ADAMS进行蜗轮蜗杆模拟仿真

1、1绪论11.1国内外蜗轮蜗杆发展现状11.2 ADAMS软件简介21.3本文工作31.4本章小结32蜗轮蜗杆传动设计52.1蜗杆传动概述52.2普通圆柱蜗杆传动的主要参数72.3传动比i、蜗杆头数z1和蜗轮齿数z282.4蜗杆分度圆直径d1和蜗杆直径系数q82.5蜗杆导程角Y82.6蜗杆传动的滑动速度92.7注意事项92.8普通圆柱蜗轮蜗杆传动设计计算102.8.1设计计算102.8.2蜗轮蜗杆传动尺寸计算142.8.3齿面接触疲劳验证152.8.4齿根弯曲疲劳强度验证162.8.5验算效率172.8.6精度等级公差与表面粗糙度的确定172.8.7热平衡计算173用ADAMS进行蜗轮蜗杆模拟仿

2、真183.1 启动ADAMS183.2设置工作环境163.3创建蜗轮173.4创建蜗杆183.5创建旋转副、齿轮副、旋转驱动193.6进行啮合点（MARKER_7）的坐标轴旋转223.7仿真验证264结果分析31参考文献29外文资料30中文翻译36致谢40451绪论1.1 国内外蜗轮蜗杆发展现状蜗杆传动是机器、设备和仪器中最常见的机械传动方式之一。从蜗杆传动的出现到现在已经有以犯多年的历史。随着生产的不断发展,蜗杆传动也在不断地取得发展。渐开螺旋面包络环面蜗杆传动简称为竹蜗杆传动,它是二十世纪七十年代出现的一种新型蜗杆传动副。蜗杆传动可分为一次包络蜗杆传动和二次包络蜗杆传动。在一次包络蜗杆传动

3、中,蜗轮是一个普通的渐开线斜齿圆柱齿轮,蜗杆则是由渐开线斜齿圆柱齿轮包络而成的。在二次包络蜗杆传动中,与蜗杆相啥合的蜗轮是以一次包络生成的蜗杆为产形面而生成的。在众多的蜗杆传动中,蜗杆传动被认为是最具有潜力和希望的一种蜗杆传动。由于蜗杆传动能够得到很大的传动比，因此其一般应用于减速机的得制造中，国内的减速器多以齿轮传动、蜗杆传动为主，但普遍存在着功率与重量比小，或者传动比大而机械效率过低的问题。另外，材料品质和工艺水平上还有许多弱点。由于在传动的理论上、工艺水平和材料品质方面没有突破，因此，没能从根本上解决传递功率大、传动比大、体积小、重量轻、机械效率高等这些基本要求。国外的减速器，以德国、丹

4、麦和日本处于领先地位，特别在材料和制造工艺方面占据优势，减速器工作可靠性好，使用寿命长。但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主，体积和重量问题，也未解决好。当今的减速器是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。蜗轮蜗杆减速机系按Q/MD1-2000技术质量标准设计制造，产品在符合按国家标准GBl0085-88圆柱蜗轮蜗杆参数基础之上，吸取国内外最先进科技，独具新颖一格的“方箱型”外形结构，箱体外形美观，以优质铝合金压铸而成，具有以下优势性能：1、机械结构紧凑、体积外形轻巧、小型高效；2、热交换性能好，散热快；3、安装简易、灵活轻捷、性能优越、易于维护检修；4、运行平稳、噪音

5、小，经久耐用；5、适用性强、安全可靠性大。本产品目前已广泛应用于各类行业生产工艺装备的机械减速装置，深受用户的好评，是目前现代工业装备实现大扭矩，大速比低噪音、高稳定机械减速传动控制装置的最佳选择。蜗轮蜗杆减速机的特点是能耗低、性能优越，减速机效率高达96%，振动小、噪音低、带筋的高钢性铸铁箱体斜齿轮采用锻钢材料，表面经过渗碳硬化处理经过精密加工，确保轴平行度和定位精度可以和普通、变频、制动、伺服等多种电机完美组合.减速机多种的设计方案为客户的装提供了很强的可选性。现在人们所用的蜗轮蜗杆减速器中，大多都是直接利用蜗轮蜗杆传动的优点：能得到很大的传动比、结构紧凑(其在分度机构中的传动比i可达10

6、00，在动力传动中i=10-80)。传动平稳、噪声低；在一定条件下，该机构可以自锁。而很少有人通过其他方法来验证其传动比。在本文中，将介绍怎么在ADAMS中模拟蜗轮蜗杆传动，做出蜗轮蜗杆角速度的关系曲线，并验证与传动比的一致性。1.2 ADAMS软件简介ADAMS，即机械系统动力学自动分析(AutomaticDynamicAnalysisofMechanicalSystems)，该软件是美国MDI公司(MechanicalDynamicsInc.)开发的虚拟样机分析软件。目前，ADAMS已经被全世界各行各业的数百家主要制造商采用。根据1999年机械系统动态仿真分析软件国际市场份额的统计资料，A

7、DAMS软件销售总额近八千万美元、占据了51%的份额，现已经并入美国MSC公司。ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格郎日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。ADAMS软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。ADAMS一方面是虚拟样机分析的应用软件，用户可以运用该软件非常方便地对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析。另一方面，又是虚拟样机分析开发工具，其开放性的程序结构

8、和多种接口，可以成为特殊行业用户进行特殊类型虚拟样机分析的二次开发工具平台。ADAMS软件有两种操作系统的版本：UNIX版和WindowsNT/2000版。ADAMS软件由基本模块、扩展模块、接口模块、专业领域模块及工具箱5类模块组成，用户不仅可以采用通用模块对一般的机械系统进行仿真，而且可以采用专用模块针对特定工业应用领域的问题进行快速有效的建模与仿真分析。Adams是全球运用最为广泛的机械系统仿真软件，用户可以利用Adams在计算机上建立和测试虚拟样机，实现事实再现仿真，了解复杂机械系统设计的运动性能。Adams广泛的应用于工程领域、航空航天、汽车工程、工业机械、工程机械等领域。ADAMS

9、软件可以帮助改进各种机械系统设计,从简单的连杆机构到车辆、飞机、卫星甚至复杂的人体.例如在航空和国防工业中,ADAMS能够防真分析起落架、货舱门以及载重车辆和武器的动力学问题；在航天工业中，它能用于太阳能电池板的展开和回收过程的运动、动力分析；在汽车工业中，能用于卡车、越野汽车以及其他车辆的动力学分析；在生物力学和人机工程学领域，ADAMS能用于人机界面设计、事故重建、车辆乘员保护以及产品的人机工程学设计；在机电产品中，它能用于磁盘和磁带驱动器的设计、传真机以及电路断电器的设计；在健身娱乐产品中，它能用于健身自行车以及其他健身运动器树：在一般机械中，如电动印刷机、家用电器、电梯等都可应用ADA

10、MS进行设计和分析：在制造业和机器人的设计、材料加工设备、包装机械以及食品加工设备的设计也都能够应用ADAMS；在铁路系统，ADAMS能够用于车轮与铁轨的相互作用分析以及车厢之间锅台的动力学问题。1.3 本文工作为了达到要求的运动精度和生产率，必须要求传动系统具有一定的传动精度并且各传动元件之间应满足一定的关系，以实现各零部件的协调动作。该设计均采用新国标，运用模块化设计，设计内容包括传动件的设计，执行机构的设计及设备零部件等的设计。根据所给定的参数，首先设计一对蜗轮蜗杆，其次在ADAMS中模拟蜗轮蜗杆传动，由于本文的目的只是与传动比有关，需要做的只是模拟分析出蜗轮蜗杆的角位置曲线图，进而根据

11、曲线图分析出蜗轮蜗杆的传动比，所以对于所设计的蜗轮蜗杆的传动比可根据仿真时的难易程度进行适当的调整，力求简洁明了。做出蜗轮蜗杆角速度的关系曲线，并验证其与理论传动比i的一致性。1.4 本章小结要利用一个机构或软件，只有先对其有一定得了解，之后才能更好的达到设计目的。本章简单的介绍了蜗轮蜗杆的主要特点、发展现状及其研究方向介绍了ADAMS这一机械系统动力学仿真分析软件的基本特点及其组成模块（基本模块、扩展模块、接口模块、专业领域模块及工具箱），最后说明了本文的行文目的。让我们对蜗轮蜗杆传动和AMAMS软件有一个初步的了解。这样，就能更好的利用两者的优点。对蜗轮蜗杆的设计以及用ADAMS的对其进行

12、模拟仿真验证有一定得帮助。2蜗轮蜗杆传动设计2.1蜗杆传动概述(1) 蜗杆传动的特点及应用蜗杆传动的主要优点是能得到很大的传动比、结构紧凑，其在分度机构中的传动比i可达1000，在动力传动中传动比i=1080。由于蜗杆传动属于啮合传动，蜗杆齿是连续的螺旋齿，与蜗轮逐渐进入和退出啮合，且同时啮合的齿数对较多，故传动平稳、噪声低；在一定条件下，该机构可以自锁。蜗杆传动的主要缺点是效率低，当蜗杆主动时，效率一般为0.70.8；具有自锁时，效率仅为0.4左右。由于齿面相对滑移速度大，易磨损和发热，不适于传递大功率；为减小磨损，蜗轮齿圈常用铜合金制造，故其成本较高；蜗杆传动对制造安装误差比较敏感，对中心

13、距尺寸精度要求较高。综上所述，蜗杆传动常用于传递功率在50kW以下，滑动速度在15m/s以下的机械设备中。(2) 蜗杆传动的类型(b)(a)圆柱蜗杆传动；(b)环面蜗杆传动；(c)锥蜗杆传动图2-1蜗杆传动类型圆柱蜗杆由于其制造简单，因此有着广泛的应用。环面蜗杆传动润滑状态良好，传动效率高，制造较复杂，主要用于大功率传动。按普通圆柱蜗杆螺旋面的形状可分为阿基米德（ZA）蜗杆（普通蜗杆）、渐开线（ZI）蜗杆、法向直齿廓（ZN）蜗杆（延伸渐开线蜗杆）和圆锥包络（ZK）蜗杆。NNTT图2-2阿基米德蜗杆阿基米德蜗杆一般是在车床上用成型车刀切制的。车阿基米德蜗杆与车梯形螺纹相似，用梯形车刀在车床上加工

14、。两刀刃的夹角2a=40°，加工时将车刀的刀刃放于水平位置，并与蜗杆轴线在同一水平面内。这样加工出来的蜗杆其齿面为阿基米德螺旋面，在轴剖面II内的齿形为直线；在法向剖面NN内的齿形为曲线；在垂直轴线的端面上，其齿形为阿基米德螺线。这种蜗杆加工工艺性好，应用最广泛，缺点是磨削蜗杆及蜗轮滚刀时有理论误差，精度不高。图2-3渐开线蜗杆这种蜗杆的端面齿廓为渐开线，所以它相当于一个少齿数（齿数=蜗杆头数）、大螺旋角的渐开线圆柱斜齿轮，ZI蜗杆可用两把直线刀刃的车刀在车床上车削加工。2.2普通圆柱蜗杆传动的主要参数普通圆柱蜗杆传动的主要参数有模数m压力角蜗杆头数z1蜗轮齿数z2及蜗杆分度圆直径d

15、1图2-4圆柱蜗杆传动的主要参数示意图2.3传动比八蜗杆头数z和蜗轮齿数z12蜗杆传动比：.nzi=丄nz(21)21式中：n,n为蜗杆蜗轮的转速；12z,z蜗杆头数、蜗轮齿数。12需要指出的是，蜗杆传动的传动比不等于蜗轮、蜗杆分度圆直径之比。2.4蜗杆分度圆直径d和蜗杆直径系数q蜗杆分度圆直径d与模数m的比值称为蜗杆直径系数，用q表示。(2-2)因d和m均为标准值，故q为导出值，不一定是整数2.5蜗杆导程角Y1zp图2-5z蜗m导程電tan丫iai11兀ddq11(2-3)式中：p蜗杆的轴向齿距al2.6蜗杆传动的滑动速度在蜗杆传动中，蜗杆与蜗轮的啮合齿面间会产生很大的齿向相对滑动速度vs：

16、scosy60x1000cosy（2-4）式中：v蜗杆分度圆的圆周速度，单位为m/s；1n蜗杆的转速，单位为r/min12.7蜗轮蜗杆传动自锁与啮合条件蜗杆和蜗轮啮合时，在中间平面上，蜗杆的轴面模数和压力角aal与蜗轮的端面模数、压力角相等，并把中间平面上的模数和压力角同时规定为标准值。标准压力角a=20°（在动力传动中推荐用a=20°在分度传动中，推荐用a=15°或a二12°）。由于蜗杆与蜗轮轴线正交，为了轮齿啮合，蜗杆导程角Y和蜗轮螺旋角B必须相等，旋向相同。综上所述，蜗杆传动中，蜗轮蜗杆必须满足的啮合条件是：蜗杆的轴面模数m1=蜗轮的端面模数m2=

17、标准模数m蜗杆的轴面压力角al二蜗轮的端面压力角a2二标准压力角a蜗杆导程角Y=蜗轮螺旋角B（旋向相同）蜗杆头数zl通常为1、2、4、6,zl根据传动比和蜗杆传动的效率来确定。当要求自锁和大传动比时，zl=1,但传动效率较低。若传递动力，为提高传动效率，常取zl:l，4，6。蜗轮齿数z2=izl，通常取z2=2880。若z2V27,会使蜗轮发生根切，不能保证传动的平稳性和提高传动效率。若z2>80,随着蜗轮直径的增大，蜗杆的支承跨距也会增大，其刚度会随之减小，从而影响蜗杆传动的啮合精度。导程角的大小与效率有关。导程角大，效率高，导程角小，效率低，一般认为，YW3°30的蜗杆传动

18、具有自锁性。2.8普通圆柱蜗轮蜗杆传动设计计算已知参数：输入功率：P=1Okw蜗杆转速：n1=1460r/min蜗杆头数：z1=1蜗轮齿数：z2=72使用寿命：12000H2.8.1设计计算（1）选择材料类型根据GB/T10085-1988的推存，采用渐开线蜗杆（ZI）（2）选择材料蜗杆：根据库存材料的情况，并考虑到蜗杆传动传递的功率不大，速度只是中等，故蜗杆用45钢；因希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为45-mRC。kt蜗轮：蜗轮轮缘选用铸铝磷青铜”uSn10P12H按齿面接触疲劳强度确定模数m和蜗杆分度圆直径di3）/500由z=1，1z=72，得22-5)nzi二_

19、l二丄二/2nz212-6)确定作用在蜗轮上的转矩T2由表知，z=1,估取效率耳=0.7,则ipri10x07x723.29T二9.55x106匕一=9.55x106xNmm二6x106Nmm(2-7)2n1460i确定载荷系数Km2因工作载荷比较稳定2故取载荷分嶽均系数(卓0，由表选取使用系数12(zk丿72x200k=1.15，由于转速不高，冲击不大，可取动载荷系数k=1.05；则AVK二KKK二1.21(2-8)ApV将各参数带入(6)式(2-9)查表11-2(机械设计)，选取m=8mm,d=80mm1(4)蜗轮蜗杆主要参数的计算d1=10mq76mmz蜗杆分度圆直径,倔蜗轮分度圆直径蜗

20、杆分度圆mm小齿轮上的转矩T-9550P=9550*10/1460n1图2-6蜗轮蜗杆受力图2T蜗杆圆周力F与蜗轮轴向力F:F=-F=一1=1635.273Nt1x2t1x2d1蜗杆轴向力F与蜗轮圆周力F:F二F二16352.739Nx1t2x1t2v兀dn,.蜗杆蜗轮径向力亍松嗣&厂F6.1gm/5957.91N蜗杆螺旋升角：丫二arctan-t=5.71oq蜗轮转速：n二n=20.272i蜗轮上的转矩：T=3.926X106N-m2滑动速度：2-10)2.8.2蜗轮蜗杆传动尺寸计算表1蜗轮蜗杆尺寸计算列表齿顶圆直径齿根圆直径齿顶咼齿根咼齿全高符号dadfhahfh蜗杆9660.88

21、9.617.6单位mmmmmmmmmm轴向齿距蜗杆导程角蜗杆导程蜗杆直径系数蜗杆法向模数符号pxYsqmn蜗杆25.135.7125.13108单位mmdegmm一一蜗杆当量齿数蜗杆法向齿高蜗杆法向齿厚蜗轮蜗杆中心距符号zvhnsna一蜗杆1015.048(52)02328一单位m2d1>KTmm2(zmmb丿mm一厂H/设蜗轮变位系数：x2=02.8.3齿面接触疲劳验证载荷系数k=1.21,蜗轮圆周力F=16352.739N,蜗杆分度圆直径d=80t21mm,蜗轮分度圆直径d=mz=576mm.22接触强度计算公式：2-11)(15150、m3q>KT()2Zb2HP15150K

22、T=2<aHddHp21(2-12)查表11-6与11-7知，材料的基本许用接触应力'=268MP；Ha应力循环次数N=60jnL=60xlx1460x12000=1.46x107(2-13)2h72寿命系数：2-14)2-15)则Q二K-Q'=434.16mpHHNHa2.8.4齿根弯曲疲劳强度验证1.53KT=2YY<Q(2-16)fddmFa20f122-17)当量齿数：z=-=一72一=121.40v2COS3YCOS35.71根据，从图11-9可查得齿形系数：Y螺旋角系数r=1二=1-571=0.9592（2-18）0140140许用弯曲应力='K

23、（2-19）FFFN从表11-8中查的蜗轮的基本许用弯曲应力'=56Mp。FaII寿命系数：K=9.'106=9106=0.83(2-20)fniN'1.46X107='-K=46.48(2-21)FFFN2.8.5验算效率1000P(1-n)t1+tSK0(2-22)Sf=0.0204,申=1.1687vv耳二(0.95-0.96)四=0.86(2-23)tan(y+甲)v2.86精度等级公差与表面粗糙度的确因为这是一般动力传动，v=1.22m/sV3m/s，故取8级精度。2v兀dn2.8.7热平衡计算二60x100Ocosy二和伽/S由于蜗杆传动齿面间相对滑

24、动速度大，所以发热量大，如果不及时散热，会引起润滑不良而产生胶合。因此，对连续工作的闭式蜗杆传动应进行热平衡计算,以限制工作温度不超许用值。设蜗杆传动在单位时间内损失的功率变成的热量为Q1，同时间由箱体表面散出的热量为Q2，则热平衡条件为Q1=Q2因为Q1=1000P1(1-n)，Q2=SKS(t-t0)所以热平衡时的油温t为(224)式中：KS箱体表面散热系数，KS=1018W/(m2°C)，通风良好时取大值;S散热面积(m2)，指内壁被油浸溅到且外壁与流通空气接触的箱体外表面积。对于箱体上的散热片，其散热面积按50%计算；t0环境温度，通常取t0=20°C。所需散热面积

25、：取t0=20C,t=70C,KS=15W/(m2C)，由式(2-24)所需的最小散热面积。=2m2(2-25)若箱体散热面积不足此数，则需加散热片、装置风扇或采取其他散热冷却方式。G1000P(1-n)1000X10X(1-0.85)S=1=一K(t-1)15x(70-20)S03用ADAMS进行蜗轮蜗杆模拟仿真3.1 启动ADAMS双击桌面上ADAMS/View的快捷图标，打开ADAMS/View。在欢迎对话框中选择“Createanewmode”在模型名称(Modelname)栏中输入：wlwg；在重力名称(Gravity)栏中选择“EarthNormal(-GlobalY)"

26、；在单位名称(Units)栏中选择“MMKS-mm,kg,N,s,deg"。图3-1ADAMS启动界面3.2设置工作环境在ADAMS/View菜单栏中，选择设置(Setting)下拉菜单中的工作网格(WorkingGrid)命令。系统弹出设置工作网格对话框,将网格的尺寸(Size)中的X和Y分别设置成所需要的尺寸。用鼠标左键点击选择(Select)图标，控制面板出现在工具箱中用鼠标左键点击动态放大(DynamicZoom)图标嘎,在模型窗口中，点击鼠标左键来选择一合适的角度进行建图。图3-2工作环境的设置3.3创建蜗轮在ADAMS/View零件库中选择圆柱体(Cylinder)图标选

27、择为“NewPart”长度(Length)选择80mm，半径(Radius)选择288mm。在ADAMS/View工作窗口中先用鼠标左键选择点(0,-40,0)mm(蜗轮的位置可以在任何地方，对后面的运动仿真没有影响)，然后选择点(0,40，0)mm。则一个圆柱体(PART_2)创建出来。图3-3CylinderPART2CYLND图3-3创建一个圆柱体在ADAMS/View中位置/方向库中选择位置旋转(Position:Rotate)图标卜，在角度(Angle)一栏中输入90,表示将对象旋转90度在ADAMS/View窗口中用鼠标左键选择圆柱体，将出来一个白色箭头，移动光标，使白色箭头的位置

28、和指向如图3-4所示。然后点击鼠标左键，旋转后的圆柱体如图示。图3-4旋转后的圆柱体参数选择为“New3.4创建蜗杆在ADAMS/View零件库中选择圆柱体（Cylinder）图标Part”,长度（Length）选择600mm，半径（Radius）选择40mm（这里蜗杆的长度的选择没有严格要求，大小合理就可以,半径的大小应该为蜗轮长度的一半，即50mm）。在ADAMS/View工作窗口中先用鼠标左键选择点（-300,-328,0）mm,然后选择点（300,-328，0）mm。则一个圆柱体（PART_3）创建出来。如图3-5所示。图3-5创建的蜗杆综上可知：蜗轮的分度圆半径r与蜗杆的分度圆半径r

29、的比值为:21与tan九1=7.2为一疋值，则蜗轮蜗杆的传动比i=i40122成反比。3.5创建旋转副、齿轮副、旋转驱动选择ADAMS/View约束库中的旋转副（Joint:Revolute）择2Bod-1Loc和NormalToGrid。在ADAMS/View工作窗口中先用鼠标左键选择蜗轮（PART_2）,然后选择机架（ground），接着选择蜗轮上的PART_2.cm,如图6再次选择ADAMS/View约束库中的旋转副（Joint:Revolute）图标色，参数选择2Bod-1Loc和PickFeature。在ADAMS/View工作窗口中先用鼠标左键选择蜗杆（PART_3），然后选择机架

30、（ground），接着选择蜗杆上的PART_3.cm，就会出现白色的箭头，移动光标，使箭头指向X轴的正方向后点击鼠标左键，从而在球体（PART_3）上成功创建旋转副（JOINT_2）,如图3-6根据齿轮副的啮合点（MARKER，和旋转副必须在一个连杆上，并且啮合点Z轴的方向与蜗轮蜗杆的传动方向相同。选择蜗轮和蜗杆啮合处的交点该交（0，-288，0）。图3-7图3-6旋转副图3-7啮合点，在弹出的对话框中选择ADAMS/View约束库中的齿轮副（Gear）图标的JointName栏中，点击鼠标右键分别选择JOINT、JOINT_2。在CommonVelocityMarker栏中，点击鼠标右键选择

31、啮合点（MARKER_7）然后点击对话框下面的OK按钮，蜗轮蜗杆的齿轮副创建出来，图3-8图3-8蜗轮副在ADAMS/View驱动库中选择旋转驱动(RotationalJointMotion)按钮，在Speed一栏中输入360,360表示旋转驱动每秒钟旋转360度。在ADAMS/View工作窗口中，用鼠标左键点击蜗轮上的旋转副(JOINT)，一个旋转驱动创建出来。图3-9图3-9旋转驱动3.6进行啮合点（MARKER_7）的坐标轴旋转在ADAMS/View窗口中，在蜗轮蜗杆啮合处点击鼠标右键，选择-Maker:MARKER_7Modify,在弹出的对话框中，将Orientation栏中的值0.

32、0,0.0,0.0修改为270,60,180（这里三个方位数字的大小不是唯一的，若取其他的三个不同的方位数字，也可以达到同样的方位变换）如图3-10。击对话框下面的OK键进行确定，旋转后的啮合点（MARKER_7）从图中可以看出，啮合点的Z轴（蓝色）Z轴的方向位于v顺时针旋转到v之间的区域。图3-1112图3-10旋转参数的设置图3-11啮合点坐标旋转后示意图由啮合点(MARKER_7)的方位坐标(270,60,180)不难看出，啮合点(MARKER_7)Z轴的方向和蜗杆轴线所成的角度为60度。蜗杆节圆螺旋线的升角九1为60度。所以.r288i=i=2=12.512rtan九40tan3021

33、1即蜗轮蜗杆的传动比为12.5,即蜗轮转360度，蜗杆要转约4500度。3.7仿真验证在ADAMS/View菜单栏中，选择BuildMeasurefSelectedObjectNew,如图3-12所示，弹出数据导航器(DatabaseNavigator)对话框，并从中选择需要测量的对象JOINT。LastRunTime=10000Frame=101|Browsed-mQde1_1Model+g-!：oundPart-(grc+PART_2Part+PART_3Part1JOINT1k.P.evoli.Lt.s|B.evoli.it.eearJ0INT_ZGEM1HUTlLiIT1gravity

34、+Last-P.i.mAjalysis_flagsStGCilJ口INT_1_HEA_1Last-SiillBotatioiisGravityJHeaut:eSiiLLUlat.ii：AnalysisMaterial图3-12数据导航器在弹出的铰测量(JointMeasure)对话框中，在Characteristic栏选择Ax/Ay/AzProjectedRotation；在Component栏选择Z；From/At栏选择ground.MARKER_4(也可以选择PART_2.MARKER_3)。表示测量蜗轮的旋转角度。IE>0K1EHI_lAKfiHK_3_1AKIEK_4_l_ot&

35、amp;.wlwg.JDINT_1_MEi_1JOINF.roo-Eharaclerislic:4$空皿Fr口已ctedRotatiunZComponentFrom/At:giound.MAFIKEROrientalicri,CharactefisticRepresertcoordinatesinFirstrotationComponentToMarker:MARKERFrcmMaiker:CreateStripChartKApplyCancelOKApplyCancelFRT2.MARKER9百心g!zRojeDton.Angles：MARKER3Measuieb-Jame:両OeateSt

36、ripChartMeasureNairie:ORIEN7MARKER3MARKER4閘EM图3-13蜗轮角位置测量设置和曲线图重复步骤7.1、7.2，则JOINT_2角位置即蜗杆角位置测量设置和曲线图图3-14蜗杆角位置测量设置和曲线图仿真模型。点击仿真按钮设置仿真终止时间（EndTime）为1,仿真工作步长（StepSize）为0.1,然后点击开始仿真按钮"，进行仿真，观察模型的运动仿真情况，蜗轮和蜗杆的角位置曲线图，如图3-15，3-16.图3-15蜗轮的角位置曲线图由图中可以看出，因为仿真终止时间（EndTime）为1，即蜗轮所转的圈数为1圈，蜗轮所转的角度为360°

37、（1.0，360）GEARJ：GEAR)!UH_=H_'-J图3-16蜗杆的角位置曲线图由图中可以看出，因为仿真终止时间(EndTime)为1,即蜗轮所转的圈数为1圈，则蜗杆所转的角度为-4500°(1.0,-4500)上述仿真结果与步骤3.6.2理论分析结果是一致的。JOMT1.XINTfl图3-18蜗杆啮合处受力图4结果分析由于蜗轮蜗杆的传动能够得到很大的传动比，且结构紧凑，传动平稳，噪音低，因此其常用在减速器的制造中，一般都只是利用其优点而很少对其进行理论验证，本文利用ADAMS对蜗轮蜗杆进行模拟仿真，来验证其与理论传动比的一致性，由图15与图16可知，在ADAMS/V

38、iew中做出的仿真分析与理论分析是一致的。说明在ADAMS/View中所建的蜗轮蜗杆模型正确无误，另一方面也把书本上枯燥的理论知识用形象生动的运动仿真来体现，加深知识的理解。ADAMS作为一款机械系统动力学分析软件，可以在动、力两方便分析蜗轮蜗杆的传动，由于本文只是对蜗轮蜗杆传动比进行验证，所以在力学方便没有表述。参考文献1 范成建，熊光明，周明飞.MSC.ADAMS应用与提高机械工业出版社，2006.82 濮良贵，纪名刚.机械设计M.北京：高等教育出版社，1995.3 濮良贵，纪名刚.机械原理M,第七版北京：高等教育出版社,2006.4 孙桓，傅则绍.机械原理M.北京：高等教育出版社，198

39、95 李军，等.ADAMS实例教程M.北京理工大学出版社，20026 刘春景，胡天翔.基于PR0/E与ADAMS传动仿真研究.2007.107 何铭新，钱可强.机械制图M.北京：高等教育出版社.1995.8 王纪安.工程材料与材料成形工艺M.北京：高等教育出版社，2002.9 王焕庭.机械工程材料M.北京：机械工业出版社，1998.10 曹为庆，徐曾荫机构设计北京：机械工业出版社，199811 申永胜机械原理教程北京：清华大学出版社，199912 徐灏主编机械设计手册（第3卷）机械工业出版社，199213 李曾刚.ADAMS入门详解与实例M.国防工业出版社，2006.14 邓晓红.蜗杆传动的优

40、化设计J.淮海工学院学报:自然科学版,200515 刘鸿文.材料力学.高等教育出版社.2004.116 成大先.机械设计图册：第1卷.北京：化学工业出版社.200017 王步瀛.机械零件强度计算的理论和方法.北京：高等教育出版社.198618 吴宗泽.罗胜国.机械设计课程设计手册.北京：高等教育出版社.199919 周开勤.机械零件手册.北京：高等教育出版社.1994.20 詹启贤.自动机械设计.北京：中国轻工业出版社.199421 HindhedeI,Uffe.MachineDesignFundamentals:APracticalApproach.NewYork:Wiley,1983.22

41、 RajputRK.ElementsofmechanicalEngineering.KatsonPubl.House,1985.23 OrlovP.FundamentsofMachineDesign.Moscow:MirPub.,1987.24 MechanicalDrive(ReferenceIssue).Machinedesign.52(14),1980外文资料Intheforceanalysisofspurgears,theforcesareassumedtoactinasingleplane.Weshallstudygearsinwhichtheforceshavethreedimen

42、sions.Thereasonforthis,inthecaseofhelicalgears,isthattheteetharenotparalleltotheaxisofrotation.Andinthecaseofbevelgears,therotationalaxesarenotparalleltoeachother.Therearealsootherreasons,asweshalllearn.Helicalgearsareusedtotransmitmotionbetweenparallelshafts.Thehelixangleisthesameoneachgear,butoneg

43、earmusthavearight-handhelixandtheotheraleft-handhelix.Theshapeofthetoothisaninvolutehelicoid.Ifapieceofpapercutintheshapeofaparallelogramiswrappedaroundacylinder,theangularedgeofthepaperbecomesahelix.Ifweunwindthispaper,eachpointontheangularedgegeneratesaninvolutecurve.Thesurfaceobtainedwheneverypoi

44、ntontheedgegeneratesaninvoluteiscalledaninvolutehelicoid.Theinitialcontactofspur-gearteethisalineextendingallthewayacrossthefaceofthetooth.Theinitialcontactofhelicalgearteethisapoint,whichchangesintoalineastheteethcomeintomoreengagement.Inspurgearsthelineofcontactisparalleltotheaxisoftherotation;inh

45、elicalgears,thelineisdiagonalacrossthefaceofthetooth.Itisthisgradualoftheteethandthesmoothtransferofloadfromonetoothtoanother,whichgivehelicalgearstheabilitytotransmitheavyloadsathighspeeds.Helicalgearssubjecttheshaftbearingstobothradialandthrustloads.Whenthethrustloadsbecomehighorareobjectionablefo

46、rotherreasons,itmaybedesirabletousedoublehelicalgears.Adoublehelicalgear(herringbone)isequivalenttotwohelicalgearsofoppositehand,mountedsidebysideonthesameshaft.Theydevelopoppositethrustreactionsandthuscanceloutthethrustload.Whentwoormoresinglehelicalgearsaremountedonthesameshaft,thehandofthegearssh

47、ouldbeselectedsoastoproducetheminimumthrustload.Crossed-helical,orspiral,gearsarethoseinwhichtheshaftcenterlinesareneitherparallelnorintersecting.Theteethofcrossed-helicalfearshavepointcontactwitheachother,whichchangestolinecontactasthegearswearin.Forthisreasontheywillcarryoutverysmallloadsandaremai

48、nlyforinstrumentalapplications,andaredefinitelynotrecommendedforuseinthetransmissionofpower.Thereisondifferencebetweenacrossedhelicalgearandahelicalgearuntiltheyaremountedinmeshwitheachother.Theyaremanufacturedinthesameway.Apairofmeshedcrossedhelicalgearsusuallyhavethesamehand;thatis,aright-handdriv

49、ergoeswitharight-handdriven.Inthedesignofcrossed-helicalgears,theminimumslidingvelocityisobtainedwhenthehelixangleareequal.However,whenthehelixanglearenotequal,thegearwiththelargerhelixangleshouldbeusedasthedriver讦bothgearshavethesamehand.Wormgearsaresimilartocrossedhelicalgears.Thepinionorwormhasas

50、mallnumberofteeth,usuallyonetofour,andsincetheycompletelywraparoundthepitchcylindertheyarecalledthreads.Itsmatinggeariscalledawormgear,whichisnotatruehelicalgear.Awormandwormgearareusedtoprovideahighangular-velocityreductionbetweennonintersectingshaftswhichareusuallyatrightangle.Thewormgearisnotahel

51、icalgearbecauseitsfaceismadeconcavetofitthecurvatureoftheworminordertoprovidelinecontactinsteadofpointcontact.However,adisadvantageofwormgearingisthehighslidingvelocitiesacrosstheteeth,thesameaswithcrossedhelicalgears.Wormgearingareeithersingleordoubleenveloping.Asingle-envelopinggearingisoneinwhich

52、thegearwrapsaroundorpartiallyenclosestheworm.Agearinginwhicheachelementpartiallyenclosestheotheris,ofcourse,adouble-envelopingwormgearing.Theimportantdifferencebetweenthetwoisthatareacontactexistsbetweentheteethofdouble-envelopinggearswhileonlylinecontactbetweenthoseofsingle-envelopinggears.Theworma

53、ndwormgearofasethavethesamehandofhelixasforcrossedhelicalgears,butthehelixanglesareusuallyquitedifferent.Thehelixangleonthewormisgenerallyquitelarge,andthatonthegearverysmall.Becauseofthis,itisusualtospecifytheleadangleontheworm,whichisthecomplementofthewormhelixangle,andthehelixangleonthegear;thetw

54、oanglesareequalfora90-deg.Shaftangle.Whengearsaretobeusedtotransmitmotionbetweenintersectingshaft,someofbevelgearisrequired.Althoughbevelgearareusuallymadeforashaftangleof90deg.Theymaybeproducedforalmostanyshaftangle.Theteethmaybecast,milled,orgenerated.Onlythegeneratedteethmaybeclassedasaccurate.In

55、atypicalbevelgearmounting,oneofthegearisoftenmountedoutboardofthebearing.Thismeansthatshaftdeflectioncanbemorepronouncedandhaveagreatereffectonthecontactofteeth.Anotherdifficulty,whichoccursinpredictingthestressinbevel-gearteeth,isthefacttheteetharetapered.Straightbevelgearsareeasytodesignandsimpletomanufactureandgiveverygoodresultsinserviceiftheyaremountedaccuratelyandpositively.Asinthecaseofsqurgears,however,theybecomenoisyathighervaluesofthepitch-linevelocity.Inthesecasesitisoftengooddesignpracticetogotothespiralbevelgear,whichisthebevelcounterpartofthehelicalgear.Asinthecaseofhelical