漸開線蝸輪之設計與分析(II)

Abstract

蝸桿傳動屬於空間交叉軸之囓合傳動,其基 本元件為蝸桿和蝸輪,種類雖多,但其基本工作 原理則是相同的.蝸桿蝸輪組主要用於扭力及 傳動,具有傳動轉速比高□工作平穩□噪音小 及結構緊湊等優點.由於傳動轉速比可高達1000( 通常使用為8-80),故廣泛地使用於減速機構中. 本研究計畫為三年期之研究計畫,經國科會核 定第一年(NSC82-0422-E009-146)將針對E型(或稱I型) 亦即漸開線形蝸桿蝸輪之特性進行深入的研究 ,依據齒輪囓合原理(Theory of Gearing)及微分幾何 的觀念,配合車刀形狀設計參數之適當選取以 及切削機構之模擬與簡化,以推導蝸桿之齒面 數學模式.由於漸開線蝸桿可以用平面砂輪磨削,以獲得較高之齒形精度和表面光滑度,因此, 本研究亦推導製造蝸桿之精加工用磨輪之外形 .同時,亦將推導以磨輪切製之蝸輪齒面數學模 式,而且保證蝸桿與蝸輪囓合時為共軛運動.今 年度申請案為本研究計畫之第二年,將根據第 一年所發展之蝸桿及蝸輪數學模式,進行更深 入之實際分析研究,主要係依據齒輪之齒面接 觸分析(Tooth contact analysis)理論,探討漸開線形 蝸桿與蝸輪之囓合分析,並預測各種狀況下之 囓合運動誤差,此研究結果可供振動與噪音分 析之依據.另亦將進行蝸桿及蝸輪齒面曲率之 分析及齒印分析,以為第三年之研究依據.研究 計畫之第三年將著重於蝸桿蝸輪接觸齒印分析 之最佳化,齒印分析之結果可提供齒輪應力分 析之依據,對於齒輪強度與壽命影響甚鉅.另亦 將進行蝸桿與蝸輪之有限元素法應力分析及齒 形修整之研究,同時,透過車刀及磨輪設計參數 之改變,可以獲得最佳的接觸齒印與運轉平穩 性.本計畫完成後之研究成果及所發展之蝸桿 蝸輪設計軟體,可提供工業界相關之業者使用, 相信必可提昇我國蝸桿蝸輪之設計□分析與製 造能力,同時由於磨輪的開發研究成功,亦將蝸 桿蝸輪品質之提升大有助益.