副標題#e#    塑料蝸輪與鋼制蝸桿傳動是將蝸輪材料用塑料代替傳統金屬的蝸桿傳動機構。由于塑料齒輪加工經濟性好、而且傳動平穩、吸振降噪、質量輕、耐磨、自潤滑等優點，所以在汽車座椅、家電設備等輕動力傳輸中得到了廣泛應用。在傳動過程中，因為塑料比碳鋼的彈性模量低，蝸輪受載后呈局部區域接觸。整個傳動磨損幾乎都在塑料蝸輪上，嚙合區的摩擦熱也會迅速上升，直接影響了塑料蝸輪的使用壽命。并且塑料蝸輪強度低、易變形、導熱與耐熱性差等缺點，所產生的熱量不易排除，所以塑料蝸輪的失效溫度占主導地位。因此，研究塑料蝸輪嚙合區溫度對嚙合性能影響就非常重要，本文通過SolidWorks建立的傳動模型，利用MSC. Patran/Nastran有限元軟件分析在傳動中嚙合溫度達到平衡后，塑料蝸輪齒廓的變形應力情況。并與嚙合溫度為常溫的工況進行比較。
   
    1建立傳動模型及有限元前處理
   
    依據蝸輪蝸桿的基本參數與結構尺寸(見表1)，利用SolidWorks生成蝸輪蝸桿傳動模型。導人MSC. Patran/Nastran中，如圖1所示。
   

    為了完全反應齒輪在周期運動過程中的齒輪嚙合情況，必須建立蝸輪蝸桿傳動過程中的各個位置模型。隨著蝸桿旋轉，輪齒上接觸區的位置是呈周期性變化的。其周期為9°,塑料蝸輪每旋轉9°，則需要蝸桿旋轉一周。將蝸輪蝸桿嚙合位置分為6個位置(見表2).
   

    設置蝸輪蝸桿材料屬性分別為聚甲醛塑料(POM)和合金鋼16MnCr5。網格劃分采用于動劃分六面體網格，為提高接觸面處的精確性，對輪齒嚙合部分進行網格細化。節點總數為160 023，單元總數為141 168，節點自由度總數為852 152。蝸輪蝸桿材料物理性能參數和熱力學系數(見表3、表4)。
   

    設置邊界條件。由實驗所測得的蝸輪蝸桿加載后，嚙合區溫度達到平衡，嚙合溫度為100℃，建立蝸輪蝸桿的本體溫度場(如圖2所示)，為蝸輪有限元結構分析提供溫度場邊界條件，由圖2可知嚙合區域溫度為100℃;將蝸輪設置為固定;在蝸桿兩端設置軸承支座，僅允許蝸桿軸向的移動與轉動;設置作用于蝸桿的外載荷力，在蝸桿左端面設定軸向方向的推力;接觸類型將蝸輪與蝸桿接觸齒對設為接觸組，并定義蝸輪接觸類型為GAP。并且設定蝸輪的最大載菏為30 N·m。