求助关于蜗杆斜齿轮副强度校核问题

魔力仿真

mrmrw 发表于 2025-7-21 08:59
您是做CAE仿真的。

可否用软件做一个蜗杆斜齿轮副的静力学仿真。比如材料可以这么选：

终于有时间搞一下了。以下为对比验证过程：

魔力仿真

通过对比可知，两种不同方法得到的齿根弯曲应力差别较大。主要原因就是重合度的变化！

也做过几次金属直齿轮计算对比，结果显示两种方法的应力值误差都小于5%，kisssoft完全满足需求。可以看我以前发的帖子。

mrmrw

魔力仿真 发表于 2025-8-16 13:53
通过对比可知，两种不同方法得到的齿根弯曲应力差别较大。主要原因就是重合度的变化！

也做过几次金属直 ...

首先感谢魔力仿真的对比工作，但是这个对比实际上意义并不大！ 因为基本参数设置就是不合理的！

（1） POM的拉伸强度： 按照塑料齿轮行业内常用的牌号Delrin 100P。——这是杜邦公司的材料，在常温下的拉伸强度极限只有70MPa。在静载下暂时不考虑温度问题。
  您帖子中给出的计算强度已经达到128MPa。——这个已经是没有意义的！
（2）关于摩擦系数：一般合金钢40Cr或者中碳钢1144等金属 与 Delrin 100P的摩擦系数，干摩擦的系数在0.15~0.2， 在润滑脂润滑条件下是可以达到0.1以下的。——显然与仿真中的摩擦系数相差很大，所以显得效率很高！
  虽然这个数值对仿真的的趋势是不影响的，但是这样子对比还是距离实际有偏差的！—— 建议按照摩擦系数0.2来计算一下看看。
（3）关于塑料齿轮的承载问题。 一般塑料齿轮的承载载荷是很小的，出现10N·m以上的转矩已经是非常大的。
   由于您没有给出具体的蜗杆斜齿轮副的参数，所以我也不清楚具体的设计。但是，原则上如果是采用注塑成型的塑料斜齿轮，直径超过100mm，模数超过1.25mm以上的，就不是注塑工艺可以生产的范围了，这种都是机加工的范畴了！ 因此，您在分析的时候，可以考虑一下常规的应用，不能偏离实际工艺太多。
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  建议考虑以上建议，重新分析一下，再给出结论！
  我提供一下Delrin 100P的物性表数据供你参考！



Delrin 100P NC010.pdf (124.75 KB, 下载次数: 1)

2025-8-18 16:24 上传

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Delrin 100P NC010【CN】.pdf (188.49 KB, 下载次数: 1)

2025-8-18 16:24 上传

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mrmrw

魔力仿真 发表于 2025-8-16 13:53
通过对比可知，两种不同方法得到的齿根弯曲应力差别较大。主要原因就是重合度的变化！

也做过几次金属直 ...

平行轴齿轮副的计算，CAE静力学和KissSoft的对比，我做过，基本上是很接近的！——这个是可以信赖的！

但是交错轴蜗杆斜齿轮副，这个就不一定了！
因为蜗杆斜齿轮副的最大齿根弯曲应力是跟啮合位置相关的！ 采用CAE需要用动力学才能分析出最大应力点的数值。所以采用CAE仿真，如果是静力学仿真，只是随便找个位置啮合，所给出的齿根弯曲应力值是不精确的！

魔力仿真

mrmrw 发表于 2025-8-18 16:24
首先感谢魔力仿真的对比工作，但是这个对比实际上意义并不大！ 因为基本参数设置就是不合理的！

（1） ...

塑料齿轮没搞过。只做对比。两种方法用相同参数（kisssoft中参数）。趋势没啥问题。

1. 效率与摩擦系数强相关，只是对比误差。
2. 70MPa是拉伸。实际弯曲抗拉要大一些。只是证明kisssoft计算静态安全系数偏保守。
3. 这个是实际汽车应用产品。eps转向用的应该。扭矩不小。（实际塑料材料好像是pa加玻纤）

JINLIANG

我是计算蜗杆与蜗轮啮合投影面积的/啮合齿高=b

mrmrw

突然想到一个有趣的问题，就是蜗杆斜齿轮副的重合度计算问题。
在KissSoft中，蜗杆斜齿轮的重合度还是类似平行轴齿轮副的重合度计算方法，还是由2个重合度综合成总重合度。——这个算法目前没有看到那本专著对此有计算。
另外，平行轴齿轮副在重合度计算方法上，有明确的定义，可以界定单齿啮合和多齿啮合的点。这对于计算强度也是有影响的。
蜗杆斜齿轮的单齿啮合界限点在那个位置？ 是否有同行对此有深入研究？

jc123gear

平行轴齿轮-塑料/金属或塑料/塑料的有许多研究，最早是1981年加拿大的文献，2016年也有MASAT的PAUL进行对比分析；而交错轴的-塑料/金属，塑料/塑料，在加载接触分析方面有台湾和科威特的研究（早于2006），并且日本也有AMTEC软件可以计算，相信进行加载重合度的计算并不是问题，尤其是考虑振动噪音时，要考虑负载下的啮合刚度，法国和日本对EPS的交错轴齿轮有深入研究，但并未看到！我的看法是，交错轴齿轮的加载重合度主要取决于蜗杆的轴向重合度（斜齿轮的端面重合度），和平行轴斜齿轮类似；端面重合度的增加取决于进入或退出相邻齿的间隙量和啮合变形量的比较，从而引起额外的重合度的增加（啮合线外接触）！

mrmrw

jc123gear 发表于 2025-9-14 08:05
平行轴齿轮-塑料/金属或塑料/塑料的有许多研究，最早是1981年加拿大的文献，2016年也有MASAT的PAUL进行对比 ...

平行轴齿轮副的啮合刚度分析已经比较成熟，虽然对塑料齿轮而言，可能因为材料力学模型的差异会有一些差别，但是总体思路还是一样的。

交错轴蜗杆斜齿轮副的啮合刚度分析，国内能查到的论文是重庆大学写的，但是重合度在1~2的样子，虽然也给出了计算的公式，并用CAE做了动力学分析，但是感觉还是处于初级阶段！
关于蜗杆斜齿轮的副的时变刚度分析，目前能查到的文献还是比较少！