蜗杆传动的载荷和应力分析

受力分析

以右旋蜗杆为主动件，并沿图示的方向旋转时，蜗杆螺旋面上的受力情况。设Fn为集中作用于节点P处的法向载荷，它作用于法向截面Pabc内。Fn可分解为三个互相垂直的分力，即圆周力Ft、径向力Fr和轴向力Fa。 显然，在蜗杆与蜗轮间，载荷Ft1与Fa2、Fr1与Fr2和Fa1与Ft2对大小相等、方向相反的力。

各力的大小可按下式计算：

Ft1=Fa2=2T1/d1

Ft2=Fa1=2T1/d2

Fr1=Fr2=Fa1tanα

Fn= Fa1/cosαncosγ=Fa2/cosαncosγ=2T2/d2cosαncosγ

式中：T1、T2-蜗杆与蜗轮上的转矩 N.mm。

确定各力的方向：蜗杆为主动件，蜗轮蜗杆减速机价位，蜗杆的圆周力方向与蜗杆上啮合点的速度方向相反；蜗杆为从动件，蜗轮的圆周力方向与蜗轮的啮合点的速度方向相同；蜗杆和蜗轮的轴向力方向分别与蜗轮和蜗杆的周向力方向相反；蜗杆和蜗轮的径向力方向分别指向各自的圆心。

蜗杆传动的失效形式、计算准则及常用材料

失效形式：

点蚀、齿面胶合及过度磨损由 于蜗杆传动类似于螺旋传动啮合效率较低、相对滑动速度较大，点蚀、磨损和胶合***易发生，尤其当润滑不良时出现的可能性更大。又由于材料和结构上的原因，蜗轮蜗杆减速机，蜗 杆螺旋齿部分的强度总是高于蜗轮轮齿的强度，蜗轮是该传动的薄弱环节。因此，一般只对蜗轮轮齿进行承载能力计算和蜗杆传动的抗胶合能力计算

计算准则：

开式传动中主要失效形式是齿面磨损和轮齿折断，要按齿根弯曲疲劳强度进行设计。

　　闭式传动中主要失效形式是齿面胶合或点蚀而。要按齿面接触疲劳强度进行设计，而按齿根弯曲疲劳强度进行校核。此外，闭式蜗杆传动，WHC蜗轮蜗杆减速机，由于散热较为困难，还应作热平衡核算。

常用材料：

蜗杆材料、 蜗轮材料不仅要求具有足够的强度，更重要的是要具有良好的跑合性能、耐磨性能和抗胶合性能。蜗轮传动常采用青铜或铸铁作蜗轮的齿圈，与淬硬并磨制的钢制蜗杆相匹配。

平面二次包络蜗轮副是以一个平面为母面，通过相对圆周运动，包络出环面蜗杆的齿面，然后我们再以蜗杆的齿面为母面，通过相对运动包络出蜗轮的齿面而形成。平面二次包络环面蜗杆传动是一种新型蜗杆传动装置，这种蜗轮副的特点是蜗杆齿面硬度HRC58，表面经渗氮后精 细磨削而成，精度高，表面光滑。加工过程与成形原理吻合度高，传动精度高。

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