副標題#e#    塑料蝸輪與鋼制蝸桿傳動是將蝸輪材料用塑料代替?zhèn)鹘y(tǒng)金屬的蝸桿傳動機構。由于塑料齒輪加工經(jīng)濟性好、而且傳動平穩(wěn)、吸振降噪、質(zhì)量輕、耐磨、自潤滑等優(yōu)點，所以在汽車座椅、家電設備等輕動力傳輸中得到了廣泛應用。在傳動過程中，因為塑料比碳鋼的彈性模量低，蝸輪受載后呈局部區(qū)域接觸。整個傳動磨損幾乎都在塑料蝸輪上，嚙合區(qū)的摩擦熱也會迅速上升，直接影響了塑料蝸輪的使用壽命。并且塑料蝸輪強度低、易變形、導熱與耐熱性差等缺點，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地位。因此，研究塑料蝸輪嚙合區(qū)溫度對嚙合性能影響就非常重要，本文通過SolidWorks建立的傳動模型，利用MSC. Patran/Nastran有限元軟件分析在傳動中嚙合溫度達到平衡后，塑料蝸輪齒廓的變形應力情況。并與嚙合溫度為常溫的工況進行比較。
   
    1建立傳動模型及有限元前處理
   
    依據(jù)蝸輪蝸桿的基本參數(shù)與結構尺寸(見表1)，利用SolidWorks生成蝸輪蝸桿傳動模型。導人MSC. Patran/Nastran中，如圖1所示。
   

    為了完全反應齒輪在周期運動過程中的齒輪嚙合情況，必須建立蝸輪蝸桿傳動過程中的各個位置模型。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個位置(見表2).
   

    設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)格劃分采用于動劃分六面體網(wǎng)格，為提高接觸面處的精確性，對輪齒嚙合部分進行網(wǎng)格細化。節(jié)點總數(shù)為160 023，單元總數(shù)為141 168，節(jié)點自由度總數(shù)為852 152。蝸輪蝸桿材料物理性能參數(shù)和熱力學系數(shù)(見表3、表4)。
   

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