金属蜗杆塑胶斜齿轮传动磨损问题

DD99

凑个热闹，按照洪老先生的法基节相等法把一楼的参数算一下（无侧隙），供有兴趣的看下。

woodee

DD99 发表于 2023-12-8 15:46
凑个热闹，按照洪老先生的法基节相等法把一楼的参数算一下（无侧隙），供有兴趣的看下。

蜗杆、斜齿轮的法向模数，应该相等吧？   

1489563506

woodee 发表于 2023-12-7 14:38
参数设计的确有些问题。  

出现的问题，都是一些不甚熟练的设计者通常会犯的。  

蜗杆三针值3.2, 斜齿量针及公法线确认是正确的？EPS不是泡沫料？应该为PPS料吧?

woodee

1489563506 发表于 2023-12-8 18:51
蜗杆三针值3.2, 斜齿量针及公法线确认是正确的？EPS不是泡沫料？应该为PPS料吧?

按照7楼表格，以法向模数、法向压力角为出发点，蜗杆、斜齿轮M值，斜齿轮公法线，结果是没有问题的。
  

   
另外，替JINLIANG回复一下： ESP是指 汽车电控助力系统，不是材料代称。  

  

DD99

woodee 发表于 2023-12-8 16:38
蜗杆、斜齿轮的法向模数，应该相等吧？

当然啦法向模数，法向压力角相等并以此为出发点进行计算这也是我平时常用的，像您7楼那样当然是没有问题的，您7楼的计算也是正确的。


我在上面算的是以法基节相等为出发点的，应是也没有问题的，只是用的不多，好像不是主流设计罢了。我也是从本论坛上看到洪先生介绍才知道的，这样设计的好处是蜗杆的轴面模数可以标准化，加工蜗杆的车刀也可以标准化，另外齿轮的法向参数都可以标准化。对于过去几十年前数控设备不多大多都是用挂轮的机床来说还是有优势的，现在来说已经无所谓。这种设计也是有局限性的，就是蜗杆的导程角不能太大，小于齿轮压力角。
另外，在上面我说一楼的参数表述有些混乱不准确，容易造成加工错误。如果加工齿轮时用法向模数代用就会出现与蜗杆基节不相等的情况，这样的啮合会造成异常磨损的，此种情况不是磨掉的而是啃掉的。当然这些都是猜测，具体怎样只有通过检测才知道。

woodee

DD99 发表于 2023-12-9 08:09
当然啦法向模数，法向压力角相等并以此为出发点进行计算这也是我平时常用的，像您7楼那样当然是没有问题 ...

是我读贴不够仔细，昨天只是简单以您的数据，Mn*Cos(An)，蜗杆与斜齿轮做比较，发现有2.058E-05的偏差，所以才有12楼的提醒。  

现在看来，应是小数点后数字取位少造成的，整体计算应该没问题的。  
不同压力角、不同模数的渐开线圆柱齿轮的啮合计算公式和模型，我只做了平行轴的，交错轴的太复杂，没做。所以没法即刻与您的数据做对比。   
关键在于，不提倡洪老先生的这种方法，没事练练手可以，要让一般技术人员这么搞，只能造成更多麻烦。  
更何况，“加工蜗杆的车刀也可以标准化”，应该是有问题的吧？
渐开线蜗杆轴剖面模数、轴剖面压力角固定，不同的导程角，轴剖面、法剖面齿形也是不同的，车刀如何标准化？
即便采用“直刃基圆”车削法，但不同的分圆导程角，基圆导程角也不相同，相同直刃车刀还须调整不同角度。所以也谈不上标准化吧。   
另外，不同压力角、不同模数的渐开线圆柱齿轮，再加上交错轴啮合，节圆直径、导程角（螺旋角）的确定本身就是可以浮动数值，不采用“最小中心距法”的原则，不同的设计者得出不同的计算结果，也无法说谁的就是正确的。 所以不提倡。
不知道我说清楚了没？

jc123gear

从设计的角度看，EPS的设计螺旋角/导成角度很大，效率很高；而本设计的螺旋角/导程角如此之小，效率很低，并且对于摩擦系数的敏感程度很高，换言之，是个效率极低的设计，可以复核下，消耗的效率那里去了，变成了热或者接触的干摩擦失效！

woodee

jc123gear 发表于 2023-12-9 16:53
从设计的角度看，EPS的设计螺旋角/导成角度很大，效率很高；而本设计的螺旋角/导程角如此之小，效率很低， ...

有道理，摩擦系数取0.05，本设计蜗杆驱动斜齿轮的效率为55%左右。  

只是楼主没说明工况，EPS是其他朋友拿出来做强度和工况类比的。  

DD99

woodee 发表于 2023-12-9 16:50
是我读贴不够仔细，昨天只是简单以您的数据，Mn*Cos(An)，蜗杆与斜齿轮做比较，发现有2.058E-05的偏差， ...

看来这种计算真的不入您的法眼了。您说的已经非常清楚了。
我说这种计算车刀可以标准化您不认同，当然这种车刀是指基圆切平面内直纹刀具，即您上面说的“直刃基圆”车削法。的确我们平时常用的法向参数相等的设计其蜗杆的分圆导程角及基圆导程角会因蜗杆的直径不同等而变化的，刀具是无法通用的更不用说标准化了。可能因您不屑这种计算没有发现这种计算的另一特点：就是这种法基节相等法计算的蜗杆基圆导程角始终等于斜齿轮的法向压力角，不会因蜗杆的尺寸及头数变化而变化。而这种“直刃基圆”车削法的车刀齿型半角是等于基圆导程角的，所以，对于同一种压力角与模数的齿轮所对应的蜗杆刀具应是可以通用的，继而实现标准化是可能的。本人刚接触这种计算时还用过您高精度蜗杆数模来验证过的，确实没有问题的，当时还赞叹您数模的精准呢。
这种蜗杆的设计与加工感觉很有年代感，如果采用高效的旋风切削等加工蜗杆，这种设计是没有必要的；如果是采用“直刃基圆”车削法加工还是有长处的。并且这种设计的实物有时还是能碰见的，所以了解一下也无妨的。

woodee

DD99 发表于 2023-12-10 10:58
看来这种计算真的不入您的法眼了。您说的已经非常清楚了。
我说这种计算车刀可以标准化您 ...

经您提醒，我想起来了，这种方法我推导过，用于蜗杆与直齿轮啮合。  

具体计算过程大体为：  
蜗杆
根据轴面模数和分圆，得到导程角=3.57633437499735°；  
于是Mn=1.49707886772433  
再加上确定基圆导程角=14.5°  
算得An=14.0612130291907°   
…………
接下来齿厚系数的计算比较麻烦，具体怎样做的实在想不起来了。   
  
我没有对此法表达不屑，只是说，不提倡。
哈哈，可以负责任滴说，此法并无什么年代感。
只是认定斜齿轮为标准模数，比如1.5，可以用标准滚刀加工出来。
还认定车床丝杠、挂轮系统刚好有准确的轴向标准模数导程，才会构思出这种算法。  
   
蜗杆斜齿轮的大量使用，也就几十年的时间，而且极大比例用在金属蜗杆+塑胶斜齿轮。
塑胶斜齿轮因为收缩率随材料不同和齿加厚不同的缘故，再加上放电间隙的因素，根本无法使用标准滚刀来加工电极。
蜗杆的设计，从40多年前我已见到的很多案例，也都没有考虑标准导程问题，因为另一个更关键的因素——马达轴伸直径的限制，是更关键的因素。
所以这种方法才很鲜见。
工业和市场的情况是这样的，一个技术或算法如果特别适用好用，那么一定会广泛受到认可并使用起来。
现在蜗杆斜齿轮通常有两种算法，一个是日本的，限定蜗杆导程角等于斜齿轮螺旋角；
另一个是欧美，特别是德国图纸经常出现的，就是所谓的最小中心距法。
两个都是限定法向模数相等。  
现代工业能发展到当今的规模，其实都是简化计算的结果。这样设计制造和检查的人员容易明白，有共同语言，才能更有效的沟通，整个生产供应体系才能成长壮大。