新型涂層鋼蝸輪副傳動機理研究與傳動性能評價.pdf

1、在重載蝸桿傳動中，蝸輪材料采用鑄錫青銅，而蝸桿采用鋼材料，組成具有良好減磨特性的嚙合副。但青銅蝸輪存在以下幾方面的缺點：耗費貴重的有色金屬且工藝較復雜，成本高；鋼－銅接觸副耐磨性差，重載工況下磨損嚴重，縮短了產(chǎn)品使用壽命；青銅合金的接觸、彎曲疲勞強度較低，遠遠低于合金鋼，從而增大了蝸輪傳動的模數(shù)。針對以上問題,本文在對蝸桿傳動全工況嚙合分析的基礎上，采用表面工程強化技術和齒面改質理論，在鋼蝸輪副齒面上生成功能性涂層,并進行了深入系統(tǒng)的理

2、論和試驗研究，實現(xiàn)了以鋼蝸輪替代青銅蝸輪的目標。論文具體的研究工作如下：
　　①結合蝸桿副嚙合原理和3D實體建模方法，建立了阿基米德蝸桿傳動副的三維實體模型；采用彈性接觸理論，分別對鋼－鋼蝸輪副和鋼－銅蝸輪副進行接觸有限元分析。結果表明嚙合副材料的機械特性和力學性能直接影響蝸輪副的傳動性能，鋼蝸輪副齒面生成的涂層應具備加載可跑合性。
　?、谶\用摩擦磨損理論，建立了蝸輪輪齒接觸磨損模型，獲得了輪齒齒面的磨損深度分布特征；基于建

3、立的蝸輪輪齒接觸磨損模型，分析材料的力學機械性能對蝸輪磨損的影響。研究表明磨損率與配對材料副的磨損系數(shù)、較軟材料的硬度、等效彈性模量等因素有關。
　?、劢⑽佪嗇嘄X本體溫度的數(shù)學模型，運用有限元方法對蝸輪穩(wěn)態(tài)溫度場進行分析，獲得了輪齒的溫度分布規(guī)律。構建了接觸副的摩擦系數(shù)、熱分配系數(shù)、導熱系數(shù)、熔合性與本體溫度的關系模型。從理論上論證了鋼蝸輪表面減摩涂層的抗膠合能力。
　?、茉跇藴试嚰现苽涑⒓毩姿徨i轉化涂層和硫化亞鐵固體

4、潤滑涂層；在摩擦磨損試驗機上對涂層標準試件進行摩擦磨損試驗；分析涂層磨面形貌和微觀結構，并結合能譜分析的結果研究了涂層的減摩耐磨機理和跑合性能。結果表明兩種涂層均具有優(yōu)良的減摩耐磨性能，且具有加載可跑合性能。
　?、菰谠O計加工的鋼蝸輪副齒面上制備兩種不同的涂層：超微細磷酸錳轉化涂層及硫化亞鐵固體潤滑涂層。在蝸桿傳動試驗臺上對涂層鋼蝸輪副進行綜合性能測試，對比研究其傳動性能。試驗結果表明：涂層鋼蝸輪副較之未涂層鋼蝸輪副縮短了跑合時間