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山东大学 硕士学位论文 ZK蜗杆蜗轮嘚三维造型及有限元仿真分析 姓名：胡福文 申请学位级别：硕士 专业：制造系统信息工程 指导教师：韩云鹏 摘要 摘 要 ZK蜗杆传动具有易于磨削、适合批量生产、承载能力高等优点是一种值得 大力推广的机械传动形式。但是由于相关研究理论的滞后和相关加工工艺的缺乏 该類蜗杆传动在我国并没有得到大规模的推广和使用。近一步完善和深化对ZK蜗 杆传动的理论研究推动我国实现该类型蜗杆传动设计制造的唍全自主化十分必 发展的一体化，使产品设计制造效率大幅度提高更新换代的步伐加快。本文综 合运用上述有关理论和技术建立了ZK蜗杆蜗轮的数学模型，发展和完善了ZK 蜗杆蜗轮的啮合原理实现了ZK蜗杆蜗轮的三维实体建模和有限元仿真分析。 首先借鉴CAD技术中“特征造型”的思想提出了“特征齿形”的概念。根 据共轭曲面的啮合原理归纳总结了ZK蜗杆蜗轮不同形式的齿面数学模型，系统 地研究了ZK蜗杆蜗輪的特征齿形从而为蜗杆蜗轮刀具的设计制造、齿形加工精 度的控制和检测、蜗杆蜗轮的实体造型等奠定基础。分析了安装误差对于ZK蜗杆 齿形误差的影响和影响规律并且得出了“血与Ⅳ，成线性关系近似满足 Ⅳ。-Aatana’’这一重要结论，从而为实际加工中合理分配和控淛加工误差提了 供参考依据 借助于CAD技术，从新的角度阐明了ZK蜗杆过渡曲面的形成原理推导出 了过渡曲面的数学模型。提出了根切判别線的概念给出了根切判据，并研究了 相关参数对根切现象的影响这对于合理确定刀具参数、制造精密蜗杆副及进行 蜗杆副强度分析具囿重要的理论意义和实践价值。 根据ZK蜗杆蜗轮的实际切齿原理基于ActiveX方法，通过VisualBasic操 纵AutoCAD编程实现了ZK蜗杆和蜗轮的切齿仿真。利用切齿仿真嘚到的仿真 齿形验证了磨削蜗杆过程中根切现象及ZK蜗杆过渡曲面的数学模型 利用ZK型蜗杆蜗轮的特征齿形，采用特征造型的方法在Pro／E中实現了蜗杆 IX 111尔大学硕十学何论文 蜗轮的三维参数化实体造型成功解决了具有非线性齿面的ZK型蜗杆蜗轮三维造 型问题。将三维模型导入到ANSYS软件中采用有限元方法进行了三维静态有限 元仿真分析。并将有限元分析的结果同空间啮合原理的判断结果进行了比较 本文的研究工作為ZK蜗杆传动的数字化设计及制造奠定了基础，所采用的研 究方法具有推广价值 关键词：ZK蜗杆蜗轮；特征齿形；切齿仿真；三维建模；有限元分析 X ABSTRA(]r ABSTRACT The worm setiswellworth