蜗轮齿廓及蜗杆蜗轮传动特点.ppt

第九章蜗杆传动 9 1蜗杆传动概述 9 2蜗杆传动的主要参数与几何尺寸 9 3蜗杆传动的设计计算 9 5蜗杆和蜗轮的结构 9 4圆弧圆柱蜗杆传动简介 蜗杆传动用于传递空间交错两轴之间的运动和动力 交错角一般为90 9 1蜗杆传动概述 1 传动比大 一般i 10 80 最大可达1000 2 重合度大 传动平稳 噪声低 4 齿面的相对滑动速度大 效率低 主要用于中小功率 间断工作的场合 广泛用于机床 冶金 矿山及起重设备中 蜗杆传动 一 蜗杆传动的特点 3 结构紧凑 可实现反行程自锁 其齿面一般是在车床上用直线刀刃的车刀切制而成 车刀安装位置不同 加工出的蜗杆的齿廓形状不同 蜗杆的外形是圆弧回转面 同时啮合的齿数多 传动平稳 齿面利于润滑油膜形成 传动效率较高 重合度大 承载能力和效率较高 图11 1 图11 2 图11 3 二 蜗杆传动的类型 本章主要介绍普通圆柱蜗杆及其设计 9 2蜗杆传动的主要参数与几何尺寸 1 模数m和压力角a 在主平面内 蜗杆和蜗轮的模数相等且为标准值 见表11 2 2 蜗杆分度圆直径d1和直径系数q 蜗杆分度圆直径d1为标准值 见表 主平面 通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面 ZA蜗杆传动在主平面内 相当于渐开线齿条与齿轮的啮合 蜗杆 蜗轮的参数和尺寸大多在主平面内确定 即mx1 mt2 m 即 q d1 m d1与模数m的比值称为蜗杆直径系数q d1 qm 一 蜗杆传动的主要参数 Z1与Z2的荐用值表 蜗杆头数与传动效率关系 4 蜗杆的头数z1 蜗轮齿数z2 3 蜗杆分度圆柱导程角g z1 g 效率 但加工困难 正确啮合条件 mx1 mt2 1 2 蜗轮 蜗杆旋向相同 x1 t2 z1 传动比i 但传动效率 常取 z1 1 2 4 6 可根据传动比选取 见表11 1 z2 iz1 如z2太小 将使传动平稳性变差 如z2太大 蜗轮直径将增大 使蜗杆支承间距加大 降低蜗杆的弯曲刚度 一般z2 32 80 主要参数与几何尺寸 d1 5 传动比i 6 中心距 中心距的常用值见表11 2 二 蜗杆传动的变位 变位 即加工蜗轮时 改变刀具的位置 而蜗杆相当于刀具 故 只是蜗轮变位 而蜗杆不变位 即蜗轮尺寸变化 蜗杆尺寸不变 但是 变位以后 蜗杆的节圆改变 而蜗轮的节圆永远与分度圆重合 变位的目的 调整中心距和传动比 调整中心距所需变位系数 常取 0 5 x 0 5 三 蜗杆传动的几何尺寸 见表11 3 主要参数与几何尺寸 d1 qm z1m d2 z2m 图11 11 变位系数 或 适用于齿面滑动速度较高的传动 9 3蜗杆传动的设计计算 一 失效形式 设计准则和常用材料 1 主要失效形式 蜗轮齿面的胶合 磨粒磨损 最终导致断齿 等 3 常用材料 蜗杆的常用材料为碳钢和合金钢 按蜗轮的齿面接触疲劳强度进行计算 之后校核蜗轮的齿根弯曲疲劳强度 并进行热平衡计算 2 设计准则 闭式传动 8m s的场合 抗胶合能力差 2m s的场合 抗胶合能力强 抗点蚀能力差 Fx1 Ft1 Fn Fr1 蜗杆传动受力方向判断 二蜗杆传动的受力分析 蜗杆传动强度计算 右旋 求蜗杆的旋向 求蜗杆的转向 练习 三 蜗杆传动的承载能力计算 1 蜗轮齿面接触疲劳强度计算 L 接触线长度 对于阿基米德蜗杆 将 代入 引入量纲为1的参数z 取 则蜗杆传动的接触疲劳强度验算式可写为 接触系数 蜗杆传动 设计公式为 计算模数 2 蜗轮齿根弯曲疲劳强度计算 目的 防止 疲劳断齿 强度条件 校核式 式中 YF 齿形系数 按当量齿数查图11 15 螺旋角系数 蜗轮的许用弯曲应力 MPa 见表11 8 设计式 注 设计中 根据由上式计算的值 查表11 2确定标准的m和q 四 蜗杆传动的效率 Z1 啮合效率 1与蜗杆头数z1的近似关系见表11 18 式中 g 蜗杆的导程角 v 当量摩擦角 见表11 18 滑动速度 则 v 为什么 滑动速度 蜗杆头数与传动效率关系 五 蜗杆传动的润滑 目的 减摩 散热 润滑油粘度及给油方式 润滑油 一般根据相对滑动速度选择润滑油的粘度和给油方法 见表11 21 详细介绍 蜗杆下置时 浸油深度应为蜗杆的一个齿高 蜗杆上置时 浸油深度约为蜗轮外径的1 6 1 3 六 蜗杆传动的热平衡 由于 低 运转中产生热量多 导致温度升高 破坏润滑状态 从而使摩擦增大 甚至发生胶合 为控制温升 需进行热平衡计算 热平衡 在单位时间内 摩擦产生的热量等于散发的热量 即 a 传动的中心距 有散热片时 油的温升 55 70 七 蜗杆传动的散热措施 自然冷却的热平衡温度过高时 可采用以下措施 1 在箱体外表面加散热片以增大散热面积 2 在蜗杆轴端加装风扇以加速空气流通 3 在油池内安装冷却管路 4 采用压力喷油循环润滑 安装散热器 传动箱内装循环冷却管路 传动箱外装循环冷却器 9 5蜗杆和蜗轮的结构 一 蜗杆的结构 由于蜗杆的直径不大 所以常和轴做成一个整体 蜗杆轴 图11 20 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 当蜗杆的直径较大时 可以将轴与蜗杆分开制作 蜗杆和蜗轮的结构 二 蜗轮的结构 为了减摩的需要 蜗轮通常要用青铜制作 为了节省铜材 当蜗轮直径较大时 采用组合式蜗轮结构 齿圈用青铜 轮芯用铸铁或碳素钢 常用蜗轮的结构形式如下 组合式蜗轮 蜗轮齿廓及蜗杆蜗轮传动特点 蜗轮齿廓 在中间平