g第七章蜗杆传动

第七章蜗杆传动,7.1蜗杆传动的概述7.1.1蜗杆传动的组成、主要特点及应用,蜗杆传动图,1.组成,2、蜗杆传动的特点和应用,1）特点：,单级传动比大;结构紧凑;传动平稳，无噪音;可自锁;空间交错轴;传动效率低;成本高。,2）应用：,机床：数控工作台、分度汽车：转向器冶金：材料运输机矿山：开采设备起重运输：提升设备、电梯、自动扶梯,电动后视镜转向器,数控回转工作台,7.1.2、蜗杆传动的主要类型1、按蜗杆形状分,环面蜗杆传动,锥蜗杆传动,圆柱蜗杆传动,2、根据齿面形状不同，圆柱螺杆传动分为：,普通圆柱蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动,3.按齿廓曲线不同，普通圆柱螺杆传动分为1.）阿基米德蜗杆（ZA螺杆）,车刀刀刃与螺杆轴线在同一水平面上在轴剖面：直线齿廓法剖面：凸曲线端面（垂直轴剖面）：阿基米德螺线车削加工，不能磨削，精度低。,2.）渐开线蜗杆（ZI蜗杆）两把车刀刀刃顶相切于基圆柱，可以磨削、精度较高、传动效率较高端面：渐开线轴面：凸曲线,3.）法向直廓蜗杆(ZN蜗杆)车刀刀刃平面要置于螺旋线的法面上，可以磨削，精度较高端面：延伸渐开线法面：直线4.）锥面包络圆柱蜗杆(ZK蜗杆)蜗杆的螺旋面是圆锥面族的包络曲面，各个剖面上的齿廓均为曲线，可以磨削，精度较高。,7.1.2几点说明,1.蜗轮轮齿的加工1.）一般用相当于相啮合的蜗杆的蜗轮滚刀在滚齿轮上加工。2.）滚刀齿顶高比相应蜗杆齿顶高大C*m，以便在蜗轮轮齿上加工出径向间隙C*m,2.中间平面1.）定义：通过蜗杆轴线并与蜗轮轴线垂直的平面定义为蜗杆传动的中间平面2.）意义：在中间平面上，阿基米德蜗杆齿廓为直线，相当直齿齿条；而相啮合蜗轮齿廓为渐开线，因此阿基米德蜗杆传动相当于直齿齿条与渐开线齿轮的啮合，将复杂的空间啮合转化为平面啮合。取中间平面上的参数和尺寸作为设计计算的基准，并沿用齿轮传动的计算关系,7.2普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算,以中间平面上的参数作为设计基准,一、普通圆柱蜗杆传动的主要参数及其选择,1、蜗杆传动的正确啮合条件及模数m和压力角,旋向相同,2、蜗杆分度圆直径d1和导程角,为了限制蜗轮滚刀的数量并便于滚刀的标准化，因此对每一标准模数规定了一定数量的蜗杆分度圆直径d1（表7-1）,导程角：,普通蜗杆传动的m与d1搭配值（表7.1）,3、传动比i、蜗杆头数Z1和蜗轮齿数Z2,蜗杆头数Z1通常取为：1，2，4，或6,Z2=iZ1，一般取Z2=2880,4、传动中心距a和变位系数x2,1.)标准中心距,2.)变位蜗杆传动目的：凑配中心距；微调传动比；提高承载能力及传动效率特点：只对蜗轮变位，蜗杆不能变位；变位后，蜗轮的分度圆仍与节圆重合，但齿顶圆、齿根圆变了，也即ha、hf变了；蜗杆的分度圆与节圆不再重合了，但蜗杆的齿顶圆、齿根圆不变，也即ha、hf不变。,（1）变位前后，蜗轮的齿数不变:Z2=Z2而传动中心距改变:aa,一般取x1,按变位后的尺寸加工、安装,（2）变位前后，传动中心距不变a=a蜗轮的齿数变化:Z2Z2,一般取x1,5相对滑动速度S,m/s,式中：d1-蜗杆分度圆直径，mmn1-蜗杆的转速，r/min-蜗杆分度圆上的导程角,度,7.2.2蜗杆传动的几何尺寸计算,7.3蜗杆传动的失效形式、设计准则和材料选择,7.3.1蜗杆传动的失效形式和设计准则,1.失效形式：主要是齿面胶合、点蚀和磨损，而且失效通常发生在蜗轮轮齿上。,2.设计准则：通常按齿面（蜗轮）接触疲劳强度条件计算蜗杆传动的承载能力。在选择许用应力时，要适当考虑胶合和磨损失效因素的影响。对闭式传动要进行热平衡计算，必要时对蜗杆强度和刚度进行计算。,7.3.2蜗杆和蜗轮的常用材料,对蜗杆和蜗轮材料的要求：不仅要求具有足够的强度，更重要的是要求具有良好的减摩性、耐磨性和跑合性能。,蜗杆材料：一般用碳素钢，如20、40、45钢或合金钢如、20Cr、20CrMnTi、40Cr、40CrNi、42SiMn等，,蜗轮材料：通常按齿面间的相对滑动速度大小来选择。6m/s，铸造锡青铜。如ZCuSn10P1、ZCuSn5PbZn56m/s，用铸造铝铁青铜。ZCuAl10Fe32m/s手动时，用灰铸铁。如HT150、HT200,7.4普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算,7.4.1蜗杆传动的受力分析和计算载荷,1运动及受力分析特点：要计及齿面间的摩擦力，要先进行运动分析，确定传动件的转动方向与轮齿螺旋线方向。,而法向力,取,，,则有,N,1.）力的大小,式中：T1、T2分别为蜗杆和蜗轮轴上的转矩，N.mm,T2=iT1；传动效率，i传动比；d1、d2分别为蜗杆和蜗轮的分度圆直径,mm；,压力角，=20；蜗杆分度圆柱上的导程角，度。,2.）力的方向：确定圆周力Ft及径向力Fr的方向的方法同外啮合圆柱齿轮传动，而轴向力Fa的方向则可根据相应的圆周力Ft的方向来判定，Fa1与Ft2方向相反，Ft1与Fa2的方向相反。也可按照主动件左(右)手定则来判断。,2蜗杆传动的计算载荷,计算载荷=K*名义载荷,式中KA工作情况系数KA=1.01.2K动载荷系数K=1.01.2K齿向载荷分布系数K=1.01.3,可在教材中查取,7.4.2蜗轮齿面接触疲劳强度计算,利用赫兹接触模型，在蜗轮中间剖面相当齿轮齿条啮合。,在中间平面上，沿用斜齿圆柱齿轮传动的齿面接触疲劳强度计算方法。可得：1.校核公式为：,2.设计公式为：,ZE弹性系数，对于青铜或铸铁蜗轮与钢制蜗杆配对时，取,蜗轮材料的许用接触应力，,式中：,当蜗轮材料B80或有效的散热面积不足时,则必须,采取措施,以提高其散热能力,常用措施:1）合理设计箱体结构,铸出或焊上散热片,以增大散热面积,2）在蜗杆轴上装置风扇,进行人工通风,以提高散热系数,7.6蜗杆和蜗轮的结构,7.6.1蜗杆的结构,车削：有退刀槽，图7.21（a）铣削：无退刀槽，图7.21（b）,7.6.2蜗轮的结构,蜗轮可制成整体式或装配