蜗轮蜗杆计算.ppt

第九章蜗杆传动,9.1概述,蜗杆传动图,一、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;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：材料运输矿山：开采设备起重运输：提升设备、电梯、自动扶梯,二、蜗杆传动的类型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、根据齿面形状不同分为：,普通蜗杆传动圆弧圆柱蜗杆传动,3、阿基米德蜗杆,在轴剖面：直线齿廓法剖面：凸曲线垂直轴剖面：阿基米德螺线车削加工，不能磨削，精度低。,蜗轮滚刀：与蜗杆尺寸相同在中间平面上可看成直齿齿条与渐开线齿轮啮合,9.2普通圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算,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目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9-1）,导程角：,普通蜗杆传动的m与d1搭配值（表9-1）,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：1，2，3，4，或6,Z2=iZ1，一般取Z2=2880,4、传动中心距a和变位系数x2,标准中心距,变位蜗杆传动（只对蜗轮变位）,（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,二、蜗杆传动的几何尺寸计算,9.3蜗杆传动的失效形式、设计准则和材料选择,一、蜗杆传动的失效形式和设计准则,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。,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。,二、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、耐磨性和跑和性能。,蜗杆材料：一般用碳素钢或合金钢制成,蜗轮材料：一般为铸造锡青铜、铸造铝铁青铜、灰铸铁,9.4普通圆柱蜗杆传动的承载能力计算,一、蜗杆传动的受力分析和计算载荷,1受力分析,而法向力,取,，,则有,N,式中：T1、T2分别为蜗杆和蜗轮轴上的转矩，N.mm,T2=iT1，N.mm,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,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，即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。,力的方向判断例题,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K动载荷系数K齿向载荷分布系数,二、蜗轮齿面接触疲劳强度计算,校核公式为：,设计公式为：,MPa,mm3,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，MPa,式中：,式中：,应力循环次数N=107时，蜗轮材料的基本许用接触应力，MPa,寿命系数,9.5蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算,一、蜗杆传动的效率,式中：1啮合效率,23分别为轴承效率和搅油效率一般取23=0.950.96,蜗杆传动的总效率,二、蜗杆传动的润滑,润滑的目的：防止胶合和磨损、提高效率,开式：定期涂润滑脂,闭式：浸油或喷油,三、蜗杆传动的热平衡计算,单位时间内由摩擦损耗的功率产生的热量为,W,式中：P1蜗杆传动的功率，KW蜗杆传动的总效率,单位时间由箱体外壁散发到空气中的热量为,W,式中Ks散热系数A散热面积t达到平衡时，箱体内的油温，t在800以内t0周围空气温度，t0=200,根据热平衡条件H1=H2可求得既定工作条件下的油温,在既定工作条件下，保持正常油温所需要的散热面积,一般应使t在80以下,若t80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、在蜗轮轴上装置风扇,进行人工通风,以提高散热系数,3、在箱体油池内装设蛇形冷却水管,4、采用压力喷油循环润滑,9.6蜗杆和蜗