蝸輪
關注創建者：Lx_5250 創建時間：2023-02-19
蝸輪的視頻教程
ANSYS-WorkBench教程 曲柄連桿機構剛柔耦合、蝸輪蝸桿瞬態動力學有限元仿真
本課程結合工程實際，使用workbench軟件對曲柄連桿機構與蝸輪蝸桿的工作過程進行仿真，課程包含：曲柄連桿機構及曲柄滑塊（除運動副的設置外、還設置了摩擦副）。運用瞬態分析模塊，介紹了分析子步與計算收斂性的設置。詳細展示瞬態分析的建模流程與參數設置的過程，并配有詳盡的仿真案例。
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汽車雨刮器膠條異響仿真分析解決方案
雨刮電機的振動噪聲問題主要包括整機振動噪聲問題、電磁振動噪聲問題、軸承異響問題，另外減速器的蝸輪蝸桿也存在異響問題。整機振動噪聲主要是由于裝配工藝、結構設計等造成的，電磁振動噪聲問題主要與電磁力引起電機結構模態共振有關。 雨刮膠條與擋風玻璃之間摩擦引起的振動噪聲問題尤為突出，主要是低頻抖動噪聲、換向沖擊噪聲與高頻尖叫聲問題。
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(持續更新)外嚙合齒輪、內嚙合齒輪、蝸輪蝸桿類瞬態、顯式動力學分析，ANSYS ,LS-DYNA,H
針對齒輪類動力學持續輸出分析教程，和大家交流。如有問題可直接私聊，在學習中進步。
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蝸輪的實例教程
基于RecurDyn的多工況下的尼龍蝸輪疲勞性能研究
陳劍飛1 楊 帆2 王樹林1
（1 江蘇大學 機械工程學院， 江蘇 鎮江 212013）
（2 鎮江海關， 江蘇 鎮江 212008）
摘要 汽車轉向系統中尼龍蝸輪的齒根彎曲疲勞失效是其主要失效模式?；贖ertz接觸理論和以共旋坐標法為基礎的增量有限元法，在多體動力學軟件RecurDyn中建立蝸輪蝸桿非線性瞬態動力學模型，并根據試驗要求的多工況加載條件，對其進行應力分析和疲勞壽命分析，可以精確地得到尼龍蝸輪齒根處在各加載工況的瞬態應力值，進而研究尼龍蝸輪在相應時間歷程下的疲勞壽命。仿真分析結果與試驗疲勞壽命對比分析表明，當動力學模型和疲勞損傷模型滿足一定準確度要求時，可以利用RecurDyn快速、精確地獲取尼龍蝸輪多工況動態加載下的疲勞壽命。該疲勞性能研究方法為后續汽車轉向系統中蝸輪蝸桿的設計及疲勞壽命分析提供了模型和理論依據。
關鍵詞 尼龍蝸輪 多工況 疲勞分析 RecurDyn
0 引言
蝸輪蝸桿傳動機構用于傳遞空間相互垂直而不相交兩軸間的運動和力，具有傳動比大、傳動平穩、空間結構緊湊等優點，是汽車轉向系統的重要組成部件，其性能和使用壽命決定了整個系統的可靠性。在嚙合過程中，蝸輪蝸桿接觸面積較小、受力時間短，在循環沖擊載荷作用下，蝸輪齒根位置極易發生疲勞破壞[1]。隨著工業技術的不斷進步，蝸輪的承載要求越來越高，而齒根疲勞斷裂是蝸輪失效的主要形式。在設計過程中需要充分考慮蝸輪的加載工況和發生疲勞失效的主要因素，提高蝸輪的使用壽命，這對汽車轉向系統的設計具有重大的意義[2-4]。
展開 蝸輪蝸桿機構常用來傳遞兩交錯軸之間的運動和動力。蝸輪與蝸桿在其中間平面內相當于齒輪與齒條，蝸桿又與螺桿形狀相似。
那么，蝸輪蝸桿的工作原理是什么？今天我們就來分享一下。
蝸輪蝸桿的工作原理是什么？
渦輪蝸桿機構通常兩軸交錯角為 90°，一般是以蝸桿為主動件。從外形上看，蝸桿類似螺栓，蝸輪則很像斜齒圓柱齒輪。工作時，蝸輪輪齒沿著蝸桿的螺旋面作滑動和滾動。為了改善輪齒的接觸情況，將蝸輪沿齒寬方向做成圓弧形，使之將蝸桿部分包住，這樣蝸桿蝸輪嚙合時是線接觸，而不是點接觸。
渦輪蝸桿傳動是由蝸桿和蝸輪組成，一般蝸桿為主動件。蝸桿和螺紋一樣有右旋和左旋之分,蝸桿傳動分別稱為右旋蝸桿和左旋蝸桿。蝸桿上只有一條螺旋線的稱為單頭蝸桿，即蝸桿轉一周，渦輪轉過一齒；若蝸桿上有兩條螺旋線，就稱為雙頭蝸桿，即蝸桿轉一周，渦輪轉過兩齒。
展開 微型蝸輪減速機在回程間隙過大時會影響定位精度與重復性。通過優化嚙合傳動、緊固與對中、潤滑與熱膨脹補償、以及裝配公差控制，可有效減小回程間隙，提升傳動的重復定位精度與剛性。
微型蝸輪減速機可通過優化裝配調整、提升加工精度、運用補償技術等方法來減小精密傳動回程間隙，具體如下：
1.裝配調整：可使用厚度公差≤0.01mm的可調墊片組，在蝸輪蝸桿減速機殼體與端蓋間分層堆疊，補償因磨損產生的間隙。也可對蝸輪實施偏心套調整，旋轉套筒改變蝸輪中心距，將側隙控制在0.03-0.08mm，高精度要求時≤0.05mm。還可采用雙螺母預緊結構，通過調整鎖緊螺母扭矩（建議為標準扭矩的1.2-1.5倍），消除蝸桿軸向移動。
2.提高加工精度：控制蝸桿導程誤差≤0.005mm/100mm，蝸輪齒形誤差≤0.02mm，確保初始裝配間隙均勻。同時，可采用溫度補償裝配工藝，在20±1℃的恒溫車間進行裝配，消除熱膨脹系數差異的影響。
3.運用補償技術：安裝碟形彈簧預緊模塊（剛度系數80-100N/mm），自動補償運行中因溫升或負載變化產生的間隙。也可集成壓電陶瓷微位移執行器，通過閉環控制實現納米級實時間隙調整，適用于精密儀器傳動。
4.材料優化：蝸桿采用20CrMnTi合金鋼滲碳淬火（表面硬度HRC58-62），蝸輪采用ZCuSn10P1錫青銅，降低長期運行時的磨損率。還可在嚙合表面噴涂10-15μm厚的二硫化鉬固體潤滑涂層，減少因摩擦導致的間隙擴大。
5.潤滑保養：推薦使用ISO VG220合成齒輪油，含3%-5%的二烷基二硫代磷酸鋅（ZDDP）添加劑，可降低摩擦系數30%以上。高溫條件（>80℃）下，使用粘度指數>180的聚醚基潤滑劑，確保油膜強度。
展開 本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
3、對有限元分析感興趣的工程師
你會得到什么：
1、學習蝸輪蝸桿的三維模型處理
2、學習蝸輪蝸桿非線性接觸相關的接觸設置
3、學習非線性瞬態動力學分析步的建立
4、學習蝸輪蝸桿瞬態動力學分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 蝸輪蝸桿瞬態動力學分析。
本案例完整得提供了分析相關所有分析文件。
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應一位技術鄰吧友咨詢，特協助進行本曲線蝸輪HYPERMESH網格劃分，首先感謝該吧友提供的三維幾何模型。本曲線蝸輪三維結構圖如下圖所示。
最后網格效果如下圖。（附件中包含網格劃分詳細過程文檔，三維模型STP中性文件和HYPMESH網格模型文件，HM版本為12.0）
蝸輪的最新內容
微型蝸輪減速機可通過優化裝配調整、提升加工精度、運用補償技術等方法來減小精密傳動回程間隙，具體如下：
1.裝配調整：可使用厚度公差≤0.01mm的可調墊片組，在蝸輪蝸桿減速機殼體與端蓋間分層堆疊，補償因磨損產生的間隙。也可對蝸輪實施偏心套調整，旋轉套筒改變蝸輪中心距，將側隙控制在0.03-0.08mm，高精度要求時≤0.05mm。
表格1：文件說明
表中序號1-7的文件后綴名中，前兩個字母表示齒輪類型：CG（圓柱齒輪）、HG（錐齒輪）、WG（圓柱蝸輪）、TL（梯形絲杠）、IS（漸開線花鍵）；最后一個字母表示存儲的數據類型。
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
3、對有限元分析感興趣的工程師
你會得到什么：
1、學習蝸輪蝸桿的三維模型處理
2、學習蝸輪蝸桿非線性接觸相關的接觸設置
3、學習非線性瞬態動力學分析步的建立
4、學習蝸輪蝸桿瞬態動力學分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
它將差速器齒輪軸 1與驅動軸 4分別相連的兩個蝸桿置于托森差速器殼內，并分別與三個蝸輪 8相嚙合，構成了六對蝸輪副。蝸輪的軸沿差速器外殼 3圓形斷面的三個等弦長位置處安裝，每個蝸輪軸7 上固有兩個直齒圓柱齒輪 6 ，而在同一位置弦上的兩個蝸輪軸上的直齒圓柱齒輪相互嚙合。
基于matlab的圓柱齒輪傳動的幾何規劃、兩級斜齒輪傳動優化設計、螺旋起重器設計計算、蝸桿傳動優化設計(蝸輪齒圈體積最小)結構設計計算。用于機械結構中零件的優化分析。程序已調通，可直接運行。
2.2.1 蝸輪蝸桿設計
（1）參數設置。蝸桿輸入功率 P2=0.18 kW，蝸輪轉速 n2= 50 r/min，使用壽命為 5 年。
（2）選擇材料。因為機器人結構尤為重要，蝸桿材料為 45# 鋼表面淬火，蝸輪材料使用 ZCnS10Pb1，金屬模鑄造。
（3）確定參數。為了使傳動效率得到提高，傳動比 i=20，蝸 桿 Z1=2，蝸輪 Z2=45。
直齒條
你還可以使用齒輪副、齒條和小齒輪 以及蝸桿和蝸輪副 等特征對齒輪之間的接觸和隨后的動力傳遞進行建模。
渦輪蝸桿接觸區域的網格細化，給蝸桿角位移進行齒嚙合
使用錐形齒輪或蝸輪，能夠改變轉動軸的方向。這樣的機構被用于給汽車車輪傳遞動力的部位等。
各類機械裝置中使用到的齒輪種類繁多。下面介紹一下米思米www.misumi.com.cn生產的齒輪種類：
正齒輪
在圓盤（圓柱）的外周切出與軸平行的齒的最常見的齒輪。
斜齒輪
齒與軸不平行，是呈螺旋狀的齒輪。
活塞銷外徑與塞的配合，精密儀器的軸與各種傳動件軸承的配合，航空、航海工業中儀表中重要的精密孔的配合，精密機械及高速機械的軸徑，5級精度齒輪的基準孔及5級、6級精度齒輪的基準軸
IT6
廣泛用于機械制造中的重要配合，配合表面有較高均勻性的要求，能保證相當高的配合性質，使用可靠（相當于舊國標中2級精度軸和1級精度孔的公差）
機床制造中，裝配式齒輪、蝸輪
