副標(biāo)題#e#    塑料蝸輪與鋼制蝸桿傳動(dòng)是將蝸輪材料用塑料代替?zhèn)鹘y(tǒng)金屬的蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。由于塑料齒輪加工經(jīng)濟(jì)性好、而且傳動(dòng)平穩(wěn)、吸振降噪、質(zhì)量輕、耐磨、自潤(rùn)滑等優(yōu)點(diǎn)，所以在汽車座椅、家電設(shè)備等輕動(dòng)力傳輸中得到了廣泛應(yīng)用。在傳動(dòng)過程中，因?yàn)樗芰媳忍间摰膹椥阅Ａ康?，蝸輪受載后呈局部區(qū)域接觸。整個(gè)傳動(dòng)磨損幾乎都在塑料蝸輪上，嚙合區(qū)的摩擦熱也會(huì)迅速上升，直接影響了塑料蝸輪的使用壽命。并且塑料蝸輪強(qiáng)度低、易變形、導(dǎo)熱與耐熱性差等缺點(diǎn)，所產(chǎn)生的熱量不易排除，所以塑料蝸輪的失效溫度占主導(dǎo)地位。因此，研究塑料蝸輪嚙合區(qū)溫度對(duì)嚙合性能影響就非常重要，本文通過SolidWorks建立的傳動(dòng)模型，利用MSC. Patran/Nastran有限元軟件分析在傳動(dòng)中嚙合溫度達(dá)到平衡后，塑料蝸輪齒廓的變形應(yīng)力情況。并與嚙合溫度為常溫的工況進(jìn)行比較。
   
    1建立傳動(dòng)模型及有限元前處理
   
    依據(jù)蝸輪蝸桿的基本參數(shù)與結(jié)構(gòu)尺寸(見表1)，利用SolidWorks生成蝸輪蝸桿傳動(dòng)模型。導(dǎo)人MSC. Patran/Nastran中，如圖1所示。
   

    為了完全反應(yīng)齒輪在周期運(yùn)動(dòng)過程中的齒輪嚙合情況，必須建立蝸輪蝸桿傳動(dòng)過程中的各個(gè)位置模型。隨著蝸桿旋轉(zhuǎn)，輪齒上接觸區(qū)的位置是呈周期性變化的。其周期為9°,塑料蝸輪每旋轉(zhuǎn)9°，則需要蝸桿旋轉(zhuǎn)一周。將蝸輪蝸桿嚙合位置分為6個(gè)位置(見表2).
   

    設(shè)置蝸輪蝸桿材料屬性分別為聚甲醛塑料(POM)和合金鋼16MnCr5。網(wǎng)格劃分采用于動(dòng)劃分六面體網(wǎng)格，為提高接觸面處的精確性，對(duì)輪齒嚙合部分進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)化。節(jié)點(diǎn)總數(shù)為160 023，單元總數(shù)為141 168，節(jié)點(diǎn)自由度總數(shù)為852 152。蝸輪蝸桿材料物理性能參數(shù)和熱力學(xué)系數(shù)(見表3、表4)。
   

    設(shè)置邊界條件。由實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的蝸輪蝸桿加載后，嚙合區(qū)溫度達(dá)到平衡，嚙合溫度為100℃，建立蝸輪蝸桿的本體溫度場(chǎng)(如圖2所示)，為蝸輪有限元結(jié)構(gòu)分析提供溫度場(chǎng)邊界條件，由圖2可知嚙合區(qū)域溫度為100℃;將蝸輪設(shè)置為固定;在蝸桿兩端設(shè)置軸承支座，僅允許蝸桿軸向的移動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng);設(shè)置作用于蝸桿的外載荷力，在蝸桿左端面設(shè)定軸向方向的推力;接觸類型將蝸輪與蝸桿接觸齒對(duì)設(shè)為接觸組，并定義蝸輪接觸類型為GAP。并且設(shè)定蝸輪的最大載菏為30 N·m。