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第十一章蜗杆传动,直接啮合传动，交错轴传动，一般=90,11-1蜗杆传动的类型及特点,一、类型,应用：不宜用于闭式，连续大功率传动。（交错轴，效率低，摩擦大，不宜散热）,（一）、圆柱蜗杆,1、普通圆柱蜗杆,（1）阿基米德蜗杆（ZA蜗杆）车制蜗杆,加工方便，应用最广泛,特点：,i大，结构紧凑；传动平稳，噪声低；当，自锁蜗杆；摩擦磨损大，发热大。一般：0.70.8自锁：0.4左右,（2）法向直廓蜗杆（ZN蜗杆）车制蜗杆,端面齿廓为延伸渐开线，法面齿廓为直线。,（3）渐开线蜗杆（ZI蜗杆）,端面齿廓为渐开线，它相当于一个少齿数（齿数等于蜗杆头数）、大螺旋角的渐开线圆柱斜齿轮。,（3）锥面包络圆柱蜗杆（ZK蜗杆）,非线性螺旋齿面蜗杆。不能在车床上加工，只能在铣床上铣制并在磨床上磨削。,2.圆弧齿圆柱蜗杆（ZC蜗杆）,蜗杆的螺旋面用刃边为凸圆弧形的刀具切成，蜗轮用范成法制造。,特点：效率高（0.9），承载能力大（增加50150%）。,蜗杆凹圆弧蜗轮凸圆弧。,（二）、环面蜗杆,传动特征：蜗杆体在轴向的外形是以凹圆弧为母线所形成的旋转曲面。,主要特点：效率提高：=0.850.9，承载能力大:增加24倍。,同时啮合齿数多，容易形成润滑油膜。,（三）、锥蜗杆,锥蜗杆锥蜗轮,特点：,i范围10360承载能力大，效率较高节约有色金属，制造安装方便传动不对称，正、反转承载效率不同。,二、蜗杆传动的特点,1.传动比大:一般i=580，最大可达300，结构紧凑。,2.传动平稳，噪声小。,3.自锁蜗杆螺旋线升角v,实现自锁。,缺点：因为交错轴传动，齿面相对滑动大，所以摩擦磨损大，发热大，效率低，寿命短。,11-2普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算,中间平面：通过蜗杆轴线，垂直于蜗轮轴线的平面。即：蜗杆轴面：a1蜗轮端面：t2,相当于：斜齿条斜齿轮传动,中间平面：齿形标准齿形参数标准参数,一、主要参数及其选择,1、模数m，压力角,正确啮合条件：,2、蜗杆分度圆直径,标准化，减小刀具数目。,m,q见表11-2,3、蜗杆头数Z1，蜗轮齿数Z2,螺距一定，头数多效率高。,S=Z1paS导程；pa螺距。,一般：Z1=14（便于加工）,4、导程角，蜗轮螺旋角,5、传动比,6、中心距a,二、蜗杆传动的变位特点,变位的目的：避免根切、凑中心距、提高强度。,变位的特点：刀具标准化，仅蜗轮变位，蜗杆不变位。,变位方式：（两种）,三、几何尺寸计算,11-3普通圆柱蜗杆传动承载能力计算,一、失效形式、设计准则及常用材料,特点：蜗轮失效：材料（蜗杆强度高）、结构。,交错轴传动：vs摩擦磨损发热,1、失效形式：,2、设计准则：,3、常用材料,要求：强度、耐磨性、跑合性。,二、受力分析,三、强度计算,特点：相当于斜齿轮、斜齿条传动。,设计方法：同齿轮。,1.齿根弯曲疲劳强度计算依据：相当于外伸梁,按表11-2确定m,d值。,校核：,设计：,公式分析：,i.载荷系数K=KAKKv,工作情况系数KA表11-5,载荷分布平均系数K,ii.YFa2齿形系数。,按当量齿数,iii.,考虑应力校正系数后的基本许用弯曲应力。,iv.螺旋角影响系数,2.齿面接触疲劳强度依据弹性力学赫兹公式,公式分析：,i.:基本许用接触应力表11-7,ii.青铜、钢、铸铁蜗杆。,iv.Z接触系数，图11-14,四、蜗杆的刚度计算,适用于：载荷大、精度高、Z280时，蜗杆刚度不足、变形过大、载荷集中，按轴的弯曲刚度计算。,最大挠度：,五、蜗杆传动精度,12级1级最高常用69级,6级：精度机床、分度机构。,7级：主传动常用。,8级：不连续传动、低速。,9级：不重要传动。,11-5蜗杆传动的效率、润滑、热平衡计算,一、传动效率,总效率：=123,1.1：啮合摩擦效率。,V当量摩擦角。按vs查表11-18,2.轴承摩擦效率2,3.搅油损耗效率3一般取23=0.950.96,设计时初选：,二、蜗杆传动的润滑,润滑方法：按vs表11-21,润滑目的：i.减少摩擦、磨损，；ii.冷却、散热；iii.缓冲、吸振；iv.防尘、防锈。,三、热平衡计算,连续工作的闭式蜗杆传动发热油温胶合、磨损,热平衡条件：H1=H2,发热量：H1=1000P1-,散热量：H2=dSt0-ta,d：散热系数，d=（8.1517.45)W/(m2C)空气流通取最大值。,t0：工作油温：t0=6070C不超过80C,ta：环境温度：ta=20C,当t080C或S不足时，采取措施：i.散热片；ii.装风扇；iii.循环冷却管路。,11-6蜗杆、蜗轮的结构设计,一、蜗杆的结构,二、蜗轮的结构,轮辐、轮毂：同齿轮。,应用：尺寸不大、温差不大。,2.螺栓联接式：拆装方便。应用：尺寸大、易磨损处。,3.整体浇注式应用：铸铁或小青铜蜗轮。,4.拼铸式应用：成批生产。,例题：试设计一搅拌机用的闭式蜗杆减速器中的普遍圆柱蜗杆传动。已知：输入功率P=9kW,蜗杆转速n1=1450r/min,传动比i12=20,传动不反向，工作载荷较稳定，但有不大的冲击。要求寿命Lh=12000h。,解：1.选择蜗杆传动类型,2.选择材料,3.按齿面接触疲劳强度进行设计,1）确定作用在蜗轮上的转矩T2,2）确定载荷系数K,3）确定