第11章-蜗杆传动

垂直与交错轴齿轮传动,第11章蜗杆传动,11-1蜗杆传动概述,11-2蜗杆传动的类型,11-3普通蜗杆传动的参数与尺寸,11-4普通蜗杆传动的承载能力计算,11-6圆柱蜗杆与蜗轮的结构设计,11-5蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算,11-1蜗杆传动概述,作用：用于传递交错轴之间的回转运动和动力。蜗杆主动、蜗轮从动。,90,形成：若单个斜齿轮的齿数很少（如z1=1）而且1很大时，轮齿在圆柱体上构成多圈完整的螺旋。,所得齿轮称为蜗杆,而啮合件称为蜗轮。,改进措施：将刀具做成蜗杆状，用范成法切制蜗轮，所得蜗轮蜗杆为线接触。,优点：传动比大、结构紧凑、传动平稳、噪声小。,分度机构：i=1000,通常i=880,缺点：传动效率低、蜗轮齿圈用青铜制造，成本高。,1)传动比大，传递动力时i=1080，分度机构或手动机构可达300，只传递运动时，i可达1000；2）结构紧凑，传动平稳，噪声小；3）当蜗杆导程角小于齿面间的当量摩擦角v时，可以实现自锁；,4）效率低（0.40.9），发热量大；传递功率可达200kW，但一般50kW。5）为降低摩擦、减小磨损、提高齿面抗胶合能力，蜗轮齿圈常用贵重铜合金（锡青铜）制造，成本高。,蜗杆传动特点：,类型,环面蜗杆传动,圆柱蜗杆传动,圆柱蜗杆,11-2蜗杆传动的类型,锥蜗杆传动,普通圆柱蜗杆传动,圆弧圆柱蜗杆传动,环面蜗杆,锥蜗杆,锥蜗杆传动中，蜗杆是由在节锥上分布的等导程的螺旋形成的，而蜗轮在外观上就像一个曲线锥齿轮，它是用与锥蜗杆相似的锥滚刀在普通滚齿机加工而成的。,类型,环面蜗杆传动,圆柱蜗杆传动,11-2蜗杆传动的类型,锥蜗杆传动,普通圆柱蜗杆传动,圆弧圆柱蜗杆传动,普通圆柱蜗杆的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，加工出的蜗杆齿面的齿廓形状不同。根据齿廓曲线的不同，普通圆柱蜗杆可分为阿基米德蜗杆（ZA）渐开线蜗杆（ZI）法向直廓蜗杆（ZN）和锥面包络蜗杆（ZK）。,类型,环面蜗杆传动,圆柱蜗杆传动,11-2蜗杆传动的类型,锥蜗杆传动,普通圆柱蜗杆传动,圆弧圆柱蜗杆传动,圆弧圆柱蜗杆,圆弧圆柱蜗杆传动与普通圆柱蜗杆传动的区别仅是加工用的车刀为圆弧刀刃。,传动特点：,1）传动效率高，一般可达90%以上；,2）承载能力高，约为普通圆柱蜗杆的1.52.5倍；,3）结构紧凑。,类型,环面蜗杆传动,圆柱蜗杆传动,11-2蜗杆传动的类型,锥蜗杆传动,普通圆柱蜗杆传动,圆弧圆柱蜗杆传动,渐开线蜗杆,法向直廓蜗杆,锥面包络圆柱蜗杆,阿基米德蜗杆,单刀加工,阿基米德蜗杆(ZA),类型,环面蜗杆传动,圆柱蜗杆传动,11-2蜗杆传动的类型,锥蜗杆传动,普通圆柱蜗杆传动,圆弧圆柱蜗杆传动,渐开线蜗杆,法向直廓蜗杆,锥面包络圆柱蜗杆,阿基米德蜗杆(ZA),阿基米德蜗杆,双刀加工,类型,环面蜗杆传动,圆柱蜗杆传动,11-2蜗杆传动的类型,锥蜗杆传动,普通圆柱蜗杆传动,圆弧圆柱蜗杆传动,阿基米德蜗杆,渐开线蜗杆,法向直廓蜗杆,锥面包络圆柱蜗杆,渐开线蜗杆(ZI),渐开线蜗杆,类型,环面蜗杆传动,圆柱蜗杆传动,11-2蜗杆传动的类型,锥蜗杆传动,普通圆柱蜗杆传动,圆弧圆柱蜗杆传动,阿基米德蜗杆,渐开线蜗杆,法向直廓蜗杆,锥面包络圆柱蜗杆,法向直廓蜗杆(ZN),潘存云教授研制,类型,环面蜗杆传动,圆柱蜗杆传动,11-2蜗杆传动的类型,锥蜗杆传动,普通圆柱蜗杆传动,圆弧圆柱蜗杆传动,阿基米德蜗杆,渐开线蜗杆,法向直廓蜗杆,锥面包络圆柱蜗杆,法向直廓蜗杆(ZN),dx,延伸渐开线,车刀对中齿槽中心法面,类型,环面蜗杆传动,圆柱蜗杆传动,11-2蜗杆传动的类型,锥蜗杆传动,普通圆柱蜗杆传动,圆弧圆柱蜗杆传动,阿基米德蜗杆,渐开线蜗杆,法向直廓蜗杆,锥面包络圆柱蜗杆,锥面包络圆柱蜗杆(ZK),是一种非线性螺旋齿面蜗杆。不能在车床上加工，只能在铣削或磨削，加工时工件作螺旋运动，刀具作旋转运动。,类型,环面蜗杆传动,圆柱蜗杆传动,11-2蜗杆传动的类型,锥蜗杆传动,普通圆柱蜗杆传动,圆弧圆柱蜗杆传动,阿基米德蜗杆,渐开线蜗杆,法向直廓蜗杆,锥面包络圆柱蜗杆,环面蜗杆传动特点：,（1）传动效率高，一般可达85%90%；,（2）承载能力高，约为阿基米德蜗杆的24倍；,（3）要求制造和安装精度高。,类型,环面蜗杆传动,圆柱蜗杆传动,11-2蜗杆传动的类型,锥蜗杆传动,普通圆柱蜗杆传动,圆弧圆柱蜗杆传动,渐开线蜗杆,法向直廓蜗杆,锥面包络圆柱蜗杆,蜗杆旋向：左旋、右旋(常用),精度等级：,对于一般动力传动，按如下等级制造：,v17.5m/s7级精度,v13m/s8级精度,v112m/s时ZCuSn10P1锡青铜制造。,vS5m/s的场合；7级精度常用于v45其他情况HRC45HRC45其它,滑动速度fvvfvvfvvfvvfvv,0.010.116170.126510.1810120.1810120.191045,0.100.084340.095430.137240.147580.16905,0.500.0553090.0653430.095090.095090.1543,1.000.0452350.0553090.0740.0740.09509,2.000.03520.0452350.0553090.074,vs/(m/s),且蜗杆加工困难,过大,28，效率增加很少。,当v时，蜗杆具有自锁性，但效率很低，约为0.40.45。5101015152525,载荷类型重重中（不限）（不限）（不限）（不限）,90050035022015010080,运动粘度v/cSt（40）,蜗杆传动的相对滑动速度vs/(m/s),给油方法油池润滑,喷油润滑或油池润滑,喷油压力MPa,0.723,表11-5蜗杆传动的润滑油粘度荐用值及给油方法,当vs510m/s时，采用油池浸油润滑。为了减少搅油损失，下置式蜗杆不宜浸油过深，约为一个齿高。,当vs1015m/s时，采用压力喷油润滑。,当v14m/s时，采用蜗杆在上的结构。,三、蜗杆传动的热平衡计算,由于蜗杆传动效率低，发热量大，若不及时散热，会引起箱体内，油温升高，润滑失效，导致轮齿磨损加剧，甚至出现胶合。因此，对连续工作的闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算,其中P1蜗杆传递的功率；,d表面散热系数；一般取d=8.1517.45W/(m2),S散热面积(m2),指箱体外壁与空气接触而内壁被油飞溅到的箱壳面积。对于箱体上的散热片，其散热面积按50%计算。,摩擦损耗产生的热量H1=1000P1(1-),箱璧散发的热量H2=dS(t0-ta),蜗杆传递的效率；,t0工作油温，一般取6070,ta工作环境温度，一般取20,由热平衡条件H1=H2,得：t0=ta+,dS,1000P1(1-),保持工作温度所需散热面积,当工作油温t080或散热面积不足时，应采取散热措施：,（1）增加散热面积加散热片；,（2）提高表面传热系数在蜗杆轴端加风扇、箱内装冷却水管、循环油冷却。,当工作油温t080或散热面积不足时，应采取散热措施：,（1）增加散热面积加散热片；,（2）提高表面传热系数在蜗杆轴端加风扇、箱内装冷却水管、循环油冷却。,例3、一手动起重卷筒用蜗杆传动，测得中心距a为125mm，模数m为5mm，z11，z240，D140mm，L=100mm，当量摩擦系数fv=0.18，手推力F200N（忽略轴承摩擦）问：1）在图中画出起吊重物时手柄转向、蜗轮所受三个分力方向，以及蜗轮齿旋向。2）此机构能否自锁？为什么？3）能起吊重物的重量W是多少？4）计算蜗轮上三个分力的大小。,a,1）右旋，如图示。2）,，故具有自锁性。,4）,3）,啮合效率,重物重量,蜗杆的结构:,通常与轴制成一体,蜗杆轴,12-6圆柱蜗杆与蜗轮的结构设计,(1)无退刀槽结构：加工螺旋部分时只能用铣制的办法。,z1=1或2时：b1(11+0.06z2)m,z1=4时:b1(12.5+0.09z2)m,蜗杆长度b1的确定：,(2)有退刀槽：加工螺旋部分时可用车制或铣制的办法。,蜗轮齿宽角90130,轮圈厚度C1.6m+1.5mm,轮缘宽度B0.75da0.67da,蜗轮顶圆直径de2da2+2mda2+1.5mda2+2m,蜗轮的常用结构,整体式,齿圈式过盈配合,螺栓联接式,组合式铸造拼铸式,几种机械传动形式的特点比较,几种机械传动的基本特性比较,如图所示传动系统：1，2为蜗杆和蜗轮，3，4为斜齿圆柱齿轮。已