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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 1 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 2 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 7 0 8自锁 0 4左右 3 4 5 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 6 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 7 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 8 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50 150 蜗杆凹圆弧 蜗轮凸圆弧 9 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 10 主要特点 效率提高 0 85 0 9 承载能力大 增加2 4倍 同时啮合齿数多 容易形成润滑油膜 11 三 锥蜗杆 锥蜗杆 锥蜗轮 特点 i范围 10 360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 12 二 蜗杆传动的特点 1 传动比大 一般i 5 80 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 13 14 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 15 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 16 一般 Z1 1 4 便于加工 17 4 导程角 蜗轮螺旋角 5 传动比 6 中心距a 18 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 19 变位方式 两种 三 几何尺寸计算 20 21 22 23 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 24 3 常用材料 要求 强度 耐磨性 跑合性 二 受力分析 25 26 27 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 28 公式分析 i 载荷系数K KA K Kv 工作情况系数KA表11 5 29 载荷分布平均系数K ii YFa2齿形系数 按当量齿数 30 31 iii 考虑应力校正系数后的基本许用弯曲应力 32 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 33 公式分析 i 基本许用接触应力表11 7 34 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 Z2 80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 35 五 蜗杆传动精度 12级1级最高常用6 9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 1 2 3 1 1 啮合摩擦效率 36 V 当量摩擦角 按vs查表11 18 37 2 轴承摩擦效率 2 3 搅油损耗效率 3一般取 2 3 0 95 0 96 设计时初选 二 蜗杆传动的润滑 38 39 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 40 热平衡条件 H1 H2 发热量 H1 1000 P 1 散热量 H2 d S t0 ta d 散热系数 d 8 15 17 45 W m2 C 空气流通取最大值 41 t0 工作油温 t0 60 70 C不超过80 C ta 环境温度 ta 20 C 当t0 80 C或S不足时 采取措施 i 散热片 ii 装风扇 iii 循环冷却管路 42 43 44 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 45 46 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 47 48 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 确定弹性影响系数ZE 4 确定接触系数Z 5 确定许用接触应力 H 49