倾斜式双滚子包络环面蜗杆副承载能力研究

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倾斜式双滚子包络环面蜗杆传动是基于无侧隙双滚子包络环面蜗杆传动和滚锥包络环面蜗杆传动 2 研究提出的-种新型传动。该传动制造安装方便，成本低，且传动性能好，能够用于精密分度和精密传动。

目前齿轮承载能力研究主要集中于渐开线齿轮、准双曲面齿轮和圆弧齿轮3 j。文献[5]利用数值积分方法求解齿间载荷分配，Elkholy6 依据齿轮啮合刚度对齿轮进行了载荷分布与分配计算。si。

m onl 利用轮齿三维有限元挠曲变形及接触变形提出了-种载荷分配求解方法。文献[8]利用有限元素法研究了平面二次包络蜗杆传动的载荷分布。文献[9]将有限元挠曲变形与弹性接触变形结合起来求解平面二次包络蜗杆传动齿间载荷分配及接触线上载荷分布。文献[10，11]利用 2D和 3D齿轮接触有限元模型计算斜齿轮啮合刚度和载荷分布。迄今为止还没有严密的解析方法来建立环面蜗杆传动承载能力计算的理论公式。

倾斜式双滚子包络环面蜗杆传动属于瞬时多齿啮合 ，且啮合齿面的相对法曲率半径很大。在载荷的作用下，轮齿的变形使接触区移动，接触状况发生变化，因此传动性能和不考虑载荷的几何分析的结果不同。本文在啮合分析的基础上，提出了-种求解倾斜式双滚子包络环面蜗杆传动齿间载荷分配与接触线上载荷分布的方法，并对该传动的载荷分配与分布进行了计算研究。研究齿间载荷分配及接触线上载荷分布对于分析倾斜式双滚子包络环面蜗杆传动的强度和润滑性能有着十分重要的意义。

1 计算模型1.1 传动的工作原理如图1，蜗轮由周向均布有半径为 R的滚子 1的两半个蜗轮2和 3构成，每排滚子与蜗轮中间平面偏离-定位置，滚子轴线与蜗轮径向偏转-定角度(如图2)，滚子可绕自身轴线转动。蜗杆左、右齿面分别与两半个蜗轮的滚子相啮合。单排滚子与蜗杆齿面之间存在-定齿侧间隙，保证了传动的正常工作和良好的润滑，但对整体而言，通过自动消隙装置调节两半个蜗轮轮体的错位角度 ，使滚子与蜗杆齿面始终保持接触，消除传动的回程误差。

① 国家自然科学基金(50775190)和四川省 自然科学基金(12ZA284)资助项目。

② 男，1978年生 ，副教授，博士生 ；研究方向：机械传动，机器人技术；联系人，E.mail：zhanxinliu###tom.tom(收稿日期：2012-07.19)- - - - - - 491----高技术通讯 2013年5月 第 23卷 第5期图1 蜗轮结构图1.2 计算模型由于倾斜式双滚子包络环面蜗杆传动为滚动摩擦，两啮合齿面间的摩擦力与沿两齿面公法线方向作用的作用力相对熊多，故在进行蜗轮副的力分析时忽略摩擦力，也能得到满足工程实际的结果。

如图2，倾斜式双滚子包络环面蜗杆传动有齿对 1、齿对2、齿对3三对齿同时啮合， 、 分别为蜗杆和蜗轮的扭矩～沿接触线分布的载荷离散成各接触点作用的载荷，只要接触线上的点足够多，简化是合理的。

图 2 承载计算模型2 齿间载荷分配倾斜式双滚子包络环面蜗杆传动处于不同转角位置时其承受的载荷是不同的，在蜗轮齿处于不同的位置转角时，其齿面接触线的位置、长度各不相同，而且不同位置对应着蜗杆和蜗轮的齿厚不同。