与平行轴圆柱齿轮相比,蜗杆与蜗轮齿面间有较大的相对滑动,从而使蜗杆传动容易发生胶合和磨损失效,在润滑不良等条件下,蜗杆传动因齿面胶合而失效的可能性更大.因此,蜗杆传动的承载能力往往受到抗胶合能力的限制。由于材料和结构上的原因,蜗杆螺旋齿部分的强度总是高于蜗轮轮齿的强度,所以失效经常发生在蜗轮轮齿上。因此,设计时一般只对蜗轮轮齿进行承载能力计算。
在开式传动中多发生齿面磨损和轮齿折断,因此应以齿根弯曲疲劳强度作头开式传动的主要设计准则。
在闭式传动中,蜗杆传动的主要失效形式是齿面胶合或点蚀。因此,通常是按长面接触疲劳强度进行设计,而按齿根弯曲疲劳强度进行校核。此外,闭式蜗杆传动,由于散热较为困难,还应做热平衡核算。当蜗杆轴细长且支承跨距大时,还立进行蜗杆轴的刚度计算。
由上述蜗杆传动的失效形式可知,蜗杆、蜗轮的材料不仅要求具有足够的强度更重要的是要具有良好的磨合和耐磨性能。
蜗杆一般是用碳钢或合金钢制成。高速重载蜗杆常用 15Cr 或 20Cr,并经渗碳也可采用 40、45 钢或40Cr 并经产火。这样可以提高表面硬度,增加耐磨性。通常要求蜗杆淬火后的硬度为 40~55HRC,经氮化处理后的硬度为 55~一般不太重要的低速中载的蜗杆,可采用 40 或 45 钢,并经调质处52HRC。里,其硬度为 220~300HBS.
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