多功能小车是转向架检修运输线上的主要悬挂运输设备,用来辅助转向架的检修输送工作。它采用螺旋传动机构进行转向架的升降作业,该机构使用频率高,作业强度大,螺母螺纹牙磨损严重,且各扣螺纹牙磨损不均匀,螺杆承受周期性交变载荷,易发生疲劳破坏。针对这些问题,需要对多功能小车的螺旋传动机构进行静力学载荷分布均匀性和动态啮合特性的研究。本文应用有限元静力学理论、接触理论、动力学理论、疲劳寿命分析理论对上述工程问题进行了如下研究:(1)应用Solidworks、Hyperworks、ANSYS软件建立了螺旋副的轴对称有限元模型和实体有限元模型,分析了螺旋副不同螺纹截面上的载荷分布情况,并用SOPWITH法和YAMATOTO法验证了两种模型所求结果的正确性;通过研究齿形参数对螺旋副载荷分布规律的影响,以及载荷分布均匀性对各参数的灵敏度,提出了螺旋传动机构优化方案。(2)在最大负载工况下,对螺杆螺母进行动态啮合仿真,验证了螺母齿面接触应力与有限元网格划分的无关性;分析了齿面接触应力和齿根弯曲应力的分布规律;分析了转速、负载、偏载工况对螺旋传动动态啮合特性的影响,并针对分析所得结果对原结构进行了优化,优化后的结构中,螺旋副齿面载荷分布更加均匀。(3)对优化前后的螺旋传动机构进行了动态啮合仿真,分别提取了螺杆齿面接触应力并编制载荷谱,应用有限元疲劳分析五步法对机构优化前后的螺杆进行了疲劳分析;螺旋传动机构优化后,螺杆疲劳寿命提升了一倍,高于整机所要求的无故障运行时间。