郭召

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1 序言

摩擦轮传动是利用相互压紧的摩擦轮之间的摩擦力传递运动及动力的一种精密传动机构，其结构简单、加工精度易保证、无反向间隙且可无级分度，在大中型精密回转运动中具有一定应用价值。李洪波等人以回转窑托轮为研究对象，介绍了托轮的接触疲劳设计；董洁等人对起重机重载车轮的动态接触进行了研究；杨鹏等人借助有限元对起重机轮轨接触应力进行了分析；王鹏等人研究了起重机车轮表面硬度对应力场的影响。上述研究主要集中在对承载用轮对的接触、疲劳及强度的研究，对精密重载传动用摩擦轮副的研究较少。

摩擦轮传动在重载工况下面临高接触应力、高磨损的难题，在卧式回转运动中还要防止轴向窜动。本文结合课题开发的大型精密旋转机架，对精密重载摩擦轮传动设计进行探讨。

2 摩擦轮传动应力状态及主要失效形式

摩擦轮副赫兹接触应力如图1所示，驱动机架旋转的摩擦轮副为圆柱型摩擦轮副，外圆相切。根据赫兹接触理论，在静态接触状态下，接触区域承受沿法向的集中接触应力，接触区域相对几何切线对称，宽度2a。摩擦轮副接触区受力及弹性滑动产生机理如图2所示，在接触区域，滚筒轨道受到和其旋转方向相同的摩擦力Ft2作用后开始转动。在这一过程中，滚筒轨道表面材料先受到拉伸作用，后受到压缩作用。摩擦轮承受和其旋转方向相反的摩擦力Ft1，其表面材料先压缩后拉伸。……