铜蜗轮蜗杆传动动态接触强度分析的步骤

       本文详细介绍了基于ANSYS/LS-DYNA软件的铜蜗轮蜗杆传动动态接触强度分析的步骤，提出了分析过程中应注意的事项，为齿轮动力学接触分析提供了新的方法。利用ANSYS/LS-DYNA对齿轮进行动力学接触仿真分析，计算铜蜗轮蜗杆在整个啮合过程中齿面接触强度、变形以及压力的分布情况，并发现接触强度的最大值以及最大变形均集中在蜗轮和蜗杆的齿根部位，这与实际情况相互吻合。

       高分子材料领域的快速发展，促进了中低载荷齿轮传动中金属齿轮塑料化的趋势。塑料料齿轮常被用于代替金属蜗轮与金属蜗杆进行啮合传动，但金属与塑料材料的各方面性能差异较大，塑料抖齿轮损伤形式复杂，其疲劳寿命难以预测。针对这一问题，基于HPT接触理论和航天领域形成的相对坐标法，运用多体动力学软件RecurDyn建立金属蜗杆与塑料抖齿轮的刚藕合动力学模型，获得了塑料抖齿轮在对应加载工况下的瞬态应力值，作为Durability模块中塑料抖齿轮的载荷输入值;引用德国塑料齿轮标准VDI 2736中POM齿轮疲劳寿命与接触应力幅值关系，得到塑料抖齿轮材料的S-N曲线，并基于应力时间历程寿命计算准则，对塑料抖齿轮的疲劳寿命进行了分析。通过疲劳台架实验验证了该分析模型的准确性，为后续塑料齿轮疲劳寿命的研究提供了理论依据。

       随着塑料工业技术的发展，齿轮的材料不再局限于金属，齿轮传动领域也逐渐出现了“以塑代钢”的概念。铜蜗轮蜗杆传动机构被用于传递空间相互垂直而不相交两轴间的运动和力，由于蜗轮的加工工艺较为复杂、加工的一致性不好而且加工成本较高，在传递载荷相对较小的情况下，便产生了用塑料斜齿轮代替金属蜗轮的传动方式。但由于金属与塑料的材料性能差异较大，且塑料材料损伤形式复杂，塑料斜齿轮的疲劳寿命难以预测。所以，对塑料斜齿轮进行疲劳寿命分析具有较高的工程研究价值。

       国内外相关学者针对塑料齿轮的疲劳寿命进行了很多具有参考价值的研究。通过研究塑料直齿轮在动态啮合过程中的应力分布规律，分析得出了影响塑料齿轮使用寿命的原因。研究了生物基聚合物材料在齿轮中的应用前景，得出相比于传统化石基聚合物，其使用寿命更长;同时通过分析当前塑料齿轮的研究现状，总结了塑料齿轮的失效模式，提出了MCF模型用于塑料齿轮设计制造。对PEEK塑料直齿轮的点蚀损伤拓展方向和由此产生的塑料齿轮失效形式进行了实验研究，并对该塑料齿轮疲劳寿命作出了评估。研究了润滑和负载情况下聚甲醛齿轮的失效形式，指出油润滑情况下的失效形式主要是接触疲劳失效。以上研究都是对塑料材质的齿轮副进行的疲劳性能相关的研究，而对由金属材质与塑料材质混合使用的齿轮副寿命的相关研究文献较少见到。http://www.zbdongxing.com/