蝸輪蝸桿傳動的案例
【專業知識】關于蝸輪蝸桿傳動，這些知識點總結很清晰
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 淺議微晶合金技術在機械傳動中的應用
由于蝸桿傳動嚙合面間的相對滑動速度較大，效率低，發熱量大，在潤滑和散熱不良時，膠合和磨損為主要失效形式。
下面以機械傳動中常用的蝸輪蝸桿傳動形式為分析研究對象，分別對普通材料ZCuSn10P1以及微晶合金材料LZA3805制成的蝸輪進行建模及有限元分析。現有的三維造型軟件已經能夠做出足夠精確的模型，本文中使用Visual Basic語言編寫程序宏，根據蝸輪的基本參數在SolidWorks軟件中運行宏生成蝸輪齒形，再應用COSMOSWorks分析軟件對其進行應力分析。相鄰齒受載荷作用時齒根應力相互影響，選取3個齒進行分析。首先取模數mc=4mm，齒寬B=40mm，齒數z=50，然后進行約束條件和加載處理，施加的載荷F=20kN。
根據赫茲公式，齒輪在嚙合時，理論上是線嚙合，但由于材料的彈性變形是有一定寬度的，為簡化計算，根據應力σ=F/(Sb)(其中，S 為接觸線長度，b為變形后接觸線寬度)可以計算出變形后的嚙合線寬度。常用蝸輪材料ZCuSn10P1的屈服應力σs=375MPa，材料變形后的σ=0.8σs，接觸線長度S=60mm，考慮到嚙合的復雜性及蝸輪材料在變形后應力取值的局限性，計算得到單齒面嚙合線寬度b=0.4mm。
微晶合金材料LZA3805制成的蝸輪屈服應力σs=430MPa，材料變形后σ=0.8σs，接觸線長度S=60mm，計算得到單齒面嚙合線寬度b=0.28mm。進行有限元網格劃分，應用COSMOSWorks分析軟件對蝸輪受拉側進行分析，相同條件下常用蝸輪材料ZCuSn10P1和微晶合金材料蝸輪的應力云圖如圖2、圖3所示。
展開 【機械CAD技巧】最全齒輪快捷畫法
一對嚙合的蝸桿、蝸輪，其模數應相等，即標準模數m=mx=mt。且蝸輪的螺旋角和蝸桿的螺旋線導程角大小相等、方向相同。
蝸輪各部分幾何要素的代號和規定畫法與圓柱齒輪基本相同，但是在蝸輪投影為圓的視圖中，只畫出分度圓和最外圓，不畫齒頂圓與齒根圓。圖中dae是蝸輪齒頂的最外圓直徑，即齒頂圓柱面的直徑，dai是蝸輪的齒頂圓環面喉圓的直徑。蝸桿的畫法與圓柱齒輪相同，在外形視圖中，蝸桿的齒根圓和齒根線用細實線繪制或省略不畫。
蝸輪蝸桿傳動的嚙合畫法，在主視圖中，蝸輪和蝸桿遮住的部分不必畫出；在左視圖中，蝸輪的分度圓和蝸桿的分度線相切：
蝸輪的幾何要素代號和畫法
蝸輪蝸桿的嚙合畫法
來源：世界先進制造技術論壇
展開 基于RecurDyn的多工況下的尼龍蝸輪疲勞性能研究
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。基于Hertz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 
齒輪的應用及發展史，長知識！
圖7 機械表中的多級齒輪傳動
電風扇的搖頭機構
圖8為風扇搖頭機構的原理模型。它把電動機的轉動轉變成扇葉的擺動。紅色的曲柄與蝸輪固接，藍色桿為機架，綠色的連架桿與蝸桿（電機軸）固接。電動機帶動扇葉轉動，蝸桿驅動蝸輪旋轉，蝸輪帶動曲柄作平面運動，從而完成風扇的搖頭（擺動）運動。它使用蝸輪蝸桿傳動，目的是降低扇葉的擺動速度、模擬自然風。
圖8 電風扇搖頭機構
攪拌機的傳動機構
圖9為行星攪拌機傳動機構。行星攪拌機的傳動機構由減速電動機、主動中心輪（內齒輪）、行星齒輪、固定中心輪、內外嚙合行星輪系、連接器、刀片等零部件組成。
圖9 行星攪拌機傳動機構
行星齒輪攪拌機工作原理：多功能攪拌機集打蛋、碎肉、蔬菜切片等功能為一體，其傳動裝置用來傳遞原動力機的動力，變換其運動方式，以實現攪拌機預定的工作要求，是攪拌機的主要組成部分。傳動裝置采用了行星齒輪傳動，由電動機直接帶動中心輪輸出第一轉速，用于攪拌。經過行星齒輪系傳動，轉臂通過連接器輸出第二轉速，用于碎肉，實現碎肉功能。這種傳動機構，結構簡單緊湊、傳動可靠、工藝合理。
螺旋千斤頂
圖10中自降螺旋千斤頂的螺紋無自鎖作用，裝有制動器棘輪組。放松制動器，重物即可自行快速下降，縮短返程時間，但這種千斤頂構造較為復雜。螺旋千斤頂能長期支持重物，最大起重量可達100噸，應用較廣泛。這種機械千斤頂是手動起重工具之一，其結構緊湊，合理地利用搖桿的擺動，使小齒輪轉動，經一對圓錐齒輪運轉，帶動螺桿旋轉，推動升降套筒，從而使重物上升或下降（圓錐齒輪可以改變力矩的方向，即可以把橫向運動轉為豎直運動）。
圖10 螺旋千斤頂
實現變速傳動
當主動軸的轉速不變時，利用輪系可以使從動軸獲得多種工作轉速，這種傳動稱為變速傳動。
展開 閥門設計的基本內容
閥門“設計輸入”必須具備的基本數據：
閥門的用途或種類
介質的工作壓力
介質的工作文圖
介質的物理、化學性能（腐蝕性、易燃易爆性、毒性、物態等）
公稱通經
結構長度
與管道的連接形式
閥門的操作方式（手動、齒輪傳動、蝸輪蝸桿傳動、電動、氣動、液動等）
在閥門技術設計和工作圖設計時，應當掌握的數據和技術要求：
閥門的流通能力和流體阻力系數
閥門啟閉速度和啟閉次數
驅動裝置能源特性（交流電或直流電、電壓、空氣壓力等）
閥門工作環境及其保養條件（是否防爆、是否熱帶氣候條件等）
外形尺寸的限制
重量的限制
抗地震要求
閥門設計程序
設計和開發策劃
設計和開發階段
適合于每個設計和開發階段的評審、驗證和確認活動
設計和開發的職責和權限
設計和開發輸入
功能和性能要求
使用的法律法規要求
以前類似設計提供的信息
設計和開發所必須的其它要求
設計和開發的輸出
滿足設計和開發輸入的要求
給出采購、生產和服務提供的適當信息
包含或引用產品接受標準
規定對產品的安全和正常使用所必須的產品特性
設計和開發確認以產品鑒定的方式進行確認設計和開發的更改。
展開 齒輪的前生今世！
這個例子說明機械表的多級齒輪傳動可獲得大的傳動比。
圖3-7 機械表中的多級齒輪傳動
電風扇的搖頭機構
圖3-8為風扇搖頭機構的原理模型。它把電動機的轉動轉變成扇葉的擺動。紅色的曲柄與蝸輪固接，藍色桿為機架，綠色的連架桿與蝸桿（電機軸）固接。電動機帶動扇葉轉動，蝸桿驅動蝸輪旋轉，蝸輪帶動曲柄作平面運動，從而完成風扇的搖頭（擺動）運動。它使用蝸輪蝸桿傳動，目的是降低扇葉的擺動速度、模擬自然風。
圖3-8 電風扇搖頭機構
攪拌機的傳動機構
圖3-9為行星攪拌機傳動機構。行星攪拌機的傳動機構由減速電動機、主動中心輪（內齒輪）、行星齒輪、固定中心輪、內外嚙合行星輪系、連接器、刀片等零部件組成。
圖3-9 行星攪拌機傳動機構
行星齒輪攪拌機工作原理：多功能攪拌機集打蛋、碎肉、蔬菜切片等功能為一體，其傳動裝置用來傳遞原動力機的動力，變換其運動方式，以實現攪拌機預定的工作要求，是攪拌機的主要組成部分。傳動裝置采用了行星齒輪傳動，由電動機直接帶動中心輪輸出第一轉速，用于攪拌。經過行星齒輪系傳動，轉臂通過連接器輸出第二轉速，用于碎肉，實現碎肉功能。這種傳動機構，結構簡單緊湊、傳動可靠、工藝合理。
螺旋千斤頂
圖3-10中自降螺旋千斤頂的螺紋無自鎖作用，裝有制動器棘輪組。放松制動器，重物即可自行快速下降，縮短返程時間，但這種千斤頂構造較為復雜。螺旋千斤頂能長期支持重物，最大起重量可達100噸，應用較廣泛。這種機械千斤頂是手動起重工具之一，其結構緊湊，合理地利用搖桿的擺動，使小齒輪轉動，經一對圓錐齒輪運轉，帶動螺桿旋轉，推動升降套筒，從而使重物上升或下降（圓錐齒輪可以改變力矩的方向，即可以把橫向運動轉為豎直運動）。
展開 【5/22更新】25個簡單易懂的機械原理動圖
雙搖桿夾緊機構
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風扇搖頭機構原理模型
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氣鉆行星齒輪機構
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電磁夾緊機構
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螺桿充填機
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封膜機構
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不同形狀的槽凸輪得到的不同的軌跡
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移動夾緊機構
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凸輪夾緊機構
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可調行程的凸輪繞線機構
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曲柄搖桿機構
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雙曲柄機構
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蝸輪蝸桿傳動
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Zb固定 行星輪系1
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D點固定 運動停止
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給定軌跡的插秧機
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曲柄搖桿與搖桿滑塊串接機構
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皮革拋光機
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雙肘桿夾緊機構
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不自鎖推拉式夾緊機構
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輸入輸出均為轉動導桿機構
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六桿壓力機
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- End -
公眾號原文鏈接：https://mp.weixin.qq.com/s/bHaDvMGHX12wtzml5Iwg_Q
展開 基于SolidWorks的自動裝卸機械結構設計
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。
（4）計算齒面接觸疲勞強度，中心距=174 mm。
2.2.2 直線運動設計
為了使自動裝卸結構在工作過程中能夠穩定運行，直線運 動速度設置為 20 mm/s。為了實現機構的穩定性和靈活性，驅動 電機使用直流電機，額定電壓為 24 V，直徑為 70 mm。
2.2.3 俯仰運動設計
為了保證機構的穩定性，使用 BZL-150 型電機，機長為 103 mm，額定輸出功率 105 W，額定電壓 24 V。應用轉數設置 為 1500 r/min，第一級減速使用帶傳動，傳動比設置為 5，第二 級為蝸輪蝸桿傳動，傳動比設置為 60。
2.3 機械手手爪的設計
機械爪設計要滿足相應的原則，搬運式手爪實現物體的搬 運和夾取，為多類型手持裝置。加工式手爪為機械手附加設備， 設置銑刀、焊槍等工具，能夠實現作業加工。 機械手手腕為操作最末端，和手爪連接。手爪的空間動作和 作業與手臂配合，滿足實際作業需求，具備一定自由度，并且小 巧輕盈、結構緊湊。自由度要根據實際情況確定，并且保證結構 鋼度和強度，從而使其在工作過程中傳遞和運動的連貫性。在保 證其精度目標時，設置傳動間隙調整。為了避免機械損壞，在手 腕各個關節實現開關設置。 機械手手臂要承受一定載荷，機械自身具備一定速度。為了 降低電機負載，和手臂關節軸對比，手臂要保證平衡，加強對機 械手的控制。
展開 蝸桿參數計算公式，很多人都在找
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蝸輪和蝸桿通常用于垂直交叉的兩軸之間的傳動。蝸輪和蝸桿的齒向是螺旋形的，蝸輪的輪齒頂面常制成環面。在蝸輪蝸桿傳動中，蝸桿是主動件，蝸輪是從動件。蝸桿軸向剖面類是梯形螺紋的軸向剖面，有單頭和多頭之分。若為單頭，則蝸桿轉一圈蝸輪只轉一個齒，因此可以得到較高速比。今天介紹一下蝸桿參數計算公式。
加工導程＝6.3×3.1416＝19.79mm 模數*派
蝸輪、蝸桿的計算公式：
1、傳動比=蝸輪齒數÷蝸桿頭數
2、中心距=（蝸輪節徑+蝸桿節徑）÷2
3、蝸輪吼徑=（齒數+2）×模數
4、蝸輪節徑=模數×齒數
5、蝸桿節徑=蝸桿外徑-2×模數
6、蝸桿導程=π×模數×頭數
7、螺旋角（導程角）tgB=（模數×頭數）÷蝸桿節徑
蝸桿導程=π×模數×頭數
模數=分度圓直徑/齒數
頭數是說螺桿上螺旋線的條數；
模數是指螺桿上螺旋線的大小，也就是模數越大螺桿上的螺旋線就越“柱裝”（東北話，就是比較大，比較結實）
直徑系數是指螺桿的粗細。
模數：齒輪的分度圓是設計、計算齒輪各部分尺寸的基準，而齒輪分度圓的周長=πd=z p，于是得分度圓的直徑
d=z p/π
由于在上式中π為一無理數，不便于作為基準的分度圓的定位。
展開 齒輪傳動、蝸桿傳動、鏈傳動、帶傳動、連桿機構及其傳動等8大機械傳動PPT
機械傳動在機械工程中應用非常廣泛，今天分享一篇齒輪傳動、蝸桿傳動、鏈傳動、帶傳動、連桿機構及其傳動、凸輪機構、螺旋機構和液壓傳動八大機械傳動知識培訓PPT，絕對干貨。
蝸輪蝸桿有限元仿真
渦輪蝸桿接觸區域的網格細化，給蝸桿角位移進行齒嚙合
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齒輪與齒條.rar
交錯軸斜齒輪傳動.rar
內嚙合.rar
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蝸桿傳動.rar
斜齒圓柱齒輪傳動.rar
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Adams中的蝸輪蝸桿實現原理
Adams中的蝸輪蝸桿實現原理
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答辯資料.doc
ANSYS workbench 蝸輪蝸桿瞬態動力學分析 ￥10
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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