基于滚柱包络端面啮合蜗杆传动的传动理论与等温弹流润滑理论,考虑表面波状粗糙度的影响,采用数值分析方法着重分析了传动副不同啮合位置、粗糙度幅值、滚柱半径以及喉径系数对弹流润滑性能的影响。结果表明,传动副啮出位置蜗轮齿顶处润滑性能最差;粗糙度幅值、滚柱半径、喉径系数的增加均对润滑性能产生正面影响,会使油膜厚度增加、油膜压力下降。

根据滚子包络端面啮合蜗杆传动的传动原理及数学模型,分析滚子包络端面啮合蜗杆加工共轭关系,提出滚子包络端面啮合蜗杆专用制造装备设计方案,研制专用制造装备,进行蜗杆样件试制,并利用试制的样件进行了台架试验。结果表明,通过对研检测单段蜗杆与蜗轮同时啮合齿对数为5;该蜗杆副的噪声随转速的增加而增加,噪声在70~93 dB之间;该蜗杆副的传动效率随载荷的增加并逐步趋于稳定值,不同载荷下稳定的传动效率在40%~48%之间。研究结果为进一步研究该蜗杆传动奠定理论基础。

为了研究滚柱包络端面啮合蜗杆传动的润滑性能,在滚柱包络端面啮合蜗杆传动啮合理论和弹性流体动力润滑理论的基础上,建立了滚柱包络端面啮合蜗杆传动的简化弹性流体动力润滑模型;基于各润滑状态区内近似膜厚和膜厚比计算公式,运用Matlab软件进行了数值仿真,得出了该传动副在整个传动过程中的润滑状态、最小油膜厚度时域分布规律,结果表明,该传动副具有较好的润滑性能;最后,分析了滚柱半径R和喉径系数k对该传动副润滑性能的影响,结果表明,要使该传动副保持良好的润滑性能,滚柱半径R不宜过大,喉径系数k不宜过小。

为了研究滚柱包络端面啮合蜗杆传动的闪温特性,提高抗胶合能力,在滚柱包络端面啮合蜗杆传动啮合理论和摩擦学的基础上,建立了弹流润滑下端面蜗杆和滚柱蜗轮之间摩擦因数的数学模型,分析了啮合传动过程中摩擦因数的时变规律。在此基础上,基于摩擦学原理和Blok闪温理论,建立了弹流润滑下滚柱包络端面啮合蜗杆传动闪温的计算模型。运用Matlab软件进行了数值仿真,得出滚柱包络端面啮合蜗杆传动某一啮合齿对从啮入到啮出齿面闪温的分布规律,并分析了输入功率、润滑油黏度、滚柱半径和喉径系数对齿面闪温特性的影响。结果表明,为了保持该传动副具有良好的胶合承载能力,输入功率和润滑油黏度不宜过大,滚柱半径和喉径系数不宜过小。研究结果对进一步研究滚柱包络端面啮合蜗杆传动齿面抗胶合能力、热应力分析等有重要意义。

为探究单滚柱包络端面蜗杆传动性能,基于啮合理论,以传动效率为研究对象,建立传动的数学模型,计算传动副的瞬时传动效率与平均传动效率,分析传动副主要参数对传动副平均传动效率的影响。采用MATLAB进行优化运算,获取了较高的传动效率参数。研究结果显示:传动副平均传动效率与摩擦因数、喉颈系数、滚柱半径及蜗轮齿数呈负相关,与中心距呈正相关,其中摩擦因数对传动副平均传动效率的影响最为显著,蜗轮齿数次之,中心距对此影响最小。