轮的装配精度和效率,为同类别大型构件的装配和工装设计提供了参考。

蜗杆传动中蜗轮材料的研究进展

蜗杆传动因其具有传动比大、结构紧凑、传动平稳等优点,被广泛应用于机械制造领域。蜗杆传动中,青铜是蜗轮最常用的材料。为解决青铜蜗轮耐磨性差、疲劳强度低、齿面胶合等问题,青铜蜗轮替代材料的研究受到越来越多的关注。综述了蜗杆传动中蜗轮常用的金属材料以及青铜蜗轮替代材料的研究进展。针对国内外文献报道中用于替代青铜蜗轮的钢制蜗轮、铸铁制蜗轮、锌铝合金制蜗轮、塑料制蜗轮进行了重点论述。最后,结合蜗轮材料的研究现状,从材料、表面工程技术和涂层制备三方面提出了展望性的建议。

蜗杆形成原理及面向对象的建模方法

按蜗杆加工方法对蜗杆进行分类 ,采用面向对象的方法建立了圆柱蜗杆和环面蜗杆加工的空间坐标系 ,对数学模型进行了推导。各种具体的蜗杆仅需按刀具母线安装位置或刀具母面建立子类 ,通过继承即可建立具体蜗杆的齿面方程从而进行啮合分析及评价各类蜗杆传动的啮合性能 ,为蜗杆传动的设计、选型和工艺设计提供依据和设计规则。为蜗杆传动的CAD建模、图形处理。

蜗杆驱动外侧倒扣和内螺纹自动脱模机构注塑模设计

针对内有螺纹、外有倒扣的液压电磁阀接头产品,设计了一种一模八腔布局的自动脱螺纹机构及注塑模具,模具采用点浇口单点浇注方式,为实现产品上三种难脱模特征的自动脱模,分别设计了三种特殊脱模机构。针对内螺纹特征的脱模,采用蜗杆驱动齿轮转动,机构能够将模具动作时的直线动力转化成螺纹型芯转动抽芯的动力,充分利用模具开模动力来驱动齿轮抽芯机构抽芯,代替油缸驱动脱模,从而降低了模具结构尺寸和实现内螺纹产品自动脱模。针对外壁上整圈倒扣环的脱模,采用在定模一侧设计哈弗滑块进行侧向脱模;针对肩台特征的脱模,采用推板推出镶件方式进行脱模。模具结构设计新颖,为同类产品注塑模具设计提供了有益的参考。

蜗杆传动专家系统的实现方法的研究

针对蜗杆传动的特点 ,提出了建造蜗杆传动的专家系统的基本思想和蜗杆传动专家系统结构。采用基于面向对象的框架结构来对蜗杆传动知识进行描述 ,并构造了蜗杆传动的知识库。提出了蜗杆传动设计的多级推理控制方式 ,以完成蜗杆传动的选型 ,参数、结构设计及工艺决策等相关任务。

平面齿内齿轮一次包络鼓形蜗杆传动副性能测试

为了获取平面齿内齿轮一次包络鼓形蜗杆传动副(以下简称鼓形蜗杆传动副)的传动性能参数,以鼓形蜗杆传动副的啮合几何学和啮合性能为基础,搭建电封闭式传动性能试验台,对鼓形蜗杆传动副样机在多工况下进行传动性能测试.测试结果为:由于存在制造误差和装配误差,鼓形蜗杆传动副样机的实际接触区为理论接触区的2/3;鼓形蜗杆传动副样机的传动效率随着转速的提高而增加,在低转速时,传动效率随着负载的增大明显降低;在高转速时,传动效率随着负载的增大而略有升高;鼓形蜗杆传动副样机在各测试工况下的最高传动效率为69.05%,最高油池温升为89.8℃;该鼓形蜗杆传动副具有优良的传动性能,适用于重载动力传动.

蜗杆传动强度设计研究

通过深入分析环面蜗杆传动强度计算的AGMA标准的特点和不足 ,提出了一种符合赫兹接触理论新的算法 ,统一定义了圆柱、环面蜗杆传动强度设计中心距 a =f(T2 ,n2 ) 是力矩和转速的函数的含义。本方法计算结果可靠实用 ,可用于实际设计中。

超环面行星蜗杆传动啮合特性研究

采用空间啮合理论对超环面行星蜗杆传动的啮合特性进行了系统的研究。给出了定子螺旋面和转子蜗杆齿廓曲面方程以及行星轮轮齿滚珠与定子螺旋面及转子蜗杆之间的接触线方程。以上述工作为基础，进而导出了行星轮轮齿滚珠与定子螺旋面及转子蜗杆之间的接触线上诱导法曲率以及接触线与相对速度之间夹角计算公式。分析了啮合特性的影响因素和影响规律，为该种传动的设计与制造提供了理论依据。

平面齿内齿轮一次包络鼓形蜗杆传动副的误差分析

为了掌握平面齿内齿轮一次包络鼓形蜗杆传动副的齿面真实啮合状况,对其进行误差分析。建立含误差的传动副啮合几何学理论,构建传动副的三维精确实体模型,研究理想状态下传动副的齿面啮合情况,并重点分析中心距及倾角等各项误差值对传动副真实啮合状态的影响规律。研究结果表明:传动副在理想状态下有5对齿同时啮合,瞬时接触线为直线且沿齿高方向平行分布;中心距误差和蜗杆轴向位移误差为负值时比其为正值时对传动副有利;轴间角误差、倾角误差及基圆半径误差对平面齿内齿轮一次包络鼓形蜗杆传动副啮合状况的影响较大。

基于鼓形蜗杆传动理论的内齿轮加工原理研究

针对目前内齿轮加工方法中普遍存在的精度低、效率低等不足,提出一种运用鼓形蜗杆刀具进行内齿轮连续分度的展成加工方法。以微分几何和啮合原理为基础建立鼓形蜗杆传动二次包络理论及鼓形蜗杆刀具齿面数学模型。分析内渐开包络母面重现的必然性及内齿轮加工共轭关系。研究鼓形蜗杆刀具齿面的轴向齿形特性及齿面根切规律,并给出刀具齿面根切的避免方法。应用虚拟中心距原理分析鼓形蜗杆刀具的粗加工工艺参数优化方法及其精确加工原理。该研究工作为内齿轮的高效高精加工提供了一种有效途径。

自动扶梯ZC1蜗杆传动模糊优化设计

应用啮合理论和模糊优化理论 ,以自动扶梯ZC1蜗杆传动啮合区面积为目标函数 ,选取α、ρ和 χ为设计变量 ,对自动扶梯ZC1蜗杆传动进行模糊优化设计 ,该方法对自动扶梯ZC1蜗杆传动设计具有应用价值。

侧隙可调式蜗杆传动综述

根据调整原理对侧隙可调式蜗杆传动进行分类,论述每种侧隙可调式蜗杆传动的调整关系及其优缺点。从国内外蜗杆传动的发展和现状的分析出发,根据我国工业发展的特点和对侧隙可调式蜗杆传动的需求,预测侧隙可调式蜗杆传动的研究热点和发展趋势。研究内容对选用现有侧隙可调式蜗杆传动和研发新型侧隙可调式蜗杆传动具有一定的指导作用。

平面内齿轮一次包络鼓形蜗杆传动参数优化

平面内齿轮一次包络鼓形蜗杆传动是一种新型蜗杆传动,为了获得优良的啮合性能,其设计参数的选择是一个复杂而困难的问题。针对这一问题,以微分几何和空间啮合理论为基础建立传动副的啮合性能方程,提出一种在保证蜗杆强度和齿面不根切等的条件下,基于传动副宏微观啮合性能的多目标蜗杆参数优化设计方法。选用遗传算法进行计算求解并得出合理设计参数,与传统设计所得参数相比,由该组参数所形成的传动副具有更为优良啮合性能。以优化后设计参数制作样机并进行传动性能试验,结果表明样机具有较大的承载能力和较高的传动效率。研究工作为该传动的推广应用奠定了理论及试验基础。

新型球面包络蜗杆分度凸轮机构的研究

在总结分析传统弧面分度凸轮机构和平面、柱面包络蜗杆分度凸轮机构的基础上，提出了一种球面包络蜗杆分度凸轮、钢球、嵌装钢球的分度盘三体式结构的新型球面包络蜗杆分度凸轮机构；并介绍了其结构形式，推导了分度盘上球面齿廓方程，啮合方程，球面包络蜗杆分度凸轮廓面方程，最后指出了这种新型球面包络蜗杆分度凸轮机构优良的结构特性。