滚齿、插齿、顶切、根切、内外啮合传动————动画

zengxiaodong · 发表于 2023-1-23 11:25

蜗轮蜗杆也可以制作接触动画，普通的蜗杆传动其接触线与滑动速度近乎平行，所以形成油碶的效果很不好！

尼曼蜗杆

尼曼蜗杆是德国的G.Niemann教授于1937年提出了一种凹面齿圆柱蜗杆传动；即我国目前所称的ZC型蜗杆；也称“Niemann”蜗杆；1940年获得专利。1953年这种蜗杆作为商品出售厂商标记为“CAVEX"；故又称"CAVEX”蜗杆传动；德国著名的Render(富兰德)公司将该产品系列化并经多次改进；进行大批量生产；产品销往世界各地。九十年代以来原苏联学者李特文和他的学生对圆弧齿的圆柱蜗杆进行了深入的研究；并在ZC蜗杆的基础上；改进制造了ZCI蜗杆。到八十年代中期由于材料技术、润滑技术、计算机技术等的进步；德国、美国、日本和瑞士等先进工业国家的蜗杆减速机生产水平获得了大大的提高。1985年德国Flender公司采用全新技术生产的Niemann蜗杆减速机CAVEX其效率高达98%；承载能力比同类蜗杆减速机高出30%。

我们知道尼曼蜗杆的齿廓为凹圆弧，它是是圆弧圆柱蜗杆中的一种，我们可以看到，当凹形的尺码啮合时，接触线和滑动方向接近垂直，这样的结构形式有利于润滑动压的形成，在轮齿的齿面容易形成油膜。今天我们所说的尼曼蜗杆的齿形问题，蜗杆的齿形是什么样子的呢？它是凹面齿形。蜗轮的齿形呢？为凸面齿形。

蜗杆传动的发展及其分类.pdf (1.06 MB, 下载次数: 11)

zengxiaodong · 发表于 2023-1-23 11:26

蜗轮蜗杆接触动画

zengxiaodong · 发表于 2023-1-23 15:58

大螺旋角斜齿轮啮合，接触线动画

大螺旋角斜齿轮啮合接触线动画.gif

zengxiaodong · 发表于 2023-1-24 08:40

交错轴斜齿轮啮合，线接触变成了点接触

交错轴斜齿轮啮合点接触动画.gif

zengxiaodong · 发表于 2023-1-24 19:37

zengxiaodong 发表于 2023-1-23 11:25
蜗轮蜗杆也可以制作接触动画，普通的蜗杆传动其接触线与滑动速度近乎平行，所以形成油碶的效果很不好！

...

尝试了一下ZC蜗杆，接触线并没有得到书本上所介绍的“U”形————近乎与滑动速度垂直。

也许我对软件使用还不熟练所致。

无标题.png

zengxiaodong · 发表于 2023-1-25 11:12

感觉蜗轮齿面精密建模比较难，因为蜗轮齿面是由蜗杆（滚刀）直接决定的，是未知的复杂空间曲面！

所以，即使用现代的电脑软硬件技术，仍然需要耗费大量的运算资源，有时候力不从心。这也是蜗轮蜗杆齿面接触分析模型分辨率不高的根本原因！从接触动画可见，接触区域一是面积比较大，二是接触区边界不光滑。

参考下面帖子的97楼

http://www.gearbbs.com/forum.php ... ra=page%3D1&page=10

zengxiaodong · 发表于 2023-1-26 08:03

zengxiaodong 发表于 2023-1-24 19:37
尝试了一下ZC蜗杆，接触线并没有得到书本上所介绍的“U”形————近乎与滑动速度垂直。

也许我对软 ...

关于ZC蜗杆（尼曼蜗杆），费老做出过精密模型，其接触迹线动画显示出了理论上的模式，也就是易于形成油碶的形状。

具体可参见下面帖子的14楼
http://www.gearbbs.com/forum.php ... p;extra=&page=2

zengxiaodong · 发表于 2023-1-26 08:18

zengxiaodong 发表于 2023-1-25 11:12
感觉蜗轮齿面精密建模比较难，因为蜗轮齿面是由蜗杆（滚刀）直接决定的，是未知的复杂空间曲面！

所以， ...

关于蜗轮蜗杆接触区面积比较大的问题，昨晚想了一夜，终于想明白了：这是蜗轮蜗杆啮合的本质特性决定的！

与普通渐开线齿轮不同，蜗轮蜗杆的齿面共轭有一个明显的不同特点，那就是蜗轮齿面并非是预先确定的，而是完全由蜗杆展成出来的，费老所谓的蜗轮精密建模其原理也正是用已知的蜗杆不断与蜗轮相对旋转，进行蜗轮体积布尔运算（减），完全类似于实际蜗轮滚齿加工，最终得到任意精度的蜗轮齿面。

从上述蜗轮形成原理可见，最初蜗杆与蜗轮是全齿面接触的（但此时干涉量最大），随着相对旋转的进行，干涉处逐步切除，当所有干涉处都布尔减运算去除后，就完成了加工并形成最终的蜗轮齿面，也就是说，蜗轮蜗杆可以实现不干涉前提下啮合接触迹线面积的最大化！

zengxiaodong · 发表于 2023-1-26 08:38

zengxiaodong 发表于 2023-1-24 08:40
交错轴斜齿轮啮合，线接触变成了点接触

从交错轴斜齿轮啮合动画可见，齿轮宽度有很大的浪费，也就是从接触斑点的角度而言，两个齿轮的宽度只需要涵盖整个接触区就足够了，多余的宽度并不参与接触，因此是无效的宽度。当然，从抗弯强度而言，增加齿轮宽度是有用的，可以减小齿根弯曲应力。

上述结论可以推广到锥齿轮、端面齿轮。

zengxiaodong · 发表于 2023-1-26 11:13

zengxiaodong 发表于 2023-1-24 08:40
交错轴斜齿轮啮合，线接触变成了点接触

蜗杆与斜齿轮的啮合，这是一种特例，也就是其中一个斜齿轮齿数变得很少（甚至只有一个齿），显然也是属于点接触啮合

蜗杆斜齿轮点接触啮合动画.gif

这种情况下，斜齿轮的有效宽度缩小到最小！

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