采用探触法对螺旋蜗轮蜗杆齿轮的温度测量

       为了获得塑料一钢材料的螺旋齿蜗轮蜗杆啮合过程中的热量分布，根据热网络分布原理，利用Simscape仿真软件建立了热网络模型，分析了其啮合时的功率损失，得出其热阻计算模型和系统的稳态温度分布及热流量分布。仿真结果表明，蜗杆的温度远远高于其他节点温度，齿轮主要以蜗杆热传导的方式散热，通过选择热传导系数更大的蜗杆材料或采用减小蜗杆长度的设计可以改善蜗杆端传导散热。

       塑料一钢材料的蜗轮蜗杆传动，不仅具有成本低、质量轻、噪声低等优点，而且加工设计比较灵活，单级传动比大，绝缘性能好。该类齿轮近年来被广泛应用于汽车工业及家用电器等领域。螺旋结构蜗轮大批量生产时可采用模具成型的方法，较展成原理的加工方法进一步节约了成本。与金属材料相比，工程塑料的材料特性如弹性模量、滑动摩擦系数等受温度影响更大。因此，在塑料一钢材料啮合传动的承载能力计算中，必须对蜗轮和蜗杆进行热分析，以确定其承载能力。此外，在齿轮的设计中，必须保证齿轮的工作温度低于材料的极限温度，防止热失效。出于成本的考虑，在塑料齿轮的开发过程中，应尽可能采取有效措施，降低齿轮啮合温度，以便于尽可能采用体积小的齿轮，实现较大的承载能力，提高齿轮的适用范围。

       在其研究中采用探触法对螺旋蜗轮蜗杆齿轮的温度进行了测量，以探讨齿轮的承载能力。但目前的研究缺乏对螺旋齿轮传热过程的宏观理论分析。热网络法基于热电比拟的原理，适用于复杂系统的散热机理和各节点温度的分析。利用热网络法对行星齿轮的稳态各节点温度进行了分析。搭建了6挡汽车变速箱的热网络分析模型。目前的研究主要集中在正齿轮领域，且都采用解方程组计算各节点温度的方法。本研究针对齿轮为螺旋齿轮，其结构特点决定了其散热规律、受力情况以及齿轮副功率损失等均有别于传统的正齿轮啮合。该齿轮采用空气自然冷却，与传统的油冷和空气受迫冷却的散热规律也有区别。与传统的求解方程组相比，利用Simscape搭建热网络仿真模型更直观，更改齿轮布置时便于调整，并可一次性测量各节点温度。基于以上这些原因，本文利用Simscape软件，采用热网络分析法，对塑料一钢材料啮合的螺旋蜗轮蜗杆进行稳态热分析。http://www.zbdongxing.com/