1、在重載蝸桿傳動(dòng)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(diǎn)：耗費(fèi)貴重的有色金屬且工藝較復(fù)雜，成本高；鋼－銅接觸副耐磨性差，重載工況下磨損嚴(yán)重，縮短了產(chǎn)品使用壽命；青銅合金的接觸、彎曲疲勞強(qiáng)度較低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于合金鋼，從而增大了蝸輪傳動(dòng)的模數(shù)。針對(duì)以上問題,本文在對(duì)蝸桿傳動(dòng)全工況嚙合分析的基礎(chǔ)上，采用表面工程強(qiáng)化技術(shù)和齒面改質(zhì)理論，在鋼蝸輪副齒面上生成功能性涂層,并進(jìn)行了深入系統(tǒng)的理

2、論和試驗(yàn)研究，實(shí)現(xiàn)了以鋼蝸輪替代青銅蝸輪的目標(biāo)。論文具體的研究工作如下：
　?、俳Y(jié)合蝸桿副嚙合原理和3D實(shí)體建模方法，建立了阿基米德蝸桿傳動(dòng)副的三維實(shí)體模型；采用彈性接觸理論，分別對(duì)鋼－鋼蝸輪副和鋼－銅蝸輪副進(jìn)行接觸有限元分析。結(jié)果表明嚙合副材料的機(jī)械特性和力學(xué)性能直接影響蝸輪副的傳動(dòng)性能，鋼蝸輪副齒面生成的涂層應(yīng)具備加載可跑合性。
　?、谶\(yùn)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(xué)機(jī)械性能對(duì)蝸輪磨損的影響。研究表明磨損率與配對(duì)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(guān)。
　　③建立蝸輪輪齒本體溫度的數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用有限元方法對(duì)蝸輪穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)進(jìn)行分析，獲得了輪齒的溫度分布規(guī)律。構(gòu)建了接觸副的摩擦系數(shù)、熱分配系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)、熔合性與本體溫度的關(guān)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?biāo)準(zhǔn)試件上制備超微細(xì)磷酸錳轉(zhuǎn)化涂層和硫化亞鐵固體

4、潤(rùn)滑涂層；在摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上對(duì)涂層標(biāo)準(zhǔn)試件進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)；分析涂層磨面形貌和微觀結(jié)構(gòu)，并結(jié)合能譜分析的結(jié)果研究了涂層的減摩耐磨機(jī)理和跑合性能。結(jié)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(shè)計(jì)加工的鋼蝸輪副齒面上制備兩種不同的涂層：超微細(xì)磷酸錳轉(zhuǎn)化涂層及硫化亞鐵固體潤(rùn)滑涂層。在蝸桿傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上對(duì)涂層鋼蝸輪副進(jìn)行綜合性能測(cè)試，對(duì)比研究其傳動(dòng)性能。試驗(yàn)結(jié)果表明：涂層鋼蝸輪副較之未涂層鋼蝸輪副縮短了跑合時(shí)間