平面包蝸輪副主要失效形式為磨損和膠合，因此。蝸輪副在傳動(dòng)過程潤(rùn)滑狀況的好壞對(duì)其使用壽命承載能力有著重要影響。在傳統(tǒng)蝸輪副設(shè)計(jì)過程中，往往首先依據(jù)中心距和承載的需要來推算出蝸輪的端面模數(shù)力角及主傾角等參數(shù)。再以接觸強(qiáng)度根切等約束對(duì)上述參數(shù)作校核。由這設(shè)訃過，得出的蝸輪副山于沒德潤(rùn)泔狀況作為優(yōu)先考慮因素，所以往往沒有充分發(fā)揮平面包蝸輪副易形成彈流動(dòng)壓潤(rùn)滑的優(yōu)勢(shì)。本文在分析平面1蝸輪副形成彈流動(dòng)壓潤(rùn)滑機(jī)理的叢礎(chǔ)，提出以實(shí)現(xiàn)平面包蝸輪副傳動(dòng)中產(chǎn)生彈流動(dòng)壓潤(rùn)滑為首選目標(biāo)，并由此推導(dǎo)蝸輪模數(shù)主傾角和基圓半徑等卞參數(shù)，終完成蝸輪副設(shè)計(jì)的新恐路2平面包蝸輪副彈流動(dòng)壓潤(rùn)滑的機(jī)理對(duì)于平面包蝸輪副而言，它在傳動(dòng)中不僅潤(rùn)滑角較大，而且每瞬時(shí)都是雙線接觸，在剛進(jìn)入噴合時(shí)，兩條接觸線相互分離。隨著嚙合的進(jìn)行，兩條接觸線相互靠近。在定的嚙合時(shí)刻，兩條接觸線，蝸輪齒面齒頂端相么在兩齒面間形成半封閉的油腔。隨著嚙合的繼續(xù)進(jìn)行，兩接觸線不斷靠油腔的體積不斷縮小，在油腔內(nèi)產(chǎn)生擠壓效應(yīng)，將其內(nèi)的潤(rùn)滑油從油膜的開口處擠出。因而在嚙合的廠；期，齒面間潤(rùn)泔油，的形成是擠壓效應(yīng)和卷汲效應(yīng)共作的鉆果。，文獻(xiàn)2對(duì)蝸輪齒面潤(rùn)譚昕張仲甫承載能力之和大。左給出了在種工況下的載荷曲線。其中曲線1是在擠壓效應(yīng)和卷汲效應(yīng)耦合作用下的載荷曲線；曲線2坫在純卷汲效應(yīng)作1的載荷曲線；曲線3是在純擠壓效應(yīng)作1的載荷線。

　　3中心膜厚隨轉(zhuǎn)角的變化規(guī)律清華大學(xué)溫詩鑄教授根據(jù)化山粘壓關(guān)系和復(fù)合迭代解法。得出中心膜厚公式史獻(xiàn)根據(jù)上述計(jì)算公式提出了基于離散分析的膜厚近似計(jì)算公式1艮據(jù)該計(jì)算公式分析蝸輪齒面上，厚隨鈐角的變化規(guī)律，可得到2的膜厚轉(zhuǎn)角曲線。

　　從4可以看出每個(gè)蝸輪輪齒在剛進(jìn)入噴合時(shí)，潤(rùn)滑情況并不好，這是因?yàn)槲佪喌膬蓷l接觸線還長(zhǎng)相交，蝸輪齒面上尚未形成半封閉油腔；隨希嚙合的繼續(xù)迸行，封閉油腔形成，擠壓效應(yīng)和卷汲效應(yīng)耦合作用，齒面間的油膜厚度開始顯著增加；在嚙合的最后階段，由于半封閉油腔強(qiáng)有力的擠壓卷汲混合效應(yīng)，齒面間的潤(rùn)滑情況變得較為理想。

　　4優(yōu)化模型的建立滑狀況作了近似數(shù)值計(jì)算，并指出擠壓效應(yīng)和卷汲利的潤(rùn)滑狀況發(fā)生在嚙合剛剛開始的時(shí)候，即半封閉汕腔尚未形成之苦能保證嚙合剛開始時(shí)的彈流油膜厚度，則嚙合后期的潤(rùn)滑狀況都能得到保證。

　　4.1優(yōu)化目標(biāo)由摩擦理論可知構(gòu)成高副傳動(dòng)的機(jī)械零件，其接觸面間的摩擦形式有利1邊界摩擦；混合摩擦液體摩擦液休潤(rùn)滑。

　　這種摩擦的狀態(tài)可膜厚比入來描述1 12為零件的彈性模量；7172為零件的泊桑比。

　　J為接觸點(diǎn)處的誘導(dǎo)法曲率半徑12為接觸點(diǎn)處的綜合曲率半W，作用在單位齒寬上的載荷Ncm從道森公式可以看出，該式包含了評(píng)價(jià)共軛齒面嚙合性能的兩個(gè)重要指標(biāo)，即誘導(dǎo)法曲率半徑和潤(rùn)滑油卷汲速度誘法曲率半徑越大，接觸應(yīng)力越小，齒面承載能力越高；潤(rùn)滑油卷汲速度越大，越容易形成動(dòng)力潤(rùn)滑油膜。齒面越不易磨損和膠合。且當(dāng)潤(rùn)滑汕和蝸輪副的材料確定之最小油膜厚度主要受接觸點(diǎn)處綜合曲率半徑和卷汲速度的影響，而載荷的影響不大。因此在潤(rùn)滑性能優(yōu)化設(shè)計(jì)中，可將此式作為目標(biāo)函數(shù)。

　　4.2設(shè)計(jì)變量在平面包蝸輪副嚙合過程中，隨著轉(zhuǎn)角的變化。好瞬時(shí)蝸輪副齒面間的卷汲速度都是不同的。

　　A兩粗糙面間的，小公稱油膜厚度。，Rui`Rui分別為兩面的輪廓算術(shù)平均偏在蝸輪副兩構(gòu)件的面粗糙度定的情況下，潤(rùn)滑狀態(tài)的好壞完全取決于接觸面間潤(rùn)滑油膜的以度由此，我們可以把優(yōu)化目標(biāo)定為使蝸輪副接觸面間最小潤(rùn)滑油膜厚度為最大，即根據(jù)彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑理論，對(duì)于初始線接觸潤(rùn)滑油的動(dòng)力粘度系數(shù)，2；由于優(yōu)化對(duì)象是每對(duì)齒在剛進(jìn)入嚙合時(shí)齒面間的潤(rùn)滑油膜。所以在這里只討論蝸輪齒在初始嚙合時(shí)設(shè)蝸桿齒面嚙合點(diǎn)回轉(zhuǎn)半徑為，蝸輪齒面哨合點(diǎn)回轉(zhuǎn)半徑為由3可知必分別為蝸桿。蝸輪的計(jì)算圓直徑，辦為蝸輪副基圓直徑。，點(diǎn)為每對(duì)蝸輪齒的初始嚙入點(diǎn)，5點(diǎn)為計(jì)算圓節(jié)點(diǎn)。9.為蝸桿工作半角，亦即哨入點(diǎn)尸的起始角。設(shè)過點(diǎn)作蝸桿軸線的垂線。

　　垂足為，點(diǎn)。則蝸輪副在嚙合起始時(shí)齒面間的卷汲速度為在上述公式中，由于中心距7齒數(shù)22轉(zhuǎn)速出按照實(shí)際工況確定，在計(jì)算中看作常量，所以卷汲速度實(shí)際上是所和0的函數(shù)。

　　422綜合曲率半徑以兩共軛曲面的綜合曲率半徑，=在平面包蝸輪副理論中。嚙合點(diǎn)處的綜合曲！面公式中的各個(gè)參數(shù)的具體計(jì)算方法在文獻(xiàn)1中有較詳盡的介紹，設(shè)蝸桿轉(zhuǎn)角為平蝸輪轉(zhuǎn)角為。由于蝸桿每轉(zhuǎn)過蝸輪轉(zhuǎn)過；4所以若戶點(diǎn)的起始轉(zhuǎn)角為則蝸輪上每齒進(jìn)入哨合時(shí)蝸桿轉(zhuǎn)角甲1=及。相應(yīng)地甲2其中，=1為嚙合點(diǎn)在第動(dòng)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。，2=2.3為主基圓傾角。在實(shí)際計(jì)算當(dāng)中。

　　由于蝸輪每次都從3點(diǎn)開始進(jìn)入嚙合，因而戶點(diǎn)的坐標(biāo)值可看作常量。由此可得。綜合曲率半徑實(shí)際上是主基圓傾角0和主基圓半徑76的函數(shù)。

　　總結(jié)以上分析可知。最小油膜厚度，是主基圓傾角主基圓半徑和端面模數(shù)吼的函數(shù)，因此，選擇這兩個(gè)參數(shù)為優(yōu)化計(jì)算中的設(shè)計(jì)變量。艮口4.3約束條件4.3.1蝸桿齒頂，尖約束為保證滾刀的正常切削，必須使?jié)L刀邊刃頂厚其中叫為端面模數(shù)；凡1為滾刀齒頂圓弧半徑；心為蝸桿分度圓齒厚；為蝸輪齒數(shù)；9決定滾刀邊刃位置的角度。，4分別為蝸桿分度圓齒根圓壓力角。

　　4.3.2蝸桿非嚙合區(qū)及根切約束避免非嚙合區(qū)及根切的條件可為其中為蝸輪副中心距。為主基圓半徑。；為傳動(dòng)比為蝸桿齒根圓弧半徑。

　　4.3.3蝸輪副齒面接觸強(qiáng)度約束蝸輪副齒面接觸強(qiáng)度約束為其中廠為哉荷系現(xiàn)為作用在蝸輪上的忉矩。入為蝸桿螺旋線升角。般1在525之間，為蝸輪副壓力角。

　　44數(shù)學(xué)模型的求解方法本模型是個(gè)單優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)兩個(gè)設(shè)計(jì)變量個(gè)約束條件的優(yōu)化模型，運(yùn)用外點(diǎn)罰出優(yōu)化算法外3可玟得較好優(yōu)化結(jié)果；13偏，5 3軟件包含個(gè)內(nèi)容豐富的優(yōu)化工具箱，調(diào)用該工具箱中算法子程序包可計(jì)算本優(yōu)化模型5優(yōu)化設(shè)計(jì)例設(shè)計(jì)某軋鋼機(jī)壓〃裝，上的平而包蝸輪副，已知條件輸入功宰=乩。蝸桿轉(zhuǎn)違；1材料為200，經(jīng)滲碳淬火處理。面硬度=5蝸輪村料21855氕錫鋅鉛。金屬校鑄造1該型減速器每天工作12小時(shí)。工作壽命8年。要求傳動(dòng)效率大于85.采用礦物油潤(rùn)滑。動(dòng)力粘度系數(shù)=.598 214104咖2凡接觸面平均齒寬單位載荷根據(jù)上述己知條件，以吼=0=為優(yōu)化初始點(diǎn)。按照本文所述的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法可求得優(yōu)化結(jié)果為端面模數(shù)吼=1擬母面傾角，4.17.主基半社7，=827，1幾在這結(jié)果下。該型蝸輪副的潤(rùn)滑油膜厚度h，m=般而目在6級(jí)加工精度下，蝸桿齒面的粗糙度輪廓算術(shù)偏差=，8蝸輪齒面凡2=1.6，綜合粗糙度尺1.7，此時(shí)膜厚比為=1=3，2，若按常規(guī)設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)。貝，所尸10.03=3，產(chǎn)271於。優(yōu)化前后的設(shè)計(jì)結(jié)果下434蝸桿的強(qiáng)度和剛度約束為保證蝸桿軸的強(qiáng)度和剛度由，標(biāo)準(zhǔn)得為蝸輪副的中心距。

　　優(yōu)化結(jié)果未優(yōu)化結(jié)果貨卻展?fàn)巸€約束下轉(zhuǎn)第18頁迭代次數(shù)線3.

　　6發(fā)展中的0入優(yōu)化方法優(yōu)化技術(shù)也將隨之不斷發(fā)展，除了以上提到的特點(diǎn)將越來越明顯之外，將會(huì)有許多新的特點(diǎn)出現(xiàn)如離散量的優(yōu)化問，多目標(biāo)的優(yōu)化問等。在現(xiàn)代0他優(yōu)化技術(shù)中興起種被稱為拓?fù)鋬?yōu)化的新方法，該方法己經(jīng)被些0他軟件包括人陽5在定程度上采用隨著其理論基礎(chǔ)的逐漸成熟，實(shí)用性也會(huì)逐步提高，相信拓?fù)鋬?yōu)化會(huì)是對(duì)經(jīng)典優(yōu)化方法的個(gè)良好補(bǔ)充。

　　設(shè)計(jì)變量沿13狀態(tài)變量幻0浙目標(biāo)凼攻乃隨迭代次數(shù)免化的泠系曲1陳精，蔡國(guó)忠。電腦輔助工程分析2王國(guó)強(qiáng)。實(shí)用工程數(shù)值模擬技術(shù)及其在胳上的實(shí)踐。西北工業(yè)大學(xué)出版社，1999.

　　3孫國(guó)正。優(yōu)化設(shè)計(jì)及應(yīng)用。人民交通出版社，1992.

　　3溫詩鑄等。彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑。清華大學(xué)出版社。

　　4張有孟惠榮等。中國(guó)機(jī)械工程。蝸桿傳動(dòng)的彈流潤(rùn)滑研究。

　　5濮良機(jī)械設(shè)計(jì)。高等教育出版社。

　　6張光輝。秦大同。平面次包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)的參數(shù)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)。重慶大學(xué)學(xué)報(bào)。

作者：佚名　　來源：中國(guó)潤(rùn)滑油網(wǎng)