双蜗杆减速器的设计毕业设计说明书 (2).doc

1 背景知识蜗杆传动的 历史虽然很长 ，但得到迅速发展还是从本世纪二十年代开始的，尤其近三十多年来，随着空间啮合理论的不断突破，工业迅速发展的需要，发明了许多新型蜗杆传动等，与此同时还采用了许多利于提高各种蜗杆传动承载能力和传动效率的修形。以及利用啮合中的动静效应（封闭接触线等措施，都取得了显著的效果）使蜗杆传动的发展达到了相当高的技术水平。目前，随着我国四化建设的迅速发展，国外先进设备正大量引进，为了与这些设备中的蜗杆传动配套，我国对各种蜗杆传动机构展开了大量的研制工作，并取得了可喜的成果。但与四化建设要求，差距还较大。今后，应加强系统实验研究工作，为设计提供结合我国实际的数据资料。2 发展历程21 在圆柱蜗杆传动的发展方面德国的G.Niemann教授于1937年提出了一种凹面齿圆柱蜗杆传动，即我国目前所称的ZC型蜗杆，也称“Niemann”蜗杆，1940年获得专利。1953年这种蜗杆作为商品出售，厂商标记为“CAVEX，故又称CAVEX”蜗杆传动，德国著名的Render(富兰德)公司将该产品系列化，并经多次改进，进行大批量生产，产品销往世界各地。九十年代以来，原苏联学者李特文和他的学生对圆弧齿的圆柱蜗杆进行了深入的研究，并在ZC蜗杆的基础上，改进制造了ZCI蜗杆。到八十年代中期，由于材料技术、润滑技术、计算机技术等的进步，德国、美国、日本和瑞士等先进工业国家的蜗杆减速机生产水平获得了大大的提高。1985年德国Flender公司采用全新技术生产的Niemann蜗杆减速机CAVEX，其效率高达98%，承载能力比同类蜗杆减速机高出1200/.111(21。我国近年来引进的生产设备中就有数以千计的这种蜗杆减速机31。至目前，在提高圆柱蜗杆传动精度(a)、材料的选择以提高承载力51及齿面接触受力分析6-81等方面都有进一步的发展。国内对圆弧凹面齿圆柱蜗杆传动的研制始于60年代，并创造了可车削的轴面圆弧齿面ZC3型，1969年完成了部颁标准“圆弧齿圆柱蜗杆减速器”草案，开始批量生产。1979年将草案正式修订为部颁标准。1986年在该部颁标准的基础上进一步修订为国家标准“圆弧圆柱蜗杆减速器”，齿形改为叮磨削的ZCI型。22 目前环面蜗杆传动的发展对环 面 蜗 杆传动的原理研究可以追溯到二千一百多年前的阿基米德时代，阿基米德提出了利用螺旋运动推动齿轮旋转的方法。约500年前，达芬奇提出了环面蜗杆传动的概念。英国人Hindley首次提出并做成了第一对著名的Hindly环面蜗杆传动蜗轮副。Hindley蜗杆的加工方法是直廓环面蜗杆修形的雏形。但由于当时未弄清环面蜗杆副的啮合特性，工艺水平又不高，与圆柱蜗杆传动相比，Hindley蜗杆传动尚未显示出明显的优势，在二十世纪前未得到推广应用。二 十 世纪 ，环面蜗杆传动得到了很大的发展。1909年美国弗吉尼亚州的S.I.Cone研制成直廓环面蜗杆传动，命名为“Cone Drive 910 1925年取得相关专利后，成立CONE公司进行专业化生产，使直廓环面蜗杆传动性能有很大的改善，在生产中得到推广应用。1931年起CONE公司成为Michigan Tool公司的一个分公司，二战期间，Cone Drive”用于飞机和潜艇的传动装置，生产规模扩大。1954年起CONE公司成立了Ex-Cell-0公司的子公司，1981年开始对蜗杆螺旋面加工等关键工序实现了计算机数控加工。1991年CONE公司成了Textron集团的一家分公司，20世纪90年代年产“Cone Drive减速器达到25000套;中心距范围由5-28in，最大可达1300mm:蜗杆头数可达120 Cone Drive蜗杆螺旋面硬度为。3 我蜗杆传动的工作原理及关键技术抱着贴合国情需要的目的，我开始了我的毕业设计，设计题目是普通二级蜗轮蜗杆减速器，其传动特点如下，普通蜗杆是 圆柱形的 ，表面有一条或几条螺纹，所以把蜗杆视为一根轮矩的螺旋（丝杠）而把蜗轮齿视为螺母的 一部分附在圆柱体上，这样 就可以蜗杆完全恰当。因为两者的接触状态并不相同（蜗杆传动是 线接触，螺旋传动是面接触）但作为这样的 比喻可以形象地说明其运动关系，当蜗杆传动时，将带动蜗轮绕其自身轴线转动一个（蜗杆为单头时）或几个（蜗杆为多头时）轮齿了蜗杆连续传动，则蜗轮也随着连续传动。 蜗杆传动属于空间啮合传动，其基本元件为蜗杆和蜗轮。蜗杆传动用以传递两交错（既不 平行又不相交）轴间的转矩和运动，两轴可以交错成任意角度。但最常用的 为90度。在蜗轮传动，蜗轮是主动件，但多头或大导程的蜗轮则为从动件。31 准平面二次包络环面蜗杆的提出平面二次包络环面蜗杆传动是我国近年来出现的一种广泛应用的蜗杆传动形式。这种蜗杆是一种可展的环面蜗杆，其齿面是由一平面做母面，按一定的相对运动规律包络形成的，蜗轮齿面是以上述平面包络蜗杆齿面为母面，通过另一次包络运动形成的包络曲面，它由理论上与该蜗杆一致的滚刀展成。由于其特有的成形原理，蜗杆齿面可以淬火，并进行完全符合啮合原理的精确磨削，因而齿面硬度，精度和光洁度都很高。同时这种传动还具有双线和多齿接触，接触线总长度长，齿面诱导法曲率小，接触线与相对速度方向间夹角大等优点，因而齿面接触应力小，易于形成动压油膜，是一种承载能力强传动效率高的传动副。这种传动自问世以来，在我国许多高等院校、科研单位、工矿企业相继开展了较为深入的研究、实验和试制，取得了很大的成果。在啮合理论研究方面，我国著名的数学家严志达、吴大任、骆家舜等教授及新领导的齿轮啮合研究组做了深入的研究，在我国产生了巨大的影响。他们将相对微分，绝对微分的概念引入啮合理论中，利用微分几何建立了一套系统的齿轮啮合分析方法，对共扼曲面的啮合函数、两类界限函数，诱导法曲率等进行了深入的研究21-23。促进了蜗杆传动向纵深发展。32 平面包络环面蜗杆传动321 平面一次包络环面蜗杆传动平面齿轮和由该齿轮展成的平面包络环面蜗杆组成的传动副，称为平面一次包络环面蜗杆传动。根据齿平面位置的不同，可分为以下三种传动形式： 直齿平面蜗轮包络环面蜗杆传动这种传动又称为Wildhaber 蜗杆传动，特征是蜗轮的齿平面平行于蜗轮轴线。 斜齿平面蜗轮包络环面蜗杆传动其特征是蜗轮的左右两侧齿面与蜗轮轴的夹角相等且不为零(左右0)。 侧隙可调式平面包络环面蜗杆传动其特征是蜗轮的左右两侧齿面与蜗轮轴的夹角不相等(左右)。322 平面二次包络环面蜗杆传动由平面齿轮作为产形轮，展成平面包络环面蜗杆的成形过程，称为第一次包络。如果以此平面包络环面蜗杆齿面为母面，再展成一个蜗轮，其过程则称为第二次包络。平面包络环面蜗杆与由它展成的蜗轮构成的传动称为平面二次包络环面蜗杆传动。上述第一次包络过程的工具齿轮的齿数可以大于或等于第二次包络过程的蜗轮齿数，据此可分为如下三种传动形式： 平面二次包络环面蜗杆典型传动其特征是蜗轮齿数与工具齿轮的齿数相等，同时加工蜗杆的中心距与加工蜗轮的中心距相等。 圆柱蜗杆传动其特征是工具平面齿轮的齿数趋于无穷大，加工蜗杆的中心距趋于无穷大，工具平面实际上做着直线运动，因此圆柱蜗杆传动可视为环面蜗杆传动的一种极端状态。 平面二次包络环面蜗杆一般型传动这是一种最一般的状态。其特征是平面齿轮的齿数介于上面两种情况之间。平面齿轮的齿数比蜗轮的齿数增量越大，传动性能就越趋近圆柱蜗杆，平面齿轮的齿数越接近蜗轮的齿数，传动性能就越趋近于典型传动。下面根据“活动标架”空间啮合理论，给出一次包络和二次包络过程的有关公式。参考文献1齿轮手册编委会，齿轮手册机械工业出版社，1990(6):12-125.2杨兰春，蜗杆传动手册华东化工学院出版社，1990:28.3石川昌一，鼓形日本专利，1975.4酒井高男，空间交错轴齿轮传动中第二次作用的研究国际齿轮装置与传动会议论文 选机械工业出版社，1977年.5秦大同.张光辉，锥面二次包络环面蜗杆失配啮合传动的研究机械工程学报，1993,296韦云隆，指状锥面二次包络弧面蜗杆传动的研究重庆大学硕士学位论文，1980.7 1F .L. Litvin,V .Ki n.ComputerizedS imulationo fM eshing andB earing Contactf or Singl e E nvelopingWorm-Gear Drives.J .o fM ech.D esign,V ol,P 114-313,J une19 92 .8