蝸輪蝸桿的嚙合CAE仿真

當一個齒輪具有一個或幾個螺旋齒，并且與蝸輪（類似于螺旋齒輪）嚙合而組成交錯軸傳動時，這種傳動稱為蝸桿傳動。蝸輪蝸桿傳動用于兩軸交叉成90度，但彼此既不平行又不相交的情況下，通常在蝸輪傳動中，蝸桿是主動件，而蝸輪是被動件。

蝸輪蝸桿傳動是一種比較常見的傳動形式，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。蝸輪蝸桿傳動具有結(jié)構緊湊，速比大，噪音低的優(yōu)點，在很多應用中，完全可以忽略其傳動效率偏低，發(fā)熱較大的缺點。

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

齒輪在傳動過程中，輪齒嚙合表面間存在相對滑動。

2、輪齒折斷

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

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，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、齒面點蝕

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

5、齒面膠合

在高速重載的閉式齒輪傳動中，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，當齒輪繼續(xù)運動時，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)有技術的針對渦輪、蝸桿檢測的裝置，結(jié)構較為復雜，檢測過程較為麻煩，耗時耗力，檢測效率也不高，檢測成本較高。CAE仿真技術能夠在產(chǎn)品設計初期，有效的模擬預測渦輪和蝸桿的失效情況，方便快捷，為產(chǎn)品的優(yōu)化設計提供方向。以下為元王為某蝸輪蝸桿產(chǎn)品進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，給定蝸桿一個旋轉(zhuǎn)角度，蝸輪給定一個扭矩載荷，模擬分析蝸輪蝸桿的應力以及形變。

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，由于計算機技術與數(shù)控技術的發(fā)展，使得機械加工精度，加工效率大大提高，從而推動了機械傳動產(chǎn)品的多樣化，整機配套的模塊化、標準化、以及造型設計藝術化，使得產(chǎn)品更加精致美觀。但產(chǎn)品可靠性提升、設計缺陷的篩查、及對其結(jié)構設計的優(yōu)化建議，都需要CAE仿真技術的支持，CAE仿真對于進一步提升產(chǎn)品質(zhì)量具備重要的參考價值。選擇元王CAE仿真應用專家，為您的企業(yè)帶來無限可能。