蝸輪蝸桿的嚙合CAE仿真

當(dāng)一個(gè)齒輪具有一個(gè)或幾個(gè)螺旋齒，并且與蝸輪（類似于螺旋齒輪）嚙合而組成交錯(cuò)軸傳動(dòng)時(shí)，這種傳動(dòng)稱為蝸桿傳動(dòng)。蝸輪蝸桿傳動(dòng)用于兩軸交叉成90度，但彼此既不平行又不相交的情況下，通常在蝸輪傳動(dòng)中，蝸桿是主動(dòng)件，而蝸輪是被動(dòng)件。

蝸輪蝸桿傳動(dòng)是一種比較常見的傳動(dòng)形式，比如我們常見的打蛋器，汽車的玻璃升降器等，都采用了蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)。蝸輪蝸桿傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)緊湊，速比大，噪音低的優(yōu)點(diǎn)，在很多應(yīng)用中，完全可以忽略其傳動(dòng)效率偏低，發(fā)熱較大的缺點(diǎn)。

蝸輪蝸桿在工作工程中容易發(fā)生齒輪損壞，齒輪損壞使其失去正常工作能力的現(xiàn)象稱為失效，常見的失效形式有：

1、齒面磨損

齒輪在傳動(dòng)過程中，輪齒嚙合表面間存在相對滑動(dòng)。

2、輪齒折斷

齒輪在工作中，其輪齒的受力狀況相當(dāng)于懸臂梁，齒根處受到的彎矩最大，所產(chǎn)生的應(yīng)力集中。

3、輪齒塑性變形

在低速重載的工作條件下，齒輪的齒面承受很大的壓力和摩擦力，由于這些力的作用，材料較軟的齒輪局部齒面可能產(chǎn)生塑性流動(dòng)，使齒面出現(xiàn)凹槽或凸起的棱合，從而破壞齒輪的齒廓形狀，使齒輪喪失工作能力。

4、齒面點(diǎn)蝕

齒輪工作時(shí)，當(dāng)嚙合表面反復(fù)受到接觸擠壓作用，且由此所產(chǎn)生的壓力過大或使用時(shí)間過長時(shí)，齒面會產(chǎn)生細(xì)微的疲勞裂紋。

5、齒面膠合

在高速重載的閉式齒輪傳動(dòng)中，齒面潤滑較為困難，嚙合面在重載作用下產(chǎn)生局部高溫使其粘結(jié)在一起，當(dāng)齒輪繼續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，會在較軟的齒面上撕下部分金屬材料而出現(xiàn)撕裂溝痕。

渦輪、蝸桿作為高精度工件，對于它們的質(zhì)量檢測尤為重要，現(xiàn)有技術(shù)的針對渦輪、蝸桿檢測的裝置，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，檢測過程較為麻煩，耗時(shí)耗力，檢測效率也不高，檢測成本較高。CAE仿真技術(shù)能夠在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期，有效的模擬預(yù)測渦輪和蝸桿的失效情況，方便快捷，為產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供方向。以下為元王為某蝸輪蝸桿產(chǎn)品進(jìn)行的嚙合有限元分析。

分析背景

分析某蝸輪蝸桿之間的嚙合仿真，給定蝸桿一個(gè)旋轉(zhuǎn)角度，蝸輪給定一個(gè)扭矩載荷，模擬分析蝸輪蝸桿的應(yīng)力以及形變。

FEA模型

分析工況

結(jié)果云圖

結(jié)果總結(jié)

蝸輪蝸桿在嚙合過程中，易發(fā)生屈服的位置主要是齒根以及齒頂部位。

近十幾年來，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)與數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，使得機(jī)械加工精度，加工效率大大提高，從而推動(dòng)了機(jī)械傳動(dòng)產(chǎn)品的多樣化，整機(jī)配套的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、以及造型設(shè)計(jì)藝術(shù)化，使得產(chǎn)品更加精致美觀。但產(chǎn)品可靠性提升、設(shè)計(jì)缺陷的篩查、及對其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化建議，都需要CAE仿真技術(shù)的支持，CAE仿真對于進(jìn)一步提升產(chǎn)品質(zhì)量具備重要的參考價(jià)值。選擇元王CAE仿真應(yīng)用專家，為您的企業(yè)帶來無限可能。