蜗杆传动的失效形式与计算准则

蜗杆传动属于线接触（接触线通常为复杂的空间曲线），在传动中蜗杆和蜗轮的啮合齿面间存在着较大的相对滑动速度。相对滑动速度的大小υs（图7.11）为

式中 υ1—— 蜗杆分度圆的圆周速度（m/s）；

υ2—— 蜗杆分度圆的轴向速度（m/s）；

d1—— 蜗杆分度圆直径（mm）；(www.xing528.com)

γ—— 蜗杆分度圆的导程角。

图7.11　蜗杆传动的运动特点

蜗杆传动的特点决定了它的失效形式与齿轮传动既有相似性也有相异性。蜗杆传动的主要失效形式也包括点蚀、弯曲折断、磨损及胶合等，但各种失效的比重却与齿轮传动不同。如蜗轮发生点蚀的情况很少，只有在润滑状态特别良好且蜗轮材料强度σb ＜300 MPa 时才有可能发生，而胶合则成为最需要关注的失效形式。为避免胶合发生，蜗轮常采用较软的材料。

由于磨损、断裂以及可能的点蚀通常发生在蜗轮轮齿上，设计时一般只需对蜗轮进行承载能力的计算。蜗轮的失效与布置有关：开式蜗杆传动中，蜗轮轮齿磨损严重；而在闭式蜗杆传动中，则更容易发生胶合失效。尽管磨损和胶合是蜗杆传动最重要的失效形式，但由于磨损和胶合尚没有精确的计算公式（胶合有一些经验公式），所以在工程实际中采用的蜗杆传动的设计准则为保证蜗轮齿根弯曲疲劳强度并将其接触应力控制在一定的范围内，以避免弯曲断裂、点蚀、过度磨损和胶合的发生。其基本原则是开式蜗杆传动按蜗轮齿根弯曲疲劳强度设计；闭式蜗杆传动按齿面接触疲劳强度设计，且按齿根弯曲疲劳强度校核，并进行热平衡计算；当蜗杆轴细长且支承跨距较大时，还应进行蜗杆轴的刚度计算。