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本文提出一种新型锥蜗杆传动装置,即圆环面包络锥蜗杆副。其锥蜗杆的螺旋面是由圆环面盘形砂轮磨削而成,称之为圆环面包络锥蜗杆;与之相配的锥蜗轮则由产形面与该包络锥蜗杆的螺旋面相一致的锥滚刀滚切而成。本文建立了圆环面包络锥蜗杆传动啮合分析的数学模型,通过数值算例探究了技术参数对圆环面包络锥蜗杆副啮合性能的影响。论文的主要研究内容包括:(1)建立了圆环面包络锥蜗杆传动啮合分析的数学模型。结合微分几何及齿轮啮合理论相关知识,推导出圆环面砂轮包络锥蜗杆和锥滚刀滚切锥蜗轮的啮合函数,以及锥蜗杆螺旋面和锥蜗轮齿面方程,给出包络锥蜗杆副的啮合性能参数公式。(2)结合圆环面砂轮包络锥蜗杆的啮合函数和锥蜗杆螺旋面方程,提出一种绘制包络锥蜗杆轴截面齿形的方法。同时给出一种计算包络锥蜗杆轴截面齿形在齿高中点处斜率的方法,并计算了包络锥蜗杆轴截面齿形倾角。(3)将以给定参考点为基础的啮合理论应用于圆环面包络锥蜗杆传动,丰富并发展了基于分度锥的啮合理论,推导出分度锥面的几何参数的计算公式,进而求出参考点坐标并确定包络锥蜗杆和锥蜗轮的安装位置关系。(4)根据分度锥的几何参数,确定包络锥蜗杆和锥蜗轮的轮坯尺寸并列出齿面边界方程。(5)结合具体数值算例给出计算圆环面包络锥蜗杆副的齿面共轭区边界关键点的非线性方程组,并在锥蜗轮和包络锥蜗杆轴截面内绘制出齿面共轭区。进而给出瞬时接触线的绘制方法,并计算了各接触点的诱导法曲率、滑动角以及高斯曲率。(6)通过大量数值算例分析,说明了设计参数对圆环面包络锥蜗杆传动啮合性能的影响。研究发现,通过设计参数调节,可以有效降低锥蜗杆副的啮合不对称性,而且在多头小传动比及单头大传动比等情况下圆环面包络锥蜗杆副依然具有理想的啮合性能。