蜗杆传动的类型和特点.ppt

4.1 蜗杆传动的类型和特点 4.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算 4.3 蜗杆传动的失效形式和计算 4.4 蜗杆传动的材料和结构 4.5 蜗杆传动的强度计算 4.6 蜗杆传动的效率、润滑及热平衡 4.7 普通圆柱蜗杆传动的精度等级 4.8 常用各类齿轮传动的选择,第4章 蜗杆传动,4.1 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,蜗杆主动、蜗轮从动,蜗杆,蜗轮,一、蜗杆传动的类型,圆柱蜗杆传动,圆弧面蜗杆传动,锥面蜗杆传动,普通圆柱蜗杆传动,圆弧圆柱蜗杆传动,阿基米德蜗杆,渐开线蜗杆,法向直廓蜗杆,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。,2. 传动平稳、噪声小。,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. 涡轮的造价较高。,通常在滚齿机上用蜗轮滚刀或飞刀加工成形,4.2 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算,参数和尺寸均在中间平面内确定,一、蜗杆传动的主要参数及其选择,1. 蜗杆的头数z1,就是蜗杆螺旋线的数目，一般取1、2、4,较少的蜗杆头数可以实现较大的传动比，但传动效率较低；蜗杆头数越多，传动效率越高，但蜗杆头数过多时不易加工。,2. 蜗轮的齿数z2,通常取z2 = 2880,3. 传动比i,4. 模数m和压力角,蜗杆与蜗轮啮合时，蜗杆的轴面模数、压力角应与蜗轮的端面模数、压力角相等，即： ma1= mt2 = m aa1 = at2 = 20,正确啮合条件,5. 蜗杆螺旋线升角（导程角）,导程：,蜗杆螺旋线有左、右旋之分，一般为右旋。,通常=3.527,6. 蜗杆分度圆直径d1和蜗杆直径系数q,直径d1与模数m的比值称为蜗杆的直径系数。,7. 中心距,几何尺寸,4.3 蜗杆传动的失效形式和计算准则,一、蜗杆传动的失效形式,1. 齿面间相对滑动速度v；,2. 齿轮的失效形式；,失效常发生于蜗轮的轮齿上,主要失效形式为：胶合、磨损、齿面点蚀,二、 蜗杆传动的计算准则,1. 对于闭式涡轮传动，通常按齿面接触疲劳强度来设计，并校核齿根弯曲疲劳强度。,2. 对于开式涡轮传动，或传动时载荷变动较大，或蜗轮齿数Z2 大于90 时，通常只须按齿根弯曲疲劳强度进行设计。,3. 由于蜗杆传动时摩擦严重、发热大、效率低，对闭式蜗杆传动还必须作热平衡计算，以免发生胶合失效。,一、蜗杆传动的材料,1. 为了减摩，通常蜗杆用钢材，蜗轮用有色金属（铜合金、铝合金）。,2. 高速重载的蜗杆常用15Cr、20Cr渗碳淬火，或45钢、40Cr淬火。,3. 低速中轻载的蜗杆可用45钢调质。,4. 蜗轮常用材料有：铸造锡青铜、铸造铝青铜、灰铸铁等。,4.4 蜗杆传动的材料和结构,二、蜗杆、涡轮的结构,1. 蜗杆的结构,蜗杆常和轴做成一个整体。,无退刀槽，加工螺旋部分时只能用铣制的办法。,有退刀槽，螺旋部分可用车制，也可用铣制加 工，但该结构的刚度较前一种差。,2. 蜗轮的结构,4.5 蜗杆传动的强度计算,一、蜗杆传动的受力分析,蜗杆传动的受力分析与斜齿圆柱齿轮相似，轮齿在受到法向载荷Fn的情况下，可分解出径向载荷Fr、周向载荷Ft、轴向载荷Fa。,蜗杆传动受力方向判断,蜗杆的旋转方向和螺旋线方向如图所示，试判断蜗杆、蜗轮所受径向力、圆周力和轴向力的方向，以及蜗轮的旋转方向。,蜗杆传动受力方向判断,蜗杆的旋转方向和螺旋线方向如图所示，试判断蜗杆、蜗轮所受径向力、圆周力和轴向力的方向，以及蜗轮的旋转方向。,径向力 =径向力,蜗杆传动受力方向判断,蜗杆的旋转方向和螺旋线方向如图所示，试判断蜗杆、蜗轮所受径向力、圆周力和轴向力的方向，以及蜗轮的旋转方向。,径向力 =径向力,周向力 =轴向力,蜗杆传动受力方向判断,蜗杆的旋转方向和螺旋线方向如图所示，试判断蜗杆、蜗轮所受径向力、圆周力和轴向力的方向，以及蜗轮的旋转方向。,径向力 =径向力,周向力 =轴向力,周向力 =轴向力,蜗杆传动受力方向判断,蜗杆的旋转方向和螺旋线方向如图所示，试判断蜗杆、蜗轮所受径向力、圆周力和轴向力的方向，以及蜗轮的旋转方向。,从动轮转向,径向力 =径向力,周向力 =轴向力,周向力 =轴向力,二、蜗轮齿面接触疲劳强度计算,蜗轮齿面接触疲劳强度的校核公式为 ：,适用于钢制蜗杆对青铜或铸铁蜗轮,涡轮齿面接触疲劳强度的设计公式为,三、蜗轮轮齿的齿根弯曲疲劳强度计算,涡轮齿根弯曲强度的校核公式为：,设计公式为：,四、 蜗轮材料的许用应力,1. 蜗轮材料的许用应力H,蜗轮材料的许用应力H由材料的抗失效能力决定。其计算公式为,2.蜗轮的许用弯曲应力F,4.6 蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算,一、蜗杆传动的效率,1计及啮合摩擦损耗的效率；,2计及轴承摩擦损耗的效率；,3计及溅油损耗的效率；,1是对总效率影响最大的因素,二、蜗杆传动的润滑,润滑的主要目的在于减摩与散热。具体润滑方法与齿轮传动的润滑相近。,三、蜗杆传动的热平衡计算,闭式蜗杆传动应进行热平衡计算,传动消耗于摩擦而变为热量的功率为：,经箱体表面散发的热量的相当功率为：,蜗杆传动的热平衡条件为：,得：,Ks箱体表面的散热系数，可取Ks (1017)W/(m2)；,A 箱体的可散热面积(m2)；,t1润滑油的工作温度()；一般,t0环境温度()。,蜗杆传动的散热方式：,增加散热面积（加散热片）； 安装风扇； 冷却水管； 压力喷油润滑。,4.7 蜗杆传动的精度等级选择及其安装维护,普通圆柱蜗杆传动规定了112个精度等级,1级精度最高，12级为最低，69级精度应用最多,6级精度传动一般用于中等精度的机床传动机构，圆周速度v25m/s,7级精度用于中等精度的运输机或高速传递动力场合,速度v27.5m/s,8级精度一般用于一般的动力传动中，圆周速度v23m/s,9级精度一般用于不重要的低速传动机构或手动机构,蜗杆传动安装,蜗杆传动安装要求精度高。应使蜗轮的中间平面通过蜗杆的轴线。,为保证传动的正确啮合，工作时蜗轮的中间平面不允许有轴向移动，因此蜗轮轴支撑应采用两端固定的方式。,蜗杆传动的维护很重要，又注意周围的通风散热情况。,【例】设计一运输机的闭式蜗杆传动，已知蜗杆输入功率P1 = 5.5kW，蜗杆转速n1 = 960r/min，传动比i =25，载荷平稳，单向回转，预期使用寿命15000h，通风良好。,4.8 常用各类齿轮传动的选择,一、各类齿轮传动性能的比较,二、传动类型的选择,在选择传动类型时应考虑以下几个方面,1. 传递大功率时，一般均采用圆柱齿轮。,2. 在联合使用圆柱、圆锥齿轮时，应将圆锥齿轮放在高速级,3. 圆柱齿轮和谐齿轮相比，一般斜齿轮的强度比直齿轮高，且传动平稳，所以用于高速场合。直齿轮用于低速场合,4. 直齿圆锥齿轮仅用于v5m/s的场合，高速时可采用曲面齿等。,5. 由工作条件确定选用开式传动或闭式传动。,6. 蜗杆的圆周速度v4m/s时采用上置式蜗杆传动。,7.