第九章 蜗杆传动.ppt

第九章 蜗杆传动 9.1 概述 蜗杆传动图 一、蜗杆传动的特点和应用 1、特点： 单级传动比大; 结构紧凑; 传动平稳，无噪音; 可自锁; 传动效率低; 成本高。 2、应用： 机床：数控工作台、分度 汽车：转向器 冶金：材料运输 矿山：开采设备 起重运输：提升设备、电梯、 自动扶梯 二、蜗杆传动的类型 1、按蜗杆形状分 环面蜗杆传动 锥蜗杆传动 圆柱蜗杆传动 2、根据齿面形状不同分为： 普通蜗杆传动 圆弧圆柱蜗杆传动 3、阿基米德蜗杆 在轴剖面：直线齿廓 法剖面：凸曲线 垂直轴剖面：阿基米德螺线 车削加工，不能磨削，精度低。 蜗轮滚刀：与蜗杆尺寸相同 在中间平面上可看成直齿齿条与渐开线齿轮啮合 9.2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算 中间平面上的参数作为设计基准 一、普通圆柱蜗杆传动的主要参数及其选择 1 、蜗杆传动的正确啮合条件及模数m和压力角 旋向相同 2 、蜗杆分度圆直径d1和导程角 为了限制蜗轮滚刀的 数目并便于滚刀的标 准化，因此对每一标 准模数规定了一定数 量的蜗杆分度圆直径 d1（表9-1） 导程角： 普通蜗杆传动的m与d1搭配值 （表9-1） 3 、传动比i、蜗杆头数z1和蜗轮齿数z2 蜗杆头数z1通常取为：1，2，3，4，或6 z2=iz1，一般取z2=2880 4 、传动中心距a和变位系数x2 标准中心距 变位蜗杆传动（只对蜗轮变位） （1） 变位前后，蜗轮的齿数不变: z2= z2 而传动中心距改变: aa 一般取 x 1 按变位后的尺寸加工、安装 （2）变位前后，传动中心距不变 a=a 蜗轮的齿数变化: z2 z2 一般取 x 1 5 相对滑动速度s m/s 式中： d1-蜗杆分度圆直径，mm n1-蜗杆的转速，r/min -蜗杆分度圆上的导程角, 度 二、蜗杆传动的几何尺寸计算 9.3 蜗杆传动的失效形式、设计准则 和材料选择 一、蜗杆传动的失效形式和设计准则 失效形式：主要是齿面胶合、点蚀和磨损，而且 失效通常发生在蜗轮轮齿上。 设计准则：通常按齿面（蜗轮）接触疲劳强度条 件计算蜗杆传动的承载能力。 在选择许用应力时，要适当考虑胶合和磨损失效 因素的影响。 对闭式传动要进行热平衡计算，必要时对蜗杆强 度和刚度进行计算。 二、蜗杆和蜗轮的常用材料 对蜗杆和蜗轮材料的要求：不仅要求具有足够的 强度，更重要的是要求具有良好的减摩性、耐磨 性和跑和性能。 蜗杆材料：一般用碳素钢或合金钢制成 蜗轮材料：一般为铸造锡青铜、铸造铝铁青铜、 灰铸铁 9.4 普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算 一、蜗杆传动的受力分析和计算载荷 1 受力分析 而法向力 取 ， 则有 n 式中： t1、t2分别为蜗杆和蜗轮轴上的转矩，n.mm, t2=it1，n.mm, 传动效率，i 传动比 d1 、 d2分别为蜗杆和蜗轮的分度圆直径, mm 压力角， =20 蜗杆分度圆柱上的导程角，度 力的方向： 确定圆周力ft及径向力fr的方向的方法同外啮合圆柱 齿轮传动，而轴向力fa的方向则可根据相应的圆周力 ft的方向来判定，即fa1与 ft2方向相反， ft1与 fa2的 方向相反。 也可按照主动件左右手定则来判断。 力的方向判断例题 2 蜗杆传动的计算载荷 计算载荷=k*名义载荷 式中ka工作情况系数 k动载荷系数 k齿向载荷分布系数 二、蜗轮齿面接触疲劳强度计算 校核公式为： 设计公式为： mpa mm3 ze弹性系数，对于青铜或 铸铁蜗轮与钢制蜗杆 配对时，取 蜗轮材料的许用接触应力，mpa 式中： 式中： 应力循环次数n=107时，蜗轮材料的基本 许用接触应力，mpa 寿命系数 9.5 蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 一、蜗杆传动的效率 式中：1啮合效率 2 3分别为轴承效率和搅油效率 一般取2 3=0.950.96 蜗杆传动的总效率 二、蜗杆传动的润滑 润滑的目的：防止胶合和磨损、提高效率 开式：定期涂润滑脂 闭式：浸油或喷油 三、蜗杆传动的热平衡计算 单位时间内由摩擦损耗 的功率产生的热量为 w 式中：p1蜗杆传动的功率，kw 蜗杆传动的总效率 单位时间由箱体外壁散发到空气中的热量为 w 式中 ks散热系数 a散热面积 t达到平衡时，箱体内的 油温，t在800以内 t0周围空气温度， t0=200 根据热平衡条件h1=h2可求得既定工作条件下 的油温 在既定工作条件下，保持正常油温所需要的 散热面积 一般应使t在80以下 若t80或有效的散热面积不足时,则必须 采取措施,以提高其散热能力 常用措施: 1 、合理设计箱体结构,铸 出或焊上散热片,以增大散 热面积 2 、在蜗轮轴上装置风扇, 进行人工通风,以提高散 热系数 3 、在箱体油池内装 设蛇形冷却水管 4 、采用压力喷油循 环润滑 9.6 蜗杆和