《机械传动蜗杆传动》PPT课件.ppt

,8.1 蜗杆传动的类型和特点 8.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 8.3 蜗杆传动的失效形式及材料选择 8.4 蜗杆传动的强度计算 8.5 蜗杆传动的效率与热平衡计算,第八章 蜗杆传动,8.1蜗杆传动的类型和特点 蜗杆传动用来传递空间两交错轴之间的运动和动力，一般两轴交角为90，如右图所示。蜗杆传动由蜗杆与蜗轮组成。一般为蜗杆主动、蜗轮从动，具有自锁性，作减速运动。蜗杆传动广泛应用与各种机械和仪器设备之中。,蜗杆传动,一. 蜗杆传动的类型,圆柱蜗杆传动,二. 蜗杆传动 的特点 1、蜗杆传动的最大特点是结构紧凑、传动比大。一般传动比 i=10-40，最大可达80。若只传递运动（如分度运动），其传动比可达1000。 2、传动平稳、噪音小。 3、可制成具有自锁性的蜗杆。 4、蜗杆传动的主要缺点是效率较低。 5、蜗轮的造价较高。,蜗杆传动的特点和应用,8.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 一、蜗杆传动的主要参数及其选择,规定通过蜗杆轴线并垂直于蜗轮轴线的平面为中间平面。,1.模数和压力角 蜗杆传动的设计计算都是以中间平面内的参数和几何关系为标准。 在中间平面上，蜗轮与蜗杆的啮合相当于渐开线齿轮与齿条的啮合。,2.蜗杆分度圆直径d1及蜗杆直径系数q,3.蜗杆分度圆螺旋导程角 Z1、q已知时，导程角即为定值。 4.蜗杆的头数Z1和蜗轮的齿数Z2 可参考表。 5.蜗杆传动传动比i i=n1/n2=Z2/Z1 6.蜗杆传动的中心距a a=(d1+d2)/2=m(q+Z2)/2,二、蜗杆传动的几何尺寸计算,8.3 蜗杆传动的失效形式及材料选择,一、蜗杆传动的失效形式 蜗杆传动的失效形式和齿轮传动相类似。 由于材料和结构的原因, 蜗杆螺旋部分的强度总是高于蜗轮轮齿的强度, 所以失效常发生在蜗轮轮齿上。 蜗轮传动中由于蜗杆与蜗轮齿面间的相对滑动速度较大, 效率低, 摩擦发热大, 因此其主要失效形式是蜗轮齿面的胶合、 点蚀和磨损。,二、常用材料 由蜗杆传动的失效分析可知, 蜗杆、 蜗轮的材料要具有优良的减摩性、 耐磨性和抗胶合性能, 并具有足够的强度。 常用的蜗轮材料有: 铸锡青铜 ZCuSn10P1和ZCuSn5Pb5Zn5, 适用于滑动速度较高的重要传动； 铸铝青铜ZCuAl9Fe4Ni4Mn2和ZCuAl10Fe3, 其抗胶合能力虽比锡青铜差, 但强度较高, 价格便宜, 一般用于滑动速度小于10 m/s的场合； 滑动速度小于2 m/s时 , 可用灰铸铁。 蜗杆材料主要为碳钢和合金钢。 为了防止变形, 常对蜗轮进行时效处理。 常用的蜗杆、 蜗轮配对材料见表。 蜗轮常用材料的许用接触应力见表和表。,蜗杆、 蜗轮配对材料,8.4 蜗杆传动的强度计算,二、蜗杆传动的受力分析 1、蜗轮转向的确定,2、 轮齿上的作用力,蜗杆传动受力分析,力的大小计算如下:,二、 强度计算 1) 蜗轮齿面接触强度的计算 蜗杆传动可以近似地看作齿条与斜齿轮的啮合传动, 因此以赫兹应力公式为基础, 考虑蜗杆和蜗轮齿廓特点, 可推出齿面接触疲劳强度的校核公式和设计公式。 校核公式:,2) 蜗轮轮齿弯曲疲劳强度的计算 蜗轮轮齿弯曲疲劳强度所限定的承载能力, 大都超过齿面点蚀和热平衡计算所限制的承载能力, 因此, 一般不进行弯曲强度计算。 只有在少数情况下, 如在强烈冲击的传动中或蜗轮采用脆性材料时, 计算其弯曲强度才有意义。 需要计算时可参考有关书籍。,8.5 蜗杆传动的效率与热平衡计算 一、 蜗杆传动的效率 闭式蜗杆传动的总效率包括三部分: 轮齿啮合摩擦损失效率、 轴承摩擦损失效率及零件搅动润滑油飞溅损失效率。 其中最主要的是啮合摩擦损失效率, 其大小可近似用螺旋传动的效率公式计算。 后两项功率损失不大, 其效率一般为0.950.97。,因此, 蜗杆主动时, 蜗杆传动的总效率为,式中, 为蜗杆导程角； v为当量摩擦角, 可根据滑动速度vs由表查取。,蜗杆传动的当量摩擦系数fv和当量摩擦角v,蜗杆传动的总效率 ,2. 蜗杆传动的热平衡计算 由于蜗杆传动相对滑动速度大, 发热量大, 若不及时散热, 则会导致润滑不良而使轮齿磨损加剧, 甚至产生胶合, 因此, 对闭式蜗杆传动应进行热平衡计算。 蜗杆传动转化为热能所消耗的功率Ps为 Ps=1000(1-)P1 经箱体散发热量的相当功率Pc为 Pc=ksA(t1-t0),达到平衡时, Ps=Pc, 因此可得到热平衡时润滑油的工作温度t1的计算公式:,普通蜗杆传动的箱体散热面积A, 可用下式估算：,式中, a为中心距, 单位为mm。,3. 散热措施 如果润滑油的工作温度超过许用值, 则可采用下述冷却措施: (1) 增加散热面积。 合理