蜗杆传动中蜗轮材料的研究进展

张燕军; 徐勇; 马小燕; 李文波; 张剑峰; 宋爱平

doi:10.16578/j.issn.1004.2539.2020.04.027

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

蜗杆传动中蜗轮材料的研究进展

综述 | 更新时间：2022-10-20

- 蜗杆传动中蜗轮材料的研究进展
- Research Progress of Worm Gear Material in Worm Drive
- 机械传动 2020年44卷第4期页码：170-176
- 作者机构：
  
  1.扬州大学机械工程学院，江苏扬州 225127
  2.扬州工业职业技术学院，江苏扬州 225127
- 作者简介：
  
  张燕军（1985— ），男，山西大同人，博士，副教授，硕士生导师，研究方向为机械CAD/CAM技术、复杂人机系统设计与仿真技术。
  徐勇（1993— ），男，江苏扬州人，硕士研究生，研究方向为车辆工程、机械CAD/CAM技术。
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(51605424┫江苏省自然科学基金┣BK20150455);山西省自然科学基金(201801D121186)
- DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2020.04.027
  中图分类号：
扫描看全文
张燕军,徐勇,马小燕等.蜗杆传动中蜗轮材料的研究进展[J].机械传动,2020,44(04):170-176.

Zhang Yanjun,Xu Yong,Ma Xiaoyan,et al.Research Progress of Worm Gear Material in Worm Drive[J].Journal of Mechanical Transmission,2020,44(04):170-176.
张燕军,徐勇,马小燕等.蜗杆传动中蜗轮材料的研究进展[J].机械传动,2020,44(04):170-176. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2020.04.027.

Zhang Yanjun,Xu Yong,Ma Xiaoyan,et al.Research Progress of Worm Gear Material in Worm Drive[J].Journal of Mechanical Transmission,2020,44(04):170-176. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2020.04.027.

摘要

蜗杆传动因其具有传动比大、结构紧凑、传动平稳等优点，被广泛应用于机械制造领域。蜗杆传动中，青铜是蜗轮最常用的材料。为解决青铜蜗轮耐磨性差、疲劳强度低、齿面胶合等问题，青铜蜗轮替代材料的研究受到越来越多的关注。综述了蜗杆传动中蜗轮常用的金属材料以及青铜蜗轮替代材料的研究进展。针对国内外文献报道中用于替代青铜蜗轮的钢制蜗轮、铸铁制蜗轮、锌铝合金制蜗轮、塑料制蜗轮进行了重点论述。最后，结合蜗轮材料的研究现状，从材料、表面工程技术和涂层制备三方面提出了展望性的建议。

Abstract

Worm drive has a large transmission ratio，compact structure and stable transmission，thus，it has been widely used in the field of mechanical manufacturing.Bronze is the most common and widespread worm gear material in the worm drive.In order to solve the problems of poor wear resistance，low fatigue strength and scuffing of bronze worm gear，the research of replacement materials bronze worm gear has attracted increasing attention.The common metal materials of bronze worm gear and the research progress concerning alternative materials of bronze worm gear are reviewed.Steel worm gear，cast iron worm gear，zinc aluminum alloy worm gear，and plastic worm gear in domestic and overseas published literatures are mainly discussed.Finally，expectations about materials，surface engineering technology and coating preparation are proposed in respect of current research.

关键词

蜗杆传动蜗轮材料涂层表面工程技术

Keywords

Worm driveWorm gear materialsCoatingSurface engineering technology

references

濮良贵，纪名刚.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2006：238.

PU Lianggui，JI Minggang.Machine design[M].Beijing：Higher Education Press，2006：238.

LITVIN F L，GONZALEZ-PEREZ I，YUKISHIMA K，et al.Design，simulation of meshing，and contact stresses for an improved worm gear drive[J].Mechanisms and Machine Theory，2007，42（8）：940-959.

SUI P C，TORNG T Y.Cam/roller component fatigue reliability analysis（SAE 950708 Transactions）[J].Journal of Materials and Manufacturing，1995，104：618-627.

OPALIC M，ZEZELJ D，VUCKOVIC K.A new method for description of the pitting process on worm wheels propagation[J].Wear，2015，332/333：1145-1150.

SALOMON G.Failure criteria in thin film lubrication - the IRG program[J].Wear，1976，36（1）：1-6.

SHARIF K J，EVANS H P，SNIDLE R W.Prediction of the wear pattern in worm gears[J].Wear，2006，261（5/6）：666-673.

SHARIF K J，EVANS H P，SNIDLE R W，et al.Effect of elastohydrodynamic film thickness on a wear model for worm gears[J].Journal of Engineering Tribology，2006，220（3）：295-306.

LITVIN F L，KIN V.Computerized simulation of meshing and bearing contact for single enveloping worm gear drives[J].Journal of Mechanical Design，1992，114：313-316.

TSAY C B，JENG J W，FENG H S.A mathematical modelof the ZE type worm gear set[J].Mechanism and Machine Theory，1995，30（6）：777-789.

MAETINS R，CARDOSO N，SEABRA J.Influence of lubricant type in gear scuffing[J].Industrial Lubrication and Tribology，2008，60（6）：299-308.

KHALDOON F B，ZHEN D，GU F S，et al.Helical gear wear monitoring：Modelling and experimental validation[J].Mechanism and Machine Theory，2017，117：210-229.

孙月海，张新，郑惠江.蜗杆传动用摩擦副材料在滑动干摩擦条件下的摩擦磨损性能研究[J].摩擦学学报，2005，25（3）：279-282.

SUN Yuehai，ZHANG Xin，ZHENG Huijiang.Study on the friction and wear behavior of several frictional pairs used for worm drive under dry sliding condition[J].Tribology，2005，25（3）：279-282.

FONTANARI V，BENEDETTI M，STRAFFELINI G，et al.Tribological behavior of the bronze-steel pair for worm gearing[J].Wear，2013，302（1/2）：1520-1527.

程福安，孙月海，李秀珍，等.蜗杆副材料ZQSn12-2-S16MnCr的摩擦学性能[J].天津大学学报，1994，27（4）：419-427.

CHENG Fuan，SUN Yuehai，LI Xiuzhen，et al.Tribology properties of worm gear materials with ZQSn12-2-S16MnCr[J].Journal of Tianjin University，1994,27(4)419-427.

TSUKAMOTO N，MARUYAMA H，TAKI T，et al.Characteristics of a worm gear ofaustempered ductile cast iron[J].Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers Series，1990，56：3000-3004.

SOHN J，PARK N.Geometric interference in cylindrical worm gear drives using oversized hob to cut worm gears[J].Mechanism and Machine Theory，2016，100：83-103.

LARBI B C A，CHERIF A，TARRES M A.Improvement of the adhesive wear resistance of steel by nitriding quantified by the energy dissipated in friction[J].Wear，2005，258（5/6）：712-718.

STRAFFELINI G，AVI G，PELLZZARI M.Effect of three nitriding treatments on tribological performance of 42CrAlMo7 steel in boundary lubrication[J].Wear，2002，252（11）：870-879.

HAIDER J，RAHMAN M，HASHMI M S J，et al.Investigating the wear characteristics of engineered surfaces：low-temperature plasma nitriding and TiN+MoSx hard-solid lubricant coating[J].Journal of Materials Science，2008，43（10）：3368-3376.

ERDENIR A，DONNET C.Tribology of diamond-like carbon films：recent progress and future prospects[J].Journal of Physics D-Applied Physics，2006，39（18）：311-327.

KALIN M，VELKAVRH I，VIŽINTIN J，et al.Review of boundary lubrication mechanisms of DLC coatings used in mechanical applications[J].Meccanica，2008，43（6）：623-637.

KALIN MVIŽINTIN J.A comparison of the tribologicalbehaviour of steel/steel，steel/DLC and DLC/DLC contacts when lubricated with mineral and biodegradable oils[J].Wear，2006，261（1）：22-31.

JOHNSTON S V，HAINSWORTH S V.Effect of DLC coatings on wear in automotive applications[J].Journal of Surface Engineering，2005，21（1）：67-71.

KOSINSKIY M，AHMED S I，LIU Y H，et al.Friction and wear properties of WC/C nano-scale multilayer coatings on technical surfaces[J].Tribology Letters，2011，44（1）：89-98.

ARUNKUMAR D，SURYANARAYANA M，MAYURAM M M.Durability and performance evaluation of surface treated worm drives of similar material pair[J].Tribology International，1998，31（7）：385-392.

BENEDETTI M，FONTANARI V，TORRESANI E，et al.Investigation of lubricated rolling sliding behavior of WC/C，WC/C-CrN，DLC based coatings and plasma nitriding of steel for possible usein worm gearing[J].Wear，2017，378/379：106-113.

HATTORI N，YAMADA T，MORIAMA I，et al.Fundamental studies on cermet worm[J].Nippankiaai Gakkai Ronbunshu Chen，1991，57（541）：2991-2995.

石万凯，姜宏伟，秦大同，等.新型涂层钢蜗杆副传动机理研究与传动性能评价[J].机械工程学报，2010，46：22-29.

SHI Wankai，JIANG Hongwei，QIN Datong，et al.Study on transmission mechanism and transmission performance evaluation of steel worm gear pair with new coatings[J].Journal of Mechanical Engineering，2010，46：22-29.

TOTIK Y.The corrosion behaviour of manganese phosphate coatings applied to AISI 4140 steel subjected to different heat treatments[J].Surface & Coatings Technology，2006，200（8）：2711-2717.

MAGALHES L，SEABRA J.Wear and scuffing of austempered ductile iron gears[J].Wear，1998，215（1/2）：237-246.

SABINIAK H G.Testing worm gears with cooperating elements made of different materials[J].Journal of Engineering Tribology，2017，23（3）：341-346.

STEINGRÖVER K.Untersuchungen zu verschleiß，verlustgrad und fressen bei zylinder schneckengetrieben[D].München:Technische Universität München，1993:96.

FONTANARI V，BENEDETTI M，GIRARDI C，et al.Investigation of the lubricated wear behaviorof ductile cast iron and quenched andtempered alloy steel for possible use in wormgearing[J].Wear，2016，350/351：68-73.

刘海江，诸乃雄，施卫东.新型齿轮材料高强度锌铝合金ZA27及其蜗轮磨损试验研究[J].磨床与磨削，1996（3）：41-42.

LIU Haijiang，ZHU Naixiong，SHI Weidong.New gear material of high strength zinc alloy ZA27 and worm gear wear test research[J].Precise Manufacturing & Automation，1996（3）：41-42.

秦旭平，蒋志伟，谢佩娟.锌铝合金蜗轮副传动性能的试验研究[J].机械传动，1992，16（2）：31-34.

QIN Xuping，JIANG Zhiwei，XIE Peijuan.The transmissio function of the zinc aluminum alloy worm gear pair[J].Journal of Mechanical Transmission，1992，16（2）：31-34.

王晓江，田广平，王义详，等.铸造锌铝合金蜗轮制件磨损失效分析及防止措施[J].铸造技术，2007（12）：1626-1630.

WANG Xiaojiang，TIAN Guangping，WANG Yixiang，et al.Analysis on wear failure of worm gear of zinc-aluminum alloy and countermeasures[J].Foundry Technology，2007（12）：1626-1630.

许立忠，齐长祥.ZW-1型材料蜗轮研制[J].中国机械工程，1995(S1)：129-130.

XU Lizhong，QI Changxiang.Development of worm gear made with meteral ZW-1[J].China Mechanical Engineering，1995(S1)：129-130.

OVAERT T C，RAMACHANDRA S.Wear particle formation of polymers against smooth hardened steel counterfaces[J].Tribology Transactions，1997，40（3）：445-452.

TUNG S C,CHEN W.Simulation test of grease-lubricated steel-polymer interface of worm gear[J].Tribology Transactions，1998，41（4）：537-542.

张训仁，袁庆勇，杨玉华.新型功能高分子尼龙合金材料在蜗轮制造领域的应用研究[J].机械传动，2005，29（3）：65-68.

ZHANG Xunren，YUAN Qingyong，YANG Yuhua.The application of new functional nylon alloy in the worm wheel manufacture[J].Journal of Mechanical Transmission，2005，29（3）：65-68.

KIM S H，SHIN M C，BYUN J W.Efficiency prediction of worm gear with plastic worm wheel[J].International of Journal of Precision Engineering and Manufacturing，2012，13（2）：167-174.

VAUJANY J P，GUINGAND M，REMOND D.Numerical and experimental study of the loaded transmission error of a worm gear with a plastic wheel[J].Journal of Mechanical Design，2008，130（6）：1-6.

LIU Z Y，HUANG C C，HAO Y H，et al.The mesh property of the steel involute cylindrical worm with a plastic involute helical gear[J].Journal of Mechanics，2013，30（2）：185-192.

KIM G H，LEE J W，SEO T I.Durability characteristics analysis of plastic worm wheel with glass fiber reinforced polyamide[J].Materials，2013，6（5）：1873-1890.

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

暂无数据