针对某工程机械的实际运行工况和设计参数要求,建立蜗杆传动副优化设计目标函数及工况约束。设计并优化圆柱蜗杆传动副和环面蜗杆传动副,分析2类蜗杆传动副在工作载荷和静态自锁载荷下的齿面接触特性;研制对应2种类型蜗杆副传动样机,搭建传动副样机性能测试试验台,开展传动副的负荷运转试验并对比考察齿面磨损情况。结果表明在相同的设计参数、加载方法和加载载荷下,环面蜗杆副相较于圆柱蜗杆副,同时接触齿对较多,齿面等效应力和等效应变较小,齿面磨损较轻,承载能力更高。

为提高普通圆柱蜗杆的参数化设计和制造水平,基于普通圆柱蜗杆数学模型、齿轮啮合原理、蜗杆磨床结构、蜗杆加工工艺等开发一款普通圆柱蜗杆的参数化设计、制造软件。以法向直廓圆柱蜗杆(ZN型蜗杆)为例,建立法向直廓圆柱蜗杆几何数学模型,并根据蜗杆与砂轮的空间位姿关系和齿轮啮合原理推导了磨削蜗杆用成形砂轮廓形的数学模型;基于Visual C++6.0开发了包含有产品管理模块、蜗杆参数输入模块、蜗杆线形过渡模块、蜗杆线形调整模块、砂轮廓形计算模块以及加工代码生成模块的蜗杆设计、制造软件。为验证所开发软件的正确性,采用SK6505数控蜗杆磨床对法向直廓圆柱蜗杆进行磨削加工,磨削后的测量结果验证了该软件的正确性。